尼日利亚伊巴丹学童呼吸道疾病预测：室内空气生物气溶胶季节性浓度与粒径分布研究

本研究通过横断面调查与六级撞击采样技术，系统分析了尼日利亚伊巴丹地区学校室内生物气溶胶（细菌BRF/真菌FRF）的粒径分布与季节性变化（湿季/干季），发现67.5%细菌与77.8%真菌为可吸入组分（1.1–4.7?μm），其浓度显著高于WHO标准且与学童当前鼻炎（aOR=1.78–1.83）和喘息（aOR=1.88–2.77）风险正相关，揭示了粒径特异性暴露对儿童呼吸道健康的重大影响。

　　

引言

清洁空气是人类基本权利与健康生活的必要条件。室内空气质量（IAQ）指人们日常活动场所（如学校、住宅）的空气特性，对保障健康至关重要。儿童在校时间占日常活动显著比例，而学校作为仅次于住宅的第二大室内环境，其空气质量问题尤为突出。由于儿童呼吸道结构未发育完全、免疫系统较脆弱，且单位体重通气量高于成人，他们对室内污染物（如生物气erosols）更敏感。生物气erosols是包含活体微生物（细菌、真菌、病毒）和非生物成分（内毒素、代谢物）的颗粒物（直径0.5–30?μm），占空气中颗粒物的5–10%，可通过粒径决定其在呼吸道沉积部位，进而引发过敏、呼吸道感染等健康问题。本研究旨在量化尼日利亚伊巴丹地区学校室内生物气erosols的粒径分布与季节性特征，并分析其与学童呼吸道症状的关联。

研究方法

研究采用横断面设计，在伊巴丹北部行政区（INLGA）随机选取9所公立小学，于湿季和干季各进行3个月采样（每周3次）。使用六级级联撞击采样器（Honri Airclean FSC-A6）收集空气中细菌和真菌的可吸入分数（BRF和FRF，粒径1.1–4.7?μm），对应人体支气管至肺泡管区域。采样时区分教室占用与未占用状态，流量28.3?L/min，时长15分钟。微生物在MacConkey培养基（细菌）和Sabouraud葡萄糖琼脂（真菌）上培养后，通过正孔校正法计数，浓度单位为cfu/m³。BRF和FRF按中位数分为高/低暴露组。同时，采用ISAAC标准问卷调查554名学童的社会人口学特征和呼吸道症状（当前/既往鼻炎与喘息）。数据使用SPSS 25.0进行非参数检验和逻辑回归分析（α=0.05）。

结果

生物气erosols浓度与季节特征：湿季细菌和真菌中位数浓度（TBC=706.33?cfu/m³，TFC=70.0?cfu/m³）显著高于干季（TBC=419.17?cfu/m³，TFC=48.33?cfu/m³），且均超出WHO标准（TBC≤500?cfu/m³，TFC≤50?cfu/m³）。教室占用时浓度（BRF=3,906?cfu/m³，FRF=230?cfu/m³）显著高于未占用时（BRF=2,800?cfu/m³，FRF=214?cfu/m³）。

粒径分布：湿季细菌主要分布在2.1–3.3?μm阶段（21.7%），真菌在2.1–3.3?μm与0.65–1.1?μm阶段（各18.5%）；干季细菌以4.7–7.0?μm为主（20.3%），真菌以1.1–2.1?μm为主（17.6%）。67.5%细菌和77.8%真菌属可吸入分数（1.1–4.7?μm），可沉积于支气管至肺泡区。

健康效应：学童平均年龄10.8±1.35岁，男性占57.4%。高暴露于BRF和FRF与当前鼻炎（aOR=1.78和1.83）及当前喘息（aOR=2.77和1.88）显著相关。男性学童的鼻炎（aOR=1.09）和喘息（aOR=1.11）风险高于女性。母亲务农的学童呼吸道症状发生率更高（鼻炎ever达70%）。

剂量评估：儿童在湿季和干季的细菌/真菌日均吸入剂量（ADD）分别为6.67×10²和3.10×10²?CFU/kg/day，是成人剂量（3.48×10²和1.61×10²?CFU/kg/day）的2倍。

讨论

本研究揭示了学校室内生物气erosols浓度受季节与人员活动影响显著，湿季和高占用状态导致暴露水平升高。可吸入分数（BRF/FRF）占比高，且粒径分布与呼吸道沉积部位吻合，说明其可直接穿透至肺部深部，诱发炎症或感染（如过敏性肺泡炎）。儿童因生理特性（高通气量/体重比、免疫不成熟）和活动模式（如奔跑导致颗粒再悬浮）更易受到侵害，与成人剂量差异进一步印证其脆弱性。男性学童的高风险可能与性激素影响肺部发育及免疫调节有关。务农家庭的高症状率反映环境污染物（如有机粉尘）的跨代际暴露影响。结果强调需优先改善学校室内卫生条件（如湿式清洁、通风优化），以降低呼吸道疾病负担。

研究局限性

本研究依赖横断面数据与自报症状，无法推断因果关系；未检测炎症生物标志物，难以阐明免疫机制；且未分析症状协同效应。未来需纵向研究结合病原体鉴定以深化机制探索。

结论

学校室内生物气erosols暴露是学童呼吸道健康的重要风险因素，其粒径特异性分布与季节性波动为制定针对性干预措施（如粒径监控、季节适应性通风）提供了科学依据。改善校内环境卫生与个人卫生实践是减少暴露的关键。