人可以一日不進食，但無法一時不呼吸，因此工作環境中的空氣品質相形重要。由於生產或作業流程所致，工作場所的空氣中可能存在著許多對人體健康有害的物質，懸浮於空氣中的微生物即是其中之一，簡稱為生物性氣膠（bioaerosols）。生物性氣膠包括了懸浮在空氣中之生命體，如：細菌、黴菌，以及那些經由生命體釋放至空氣中的粒子或揮發性氣體，如孢子、花粉、生物毒素（toxins）等。當這些生物性物質或是其產物經由各種動力懸浮於空氣中，即已影響該環境的空氣品質；若是這些微粒粒徑小至可經呼吸道進入人體時，工作人員的健康將受到威脅。
生物性氣膠對人體的健康危害主要可分為三類：感染（Infection）、過敏（Allergy）與中毒（Toxicity）。一般人通常都有遭生物"感染"而致病之經驗，最常見的為流行性感冒，其致病病毒懸浮於空氣中經人吸入後，在抵抗力較差的宿主體中繁衍增生，引發宿主生理功能的受損而發病。尤其是在環境的空氣中大量充斥這類生物性氣膠時最易爆發流行。由此可知，生物對人體的致病性與生物本身的毒力強度、侵犯寄主能力以及寄主的免疫抵抗能力有關。至於感染之後生物體對人體健康的損害程度，則依生物特性與感染宿主體質而有所不同，有些生物體吸入後會侵犯神經系統產生發燒、嘔吐、興奮、譫忘、休克甚至死亡；大部分則會造成呼吸道感染，發生支氣管炎與肺炎，嚴重時亦可致死。空氣中具感染性的生物性氣膠很多，常見的如存在於醫療院所空氣中的肺結核桿菌及高樓水塔與空調系統中的退伍軍人菌。
「感染」的致病機轉一般都具備生物體在發病宿主體中大量繁殖的過程，因此所暴露的生物體必須是存活的，也就是必須具有生命力，才能在人體中繁殖。「過敏」基本上則是因人體重覆暴露於生物體組成成份中的某種化學物質，致使人體免疫系統過度反應所致的生理現象，因此生物體的存活與否與致過敏性之間並無直接相關。空氣中常見的生物性過敏物主要為細菌或真菌的產物 - 孢子、節肢動物的排泄物（如：蹣的糞便）、高等植物所產生之花粉或植物纖維、以及高等動物代謝的皮屑毛髮等。細菌孢子多為存在細菌體內的內孢子，主要為對抗不良的生活環境，常呈球形、橢圓形或圓柱狀；另外尚有外孢子，為細菌以出芽生殖方式長於細菌體外。至於真菌孢子則是其繁殖構造之一（類似高等植物的種子），亦具有對抗不良環境的能力，微小的體積使其可隨風四處飛散而被吸入呼吸道中。一般而言，空氣中過敏物質依其顆粒大小，會造成呼吸道不同部位的過敏現象。微生物的孢子因粒徑很小（約為數個微米（μm）），可進入下呼吸道與肺部深層，導致支氣管性氣喘（asthma）及外因性致過敏肺炎（extrinsic allergic alveolitis）（或稱過敏性肺炎（hypersensitivity pnuemonitis））；若暴露在大如植物的花粉中，則易被攔截在鼻咽部或上呼吸道區域，而造成過敏性鼻炎（rhinitis）的發生。
除「感染」與「過敏」外，生物的代謝產物或其細胞壁中某些成分可造成人體中毒，他們被稱為「微生物毒素」。常見的有細菌內毒素（endotoxins）、細菌外毒素（exotoxins）與真菌毒素（mycotoxins）。其中藉由空氣傳播者主要為細菌內毒素，它是一種脂多醣體化合物（lipopolysaccharide）。當以革蘭氏方法染色細菌後，此內毒素主要存在於呈現陰性染色反應的細菌細胞壁上。細菌內毒素對熱穩定，無法以高溫滅菌法將其破壞，且其生物活性（biological activity）與細菌是否存活無關，然可在 50% 相對濕度下以環氧乙烷去其活性。此類毒素的釋出主要由於細胞溶解（lysis）的結果，若工作人員大量吸入內毒素時，可引起發燒發冷等類似感冒之急性症狀與肺功能受損的現象，以及過敏性肺炎與慢性支氣管炎。這種微生物毒素被認為是造成農業工作環境中職業性呼吸疾病與棉紡織工廠工人發燒症狀（cotton mill fever）的原因之一。至於細菌外毒素則是由細菌體內釋出至寄主組織或循環系統的一種蛋白質代謝物質，多來自革蘭氏陽性細菌，外毒素的耐熱性差，但毒性較內毒素高，當吸入可產生外毒素的細菌（如：白喉桿菌），其在寄主體內生長代謝過程中即可產生高毒性之外毒素，造成寄主神經性、胃腸性、免疫性或血液方面的疾病。
工作場所空氣中生物性污染物主要來源可分為三大類：（一）存在於作業場所使用物質或畜養生物中之污染性生物，如：棉紡織廠棉原料與飼料工廠飼料中所攜帶之生物體、機械潤滑油中孳生之微生物、家禽家畜養殖與屠宰體中存在之生物；（二）由其他非作業相關物質為媒介而進入工作場所之生物，如：藉由中央空調系統或門窗進入室內之生物；（三）在作業過程中所使用之具生物活性的物質，相關工業如：堆肥處理、生物技術工業與發酵工業所使用之生物。由於生物與化學物質最大不同點，在於生物可在適當條件下生長繁衍，而造成大量的潛在暴露，因此在評估生物危害時，除了應考慮生物的來源外，工作場所的環境條件亦是重要因素，其中尤以環境的濕度最為重要。舉凡靜滯水體（如：冷卻水塔、水管、儲水設備）或潮濕表面皆易成為生物大量繁殖的溫床。
若以勞工安全衛生法適用事業別來看，較可能暴露於生物氣膠危害之作業場所包括農林漁牧業、醫療保健服務業、環境衛生服務業、以及製造業中以植物或動物性物質為原料之事業（如：木竹製品及非金屬家具製造業、造紙及紙製品製造業、食品製造業、飲料及菸草製造業、紡織業、成衣及服飾品製造業、皮革皮毛及其製品製造業）。另外，在一些非傳統性工業生產之室內工作場所，如：運輸倉儲及通信業（運輸業、電信業、郵政業）、餐旅業（飲食業、旅館業）、大眾傳播業（新聞業、廣播及電視業、廣播及電視節目供應業、有聲出版業）、水電燃氣業（自來水供應業），工作人員常在密閉型並使用中央空調系統的建築物內工作，如果微生物在空調管道或冷卻水源水塔中孳生，這些生物性氣膠即可能藉由空調系統傳播至工作場所的每一個角落，使得人人皆有暴露可能。室內使用地毯、盆栽、或有潮濕積水現象，將更加深生物的孳生與蔓延。至於目前行政院勞工委員會指定適用勞工安全衛生法之政府機關與學校的實驗室，則是另一可能存在生物性危害的環境。
為了保護工作人員的健康，行政院勞工委員會根據「勞工安全衛生法」訂定了「勞工作業環境空氣中有害物容許濃度標準」。然目前對空氣污染物的管制主要著重於化學性物質，國內有關職業性生物氣膠暴露現況資料非常有限。有鑑於此，本所遂開始逐步建立本土性生物氣膠職業危害資料，首先於八十三年度完成「勞工作業環境中生物氣膠之健康危害」研究，收集並分析國外現存之相關文獻，瞭解勞工受生物性氣膠危害之案例及其未來需求；同時以問卷方式評估國內勞工職業性生物氣膠暴露現況。根據統計分析結果，國內醫療服務業、紡織業、碾米業與糕餅業從業人員有顯著之生物危害暴露，值得重視[1]。
另外，從國外文獻報告中亦發現畜牧業中的養豬工人出現較高比率的呼吸道疾患與肺功能不適現象，其與養豬場空氣中懸浮的生物與粉塵有關；然國內缺乏養豬工人生物性暴露資料，因此於八十四年度開始，以二年時間著手調查國內六所養豬頭數一萬頭以上之養豬場其空氣中的有害物，先後完成「養豬場生物性氣膠暴露危害研究（一）」與「養豬場生物性氣膠暴露危害研究（二）- 細菌菌種分析與探討」二項研究。有關空氣中微生物係以玻璃液體衝擊瓶（AGI）或一階式安德森微生物採樣器（AMS）採集，並經培養後計數形成菌落；粉塵與三種氣體（氨氣、二氧化碳與硫化氫）則分別以濾紙秤重及擴散式檢知管測量；細菌內毒素則以Limulus amoebocyte lysate方法定量。結果顯示[3]，豬舍內空氣中總細菌平均濃度為 3.3 x 105 CFU/m3，革蘭氏陰性細菌平均濃度則為 143.7 CFU/m3，總真菌濃度則在 103 CFU/m3 範圍，並以 Cladosporium 為主要菌屬。總細菌內毒素平均濃度為 139.53 EU/m3，個人可呼吸性細菌內毒素平均濃度則為 46.96 EU/m3。總粉塵平均濃度為 0.15 - 0.34 mg/m3，個人可呼吸粉塵平均為 0.14 mg/m3。氨氣與硫化氫分別低於 5 ppm 與 0.2 ppm，二氧化碳則介於 600 ppm 與 894 ppm 之間。比較不同豬舍發現，肉豬後期舍為生物性氣膠與氣體暴露較高之豬舍，保育舍中總粉塵與總內毒素量亦高於其他舍別。另外，民營豬舍環境污染情形均較公營豬舍嚴重。進一步以Tryptic soy agar 及 MacConkey agar 培養、純化生物菌種後發現[5]，革蘭氏陽性細菌約佔總菌株數之 80 ﹪，菌屬則以 Micrococcus、Staphylococcus、Corynebacterium、E. coli、Aerococcus 及 Pseudomonas 為主。其中Corynebacterium之某些菌種為醫院重要院內感染菌，且與呼吸系統疾病有關；在本次調查中約佔總鑑出數的 13 ﹪，且民營豬場的出現率顯著高於公營豬場。
目前國際上對生物性氣膠健康危害已逐步建立了共識，然受限於採樣與分析技術的不確定性，至今尚無相關之生物氣膠暴露容許量建議值。台灣位居亞熱帶，氣候溫暖潮濕，終年相對濕度平均在70%以上，溫度平均介於20℃～30℃之間，十分適合微生物的生長，尤其在許多作業環境中存在著相當高濃度的生物氣膠。然而目前常使用的生物氣膠採樣技術較適用於低至中等濃度的採樣環境，因此發展適用於高濃度生物氣膠環境的偵測技術以獲得具代表性的樣本，是相當重要的課題。而在生物性氣膠的各種類別中，細菌內毒素所存在的作業環境極為廣泛，例如農業生產、養殖、屠宰、棉紡織作業、甚至玻璃纖維之生產，其由吸入途徑引起的健康效應包括肺功能改變、呼吸道壓迫及發燒等。對空氣中細菌內毒素之採樣與分析方法，是目前對諸多生物性氣膠的不同偵測技術中最可望被標準化之技術。因此，先後於八十四、八十五年度完成「高濃度生物氣膠採樣技術之評估」與「細菌內毒素分析方法之確立與評估」研究。
在「高濃度生物氣膠採樣技術之評估」研究上，選定衝擊瓶、薄膜濾紙及果膠濾紙三種常使用的生物氣膠採樣技術進行實驗室評估，探討物理性因子（採樣流量、相對濕度及氣膠濃度、採樣時間）與生物性因子（生物氣膠本身的耐受性）對其採集細菌的物理性採樣效率（入口效率及收集效率）及生物性採樣效率（總回收率、菌落存活效率及相對存活率）的影響。結果顯示[4]，菌種耐受性的強弱是決定採樣器生物採樣效率影響最大的因子：採集大腸桿菌時，衝擊瓶的回收率最好（其菌落存活效率約為5％），薄膜濾紙的回收率約只有衝擊瓶的5030％左右；而衝擊瓶和薄膜濾紙的回收率都比果膠濾紙高了至少100倍以上，但用薄膜濾紙採集大腸桿菌時，採樣時間則是一個影響因子，最好在15分鐘以內，採樣流量的影響都不大（相對存活率約在30100％以內）。而在採集枯草桿菌的時候，衝擊瓶和果膠濾紙回收率相近，但薄膜濾紙的回收率約只有衝擊瓶和果膠濾紙的70％左右，並不受氣膠濃度、採樣流量和採樣時間的影響。而在低濃度氣膠環境時，採樣時間則不宜太短，否則會發生採不到的情形。
「細菌內毒素分析方法之確立與評估」研究則是以實驗室內準度、精確度的測量、實驗室間的比較、以及實地工作環境及個人空氣採樣結果為評估基礎。同時以前驅實驗方式，測量從業勞工之肺功能在工作時段前後之變化與其他呼吸道疾患情形。研究結果發現在國內實驗室建立此採樣及分析方法極為可行，作業環境測量上發現棉紡織業之細菌內毒素濃度普遍高於其他行業，而汽車零件工廠中使用較多機械油之沖床區亦為濃度偏高處。至於個人細菌內毒素暴露濃度則與工作後之肺功能改變有相關[2]。
養豬場作業環境生物氣膠暴露評估為國內首次進行之本土調查，研究結果頗值得參考。在各豬舍別中，肉後舍為微生物與氨氣、硫化氫、二氧化碳的高暴露豬舍，與其高密度飼養大型成豬致使產生大量排泄物應有關連；另外民營豬舍中蓄水池的使用且管理不佳亦是重要因素。建議從豬隻密度以及水池之清潔管理等著手以改善肉後舍環境。另外保育舍中的總粉塵與總內毒素量則明顯高於其他舍別，此可能與非溼式清掃而使粉塵不易去除有關。該研究亦發現民營養豬場豬舍中各污染物濃度均較公營豬舍為高，顯示其環境衛生應加強改善。其中民營豬舍蓄水池應加強水的更換與水池的消毒，避免微生物與惡臭氣體的產生﹔若成本許可，在衛生的考量下，建議儘可能以一日二次之噴水方式取代水池來降低豬溫，並配合溝渠或地板隙縫的設計，加上有效的廢水處理設備來降低污染物濃度。另外，降低豬隻飼養密度，確實定期消毒豬舍，飼料中添加生物除臭劑，並廣種植栽降低豬舍曝曬溫度與灰塵量等，均是公營豬舍在管理上值得借鏡之處。在菌種之鑑定上，Cladosporium、 Penicillium、 Aspergillus 、Alternaria 、Stemphyllium、 Trichoderma 、Curvularia 為致過敏性菌屬，未來可進一步評估其危害，保護過敏體質員工減少其暴露。
與國外密閉式豬舍比較發現，國內豬舍中各污染物濃度並無較高現象，且均未超過已有的粉塵與氣體容許濃度標準。惟部分豬舍空氣中含高量細菌，值得注意。另外部份豬舍與個人內毒素採樣測量值高於 500 EU/m3，己具有潛在的健康危害，建議在進行人工餵食豬隻時，員工應使用適當之防塵用呼吸防護具取代布巾。此外，未來可進一步評估特殊病原細菌或抗藥性細菌於豬場空氣中存在情形，並以民營養豬場為改善之首務，以臻保護豬場工人及豬隻健康之最終目的。
對於生物氣膠的採樣，除了與一般物理性氣膠的採樣一樣需要考慮到物理性的採樣效率之外，最大的不同點在於尚須要考慮到生物性的採樣效率，也就是被採集到的生物性氣膠存活的情形。影響生物存活的因子很多，如何在不同環境下選擇最適合的生物氣膠採樣方法，是相當重要的課題。未來研究可考量如何提高對脆弱的菌種的生物性採樣效率，如在濾紙上塗上像甘油這種脂防類物質改善過濾採樣法乾燥的影響、減小採樣流量及採樣時間等等，並進行作業環境的現場測量，以評估應用於在作業場所的實際情形。