ไบโอแอโรซอล (ย่อมาจากไบโอแอโร ซอล ) เป็นอนุภาคประเภทย่อยที่ปล่อยออกมาจากระบบนิเวศบนบกและในทะเลสู่ชั้นบรรยากาศ ประกอบด้วยส่วนประกอบทั้งที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต เช่น เชื้อรา ละอองเรณู แบคทีเรีย และไวรัส^{[ 1 ]}แหล่งที่มาของไบโอแอโรซอลโดยทั่วไป ได้แก่ ดิน น้ำ และสิ่งปฏิกูล

โดยทั่วไปไบโอแอโรซอลจะถูกนำเข้าสู่อากาศผ่านความปั่นป่วนของลมเหนือพื้นผิว เมื่ออยู่ในชั้นบรรยากาศแล้ว ไบโอแอโรซอลสามารถถูกขนส่งในระดับท้องถิ่นหรือระดับโลกได้ โดยรูปแบบ/ความแรงของลมทั่วไปเป็นสาเหตุของการกระจายตัวในระดับท้องถิ่น ในขณะที่พายุโซนร้อนและกลุ่มฝุ่นสามารถเคลื่อนย้ายไบโอแอโรซอลระหว่างทวีปได้^{[ 2 ]}เหนือผิวมหาสมุทร ไบโอแอโรซอลถูกสร้างขึ้นผ่านละอองน้ำทะเลและฟองอากาศ

ไบโอแอโรซอลสามารถส่งผ่านเชื้อก่อโรคจุลินทรีย์เอนโดท็อกซินและสารก่อภูมิแพ้ที่มนุษย์ไวต่อสิ่งเหล่านี้ได้ กรณีที่รู้จักกันดีคือการระบาดของโรคเยื่อหุ้มสมองอักเสบจากเชื้อเมนิงโกค็อกคัสในแอฟริกาใต้ทะเลทรายซาฮารา ซึ่งเชื่อมโยงกับพายุฝุ่นในช่วงฤดูแล้ง การระบาดอื่นๆ ที่เชื่อมโยงกับเหตุการณ์ฝุ่น ได้แก่โรคปอดบวมจากเชื้อไมโคพลาสมาและวัณโรค^{[ 2 ]}

อีกกรณีหนึ่งคือการเพิ่มขึ้นของปัญหาระบบทางเดินหายใจในมนุษย์ในแถบแคริบเบียน ซึ่งอาจเกิดจากร่องรอยของโลหะหนัก จุลินทรีย์ในอากาศ และสารกำจัดศัตรูพืชที่ปนเปื้อนมากับฝุ่นละอองที่พัดผ่านมหาสมุทรแอตแลนติก

ชาร์ลส์ ดาร์วินเป็นคนแรกที่สังเกตการขนส่งอนุภาคฝุ่น^{[ 3 ]}แต่หลุยส์ ปาสเตอร์เป็นคนแรกที่ทำการวิจัยจุลินทรีย์และกิจกรรมของพวกมันในอากาศ ก่อนงานของปาสเตอร์ มีการใช้การเพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการเพื่อเพาะเลี้ยงและแยกไบโอแอโรซอลชนิดต่างๆ

เนื่องจากจุลินทรีย์บางชนิดไม่สามารถเพาะเลี้ยงได้ หลายชนิดจึงตรวจไม่พบก่อนการพัฒนาเครื่องมือที่ใช้ดีเอ็นเอ นอกจากนี้ ปาสเตอร์ยังได้พัฒนาขั้นตอนการทดลองเพื่อเก็บตัวอย่างไบโอแอโรโซลและแสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของจุลินทรีย์เกิดขึ้นมากขึ้นในระดับความสูงที่ต่ำกว่าและลดลงในระดับความสูงที่สูงกว่า^{[ 2 ]}

ไบโอแอโรซอลประกอบด้วยเชื้อราแบคทีเรียไวรัสและละอองเรณู ความเข้มข้นของไบโอแอโร ซอลจะสูงสุดในชั้นบรรยากาศระดับล่าง (PBL) และลดลงตามระดับความสูง อัตราการอยู่รอดของไบโอแอโรซอลขึ้นอยู่กับปัจจัยทางชีวภาพและอชีวภาพหลายประการ ซึ่งรวมถึงสภาพภูมิอากาศ แสงอัลตราไวโอเลต (UV) อุณหภูมิและความชื้น ตลอดจนทรัพยากรที่มีอยู่ในฝุ่นหรือเมฆ^{[ 4 ]}

ไบโอแอโรซอลที่พบในสภาพแวดล้อมทางทะเลส่วนใหญ่ประกอบด้วยแบคทีเรีย ในขณะที่ไบโอแอโรซอลที่พบในสภาพแวดล้อมบนบกนั้นอุดมไปด้วยแบคทีเรีย เชื้อรา และละอองเรณู^{[ 5 ]}การครอบงำของแบคทีเรียบางชนิดและแหล่งสารอาหารของพวกมันอาจเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาและสถานที่^{[ 2 ]}

ไบโอแอโรซอลอาจมีขนาดตั้งแต่อนุภาคไวรัสขนาด 10 นาโนเมตรไปจนถึงละอองเกสรขนาด 100 ไมโครเมตร^{[ 6 ]}ละอองเกสรเป็นไบโอแอโรซอลที่มีขนาดใหญ่ที่สุดและมีโอกาสน้อยที่จะลอยอยู่ในอากาศเป็นเวลานานเนื่องจากน้ำหนักของมัน^{[ 1 ]}

ดังนั้น ความเข้มข้นของอนุภาคละอองเรณูจึงลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อความสูงเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับไบโอแอโรซอลขนาดเล็ก เช่น แบคทีเรีย เชื้อรา และอาจรวมถึงไวรัส ซึ่งอาจสามารถอยู่รอดได้ในชั้นโทรโปสเฟียร์ตอนบน ปัจจุบันมีการวิจัยน้อยมากเกี่ยวกับความทนทานต่อระดับความสูงที่เฉพาะเจาะจงของไบโอแอโรซอลชนิดต่างๆ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าความปั่นป่วนของบรรยากาศส่งผลกระทบต่อตำแหน่งที่อาจพบไบโอแอโรซอลชนิดต่างๆ ได้^{[ 5 ]}

โดยปกติเซลล์เชื้อราจะตายเมื่อเคลื่อนที่ผ่านชั้นบรรยากาศเนื่องจากผลกระทบจากการแห้งตัวของระดับความสูงที่สูงขึ้น อย่างไรก็ตาม พบว่าไบโอแอโรซอลของเชื้อราบางชนิดที่มีความทนทานเป็นพิเศษสามารถอยู่รอดได้ในการขนส่งในชั้นบรรยากาศแม้จะสัมผัสกับสภาพแสงยูวีที่รุนแรง^{[ 7 ]}แม้ว่าระดับไบโอแอโรซอลของสปอร์เชื้อราจะเพิ่มขึ้นในสภาวะที่มีความชื้นสูง แต่ก็ยังสามารถทำงานได้ในสภาวะที่มีความชื้นต่ำและในช่วงอุณหภูมิส่วนใหญ่ ไบโอแอโรซอลของเชื้อราบางชนิดยังเพิ่มขึ้นได้แม้ในระดับความชื้นที่ค่อนข้างต่ำ

แตกต่างจากไบโอแอโรซอลอื่นๆ แบคทีเรียสามารถทำวงจรการสืบพันธุ์ได้อย่างสมบูรณ์ภายในไม่กี่วันหรือสัปดาห์ที่พวกมันมีชีวิตรอดในบรรยากาศ ทำให้พวกมันเป็นองค์ประกอบหลักของระบบนิเวศของสิ่งมีชีวิตในอากาศ วงจรการสืบพันธุ์เหล่านี้สนับสนุนทฤษฎีที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ในปัจจุบันที่ว่าไบโอแอโรซอลของแบคทีเรียก่อตัวเป็นชุมชนในระบบนิเวศของบรรยากาศ^{[ 2 ]}การอยู่รอดของแบคทีเรียขึ้นอยู่กับหยดน้ำจากหมอกและเมฆที่ให้สารอาหารและการป้องกันจากรังสียูวีแก่แบคทีเรีย[ ^{5 ] กลุ่ม}แบคทีเรียสี่กลุ่มที่รู้จักกันดีซึ่งมีอยู่มากมายในสภาพแวดล้อมของจุลินทรีย์ในอากาศทั่วโลก ได้แก่Bacillota , Actinomycetota , PseudomonadotaและBacteroidota ^{[ 8 ]}

อากาศเป็นพาหะนำไวรัสและเชื้อโรค อื่นๆ เนื่องจากไวรัสมีขนาดเล็กกว่าละอองชีวภาพอื่นๆ จึงมีศักยภาพในการเดินทางได้ไกลกว่า ในการจำลองสถานการณ์หนึ่ง ไวรัสและสปอร์ของเชื้อราถูกปล่อยออกมาพร้อมกันจากยอดอาคาร สปอร์เดินทางได้เพียง 150 เมตร ในขณะที่ไวรัสเดินทางได้เกือบ 200,000 กิโลเมตรในแนวนอน^{[ 5 ]}

ในการศึกษาหนึ่ง ละอองลอย (<5 μm) ที่มีSARS-CoV-1และSARS-CoV-2ถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องพ่นละอองและป้อนเข้าไปในถัง Goldbergเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นละอองลอย เชื้อ เริ่มต้นให้ค่า เกณฑ์รอบระหว่าง 20 ถึง 22 ซึ่งคล้ายกับที่พบในตัวอย่างทางเดินหายใจส่วนบนและส่วนล่างของมนุษย์ SARS-CoV-2 ยังคงมีชีวิตอยู่ในละอองลอยเป็นเวลา 3 ชั่วโมง โดยมีระดับการติดเชื้อลดลงคล้ายกับ SARS-CoV-1 ครึ่งชีวิตของไวรัสทั้งสองในละอองลอยอยู่ที่ 1.1 ถึง 1.2 ชั่วโมงโดยเฉลี่ย ผลลัพธ์ชี้ให้เห็นว่าการแพร่กระจายของไวรัสทั้งสองโดยละอองลอยนั้นเป็นไปได้ เนื่องจากไวรัสสามารถคงสภาพและก่อให้เกิดการติดเชื้อได้ในละอองลอยที่แขวนลอยอยู่เป็นเวลาหลายชั่วโมงและบนพื้นผิวได้นานถึงหลายวัน^{[ 9 ]}

แม้ว่าละอองเรณูจะมีขนาดใหญ่และหนักกว่าละอองชีวภาพชนิดอื่น แต่บางการศึกษาก็แสดงให้เห็นว่าละอองเรณูสามารถถูกขนส่งไปได้ไกลหลายพันกิโลเมตร^{[ 5 ]}พวกมันเป็นแหล่งสำคัญของสารก่อภูมิแพ้ที่กระจายไปตามลม โดยเฉพาะอย่างยิ่งมาจากการปล่อยตามฤดูกาลจากหญ้าและต้นไม้^{[ 1 ]}การติดตามระยะทาง การขนส่ง ทรัพยากร และการตกตะกอนของละอองเรณูในสภาพแวดล้อมทางบกและทางทะเลมีประโยชน์สำหรับการตีความบันทึกละอองเรณู^{[ 1 ]}

เครื่องมือหลักที่ใช้ในการเก็บรวบรวมไบโอแอโรซอล ได้แก่ แผ่นเก็บ รวบรวม เครื่องเก็บประจุไฟฟ้าสถิตเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลและเครื่องดักจับอนุภาค นอกจากนี้ยังมีการใช้วิธีการอื่นๆ แต่มีลักษณะเป็นการทดลองมากกว่า^{[ 8 ]}ตัวกรองโพลีคาร์บอเนต (PC) มีความแม่นยำในการเก็บตัวอย่างแบคทีเรียมากที่สุดเมื่อเทียบกับตัวกรอง PC ชนิดอื่นๆ^{[ 10 ]}

เพื่อเก็บรวบรวมไบโอแอโรซอลที่มีขนาดอยู่ในช่วงที่กำหนด สามารถวางอิมแพคเตอร์ซ้อนกันเพื่อดักจับอนุภาคขนาดต่างๆ (PM) ได้ ตัวอย่างเช่น ตัวกรอง PM ₁₀จะยอมให้อนุภาคขนาดเล็กกว่าผ่านไปได้ ซึ่งมีขนาดใกล้เคียงกับเส้นผมของมนุษย์อนุภาคจะถูกสะสมลงบนแผ่นสไลด์ จานวุ้น หรือเทปที่ฐานของอิมแพค เตอร์ กับ ดักสปอร์ของ Hirst เก็บตัวอย่างที่อัตรา 10 ลิตรต่อนาที (LPM) และมีใบพัดวัดทิศทางลมเพื่อเก็บตัวอย่างในทิศทางเดียวกับลมเสมอ อนุภาคที่เก็บได้จะถูกกระแทกลงบนแผ่นสไลด์แก้วแนวตั้งที่เคลือบด้วยปิโตรเลียม

รูปแบบต่างๆ เช่น กับดักสปอร์ปริมาตรแบบบันทึก 7 วันได้รับการออกแบบมาเพื่อการสุ่มตัวอย่างอย่างต่อเนื่องโดยใช้ดรัมหมุนช้าๆ ที่สะสมวัสดุที่กระทบลงบนเทปพลาสติกเคลือบ^{[ 11 ]}เครื่องเก็บตัวอย่างแบคทีเรียในอากาศสามารถสุ่มตัวอย่างได้ในอัตราสูงถึง 700 ลิตรต่อนาที ทำให้สามารถเก็บตัวอย่างขนาดใหญ่ได้ในเวลาสุ่มตัวอย่างสั้นๆ วัสดุชีวภาพจะกระทบและสะสมลงบนจานเพาะเชื้อที่บุด้วยวุ้น ทำให้สามารถเพาะเลี้ยงเชื้อได้^{[ 12 ]}

เช่นเดียวกับอิมแพคเตอร์แบบขั้นตอนเดียวในวิธีการเก็บรวบรวมอิมแพคเตอร์แบบเรียงลำดับจะมีขนาดตัดหลายขนาด (PM ₁₀ , PM _2.5 ) ทำให้สามารถแยกไบโอแอโรโซลตามขนาดได้ การแยกวัสดุชีวภาพตามเส้นผ่านศูนย์กลางแอโรไดนามิกมีประโยชน์เนื่องจากช่วงขนาดส่วนใหญ่ถูกครอบงำโดยสิ่งมีชีวิตประเภทเฉพาะ (แบคทีเรียมีขนาดตั้งแต่ 1–20 ไมโครเมตร และละอองเรณูมีขนาดตั้งแต่ 10–100 ไมโครเมตร) อิมแพคเตอร์แบบเรียงลำดับของ Andersenเป็นที่นิยมใช้มากที่สุดในการทดสอบอนุภาคในอากาศ^{[ 13 ]}

เครื่อง เก็บตัวอย่าง แบบไซโคลนประกอบด้วยห้องทรงกลมที่มีกระแสละอองลอยไหลเข้าผ่านหัวฉีดสัมผัสหนึ่งหัวหรือมากกว่านั้น เช่นเดียวกับเครื่องดักจับอนุภาค เครื่องเก็บตัวอย่างแบบไซโคลนอาศัยแรงเฉื่อยของอนุภาคในการทำให้อนุภาคตกตะกอนบนผนังของเครื่องเก็บตัวอย่างขณะที่กระแสอากาศโค้งไปรอบๆ ภายในห้อง และเช่นเดียวกับเครื่องดักจับอนุภาค ประสิทธิภาพการเก็บรวบรวมขึ้นอยู่กับอัตราการไหล ไซโคลนมีแนวโน้มที่จะเกิดการกระเด็นของอนุภาคน้อยกว่าเครื่องดักจับอนุภาคและสามารถเก็บรวบรวมวัสดุได้ในปริมาณที่มากกว่า นอกจากนี้ยังอาจให้การเก็บรวบรวมที่อ่อนโยนกว่าเครื่องดักจับอนุภาค ซึ่งสามารถปรับปรุงการกู้คืนจุลินทรีย์ที่มีชีวิตได้ อย่างไรก็ตาม ไซโคลนมักจะมีเส้นโค้งประสิทธิภาพการเก็บรวบรวมที่ไม่คมชัดเท่ากับเครื่องดักจับอนุภาค และการออกแบบเครื่องดักจับอนุภาคแบบเรียงซ้อนขนาดกะทัดรัดนั้นง่ายกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องเก็บตัวอย่างแบบไซโคลนแบบเรียงซ้อน^{[ 14 ]}

แทนที่จะเก็บรวบรวมลงบนพื้นผิวที่ทาไขมันหรือจานวุ้น เครื่องดักจับอนุภาคชีวภาพ (impinger) ได้ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อดักจับอนุภาคชีวภาพในของเหลว เช่น น้ำปราศจากไอออนหรือสารละลายบัฟเฟอร์ฟอสเฟต ประสิทธิภาพการเก็บรวบรวมของเครื่องดักจับอนุภาคชีวภาพนั้นได้รับการแสดงให้เห็นโดย Ehrlich et al. (1966) ว่าโดยทั่วไปแล้วจะสูงกว่าเครื่องดักจับอนุภาคแบบขั้นตอนเดียวที่มีลักษณะคล้ายกัน เครื่องดักจับอนุภาคชีวภาพที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ ได้แก่ AGI-30 (Ace Glass Inc.) และ Biosampler (SKC, Inc.)

เครื่องดักจับอนุภาคด้วยไฟฟ้าสถิต (ESP) ได้รับความสนใจอีกครั้งเมื่อเร็ว ๆ นี้^{[ 15 ]}สำหรับการสุ่มตัวอย่างไบโอแอโรซอล เนื่องจากประสิทธิภาพในการกำจัดอนุภาคที่มีประสิทธิภาพสูงและวิธีการสุ่มตัวอย่างที่อ่อนโยนกว่าเมื่อเทียบกับการตกกระทบ ESP จะประจุและกำจัดอนุภาคแอโรซอลที่เข้ามาจากกระแสอากาศโดยใช้สนามไฟฟ้าสถิตที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างอิเล็กโทรดสองตัวและความแรงของสนามสูง ซึ่งจะสร้างบริเวณที่มีไอออนความหนาแน่นสูง การปล่อยประจุโคโรนา ซึ่งจะประจุหยดแอโรซอลที่เข้ามา และสนามไฟฟ้าจะตกตะกอนอนุภาคที่มีประจุลงบนพื้นผิวการเก็บรวบรวม

เนื่องจากโดยทั่วไปอนุภาคชีวภาพจะถูกวิเคราะห์โดยใช้การทดสอบแบบใช้ของเหลว ( PCR , อิมมูโนแอสเซย์ , การทดสอบความมีชีวิต ) จึงควรเก็บตัวอย่างโดยตรงลงในปริมาตรของเหลวสำหรับการวิเคราะห์ในขั้นตอนต่อไป ตัวอย่างเช่น Pardon et al. ^{[ 16 ]}แสดงให้เห็นการเก็บตัวอย่างละอองลอยจนถึง ส่วนต่อประสานอากาศ-ของเหลว แบบไมโครฟลูอิดิกและ Ladhani et al. ^{[ 17 ]} แสดงให้เห็นการเก็บตัวอย่าง ไวรัสไข้หวัดใหญ่ในอากาศจนถึงหยดของเหลวขนาดเล็ก การใช้ของเหลวปริมาตรน้อยเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการลดการเจือจางของตัวอย่าง และมีศักยภาพที่จะเชื่อมโยงกับ เทคโนโลยี แล็บออนชิปสำหรับการวิเคราะห์ ณ จุดดูแล อย่างรวดเร็ว

ตัวกรองมักใช้ในการเก็บรวบรวมไบโอแอโรซอลเนื่องจากความเรียบง่ายและต้นทุนต่ำ การเก็บรวบรวมโดยใช้ตัวกรองมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการเก็บตัวอย่างไบโอแอโรซอลส่วนบุคคล เนื่องจากมีน้ำหนักเบาและไม่เป็นที่สังเกต ตัวกรองอาจมีช่องรับอากาศแบบเลือกขนาด เช่น ไซโคลนหรืออิมแพคเตอร์ เพื่อกำจัดอนุภาคขนาดใหญ่และให้การจำแนกขนาดของอนุภาคไบโอแอโรซอล^{[ 14 ]}ตัวกรองแอโรซอลมักถูกอธิบายโดยใช้คำว่า "ขนาดรูพรุน" หรือ "เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนเทียบเท่า" โปรดทราบว่าขนาดรูพรุนของตัวกรองไม่ได้บ่งชี้ถึงขนาดอนุภาคขั้นต่ำที่จะถูกเก็บรวบรวมโดยตัวกรอง ในความเป็นจริง ตัวกรองแอโรซอลโดยทั่วไปจะเก็บรวบรวมอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าขนาดรูพรุนที่ระบุไว้มาก^{[ 18 ]}

โดยทั่วไปไบโอแอโรซอลจะถูกนำเข้าสู่อากาศผ่านความปั่นป่วนของลมเหนือพื้นผิว เมื่อลอยอยู่ในอากาศแล้ว มักจะคงอยู่ในชั้นบรรยากาศระดับล่าง (Planetary Boundary Layer, PBL) แต่ในบางกรณีอาจไปถึงชั้นโทรโปสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์ตอนบนได้^{[ 19 ]}เมื่ออยู่ในชั้นบรรยากาศแล้ว ไบโอแอโรซอลสามารถถูกขนส่งได้ทั้งในระดับท้องถิ่นและระดับโลก โดยรูปแบบ/ความแรงของลมทั่วไปเป็นสาเหตุของการกระจายตัวในระดับท้องถิ่น ในขณะที่พายุโซนร้อนและกลุ่มฝุ่นสามารถเคลื่อนย้ายไบโอแอโรซอลระหว่างทวีปได้^{[ 2 ]}เหนือผิวมหาสมุทร ไบโอแอโรซอลถูกสร้างขึ้นผ่านละอองน้ำทะเลและฟองอากาศ^{[ 5 ]}

ความรู้เกี่ยวกับไบโอแอโรซอลได้กำหนดความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจุลินทรีย์และการจำแนกความแตกต่างระหว่างจุลินทรีย์ รวมถึงเชื้อโรคในอากาศ ในช่วงทศวรรษ 1970 ความก้าวหน้าครั้งสำคัญเกิดขึ้นในฟิสิกส์บรรยากาศและจุลชีววิทยาเมื่อมีการระบุแบคทีเรียที่ทำให้เกิดการก่อตัวของน้ำแข็ง^{[ 20 ]}

ความเข้มข้นสูงสุดของไบโอแอโรซอลอยู่ใกล้พื้นผิวโลกในชั้นบรรยากาศระดับล่าง (PBL) ในบริเวณนี้ ความปั่นป่วนของลมทำให้เกิดการผสมในแนวดิ่ง นำอนุภาคจากพื้นดินขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ ไบโอแอโรซอลที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศสามารถก่อตัวเป็นเมฆ ซึ่งจากนั้นจะถูกพัดพาไปยังพื้นที่ทางภูมิศาสตร์อื่น ๆ และตกลงมาเป็นฝน ลูกเห็บ หรือหิมะ^{[ 2 ]}มีการสังเกตพบระดับไบโอแอโรซอลที่เพิ่มขึ้นในป่าฝนในช่วงและหลังฝนตก แบคทีเรียและแพลงก์ตอนพืชจากสภาพแวดล้อมทางทะเลมีความเชื่อมโยงกับการก่อตัวของเมฆ^{[ 1 ]}

อย่างไรก็ตาม ด้วยเหตุผลเดียวกันนี้ ไบโอแอโรซอลจึงไม่สามารถถูกขนส่งไปได้ในระยะทางไกลใน PBL เนื่องจากเมฆจะทำให้ไบโอแอโรซอลตกลงมาในที่สุด นอกจากนี้ ยังต้องอาศัยความปั่นป่วนหรือการพาความร้อนเพิ่มเติมที่ขอบบนของ PBL เพื่อฉีดไบโอแอโรซอลเข้าไปในโทรโพสเฟียร์ ซึ่งไบโอแอโรซอลอาจถูกขนส่งไปได้ในระยะทางที่ไกลขึ้นโดยเป็นส่วนหนึ่งของการไหลของโทรโพสเฟียร์ สิ่งนี้จำกัดความเข้มข้นของไบโอแอโรซอลที่ระดับความสูงเหล่านี้^{[ 1 ]}

ละอองน้ำในเมฆ ผลึกน้ำแข็ง และหยาดน้ำฟ้า ใช้ไบโอแอโรซอลเป็นแกนกลางในการก่อตัวหรือยึดเกาะของน้ำหรือผลึกบนพื้นผิว ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าอนุภาคในอากาศสามารถเปลี่ยนแปลงวัฏจักรของน้ำสภาพอากาศ และการผุกร่อนทั่วโลกได้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นอาจนำไปสู่ผลกระทบต่างๆ เช่นการกลายเป็นทะเลทรายซึ่งทวีความรุนแรงขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ นอกจากนี้ ไบโอแอโรซอลยังผสมปนเปกันเมื่ออากาศบริสุทธิ์และหมอกควันมาเจอกัน ทำให้ทัศนวิสัยและ/หรือคุณภาพอากาศเปลี่ยนแปลงไป

ภาพถ่ายดาวเทียมแสดงให้เห็นว่าพายุเหนือทะเลทรายในออสเตรเลีย แอฟริกา และเอเชีย ก่อให้เกิดกลุ่มฝุ่นซึ่งสามารถพัดพาฝุ่นขึ้นไปได้สูงกว่า 5 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวโลก กลไกนี้จะขนส่งวัสดุไปได้ไกลหลายพันกิโลเมตร แม้กระทั่งเคลื่อนย้ายข้ามทวีป การศึกษาหลายชิ้นสนับสนุนทฤษฎีที่ว่าไบโอแอโรซอลสามารถถูกพัดพาไปพร้อมกับฝุ่นได้^{[ 21 ] [ 22 ]}การศึกษาหนึ่งสรุปว่าแบคทีเรียในอากาศชนิดหนึ่งที่มีอยู่ในฝุ่นทะเลทรายชนิดหนึ่งถูกพบที่ไซต์ที่อยู่ห่างออกไป 1,000 กิโลเมตรตามทิศทางลม^{[ 2 ]}

เส้นทางคมนาคมระดับโลกที่เป็นไปได้สำหรับอนุภาคชีวภาพในฝุ่นละออง ได้แก่:

• พายุที่พัดถล่มทางตอนเหนือของแอฟริกาจะพัดเอาฝุ่นละอองขึ้นมา ซึ่งอาจถูกพัดข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกไปยังทวีปอเมริกา หรือขึ้นเหนือไปยังยุโรป สำหรับการขนส่งข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกนั้น จุดหมายปลายทางของฝุ่นละอองจะเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาล คือ อเมริกาเหนือในช่วงฤดูร้อน และอเมริกาใต้ในช่วงฤดูหนาว
• ฝุ่นละอองจากทะเลทรายโกบีและทะเลทรายทาคลามากันถูกพัดพาไปยังทวีปอเมริกาเหนือ โดยส่วนใหญ่เกิดขึ้นในช่วงฤดูใบไม้ผลิของซีกโลกเหนือ
• ฝุ่นจากออสเตรเลียถูกพัดพาไปยังมหาสมุทรแปซิฟิก โดยมีโอกาสที่จะตกตะกอนในนิวซีแลนด์^{[ 22 ]}

การขนส่งและการกระจายตัวของไบโอแอโรซอลนั้นไม่สม่ำเสมอทั่วโลก แม้ว่าไบโอแอโรซอลอาจเดินทางได้หลายพันกิโลเมตรก่อนที่จะตกสู่พื้น แต่ระยะทางและทิศทางสุดท้ายของการเดินทางนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยทางอุตุนิยมวิทยา ทางกายภาพ และทางเคมี สาขาชีววิทยาที่ศึกษาการแพร่กระจายของอนุภาคเหล่านี้เรียกว่าแอโรไบโอโลยีการศึกษาหนึ่งได้สร้างแผนที่แบคทีเรีย/เชื้อราในอากาศของสหรัฐอเมริกาจากการวัดเชิงสังเกต โปรไฟล์ชุมชนของไบโอแอโรซอลเหล่านี้เชื่อมโยงกับค่า pH ของดินปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยต่อปีผลผลิตปฐมภูมิสุทธิและอุณหภูมิเฉลี่ยต่อปี รวมถึงปัจจัยอื่นๆ^{[ 23 ]}

ไบโอแอโรซอลส่งผลกระทบต่อระบบ ชีวธรณีเคมีต่างๆ บนโลก รวมถึงแต่ไม่จำกัดเฉพาะระบบนิเวศในบรรยากาศ บนบก และในทะเล แม้ว่าความสัมพันธ์เหล่านี้จะมีมายาวนาน แต่หัวข้อของไบโอแอโรซอลกลับไม่เป็นที่รู้จักมากนัก^{[ 24 ] [ 25 ]}ไบโอแอโรซอลสามารถส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตได้หลายวิธี รวมถึงการส่งผลต่อสุขภาพของสิ่งมีชีวิตผ่านอาการแพ้ ความผิดปกติ และโรคต่างๆ นอกจากนี้ การกระจายตัวของละอองเรณูและสปอร์ในไบโอแอโรซอลยังส่งผลต่อความหลากหลายทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตในแหล่งที่อยู่อาศัยหลายแห่ง^{[ 1 ]}

ไบโอแอโรซอลหลายชนิดอาจก่อให้เกิดนิวเคลียสการควบแน่นของเมฆหรือนิวเคลียสน้ำแข็งของเมฆ ส่วนประกอบของไบโอแอโรซอลที่เป็นไปได้ ได้แก่ เซลล์ที่มีชีวิตหรือเซลล์ที่ตายแล้ว ชิ้นส่วนของเซลล์ เส้นใยละอองเรณู หรือสปอร์^{[ 1 ]}การก่อตัวของเมฆและการตกของฝนเป็นคุณลักษณะสำคัญของวัฏจักรทางอุทกวิทยาหลายอย่างที่ระบบนิเวศมีความเกี่ยวข้อง นอกจากนี้ ปริมาณเมฆปกคลุมทั่วโลกยังเป็นปัจจัยสำคัญในงบประมาณการแผ่รังสี โดยรวม และด้วยเหตุนี้จึงส่งผลต่ออุณหภูมิของโลก

ไบโอแอโรซอลมีสัดส่วนน้อยมากเมื่อเทียบกับนิวเคลียสการควบแน่นของเมฆทั้งหมดในชั้นบรรยากาศ (ระหว่าง 0.001% ถึง 0.01%) ดังนั้นผลกระทบโดยรวม (เช่น งบประมาณการแผ่รังสี) จึงยังไม่ชัดเจน อย่างไรก็ตาม มีบางกรณีที่ไบโอแอโรซอลอาจก่อตัวเป็นสัดส่วนที่สำคัญของเมฆในพื้นที่นั้นๆ ซึ่งได้แก่:

• บริเวณที่มีการก่อตัวของเมฆที่อุณหภูมิสูงกว่า −15 °C เนื่องจากแบคทีเรียบางชนิดได้พัฒนาโปรตีนที่ช่วยให้พวกมันสามารถสร้างผลึกน้ำแข็งได้ที่อุณหภูมิสูงขึ้น
• พื้นที่เหนือเขตที่มีพืชพรรณปกคลุม หรือในพื้นที่ห่างไกลซึ่งอากาศได้รับผลกระทบจากกิจกรรมของมนุษย์น้อย
• อากาศใกล้ผิวน้ำในบริเวณทะเลห่างไกล เช่น มหาสมุทรใต้ ซึ่งละอองน้ำทะเลอาจมีมากกว่าฝุ่นที่พัดมาจากทวีป^{[ 1 ]}

การสะสมของอนุภาคไบโอแอโรซอลบนพื้นผิวเรียกว่าการตกตะกอนการกำจัดอนุภาคเหล่านี้ออกจากชั้นบรรยากาศส่งผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ในด้านคุณภาพอากาศและระบบทางเดินหายใจ^{[ 1 ]}

ทะเลสาบอัลไพน์ที่ตั้งอยู่ในภูมิภาคเทือกเขาพิเรนีสตอนกลางทางตะวันออกเฉียงเหนือของสเปนไม่ได้รับผลกระทบจากปัจจัยที่เกิดจากมนุษย์ ทำให้ ทะเลสาบ โอลิโกโทรฟิก เหล่านี้ เป็นตัวบ่งชี้ที่เหมาะสมสำหรับการป้อนตะกอนและการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อม สารอินทรีย์ที่ละลายและสารอาหารจากการขนส่งฝุ่นสามารถช่วยให้แบคทีเรียเจริญเติบโตและผลิตในน้ำที่มีสารอาหารต่ำได้ ในตัวอย่างที่เก็บรวบรวมจากการศึกษาหนึ่ง ตรวจพบจุลินทรีย์ในอากาศที่มีความหลากหลายสูงและมีความคล้ายคลึงกับดินของมอริเชียสอย่างมาก แม้ว่าจะมีพายุฝุ่นจากทะเลทรายซาฮาราเกิดขึ้นในขณะที่ตรวจพบก็ตาม^{[ 26 ]}

ไบโอแอโรซอลชนิดและขนาดมีความหลากหลายในสภาพแวดล้อมทางทะเล และเกิดขึ้นส่วนใหญ่เนื่องจากการปล่อยสารเปียกที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของความดันออสโมติกหรือแรงตึงผิวไบโอแอโรซอลบางชนิดที่มาจากทะเลจะขับสารแห้งของสปอร์เชื้อราที่ถูกพัดพาไปโดยลม^{[ 1 ]}

ตัวอย่างหนึ่งของผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตในทะเลคือการตายของปะการัง พัด และเม่นทะเลในทะเล แคริบเบียนในปี 1983 ซึ่งมีความสัมพันธ์กับพายุฝุ่นที่มาจากแอฟริกา ความสัมพันธ์นี้ถูกกำหนดโดยงานของนักจุลชีววิทยาและเครื่องวัดสเปกตรัมการทำแผนที่โอโซนรวมซึ่งระบุแบคทีเรีย ไวรัส และเชื้อราในละอองฝุ่นที่ติดตามเหนือมหาสมุทรแอตแลนติก^{[ 27 ]}อีกตัวอย่างหนึ่งเกิดขึ้นในปี 1997 เมื่อเอลนีโญอาจส่งผลกระทบต่อรูปแบบลมค้าตามฤดูกาลจากแอฟริกาไปยังบาร์เบโดส ส่งผลให้เกิดการตายในลักษณะเดียวกัน การจำลองเหตุการณ์เช่นนี้สามารถนำไปสู่การคาดการณ์เหตุการณ์ในอนาคตที่แม่นยำยิ่งขึ้น^{[ 28 ]}

การที่แบคทีเรียกลายเป็นละอองในฝุ่นละอองนั้น มีส่วนสำคัญอย่างยิ่งต่อการแพร่กระจายของเชื้อแบคทีเรียก่อโรค ตัวอย่างที่รู้จักกันดีของการระบาดของโรคที่เกิดจากละอองชีวภาพคือ การระบาดของโรคเยื่อหุ้มสมองอักเสบจากเชื้อเมนิงโกค็อกในแอฟริกาใต้ทะเลทรายซาฮารา ซึ่งเชื่อมโยงกับพายุฝุ่นในช่วงฤดูแล้ง

มีรายงานว่าการระบาดอื่นๆ เชื่อมโยงกับเหตุการณ์ฝุ่นละออง รวมถึง โรค ปอดบวม จาก เชื้อไมโคพลาสมาและวัณโรค^{[ 2 ]}อีกกรณีหนึ่งของปัญหาสุขภาพที่แพร่กระจายโดยไบโอแอโรซอลคือการเพิ่มขึ้นของปัญหาระบบทางเดินหายใจในมนุษย์ของผู้อยู่อาศัยในภูมิภาคแคริบเบียน ซึ่งอาจเกิดจากร่องรอยของโลหะหนัก ไบโอแอโรซอลของจุลินทรีย์ และยาฆ่าแมลงที่ถูกขนส่งผ่านเมฆฝุ่นที่พัดผ่านมหาสมุทรแอตแลนติก^{[ 27 ] [ 29 ]}

แหล่งที่มาทั่วไปของไบโอแอโรซอล ได้แก่ ดิน น้ำ และสิ่งปฏิกูล ไบโอแอโรซอลสามารถส่งผ่านเชื้อก่อโรค จุลินทรีย์ เอนโดท็อกซินและสารก่อภูมิแพ้^{[ 30 ]}และสามารถขับถ่ายทั้งเอนโดท็อกซินและเอ็กโซท็อกซินได้ เอ็กโซท็อกซินอาจเป็นอันตรายอย่างยิ่งเมื่อถูกขนส่งผ่านทางอากาศและกระจายเชื้อก่อโรคที่มนุษย์ไวต่อเชื้อเหล่านั้นไซยาโนแบคทีเรียเป็นพาหะที่แพร่เชื้อก่อโรคได้มากและมีอยู่มากมายทั้งในสภาพแวดล้อมบนบกและในน้ำ^{[ 1 ]}

บทบาทที่เป็นไปได้ของไบโอแอโรซอลในการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเปิดโอกาสมากมายสำหรับการวิจัย พื้นที่การศึกษาเฉพาะ ได้แก่ การติดตามผลกระทบของไบโอแอโรซอลต่อระบบนิเวศต่างๆ และการใช้ข้อมูลทางอุตุนิยมวิทยาเพื่อพยากรณ์การเปลี่ยนแปลงของระบบนิเวศ^{[ 5 ]}การกำหนดปฏิสัมพันธ์ทั่วโลกเป็นไปได้ด้วยวิธีการต่างๆ เช่น การเก็บตัวอย่างอากาศการสกัด DNAจากไบโอแอโรซอล และการขยายสัญญาณ PCR ^{[ 21 ]}

การพัฒนาระบบการสร้างแบบจำลองที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นจะช่วยลดการแพร่กระจายของโรคในมนุษย์และเป็นประโยชน์ต่อปัจจัยทางเศรษฐกิจและนิเวศวิทยา^{[ 2 ]} ปัจจุบันมีการใช้ เครื่องมือสร้างแบบจำลองบรรยากาศที่เรียกว่า Atmospheric Dispersion Modelling System ( ADMS 3 ) เพื่อวัตถุประสงค์นี้ ADMS 3 ใช้พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) เพื่อระบุพื้นที่ที่มีปัญหาที่อาจเกิดขึ้น ลดการแพร่กระจายของเชื้อโรคชีวละอองที่เป็นอันตราย รวมถึงการติดตามเหตุการณ์^{[ 2 ]}

ระบบนิเวศทางการเกษตรมีแนวทางการวิจัยในอนาคตมากมายเกี่ยวกับละอองชีวภาพ การระบุสภาพดินที่เสื่อมโทรมอาจช่วยระบุแหล่งที่มาของเชื้อโรคพืชหรือสัตว์ได้

• ไมโคทอกซิน
• คุณภาพอากาศภายในอาคาร
• ละอองชีวภาพภายในอาคาร
• การเจริญเติบโตของเชื้อรา การประเมิน และการกำจัด
• ปัญหาสุขภาพจากเชื้อรา
• กลุ่มอาการอาคารป่วย

• จุลชีววิทยาในอากาศ , ไมโครบีวิกิ
• ไบโอแอโรซอลและความปลอดภัยในการทำงาน (OSH) , OSHWIKI
• โครงการมหาวิทยาลัยรัตเกอร์ส
• การสุ่มตัวอย่างและการจำแนกลักษณะของไบโอแอโรซอลคู่มือวิธีการวิเคราะห์ของ NIOSH
• ดันนิง, ไบรอัน (24 พฤศจิกายน 2015). "Skeptoid #494: ราดำ: อันตรายหรือเรื่องธรรมดา?" . Skeptoid .