雨滴爆裂时会将细菌喷洒到空气中——这真是一种美丽的景象

根据今天发表在《自然通讯》杂志上的一项研究，雨滴可能会将细菌带入天空。

科学家们早就知道，细菌会以某种方式进入空气，影响云的形成和气候，以及某些疾病的传播。但他们还不知道细菌是如何进入空气的。

这项新研究以之前研究液滴如何与多孔表面相互作用的研究为基础。

“当我们发表那篇论文时，”该研究的作者、麻省理工学院机械工程副教授 Cullen Buie 说，“英国有人给我发了一封信，说‘嘿，我刚刚看到了你的论文，我很好奇你是否研究过或考虑过这些液滴中的细菌。’”

这位研究员研究一种名为类鼻疽的热带疾病。类鼻疽在澳大利亚和越南的部分地区发生，是由散布到空气中的细菌引起的。科学家们知道，降雨后感染这种疾病的人数会增加，但他们不确定降雨究竟是如何起作用的。Buie 的研究提出了一种机制——生物气溶胶化，即含有细菌等生物的颗粒悬浮。

“在某些表面上，当液滴以适当的速度撞击时，液滴会捕获空气，”Buie 说。“被捕获的空气会形成小气泡，这些气泡会上升到液体表面然后破裂，就像你喝碳酸饮料时看到的那样。所以，如果你倒一杯新鲜的可乐，看到上面冒泡，那和我们看到的很相似。不是碳酸饮料，而是多孔表面上的普通液态水。”

简而言之，当雨滴落在土壤上时，会形成小气泡。当气泡破裂时，它们会将土壤带入空气中。这些微小的土壤中甚至携带着更小的细菌。布伊和他的同事利用高速摄像机、荧光成像和计算机模型，确定一滴雨滴可以将土壤表面 0.01% 的细菌转移到大气中。

一旦进入大气，细菌可以存活一个多小时。总的来说，研究人员认为雨水会将大气中总细菌的 1.6% 到 25% 转移到大气中——具体取决于当地的土壤类型。

为了得到这一结果，Buie 的研究采用了五种不同的土壤类型（以解释密度差异），并用不同大小的颗粒（包括一些良性细菌）处理它们。合成颗粒已经发出荧光，而细菌颗粒则用一种药剂处理，使其发光。研究人员随后将土壤样本暴露在类似雨水的环​​境中，并在附近的采样板上收集产生的气溶胶。Buie 的团队发现，沙质粘土土壤具有生成气溶胶的理想特性。换句话说，雨滴落在沙质粘土土壤上会比落在其他类型泥土上的水滴向空气中释放更多的细菌。

研究人员还发现，较高的温度似乎能更有效地促进细菌生长，尽管他们并不确定原因。

“我们没有预料到温度效应，”布伊说，“但我们未来会研究其中的机制。”

卡伦强调，我们不必为此担心——细菌进入空气的过程在我们周围一直都在发生。但现在，我们可以亲眼看到它——并了解它的工作原理。