印度孙德尔本斯群岛的楚尔卡蒂岛上，沿海风改变了该地区的陆源空气细菌多样性及致病性

《Environmental Pollution》：Coastal winds alter the continental airborne bacterial diversity and pathogenicity over Chulkati Island in Sundarban, India

　　摘要：孙德尔本斯地区存在昼夜性的近海-陆风环流，这种环流使得来自人口密集、污染严重的印度-恒河平原的污染物通过近海风带入，从而增加空气中的细菌负荷，而陆风则有助于降低这些细菌的浓度。研究在近海风和陆风条件下收集了悬浮在空气中的样本，并通过非培养型的16S rRNA基因扩增子测序技术分析了空气中的细菌群落、致病性及功能特征。近海风中的沿海空气细菌负荷为1.5 ± 0.3 × 105 m-3，而陆风中的这一数值为0.8 ± 0.2 × 105 m-3，前者是后者的两倍。孙德尔本斯的沿海风影响了空气中细菌多样性的三分之一，近海风条件下的香农多样性指数为3.3 ± 0.2，而陆风条件下的该值为2.6 ± 0.6，这表明在海洋影响下空气中细菌多样性显著下降。与人类、动物和植物感染相关的空气病原体在近海风中更为常见，而在陆风中其数量则减少了三倍以上，这说明在较高的盐度以及海面反射的太阳辐射等海洋大气压力作用下，空气中细菌多样性大幅降低。本研究指出，那些存在于受污染近海风中的、以牛磺酸和低牛磺酸代谢基因为主的大陆空气病原体，具有在恶劣的海洋大气环境中存活的能力，并能随着相对清洁的陆风经由孙德尔本斯返回印度-恒河平原，这对印度的公共卫生有着重要影响。

引言：空气中的细菌是地球大气中普遍存在的成分，在大气与生物圈的相互作用中起着关键作用（Fr?hlich-Nowoisky等人，2016；Huang等人，2021）。由于它们参与云凝结核和冰核的形成，从而直接影响到水文循环和气候过程，因此需要对其进行深入研究（DeLeon-Rodriguez等人，2013；Morris等人，2014；Sahyoun等人，2017；?antl-Temkiv等人，2022）。这些细菌来自各种自然和人为来源，包括植物、海洋、土壤、城市环境等，通过风蚀、海浪飞溅以及众多人类活动等机械过程进入大气中（Joung等人，2017；Michaud等人，2018）。强烈的太阳辐射、营养物质匮乏、昼夜温度变化以及低湿度等因素使得空气中的细菌难以在大气中存活（Gandolfi等人，2013），从而导致它们在大气中的分布不均。通常情况下，海洋表面的空气中细菌浓度为103 m-3个/立方米，而城市环境中的这一数值则可达到108 m-3个/立方米（Bowers等人，2011、2012；Cao等人，2014；Spracklen和Heald，2014）。由于体积较小，空气中的细菌能够在大气中悬浮较长时间，通常为3到7天，从而能够随着风势进行长距离传播（Galbán等人，2021）。这种长距离的大气传输可能会携带病原菌，进而改变区域内的细菌群落结构，更严重的是，还可能对不同区域乃至洲际范围内的人类、动物和植物的健康构成威胁（Brown和Hovm?ller，2002；Kellogg和Griffin，2006；Pramanick等人，2025）。

陆海大气交换是一种重要的大气现象，它影响着大陆空气中微生物负荷的巨大差异（Archer等人，2020；Bao等人，2023；Fan等人，2023；Murata和Zhang，2016）。有多项研究表明，由于大规模风环流的变化，如中国南方沿海岛屿上的季节性季风风向变化，会导致沿海空气中微生物群落的组成和多样性发生显著变化（Bao等人，2023；Xue等人，2023）。风向的变化可能会改变病原菌的负荷，从而在喜马拉雅山东部地区引发人类疾病（Saikh等人，2026）。尽管人们已经认识到风驱动的大气交换的重要性，但针对风向变化对沿海空气中细菌浓度及致病性影响的全面研究仍然较少。

印度-恒河平原是世界上污染最严重且人口最密集的地区之一，它位于喜马拉雅山脚下，从塔尔沙漠一直延伸到印度次大陆内的孙德尔本斯沿海红树林。由于各种人为活动会排放出黑碳和有毒重金属，该地区在冬季会出现持续的大气雾霾，此时空气污染最为严重（Agarwal等人，2017；Ojha等人，2020）。通过卫星观测可以轻易识别出这种冬季大陆雾霾，它从印度-恒河平原向孟加拉湾扩散，路径会经过孙德尔本斯地区（Das等人，2015）。这种冬季雾霾与空气中的细菌负荷，包括病原菌负荷，存在很强的正相关关系（Saikh和Das，2023；Ma等人，2025；Saikh等人，2025）。

从卫星观测结果来看，这种冬季大陆雾霾会沿着喜马拉雅山北侧的山脉和南侧的中部高地所形成的地形通道，从西向东移动，然后经过孙德尔本斯地区被带到该区域之外，这一过程促进了来自印度-恒河平原的空气微生物向孟加拉湾的扩散。正如Mayol等人（2017）所报道的，由于大陆微生物的扩散，海洋大气中的微生物浓度会随着距离海岸线的增加而呈指数级下降。在这种情况下，位于大陆与海洋交界处的沿海地区，为研究由大陆雾霾输送来的大陆空气微生物提供了理想的研究场所。

有大量文献记载（Das等人，2015；Ganguly等人，2009；Kallihosur等人，2024），孙德尔本斯红树林是印度冬季大陆雾霾进入该国的通道，因此它成为一个独特的沿海区域——在这里，来自人口密集的喜马拉雅山脚地区的所有空气污染物都会在近海风期间被排出，进入孟加拉湾，而相对清洁的空气则会在陆风期间返回印度-恒河平原（Agarwal等人，2017；Das等人，2015；Ojha等人，2020）。因此，孙德尔本斯地区的沿海大气在近海风期间会受到高度污染，而陆风期间则会是相对清洁的海洋空气，这很可能对空气中的微生物群落产生重大影响。

本研究旨在探讨海洋气团交换如何影响印度沿海空气中细菌群落的结构、多样性及致病性。研究在孙德尔本斯的一个偏远三角洲岛屿上进行了详细调查，收集了从印度-恒河平原向孟加拉湾扩散的冬季大陆雾霾以及从孟加拉湾返回的较为清洁的海洋气团的空气样本。本研究的独特之处在于，研究人员每天进行四次采样，时间分辨率较高，这有助于了解近海风和陆风期间沿海空气中微生物负荷的昼夜变化情况，进而研究陆海大气交换对微生物群落多样性的影响。

材料与方法：为了解答以下问题，本研究采用了涵盖野外采样、气象观测、大气分析、分子生物学技术以及生物信息学工具的综合性方法：（一）沿海风的流动如何影响空气中的细菌群落？（二）近海风和陆风在输送空气中的细菌方面存在哪些差异？（三）海洋风在决定空气中有害细菌的浓度方面起着怎样的作用？

结果与讨论：本部分阐述了在楚尔卡蒂岛进行的沿海气象条件测量的结果，并分析了研究期间这些气象变化所产生的影响。此外，还研究了这些气象因素如何影响孙德尔本斯红树林地区的空气中细菌浓度、多样性、分类组成、致病性以及功能特性。

结论：本研究全面揭示了沿海气团交换对印度孙德尔本斯红树林地区空气中细菌组成和多样性的影响。位于孙德尔本斯红树林保护区最南端的楚尔卡蒂岛，会受到来自大陆和海洋地区的近海风与陆风昼夜变化的共同影响，从而形成典型的沿海风交换现象。研究观察到，该地区的空气中微生物负荷……