一场小雨能够清洁大地。不过，《自然-通讯》（Nature Communications）近日发表的一项来自麻省理工学院的研究声称，在合适的环境中，降雨同样可以成为细菌传播的途径。
利用高速摄影技术，麻省理工学院机械工程系的研究人员观察了雨点落在干燥的带菌泥土上的效果。当雨点降速与小雨近似，气温与热带地区近似时，落地的雨滴就会激起一股薄雾，也称为气溶胶。每一股气溶胶都包含有来自土壤的几千个细菌。研究表明，这些细菌离地后仍能存活一个多小时。
MIT机械工程系副教授、EHEE职业发展主席（Esther and Harold E. Edergton Career Development Chair）Cullen Buie称，如果空气中的细菌被风托举起来，就有可能传播相当远的距离才会落地。
“想象一下，某地有一株植物感染了病原体，结果它传到了当地的土壤中。”Buie说，“现在我们发现雨滴能助长病原体的传播。来自喷淋系统的人造液滴也可以导致此类扩散。所以这个（研究）可能会影响你采用什么方法来遏制病原体传播。”
高速摄影技术记录了实验中的雨滴溅落在多孔的表面，可以释放出几千股气溶胶。
此外，研究小组还计算出，全球土地排放细菌总量的1％至25％可能是由世界各地的降水导致的。
科学家追踪雨后发病率上升的原因
2015年，Buie和他的同事们弄清了降雨生成气溶胶的机制：下落的雨滴接触到土地，在地面表层笼罩住微小的气泡，气泡上升、爆破，穿透雨滴，喷洒出极小的水珠，也就是气溶胶。当时，研究小组认为该机制可以用来解释“雨后泥土的芳香”是怎么来的。
文章发表不久，一组英国科学家联系上Buie，想了解该机制是否可能助长细菌扩散，特别是类鼻疽伯克氏菌（Burkholderiapseudomallei）——一种生活在土壤中的细菌，能导致人类肺部感染，引发类鼻疽病（meliodosis）。
Buie说：“他们注意到每次下雨后类鼻疽病的发病率都会上升，推测这种特殊的致病菌在降雨后会散播到空气中。”
来自英国科学家的信息激发了Buie的好奇，他想知道降雨是否会传播细菌。他说：“我们开展实验，想看看在降雨生成气溶胶的过程中，细菌是否会扩散并且存活——这条信息就是我们最初的动机之一。”
速度恰到好处
实验中，研究小组观察了降雨对三种非致病性土壤细菌的传播效果，所采用的泥土类型为六种干土，包括粘土、沙质土和砂砾。
研究人员从一个小圆盘的孔洞中向位于正下方的泥土样品滴入单滴水，来模拟降雨，并捕获从泥土表面爆发的气溶胶。通过改变土壤的表面温度以及液滴释放的高度，可以加速或减缓液滴的冲击速度，从而模拟不同强度的降雨。
他们发现，当泥土温度约为86华氏度时，液滴产生的气溶胶数量最多，这类似于热带地区的土壤环境。砂质粘土能使液滴产生更多的气溶胶; 砂砾则易于在任何气泡或气溶胶形成之前完全吸收液滴。研究人员还观察到，当液滴以每秒1.4至1.7米之间的速度下降——大约为小雨的强度时，会产生更多的气溶胶。
“这个速度恰到好处：水滴通过毛细作用被吸入土壤，没有飞溅，但足够快捕捉空气，”Buie解释，“被困的空气变成破裂的气泡，释放出气溶胶。我们发现了气溶胶尺寸分布与气泡破裂数量之间的关系。”
研究小组收集了喷洒到小圆盘上的气溶胶，并将它们转移到培养皿中，计算每股气溶胶中的细菌数量。结果发现，在不同的泥土类型、泥土中细菌的密度、泥土温度和水滴的冲击速度等条件下，单个水滴激起的细菌数量从零到几千不等。
为估量液滴激起的细菌或其他颗粒的总量，研究人员进一步确定了三个主要参数：细菌和气泡在给定表面的密度，以及他们称之为“雾化效率”的参数——泥土表面的细菌数量与最终从该表面散播出去的的细菌数量的比率。
采用这三个参数，加之对世界陆地总面积和降水模式的估计，研究人员估算出每年由降雨散播的细菌总量可达10,000万亿到800,000万亿之多。据统计，全球降水可能释放了土地中1.6％至25％的细菌。
“我们需要进一步调查，缩小全球降雨导致的细菌排放的范围，但降雨产生的气溶胶可能是细菌转移到环境中的主要机制，”论文第一作者Joung称，“未来这方面的工作可以提供新的线索，以追踪由土壤传播的能感染人畜及植物的细菌，以及云和冰核的形成给气候造成的影响。”
编译：Dionysos
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