中国电动汽车充电站微生物污染源的全域调查揭示新型公共卫生风险

本研究针对电动汽车充电站表面微生物污染问题，开展了全国63个高速公路服务区的多维度调查。研究人员通过高通量测序和HT-qPCR技术，首次发现充电站表面普遍存在人类致病菌(HPBs)、致病真菌(HPFs)、抗生素抗性基因(ARGs)和毒力因子基因(VFGs)，其中45种高风险ARGs（Q1/Q2等级）在南方沿海地区呈现高流行性。研究揭示了路网密度和服务区规模是驱动ARGs和VFGs空间分布的关键因素，为制定充电站微生物污染防控策略提供了科学依据。

　　

随着电动汽车的快速普及，充电站作为新型交通基础设施正以前所未有的速度覆盖全国。这些每天被无数用户接触的充电设备表面，可能成为微生物传播的潜在热点。尤其在人流密集的高速公路服务区，充电站不仅承载着绿色能源革命的重任，也可能悄然成为病原微生物的"中转站"。然而，当前人们对充电站表面微生物群落的结构特征、潜在病原体的分布规律以及相关的健康风险知之甚少。

在这项发表于《Engineering Microbiology》的研究中，张一芳等人对中国高速公路网络中的63个服务区充电站开展了系统性调查。研究团队采用无菌棉签采样法对充电站外壳和充电枪手柄表面进行标准化采样，覆盖36平方厘米的表面积。通过16S rRNA和ITS扩增子测序技术解析微生物群落结构，并运用高通量定量PCR(HT-qPCR)技术检测了216种抗生素抗性基因(ARGs)和120种毒力因子基因(VFGs)。研究还整合了地理位置、气候因子、服务区基本特征、经济指标和生物因子等12类环境指标，采用随机森林模型和层次分割分析等多维统计方法，深入探究了微生物污染物的驱动机制。

研究结果令人瞩目：

3.1. 微生物群落组成和潜在人类病原体

研究发现充电站表面存在76种潜在人类致病菌(HPBs)和3种潜在人类致病真菌(HPFs)，其中 Pseudomonas putida、Streptococcus gallolyticus 和 Bacillus megaterium 是最主要的致病细菌。纬度特异性分析显示，低纬度地区以 Pseudomonas 属为优势病原菌，而中高纬度地区则富集 Klebsiella pneumoniae 和 Clostridium difficile 等病原体。

3.2. ARGs和VFGs的特征

共检测到178种ARGs和70种VFGs，分别对8大类临床常用抗生素和23类毒力因子产生抗性。其中 aacA43、tnpA-2 和 IS6100 是最丰富的ARGs，而 PrgJ(d)、drap 和 tir3(d) 主导了VFGs的分布。中纬度地区检测到的ARGs数量最多，而VFGs的数量随纬度升高而增加。

3.3. 微生物污染物的地理分布模式

人类致病细菌和真菌在其总微生物群中的比例分别为0.11%-5.71%和0.002%-0.68%。江西和福建省的HPBs相对丰度达到峰值，而江苏和安徽省的HPFs丰度显著升高。ARGs在广西和广东等低纬度沿海城市丰度最高，VFGs则在江西内陆地区呈现最高值。

3.4. 核心微生物污染物

研究确定了56种核心HPBs、2种核心HPFs、109种核心ARGs和13种核心VFGs。这些核心污染物在全国超过80%的采样点中被检测到，构成了充电站表面的稳定微生物污染组。

3.5. 核心微生物污染物的驱动因素

层次分割分析揭示，路网密度和服务区规模是ARGs和VFGs群落结构的主要驱动因子，分别解释了6.44%和8.04%的总方差。生物因子特别是细菌多样性，是HPBs分布的主要调节者（解释16.54%方差），而气候因子（年均温和年降水量）共同解释了HPFs群落29.21%的变异。

研究讨论部分深入剖析了这些发现的深层意义。充电站作为高接触频率的公共设施，可能通过直接接触或空气传播途径成为微生物污染的重要载体。特别值得关注的是，研究发现ARGs与移动遗传元件(MGEs)呈现显著正相关，且在低纬度地区相关性更强，这表明在温暖潮湿的南方地区，水平基因转移(HGT)可能更加活跃，加速了抗生素抗性的传播。

风险评估显示，73种ARGs（占总检测量的41.01%）对人类健康构成潜在威胁，其中45种高风险ARGs（Q1/Q2等级）对临床常用抗生素表现出93.33%的高流行率。这些高风险ARGs主要涉及多重耐药、氨基糖苷类和四环素类抗性基因，在浙江绍兴、山东青岛和广东汕尾等沿海城市丰度最高。

该研究的创新性在于首次在全国尺度上揭示了电动汽车充电站表面的微生物污染格局，建立了环境因子-微生物群落-健康风险的关联框架。研究成果不仅为充电站的卫生管理和风险防控提供了理论依据，也为新型城市基础设施的微生物安全评估提供了范式参考。研究者建议未来应进一步开展微生物存活率测试和纵向暴露评估，以更准确地量化实际感染风险和传播潜力。