微生物气溶胶在自然环境中普遍存在(Després et al., 2012;房文艳等, 2015;方治国等, 2005).通常, 微生物气溶胶含有细菌和真菌等微生物粒子, 按其种类被分为细菌气溶胶和真菌气溶胶.细菌气溶胶粒径范围为0.5~100 μm, 芽孢杆菌(Bacillus)、假单胞菌(Pseudomonas)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、葡萄球菌(Staphylococcus)等为常见的细菌种类(于玺华, 2002).有研究证实, 污水处理过程有微生物气溶胶的产生和逸散(刘建伟等, 2013;Han et al., 2013;Brandi et al., 2000;Li et al., 2013).由于污水及其处理设施中的微生物以细菌为主, 因此, 污水处理厂微生物气溶胶的研究对细菌群落结构更为关注, 特别是污水中存在病原菌和潜在致病细菌.因此, 要解析污水处理厂微生物气溶胶中细菌群落多样性, 选择适宜的采样和分析方法是关键.
根据采样器的原理, 微生物气溶胶采样方法分为自然沉降法、射流撞击式采样法、离心式采样法、过滤式采样法和静电沉降式采样法(于玺华, 2002;李涛, 2003).其中, 固体多级撞击式的Andersen采样器具有操作简便、采样效率高、微生物存活率高等优点, 通常作为可培养微生物气溶胶采集的标准方法被广泛应用(Xu et al., 2013).此外, 过滤式采样法具有抽气设备流量大、收集效率高等优点, 其中, 大流量的总悬浮颗粒物采样器常应用于基于非培养法的微生物气溶胶分子生物学研究(Cao et al., 2014).在分析方法方面, 传统的培养法在研究微生物气溶胶的微生物多样性方面存在局限性, 只能检测可培养微生物, 其数量不到微生物总数的10%(Dong et al., 2016;Urbano et al., 2011).近年来, 随着现代分子生物学技术的快速发展, 空气微生物群落的解析方法也从培养法向非培养法发展(方治国等, 2016).16S rDNA克隆文库技术(Urbano et al., 2011;Han et al., 2012)、聚合酶链式反应-变性凝胶梯度电泳(Polymerase chain reaction- denatured gradient gel electrophoresis, PCR-DGGE)(Xu et al., 2013)、基因芯片技术(Peccia et al., 2006;方治国等, 2016)、末端限制性酶切片段长度多态性分析(Terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP)(方治国等, 2016)、荧光原位杂交技术(Fluorescence in situ hybridization, FISH)(Lange et al., 1997)、定量PCR技术(Wery et al., 2008;Yamamoto et al., 2014)和空气微生物宏基因组学(Cao et al., 2014;Yamamoto et al., 2014;Dannemiller et al., 2014)等技术在环境细菌气溶胶和真菌气溶胶的群落组成鉴定、丰度的确定、对特异性的致病细菌或病毒的定量检测中已有应用.此外, 指纹图谱技术、核酸杂交技术及高通量测序技术可以直接在分子水平上全面分析复杂环境微生物群落结构及多样性(Cao et al., 2014;Kumaraswamy et al., 2014).但如何解析污水处理厂细菌气溶胶目前尚没有标准方法.
本研究以某城市污水处理厂为研究对象, 以收集气溶胶中全部细菌效率*高的总悬浮颗粒物采样器进行样品收集, 并利用高通量测序技术对样品中全部细菌的多样性与群落结构进行分析.作为对照, 同步采用收集气溶胶中可培养细菌效率*高、应用*广泛的Andersen六级采样器采样, 用克隆文库技术进行分析, 以对比高通量测序与传统的培养法对同一采样点细菌气溶胶解析的异同, 为确定适宜污水处理厂细菌气溶胶的分析方法提供科学依据.