三峽庫區(qū)苧溪河地表徑流指示微生物和水質(zhì)檢測

甘麗萍，吳 遠(yuǎn)，石汝杰，張 靜，周江翠

(重慶三峽學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，重慶 萬州 404100)

三峽庫區(qū)苧溪河地表徑流指示微生物和水質(zhì)檢測

甘麗萍，吳 遠(yuǎn)，石汝杰，張 靜，周江翠

(重慶三峽學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，重慶 萬州 404100)

為了解城鎮(zhèn)地表徑流對(duì)三峽庫區(qū)苧溪河水質(zhì)微生物污染指標(biāo)的影響程度。于2013年6月及12月采集苧溪河周邊仙鶴橋(樣點(diǎn)1)、沙河鎮(zhèn)街道辦事處(樣點(diǎn)2)、萬斛村(樣點(diǎn)3)、天仙湖黃金海岸(樣點(diǎn)4)、天仙湖廣場(樣點(diǎn)5)等5個(gè)樣點(diǎn)的地表徑流監(jiān)測細(xì)菌(CFU)、總大腸菌群(FC)、糞大腸菌群(TC)、糞鏈球菌(SF)4種指示微生物指標(biāo)，同時(shí)采集上述5個(gè)樣點(diǎn)的苧溪河河水，測定水質(zhì)濁度。結(jié)果表明，苧溪河地表徑流中的CFU和TC較高，冬夏兩季的差異較為顯著，樣點(diǎn)3中各種指示菌的濃度較高，指示菌的相關(guān)性比較明顯；監(jiān)測的5個(gè)樣點(diǎn)地表徑流功能類別都超過了Ⅴ類地表水要求，不符合城市污染物排放標(biāo)準(zhǔn)；夏季苧溪河的水質(zhì)濁度較冬季高，樣點(diǎn)3在夏季的濁度最高。苧溪河的水質(zhì)濁度與地表徑流指示菌濃度一致。

三峽庫區(qū)；苧溪河；地表徑流；指示微生物；水質(zhì)

隨著三峽水庫蓄水的完成，在庫區(qū)形成了垂直落差達(dá)30 m 的水庫消落帶[1]，消落帶的水土流失和環(huán)境污染，已引起了人們廣泛的關(guān)注。而水庫水質(zhì)的好壞除與進(jìn)入水域的水質(zhì)有關(guān)外，還取決于水域內(nèi)污染物的排放。隨著庫區(qū)經(jīng)濟(jì)的增長、城鎮(zhèn)人口和船舶數(shù)量的增多，三峽水庫水體污染負(fù)荷隨之增加[2], 消落帶治理已不可回避和刻不容緩。即使點(diǎn)源污染達(dá)到“零排放”水平，仍然不能保證城市水環(huán)境質(zhì)量，究其原因，是地表徑流在城市水環(huán)境質(zhì)量的惡化中占很大的比重[3]。非點(diǎn)源污染問題將越來越突出，并且將成為三峽水庫水體污染的主要來源。伴隨著三峽庫區(qū)城市化進(jìn)程的加快和人口的不斷增加，在城市和城郊地區(qū)，屋頂、 街道、停車場等不透水表面的面積不斷增加，這些表面上附集著很多不同種類的污染物，如人、寵物糞便、農(nóng)貿(mào)市場動(dòng)物糞便、城市垃圾等。在降水過程中，這些不透水表面便促進(jìn)了地表徑流的形成，攜帶著多種污染物最終流入并污染水體[4]。萬州區(qū)苧溪河是眾多長江一級(jí)小支流之一，是萬州第一“大河”，主河道長30.6 km，流域面積228.8 km2，每年有1.44×108徑流匯入長江[5](圖1)，將形成庫區(qū)最大的消落帶之一。由于苧溪河流域?yàn)槿f州經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域，大量工業(yè)、生活污染物排入苧溪河。在對(duì)三峽庫區(qū)萬州段水體污染微生物的監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)(2008年)，在三峽水庫中經(jīng)城的河水污染較為嚴(yán)重，絕大部分支流和城市回水區(qū)的指示微生物濃度明顯高于長江干流，說明這些水域受糞便污染較重，蓄水對(duì)對(duì)支流和城市回水區(qū)的水質(zhì)影響較大[6]。細(xì)菌學(xué)指標(biāo)(CFU)可反映地表水污染狀況，許多國家將總大腸菌群(FC)和糞大腸菌群(TC)作為地表水微生物污染控制的指示菌[7]。糞鏈球菌(SF)是水體受到糞便污染的重要指示菌，更能客觀的反應(yīng)水質(zhì)的衛(wèi)生狀況[8]。因此本研究采用最能代表水體被有機(jī)物或者糞便污染的四種指示菌指標(biāo)(CFU、FC、 TC 和SF)作為檢測指標(biāo)，同時(shí)將測定的苧溪河水質(zhì)濁度與地面徑流微生物指標(biāo)相比較。評(píng)價(jià)苧溪河地表徑流對(duì)河道微生物污染狀況。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

4-甲基傘形酮-β-D-葡萄糖醛酸苷(MUG)(上海貿(mào)易有限公司，進(jìn)口分裝)、3號(hào)膽鹽、胰蛋白胨、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、牛肉膏(BR級(jí))、七葉苷(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、牛膽汁(鹽)、瓊脂(BR級(jí))、酵母浸膏(BR級(jí))、蛋白胨(BR級(jí))、乳糖(AR級(jí))均購自北京奧博星生物技術(shù)責(zé)任有限公司；疊氮化鈉、氯化鈉、甘油磷酸鈉、麥芽糖、檸檬酸鈉銨、2，3，5-三苯基四唑化氯購自萬州器械藥品公司。

365 nm三用紫外分析儀(上海京工實(shí)業(yè)有限公司，ZF-1型)、濾膜(0.45 μm孔徑，5cm直徑，上海興亞凈化材料廠)、101FAR-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱(黃驊市卸甲綜合電器廠)、GHP-9080型隔水式智能恒溫培養(yǎng)箱(上海申賢恒溫設(shè)備廠)、ZHWY-211B 落地普通型大容量全溫度恒溫培養(yǎng)振蕩器(上海智城分析儀器制造有限公司)、SHZ-DⅢ循環(huán)水真空泵(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)。

圖1 萬州區(qū)苧溪河地理位置Fig.1 Concept map of location of Zhuxi river in Wanzhou district

1.2 樣點(diǎn)采集

本研究共設(shè)5個(gè)采樣點(diǎn)(表1)，從苧溪河末端到與長江交匯處依次為-仙鶴橋附近(樣點(diǎn)1)、沙河鎮(zhèn)街道辦事處(樣點(diǎn)2)、萬斛村(樣點(diǎn)3)、天仙湖黃金海岸(樣點(diǎn)4)、天仙湖廣場(樣點(diǎn)5)(圖1紅色點(diǎn))，于2013年6月15日和12月15日采集兩次，采集降雨中形成的較大支流匯入口的地表徑流，用無菌塑料容器在每個(gè)樣點(diǎn)周邊的匯流口采集等體積的地表徑流3份再混合并標(biāo)注樣點(diǎn)，分別測定夏冬兩季指示微生物指標(biāo)；在每個(gè)樣點(diǎn)相應(yīng)位置100 m以內(nèi)的苧溪河中取3份水下10～15 cm處的水樣，測定水質(zhì)濁度。保證水樣在運(yùn)輸、保存過程中不受污染。

1.3 試驗(yàn)方法

指標(biāo)微生物的檢測：總大腸菌群參照《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 5750.12-2006)[9]進(jìn)行，糞大腸桿菌和細(xì)菌參照《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》(HJ/T 347-2007)[10]參照實(shí)行，采用多管發(fā)酵法進(jìn)行。糞鏈球菌參照《中華人民共和國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)城市供水糞鏈球菌的測定》(CJ/T 148-2001)[11]進(jìn)行,采用濾膜法檢測。

水質(zhì)濁度分析：利用分光光度法測定了冬夏兩季不同河段的水質(zhì)濁度[12]。

表1 苧溪河5個(gè)采樣點(diǎn)

表2 苧溪河5個(gè)樣點(diǎn)地表徑流指示菌濃度

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel處理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),采用SPSS 18.0專業(yè)版統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 苧溪河樣點(diǎn)指示菌的濃度

2.1.1 統(tǒng)計(jì)不同樣點(diǎn)的指示菌的濃度 從表2可看出，細(xì)菌總數(shù)除了樣點(diǎn)1冬季為1.5×104CPU/100 mL，其他樣點(diǎn)的檢測值都高于1.1×105CPU/100 mL；總大腸菌群數(shù)在5個(gè)樣點(diǎn)的值為8×103～2.2×105CPU/100mL，同樣冬季樣點(diǎn)1的值最低；糞大腸菌群數(shù)在5個(gè)樣點(diǎn)的值在4.0×103～9.6×105CPU/100 mL，冬季樣點(diǎn)2的檢測值最低；糞鏈球菌在5個(gè)樣點(diǎn)的檢測值在2.544×104～2.98×105CPU/100 mL(表2)。

2.1.2 5個(gè)樣點(diǎn)地表徑流中指示菌冬夏兩季檢測結(jié)果 比較5個(gè)樣點(diǎn)在冬夏兩季地表徑流中4種指示菌數(shù)量。結(jié)果表明，樣點(diǎn)1的細(xì)菌總數(shù)和糞大腸桿菌數(shù)比較高，除了糞鏈球菌，3種指示菌在冬夏兩季的檢測中都達(dá)到了顯著差異(P<0.05)(圖2A)；樣點(diǎn)2也是細(xì)菌總數(shù)比較高，只有總大腸菌群數(shù)在夏冬兩季沒有差異(圖2B)；樣點(diǎn)3中細(xì)菌總數(shù)和糞大腸桿菌數(shù)比較高，同時(shí)也達(dá)到了夏冬兩季的差異(圖2C)；樣點(diǎn)4的檢測中4種指示菌在冬夏兩季的濃度都達(dá)到了顯著差異(圖2D)；樣點(diǎn)5和樣點(diǎn)3結(jié)果一致(圖2E)?？傮w來看，苧溪河地表徑流水體中的細(xì)菌總數(shù)和糞大腸桿菌數(shù)較高，冬夏兩季的差異較為顯著。查看實(shí)際情況，苧溪河夏季雨量較大，地表徑流量就大，加上溫度較高，微生物生長較為活躍，導(dǎo)致檢測濃度也較冬季高。

A、B、C、D和E分別代表樣點(diǎn)1、2、3、4和5，圖中*表示達(dá)到了顯著差異(P<0.05)A，B，C，D and E showed samples 1，2，3，4 and 5， * showed significant deviation at 0.05 level圖2 苧溪河5個(gè)樣點(diǎn)地表徑流指示菌冬夏兩季檢測Fig.2 Indicators detection of surface runoff of five water samples of Zhuxi river in winter and summer

圖3 苧溪河5個(gè)樣點(diǎn)地表徑流指示菌濃度比較Fig.3 Comparisons of indicators concentrations of surface runoff in five samples in Zhuxi river

2.1.3 5個(gè)樣點(diǎn)地表徑流中指示菌的濃度比較 將5個(gè)樣點(diǎn)地表徑流冬夏兩季指示菌的結(jié)果平均后進(jìn)行比較(圖3)，發(fā)現(xiàn)樣點(diǎn)3中各種指示菌的濃度都比較高，樣點(diǎn)1和樣點(diǎn)5除了細(xì)菌總數(shù)，其他3個(gè)指示菌濃度都比較低，指示菌的相關(guān)性比較明顯。具體來看，樣點(diǎn)3位于沙河鎮(zhèn)萬斛村，采集點(diǎn)居民較多、人畜活動(dòng)頻繁、車流量大，污染處理水平較低，地表徑流中各種污染來源相對(duì)較多，監(jiān)測到的指示菌濃度也較高。樣點(diǎn)1為種植區(qū)，導(dǎo)致地表徑流中各種指示菌濃度較低；樣點(diǎn)5雖然在交通要道，但周圍污染處理系統(tǒng)較好，地表徑流中微生物也并不是很高。

2.1.4 5個(gè)樣點(diǎn)地表徑流功能類別 依據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)按功能高低依次劃分為5類：Ⅰ、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類和Ⅴ類。根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)-地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)[13]，查得監(jiān)測的5個(gè)樣點(diǎn)中地表徑流功能類別都超過了Ⅴ類地表水要求，(Ⅴ類地表水中(糞大腸桿菌)≤4000 CPU/100mL)。不符合城市污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，不僅無使用功能，而且如果經(jīng)地表徑流直接進(jìn)入三峽水庫，將對(duì)庫區(qū)的水質(zhì)造成危害。

2.2 苧溪河水質(zhì)濁度

苧溪河5個(gè)采樣點(diǎn)冬夏兩季的水質(zhì)檢測結(jié)果表明(圖4)，夏季苧溪河的水質(zhì)濁度與冬季同樣樣點(diǎn)相比差異較大，如6月樣點(diǎn)3濁度達(dá)到了96.1，而冬季只有13.1。實(shí)際情況是該年夏季雨量較大，大量河邊的沙土流進(jìn)河里，濁度增高；冬季水深，自凈能力本來就大，加上周圍建筑施工相對(duì)減少了，煙塵污染少，相對(duì)濁度較低。5個(gè)樣點(diǎn)中，第3樣點(diǎn)濁度最高，調(diào)查發(fā)現(xiàn)該樣點(diǎn)周圍人居量大，有大型建筑工程施工，植被損失較嚴(yán)重，污染較重。而樣點(diǎn)5雖然在人流量比較大的天仙湖廣場，但與長江交匯，長江的自凈能力較強(qiáng)，一定程度上可以帶動(dòng)苧溪河支流的自凈?？梢姡煌佣嗡|(zhì)濁度差異較大，受季節(jié)、周邊人為行動(dòng)及污染影響較大。

圖4 苧溪河5個(gè)樣點(diǎn)冬夏兩季水質(zhì)濁度值Fig.4 Water turbidity of 5 samplings of Zhuxi river in winter and summer

3 討 論

三峽庫區(qū)面源污染主要來自農(nóng)田、城市地表徑流，面源污染負(fù)荷約占水庫總污染負(fù)荷的60 %～70 %。城市地表徑流污染是僅次于農(nóng)業(yè)面源污染的第二大污染源，已成為城市地表水污染的主要污染源(Deletic，1998)，蓄水對(duì)支流和城市回水區(qū)的水質(zhì)影響日益呈現(xiàn)。在苧溪河周邊5個(gè)樣點(diǎn)的地表徑流中檢測到污染指示微生物都比較高，功能類別都超過了Ⅴ類地表水要求，這也是苧溪河污染嚴(yán)重的一個(gè)體現(xiàn)。地表徑流量與糞大腸菌群有很大的關(guān)系，隨著徑流量的增加，地表徑流中的糞大腸菌群也隨之增加，反之亦然，本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，苧溪河地表徑流水體中的細(xì)菌總數(shù)和糞大腸桿菌數(shù)較高，冬夏兩季的差異較為顯著，而總大腸菌群數(shù)在冬夏兩季的差異不太顯著，糞大腸菌群的差異更敏感，能及時(shí)而準(zhǔn)確的反映監(jiān)測樣本的差異。但由于微生物的指標(biāo)受季節(jié)的影響較大，深入研究還需要加大采樣時(shí)間點(diǎn)，更詳細(xì)的了解到指示菌的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。

4 結(jié) 論

三峽庫區(qū)苧溪河的水質(zhì)濁度與地表徑流指示菌濃度一致，這給地表徑流對(duì)河水的污染提供了一個(gè)更為直接的證據(jù)。

[1]蘇維詞. 三峽庫區(qū)消落帶的生態(tài)環(huán)境問題及其調(diào)控[J]. 長江科學(xué)院院報(bào), 2004(2)：32-34,41.

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[10]國家環(huán)境保護(hù)總局.中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(HJ/T 347-2007),水質(zhì) 糞大腸菌群的測定多管發(fā)酵法和濾膜法(試行)[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2007.

[11]中華人民共和國建設(shè)部.中華人民共和國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(CJ/T 148-2001), 城市供水糞鏈球菌的測定[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2001.

[12]奚旦立. 環(huán)境工程手冊——環(huán)境監(jiān)測卷[M]. 北京：高等教育出版社，2000.

[13]國家環(huán)?？偩?，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002), 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2002.

[14]Deletic A B, Maksimovic C T. Evaluation of water quality factors in storm runoff from paved areas[J]. Journal of Environment Engineering,1998,124(9):869-879.

(責(zé)任編輯 陳 虹)

IndicatorOrganismsofUrbanSurfaceRunoffandWaterQualityDetectionofZhuxiRiverinThreeGorgesReservoir

GAN Li-ping，WU Yua, SHI Ru-jie, ZHANG Jing，ZHOU Jiang-cui
(College of Life Science and Engineering， Chongqing Three Gorges University， Chongqing Wanzhou 404100, China)

In order to understand the extent of the effect of urban surface runoff on the microbial contamination indicators of Zhuxi river in Three Gorges Reservoir. Bridge crane, Shahe Town district offices, Wanhu Village, Gold Coast of Tianxian lake and Tianxian lake Plaza were selected as sampling points from which 5 surface water samples were collected on 6 and 12 month in 2013. Indicator organisms indexes including bacteria(CFU), total coliforms(TC), fecal coliform(FC) and fecal streptococcus(FS)in water samples were analyzed, while the water turbidity of these 5 samples from Zhuxi river were tested. The result showed that the concentrations of CFU and FC were higher in 5 surface runoff samples of Zhuxi river，the difference was significant between winter and summer, the concentrations of indicator organisms in samples 3 were relatively higher, and the correlation of indicator organisms was obvious. The runoff functional categories of 5 samples were beyond standard Grade Ⅴ, failing to meet the urban pollutant emission standards. The water turbidity of Zhuxi river in summer was higher than that in winter, and the turbidity of sample 3 in the summer was the highest.The water turbidity of Zhuxi river was consistency with the concentration of indicator organisms in urban surface runoff.

Three Gorges Reservoir; Zhuxi river; Runoff; Indicator organisms; Water turbidity

1001-4829(2017)3-0692-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.3.037

S273.1

A

2016-03-18

三峽庫區(qū)水環(huán)境演變與污染防治重慶高校市級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(WEPKL2012QN-03);重慶教委項(xiàng)目 (KJ1401021)

甘麗萍(1979-)，女，博士，副教授，主要研究植物生理生態(tài)，E-mail：344584620@qq.com。