有关雾霾天气与微生物群落结构和生态分布关系的研究-科创申报书.doc

项目编号西北农林科技大学大学生创新创业训练计划项目创新训练项目申报书项目级别:项目名称：有关雾霾天气与微生物群落结构和生态分布关系的研究项目负责人：学院、年级、专业：联系电话：电子邮件：填表日期：10西北农林科技大学教务处制表一、基本情况项目名称有关雾霾天气与微生物群落结构和生态分布关系的研究项目来源负 责 人所在学院联系电话电子邮箱指导教师性别年龄研究方向职称联系电话电子邮箱项目成员姓名学号学院专业项目分工项目组人员获奖及成果情况获奖者奖励、成果名称颁发单位及时间二、立论依据1. 项目的研究意义（限200字）近年来全国各城市雾霾天气日益严重，对人身体健康危害极大，除可吸入颗粒物外，空气中的各类微生物也会对人体产生影响，研究空气中可吸入颗粒物的直径与其浓度与微生物群落结构与生态分布的关系，为研究微生物在空气中的存在状态及雾霾天气中医疗卫生方面的工作奠定基础。2.国内外研究现状分析并附主要参考文献（限1000字）雾霾是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物这三项是雾霾主要组成，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物是雾霾天气污染的罪魁祸首，颗粒物与雾气结合在一起，造成雾霾。颗粒物的英文缩写为PM，北京监测的是PM10，即直径小于10微米的污染物颗粒,包括PM2.5，并且近年来中国各城市雾霾天气十分严重，雾霾治理需要投入大量的人力物力财力，短时间内不会有特别明显的效果，对人体的负面影响也将在一定时间内持续，所以对雾霾中对人体有害物质的研究迫在眉睫。 可吸入颗粒物对人体呼吸道的危害是雾霾天气对人体健康的首要影响，但空气中的微生物也是传播人类疾病影响人体健康的一大因素，而已有研究表明空气中的TSP、PM10与微生物含量呈极显著的正相关关系1,但是国内目前相关领域的研究还比较少，在生物气溶胶方面的研究主要是非雾霾中的空气，虽然得出了一定结论，但是偏向于微生物本身对人体健康的影响，两者之间的数量关系尚未论证明确2。而雾霾天气中大量不同直径可吸入颗粒物的存在是否对微生物的存在产生影响，尚待研究。Senior等（2005）研究了日本东京拥挤的地下公共场所空气细菌分布特征；Lee等（2006）年在辛辛那提研究了环境因素对室内空气真菌的影响，与国外相应的研究相比我国绝大多数科研人员更加注重空气中化学污染物特征和行为的研究，而空气中微生物污染的研究起步较晚，相关的研究经验较少3，微生物污染作为极其重要的一项空气质量标准，研究雾霾空气中可吸入颗粒物与微生物群落结构和生态分布的关系，为研究微生物在空气中的存在状态及雾霾天气中医疗卫生方面的工作奠定基础。 鉴于雾霾天气的特殊性，该项研究的实际意义也是十分可观的，其作为一项基础性的实验探究，其成果将为有关这些方面的后续研究提供更多的数据及理论支持。1唐瑞华,陈益元.空气中微生物的研究J.中国畜牧兽医,2008,35(6):147-148. 2陈新宇.微生物气溶胶与呼吸道健康效应研究J,2014.1.3 方治国, 欧阳志云, 刘芃, 等. 北京市居家空气微生物污染特征J.三、研究方案1. 研究目标（限200字）雾霾天气是目前一种特殊而对人们生活有较大影响的生态气溶胶，研究雾霾空气中可吸入颗粒物与微生物群落结构和生态分布的关系，为研究微生物在空气中的存在状态及雾霾天气中医疗卫生方面的工作奠定基础。拟一月份上中下旬在西安三个功能区利用Andersen生物粒子取样器取样，培养，鉴别，并结合收集取样当天雾霾天气可吸入颗粒物各项数据进行分析，得出一定的统计学关系，为医疗卫生方面的工作提供理论依据。2. 研究内容（限400字）l 雾霾空气中微生物的群落结构和生态分布；l 雾霾空气中可吸入颗粒种类、直径和浓度数据收集；l 分析雾霾空气中微生物群落结构和生态分布的关系，得出统计学结论。3.拟解决的关键问题（限200字）l 收集培养鉴别统计雾霾天气中的微生物l 运用统计学方法研究雾霾空气中可吸入颗粒物与微生物微生物群落结构与生态分布的关系4. 拟采取的研究方法及技术路线（限800字）采用技术路线：选取采样点和采样时间空气微生物的采样空气微生物培养空气微生物鉴定空气微生物浓度计算利用统计学方法分析空气微生物种类浓度与雾霾天气的关系采样方法：使用Andersen生物粒子取样器空气细菌鉴定方法：在空气细菌样品中，挑取细菌单菌落，分离纯化，每个培养皿分离菌落数不少于6个,也不多于8个，分离纯化后的空气细菌首先鉴别优势菌种，再进行革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌的鉴别，最后利用分子生物学方法进行鉴定,采用细菌16S rDNA 通用引物PCR 扩增,纯化、送公司测序,再与NCBI 数据库比对获得细菌相关菌种的信息。空气真菌鉴定方法：根据真菌菌落形态和显微镜下真菌的孢子特征把空气真菌鉴定到属。对在原培养基上培养3 d 未产生孢子的菌落，如转种培养两周后仍未见孢子生成,则列入无孢菌群,简称为无孢菌。 分离纯化后的室内空气真菌采用分子生物学方法进行鉴定。空气微生物浓度计算方法：各级采集的菌落数经公式校正:Pr = N*( 1/N+ 1 /N -1 + 1 /N -2 + + 1/ N - r +1)；Pr 为校正后的菌落数;N为采样器各级采样孔数;r 为实际的菌落数；空气细菌浓度的计算方法见公式:BCi = BTi 1000/t*F BC = BC1 + BC2 + BC3 + BC4 + BC5 + BC6；BCi (i =1, 2, 3, 4, 5, 6)为取样器各级空气细菌浓度(CFUm-3 );BTi 为取样器各级校正后的细菌菌落数;t 为采样时间(min);F 为空气流量(Lmin-1).空气真菌浓度的计算方法见公式:FCi = FTi 1000 t F/t*FFC = FC1 + FC2 + FC3 + FC4 + FC5 + FC6；FCi (i =1, 2, 3, 4, 5, 6)为取样器各级空气真菌浓度(CFUm-3 );FTi 为取样器各级校正后的真菌菌落数;t 为采样时间(min);F 为空气流量(Lmin-1).整理收集到的西安不同取样点不同取样时间的空气不同直径可吸入颗粒物的浓度数据，与培养统计得到的微生物种类及数量数据用皮氏积矩相关系数法丘处相关系数，来表征雾霾中的可吸入颗粒物对空气微生物群落影响的大小，采取同一地点时间上的纵向比较。5实验方案（限500字）l 选取采样点和采样时间：就近选取西安3个不同的功能区(工业区、交通干线、公园绿地)进行采样，于雾霾污染最严重冬春季进行采样，可于一月份的上旬、中旬和下旬，每旬取样一天，每天取样一次，每次3个重复。l 采样方法：采用国产Andersen生物粒子取样器(FA-1,辽阳应用技术研究所)进行取样测定。l 空气微生物培养：细菌的培养采用牛肉 膏蛋白胨培养基，真菌的培养采用孟加拉红琼脂培养基，放线菌的培养采用高氏一号培养基。l 空气微生物鉴定：在空气微生物样品中，挑取细菌单菌落，分离纯化，每个培养皿分离菌落数不少于6 个,也不多于8 个。 l 空气微生物浓度计算：通过生物统计学相关知识计算。l 分析空气微生物种类浓度与雾霾空气中可吸入颗粒物之间的关系。6具备的知识基础（限150字）l Andersen生物粒子取样器等微生物取样设备的实用技术l 微生物培养、分离和鉴别技术l 数据统计分析相关知识7.设备条件（限150字） 8.本项目的创新之处（限200字） 雾霾天气是近几年来比较严重的污染现象，目前对于它作为生物气溶胶各方面的研究尚不完善，而空气中微生物群落结构及生态分布在我国目前相关领域的研究还比较少，与国外相应的研究相比我国绝大多数科研人员更加注重空气中化学污染物特征和行为的研究，而空气中微生物污染的研究起步较晚，相关的研究经验较少，将两者联系起来并利用统计学方法找出二者之间可能存在统计学的关系是本研究的创新之处。 9. 项目研究年度计划10.项目成果 预期结果：细菌和真菌能被成功取样、分离、培养和鉴定，之后与收集的雾霾天气中可吸入颗粒物的直径与浓度数据一起进行同一地点时间纵向上的分析处理，通过已有的文献预测，PM10浓度与微生物浓度在一定范围内成正比例关系，考虑到空气中的微生物存在形式有附着这一项，所以预测微生物的浓度与PM.、PM.的关系不如PM10明显。预计群落结构与采样点环境关系较大，雾