2025年发表于《Frontiers of Environmental Science & Engineering》的一项研究通过分析首尔2018年全年PM2.5样本，首次系统揭示了大气中细菌和真菌群落的季节性演替规律及其驱动机制。研究发现，冬季和春季的微生物群落主要受化学污染物（如多环芳烃PAHs、硝酸盐）影响，而夏季和秋季则更依赖温度、湿度等气象因素。这一成果为理解城市大气生态系统的动态变化提供了新视角。

微生物的“季节轮岗”：谁在主导PM2.5中的生存竞赛？

研究团队通过对75份PM2.5样本进行DNA测序，发现细菌和真菌的群落组成随季节显著变化。冬季细菌以假节杆菌属（Pseudarthrobacter）为主，春季则变为螺旋藻属（Arthrospira），夏季和秋季分别由红球菌属（Rhodococcus）和 Pelomonas 主导。真菌群落同样呈现规律更替：冬季以念珠菌属（Candida）为主，春季鬼伞属（Coprinopsis）占优，夏秋两季则均由皮肤毛孢子菌属（Cutaneotrichosporon）主导。

这种“轮岗”现象与环境因素密切相关。细菌多样性在春季最丰富，而真菌在冬季多样性最高。进一步分析表明，微生物群落的季节性差异并非偶然，而是对大气成分变化的直接响应。

污染物与气象的“拉锯战”：谁在控制微生物命运？

通过典型关联分析（CCA），研究揭示了不同季节主导微生物群落的环境因素。冬季PM2.5中的细菌和真菌群落与PAHs、烷烃等有机化合物及NO₂、EC（元素碳）等污染物高度相关，表明人类活动产生的化学物质是主要驱动力。例如，多环芳烃虽对多数微生物有毒性，但链格孢属（Alternaria）等真菌能将其作为碳源降解，展现出适应性。

春季的微生物群落则同时受到自然与人为因素影响：污染物（PM2.5、O₃）和离子（Na⁺、NO₃⁻）共同作用，其中螺旋藻属与钠离子浓度呈正相关，而分枝杆菌属（Mycolicibacterium）更依赖硝酸盐。夏季和秋季，温度、降水和风速成为主导因素。例如， Pelomonas 在低温环境下活跃，而罗氏菌属（Rothia）偏好温暖条件，凸显了自然气象条件的调控作用。

微生物的“生存策略”：代谢能力与生态功能季节性调整

研究还通过基因功能预测发现，细菌群落在春季代谢活动最活跃，涉及碳水化合物、氨基酸和脂类代谢的通路占比超过70%。真菌则普遍以腐生营养（分解有机物）为主，春季功能多样性最丰富，包含14个功能模块，表明其适应能力更强。

值得注意的是，PM2.5中真菌多为植物病原体或内生菌，暗示其可能来源于土壤和植被，并通过附着在颗粒物上增强大气存活率。这解释了为何在污染物浓度较高的冬春季节，真菌多样性反而更高。

研究价值与局限：为大气污染治理提供新思路

该研究首次将大气有机化合物（如PAHs、二元羧酸）纳入微生物群落季节性分析，填补了首尔地区相关研究的空白。然而，环境因素对微生物的影响存在复杂交互作用（如气象条件可能间接改变污染物浓度），未来需通过长期观测进一步验证。

此项成果不仅深化了对大气微生物生态的理解，也为评估PM2.5的健康风险提供了科学依据。例如，特定季节富集的病原菌或代谢活性增强的微生物可能加剧呼吸道疾病传播，需在污染防控中予以关注。

来源: FESE Message