Occupants and surface types drive microbial dynamics in controlled indoor environments

Hou, Jianjian (avtor), Nakajima, Makiko (avtor), Nishiuchi, Yukiko (avtor), Ogura, Daisuke (avtor), Teramoto, Atsushi (avtor), Kuratomi, China (avtor), Iwamoto, Yoko (avtor), Okamura, Yoshiko (avtor), Moriguchi, Kazuki (avtor), Dovjak, Mateja (avtor), Takayama, Kento (avtor), Tsugami, Yusaku (avtor), Fujiyoshi, So (avtor), Maruyama, Fumito (avtor)

Background Indoor microbial communities play a critical role in infuencing indoor environmental quality and human health and are shaped by occupant activity, surface characteristics, and environmental conditions. While previous studies have examined these factors individually, systematic evaluations of their combined interactions, particularly involving Heating, Ventilation, and Air Conditioning (HVAC) and drainage systems, remain limited. This controlled, long-term (1.5-year) investigation assessed how human occupancy, surface moisture (dry vs. wet), aquaponics (soilless plant-aquarium systems), and environmental parameters (humidity, ventilation, and seasonal variations) infuence bacterial and eukaryotic dynamics in tightly sealed residential units. Results Continuous air-conditioner operation without fresh-air intake led to elevated CO₂ levels during occupancy and pronounced seasonal humidity fuctuations, emphasizing the need for improved ventilation and adaptive humidity control in compact urban residences. Amplicon sequencing revealed higher microbial diversity on dry surfaces (aerosols, air-conditioner flter dust, and foor dust) than on wet surfaces (waste drains and showerheads). Wet environments supported bioflm-associated taxa adapted to moist conditions (e.g., Methylobacterium, Vermamoeba). Human occupancy signifcantly enriched air-conditioner flter dust with opportunistic bacteria (e.g., Finegoldia and Streptococcus), underscoring occupant-driven microbial accumulation via recirculated air. Additionally, the smallscale aquaponic system had minimal measurable infuence on microbial composition at the room scale, suggesting limited aerosolization or dispersal under typical usage conditions. Indoor relative humidity was signifcantly correlated with microbial diversity in air systems, notably enhancing moisture-adapted taxa such as Sphingomonas during humid seasons. Seasonal variations markedly infuenced eukaryotic communities (e.g., pollen infux).

• Jezik: Angleški jezik
• Ključne besede: built environment, indoor microbiome, eukaryote, occupancy, aquaponics, season, surface moisture, humidity, human health
• Vrsta gradiva: Članek v reviji
• Tipologija: 1.01 - Izvirni znanstveni članek
• Organizacija: FGG - Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo
• Status publikacije: Objavljeno
• Različica publikacije: Objavljena publikacija
• Leto izida: 2025
• Št. strani: 23 str.
• Številčenje: Vol. 20, art. 114
• PID: 20.500.12556/RUL-172849
• UDK: 699.8
• ISSN pri članku: 2524-6372
• DOI: 10.1186/s40793-025-00775-6
• COBISS.SI-ID: 248296707
• Datum objave v RUL: 11.09.2025

Gradivo je del revije

• Naslov: Environmental microbiome
• Skrajšan naslov: Environ. microbiome
• Založnik: BMC
• ISSN: 2524-6372
• COBISS.SI-ID: 529784601

Licence

• Licenca: CC BY-NC-ND 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva-Nekomercialno-Brez predelav 4.0 Mednarodna
• Povezava: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.sl
• Opis: Najbolj omejujoča licenca Creative Commons. Uporabniki lahko prenesejo in delijo delo v nekomercialne namene in ga ne smejo uporabiti za nobene druge namene.

Sekundarni jezik

• Jezik: Slovenski jezik

Izvleček

Ozadje Mikrobne skupnosti v notranjih prostorih pomembno vplivajo na kakovost notranjega okolja in zdravje ljudi. Oblikujejo jih dejavnosti uporabnikov, značilnosti površin in okoljski pogoji. Čeprav so prejšnje študije preučevale te dejavnike posamezno, je sistematična ocena njihovih medsebojnih vplivov – zlasti v povezavi s sistemi za ogrevanje, prezračevanje in klimatizacijo (HVAC) ter odvodnjavanjem – še vedno omejena. Ta nadzorovana, dolgoročna (1,5-letna) raziskava je preučevala, kako človeška prisotnost, vlaga površin (suhe vs. mokre), akvaponika (sistemi brez zemlje z rastlinami in akvariji) ter okoljski parametri (zračna vlaga, prezračevanje in sezonske spremembe) vplivajo na bakterijsko in evkariontsko dinamiko v tesno zaprtih stanovanjskih enotah. Rezultati Neprekinjeno delovanje klimatske naprave brez dovoda svežega zraka je med prisotnostjo ljudi povzročilo povišane ravni CO₂ in izrazita sezonska nihanja zračne vlage, kar poudarja potrebo po boljšem prezračevanju in prilagodljivem uravnavanju vlage v urbanih stanovanjih. Sekvenciranje ampliconov je pokazalo večjo mikrobno raznolikost na suhih površinah (aerosoli, prah iz filtrov klimatskih naprav, talni prah) kot na mokrih površinah (odtoki, tuš glave). Mokra okolja so podpirala biofilmom prilagojene taksone, kot sta Methylobacterium in Vermamoeba. Prisotnost ljudi je bistveno obogatila prah iz filtrov klimatskih naprav z oportunističnimi bakterijami (npr. Finegoldia, Streptococcus), kar kaže na kopičenje mikrobov zaradi kroženja zraka. Majhen akvaponski sistem ni imel merljivega vpliva na mikrobno sestavo v prostoru, kar nakazuje omejeno aerosolizacijo ali širjenje pri običajni uporabi. Relativna zračna vlaga je bila pomembno povezana z mikrobno raznolikostjo v zra čnih sistemih, zlasti z večjo prisotnostjo vlagi prilagojenih taksonov, kot je Sphingomonas, v vlažnih sezonah. Sezonske spremembe so močno vplivale na evkariontske skupnosti (npr. vnos cvetnega prahu).

• Ključne besede: grajeno okolje, notranji mikrobiom, evkariont, zasedenost, akvaponika, letni čas, vlaga na površini, zračna vlaga, zdravje ljudi

Projekti

• Financer: ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
• Številka projekta: BI-JP/23-25-002-2023
• Naslov: Vloga okoljskih parametrov za strukturo mikrobnih združb v stavbah v Sloveniji in na Japonskem

• Financer: ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
• Številka projekta: P2-0158-2018
• Naslov: Gradbene konstrukcije in gradbena fizika