管材對(duì)原水輸送管道中微生物群落結(jié)構(gòu)及氮素轉(zhuǎn)化的影響

陳桃源，周正協(xié)，陳 衛(wèi)，林晨爍，王月婷，許 航

(河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇南京 210098)

原水輸送管道是城市給水系統(tǒng)重要的組成部分，原水管道潮濕的內(nèi)壁給原水中污染物和細(xì)菌的附著提供了適宜的條件，并逐漸形成天然生物膜[1]。研究表明,在供水管道中，生物膜對(duì)管壁和水體界面間的物理、化學(xué)、生物反應(yīng)起到很大的作用[2]，對(duì)水體中含氮污染物的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生重要的影響[3]?，F(xiàn)有針對(duì)供水管道中生物膜結(jié)構(gòu)及沿程變化的研究已較為完善，對(duì)探究原水管道內(nèi)生物膜對(duì)含氮污染物轉(zhuǎn)化的作用具有一定借鑒價(jià)值。而原水輸送過(guò)程中含氮污染物間的相互轉(zhuǎn)化直接關(guān)系到水處理技術(shù)效能及其水質(zhì)安全，但限于實(shí)地研究的難度，現(xiàn)針對(duì)原水管道的研究甚少，僅有的也只是揭示進(jìn)出水中氮轉(zhuǎn)化規(guī)律[4]或微生物群落結(jié)構(gòu)及其多樣性[5-6]，并未深入闡明含氮污染物轉(zhuǎn)化的機(jī)理及其同微生物之間的關(guān)聯(lián)。

管材對(duì)管壁生物膜的形成有顯著影響。管材的粗糙度不同，微生物在管壁的附著度也有所不同[7-9]，管壁微生物進(jìn)而會(huì)影響管道中含氮污染物的轉(zhuǎn)化，因此管材對(duì)原水輸送管道中含氮污染物轉(zhuǎn)化的影響值得研究。鑒于現(xiàn)有相關(guān)研究的缺失，本研究利用原水輸送管道模擬系統(tǒng)，根據(jù)對(duì)太湖流域原水管道管材使用的實(shí)際調(diào)研，選擇應(yīng)用最廣的油漆內(nèi)襯鋼管和水泥內(nèi)襯鋼管為研究對(duì)象，對(duì)試驗(yàn)裝置內(nèi)的生物膜進(jìn)行自然培養(yǎng)，考察相同水質(zhì)下成熟生物膜中生物量和微生物群落結(jié)構(gòu)的區(qū)別，并探究不同管材下，原水輸送管道內(nèi)生物膜微生物對(duì)含氮污染物轉(zhuǎn)化規(guī)律的影響，為原水輸送過(guò)程中及給水系統(tǒng)中含氮污染物的轉(zhuǎn)化提供重要的理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料和方法

1.1 試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)

本研究設(shè)計(jì)了原水輸水管道模擬裝置(圖1)。裝置由3個(gè)水平放置的同心圓柱體管道構(gòu)成，外管的管材為透明的有機(jī)玻璃，內(nèi)管和中間管道管材相同，視實(shí)際原水輸送管道的管材而定。本試驗(yàn)中一套裝置的內(nèi)管和中間管道采用油漆內(nèi)襯鋼管，另一套裝置為水泥內(nèi)襯鋼管。該裝置的其他組成包括：驅(qū)動(dòng)軸、發(fā)動(dòng)機(jī)、推流器、畢托管、數(shù)顯壓差計(jì)、進(jìn)水口、出水口、電磁閥、時(shí)控開(kāi)關(guān)、原水箱、出水箱、潛水泵。

該原水輸水管道模擬裝置24 h不斷循環(huán)，采用正態(tài)水力模擬系統(tǒng)[10-11]，每隔6 h進(jìn)水、出水(模擬實(shí)際管徑為1 800 mm、流速為1.4 m/s、水力停留時(shí)間為6 h的管道)。該裝置的左右側(cè)外蓋可拆卸，以方便生物膜取樣。

圖1 原水輸送管道模擬裝置示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Simulator of Raw Water Diversion Pipelines

1.2 試驗(yàn)裝置管道管材、進(jìn)水水質(zhì)及分析方法

1.2.1 試驗(yàn)裝置進(jìn)出水水質(zhì)及測(cè)定方法

表1 試驗(yàn)原水水質(zhì)Tab.1 Raw Water Quality for the Experiment

1.2.2 DON 分子量分布及親疏水性測(cè)定

采用超濾膜法對(duì)進(jìn)出水中DON分子量分布進(jìn)行測(cè)定。在超濾杯中，放置以高純氮?dú)鉃閴毫︱?qū)動(dòng)(壓力約為0.15 MPa)的磁力攪拌器；采用截留的分子量分別為10、5、3、1 kDa的超濾膜(美國(guó) Milipore公司)，其有效面積均為31.75 cm2。待測(cè)水樣首先通過(guò)0.45 μm的微濾膜去除懸浮物質(zhì)，后將水樣依次通過(guò)不同截留分子量的超濾膜，從而測(cè)定過(guò)膜后水樣中的DON含量，各級(jí)相減得到各分子量范圍內(nèi)DON含量[12]。各范圍內(nèi)DON的半分比計(jì)算如式(1)～式(3)。

(1)

(2)

(3)

其中：Ci—分子量在i范圍內(nèi)的DON濃度。

采用樹(shù)脂吸附法[13]測(cè)定DON的親疏水性。試驗(yàn)前將待測(cè)水樣通過(guò)0.45 μm的微濾膜以去除懸浮物質(zhì)，調(diào)節(jié)pH值為2后，將水樣依次通過(guò)Supelite DAX-8和Amberlite XAD-4樹(shù)脂，從而將待測(cè)水樣中的DON分離成疏水性、親水性和中性成分3類(lèi)，具體操作步驟如圖2所示。

1.2.3 試驗(yàn)裝置管道管材粗糙度及測(cè)定方法

兩種試驗(yàn)管材的表面絕對(duì)粗糙度如表2所示。

表2 兩種試驗(yàn)管材的表面絕對(duì)粗糙度Tab.2 Absolute Roughness of Inner Surface of Two Types of Pipes

1.2.4 微生物指標(biāo)測(cè)定

管壁生物膜中的微生物群落結(jié)構(gòu)組成由宏基因組測(cè)序來(lái)測(cè)定，采用OMEGA基因組提取試劑盒(D5626-01 E.Z.N.A.Soil DNA Kit)對(duì)生物膜樣品進(jìn)行總DNA提取與純化。利用Qubit 2.0 DNA檢測(cè)試劑盒對(duì)提取到的DNA精確定量。參考了Miseq測(cè)序平臺(tái)的V3～V4區(qū)的通用引物后，PCR引物序列設(shè)計(jì)為341F：CCCTACACGACGCTCTTCCGATCTG (barcode) CCTACGGGNGGCWGCAG；805R：GACTGGAGTTCCTTGGCACCCGAGAATTCCAGACTACHVGGGTATCTAATCC。

第一輪PCR 擴(kuò)增，94 ℃運(yùn)行3 min；5個(gè)循環(huán)：94 ℃ 30 s，45 ℃ 20 s，65 ℃ 30 s；20個(gè)循環(huán)：94 ℃ 20 s，55 ℃ 20 s，72 ℃ 30 s；72 ℃運(yùn)行5 min。10 ℃保存后進(jìn)行第二輪PCR擴(kuò)增，引入Illumina橋式PCR兼容引物，95 ℃ 30 s；5 個(gè)循環(huán)：95 ℃ 15 s，55 ℃ 15 s，72 ℃ 30 s；72 ℃ 5 min。10 ℃保存。完成擴(kuò)增后，利用瓊脂糖電泳技術(shù)對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行分析，用Qubit 2.0 DNA回收DNA?；蚪M測(cè)序采用Illumina MiSeq測(cè)序平臺(tái)。首先，利用barcode區(qū)分樣品序列，將測(cè)序得到的結(jié)果進(jìn)行處理，隨后對(duì)區(qū)分后的樣品序列進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)(QC)，以達(dá)到去除非靶區(qū)域序列與嵌合體的目的；接著，根據(jù)序列間的距離對(duì)樣品序列展開(kāi)聚類(lèi)分析，序列間的相似性作為域值分成操作分類(lèi)單元的依據(jù)；然后，利用RDP classifier基于Bergey's taxonomy(Bergey's taxonomy分為6層，它們依次為域、門(mén)、綱、目、科、屬。)，采用Na?ve Bayesian assignment算法計(jì)算每條序列在屬水平上分配到各層中的概率值，一般概率值>0.8，說(shuō)明此分類(lèi)結(jié)果可信；繼而，得到各水平上的物種豐度，計(jì)算序列豐度，同時(shí)建立樣本和物種分類(lèi)單元序列豐度矩陣；最后，基于OTU聚類(lèi)和RDP分類(lèi)結(jié)果，從序列樣本中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的個(gè)體，統(tǒng)計(jì)這些個(gè)體所代表的物種數(shù)目，并以個(gè)體數(shù)與物種數(shù)來(lái)構(gòu)建稀釋曲線(xiàn)，使用97%相似度的OTU，利用mothur做rarefaction分析，利用R語(yǔ)言工具制作曲線(xiàn)圖。原水和生物膜中的細(xì)菌總數(shù)由異養(yǎng)菌平板計(jì)數(shù)(HPC)測(cè)定。

利用CANOCO 5.0 (Microcomputer Power，Ithaca，NY，USA)進(jìn)行冗余分析[14]。冗余分析是一種約束排序線(xiàn)性模型分析，基于PCA排序過(guò)程加入環(huán)境因子進(jìn)行線(xiàn)性回歸，最終實(shí)現(xiàn)將多維數(shù)據(jù)樣本(如種群、環(huán)境因子)盡可能多地排列在可視化低維空間內(nèi)，使前幾個(gè)排序軸囊括絕大多數(shù)的樣本信息[15]，用于檢測(cè)環(huán)境因子與不同分類(lèi)水平微生物群落豐度之間的相關(guān)性。進(jìn)行排序分析之前，首先要判斷是選擇線(xiàn)性模型，還是單峰模型的排序方法，利用97%相似性的樣品OTU表做除趨勢(shì)對(duì)應(yīng)分析(DCA)。具體步驟：若一組種類(lèi)(m個(gè))有n個(gè)樣方x，任意選擇樣方排序初始值yi，求種類(lèi)的排序值Zi(i=1,2,3,…,m)，其數(shù)值為樣方初始值的加權(quán)平均，如式(4)。

(4)

計(jì)算樣方排序新值Zi(i=1,2,3,…,n)，再判定若最大排序軸梯度長(zhǎng)度(LAG)超過(guò)4.0，則選典型對(duì)應(yīng)分析CCA更合適；當(dāng)3

2 結(jié)果和討論

2.1 生物膜中的生物量比較

將運(yùn)行一年的油漆內(nèi)襯和水泥內(nèi)襯舊管，反復(fù)沖洗至內(nèi)外表面無(wú)生物膜后，重新運(yùn)行，對(duì)不同管材、不同粗糙度管內(nèi)壁生物膜中HPC的數(shù)量進(jìn)行檢測(cè)，模擬管道中管壁生物膜生長(zhǎng)狀態(tài)和成熟狀態(tài)下的HPC數(shù)量變化，如圖3所示。

圖3 不同管材、不同粗糙度模擬管道內(nèi)生物膜中HPC的數(shù)量Fig.3 Counts of HPC from Biofilm in Different Pipes with Different Roughness

由圖3可知，不同管材、不同粗糙度模擬管道生物膜中HPC的生長(zhǎng)趨勢(shì)一致，裝置內(nèi)生物膜中微生物的生長(zhǎng)同樣經(jīng)歷了適應(yīng)期、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期、脫落期和穩(wěn)定期這4個(gè)階段。然而，HPC的數(shù)量存在數(shù)量級(jí)的差異。新舊管道模擬裝置內(nèi)生物膜中的HPC數(shù)量均在裝置開(kāi)始運(yùn)行的第50 d左右達(dá)最大值，其中，油漆內(nèi)襯舊管中HPC的最大值達(dá)到9.40×106CFU/cm2，油漆內(nèi)襯新管中HPC最大值達(dá)到4.53×106CFU/cm2，水泥內(nèi)襯舊管中HPC的最大值達(dá)到7.48×105CFU/cm2，水泥內(nèi)襯新管的HPC最大值達(dá)到4.28×105CFU/cm2，隨后管道內(nèi)的生物膜均進(jìn)入脫落期。至生物膜進(jìn)入穩(wěn)定期，以油漆內(nèi)襯新舊模擬管道內(nèi)壁生物膜中的HPC分別穩(wěn)定在1.89×106～2.45×106CFU/cm2和3.15×106～4.68×106CFU/cm2，水泥內(nèi)襯新舊模擬管道內(nèi)壁生物膜中的HPC分別穩(wěn)定在2.60×105～4.00×105CFU/cm2和4.75×105～6.19×105CFU/cm2。

鄔卓穎等[7]對(duì)供水管道中生物膜生長(zhǎng)的影響因素的研究表明：生物膜在鑄鐵管和銅管上的形成速率較PVC管和鋁管快；與其他管材相比，鑄鐵管上單位面積生長(zhǎng)的細(xì)菌數(shù)最多，而鑄鐵管的管壁粗糙度明顯高于鋁管。管道內(nèi)壁的粗糙度是生物膜附著生長(zhǎng)的重要因素，內(nèi)表面粗糙度越大，微生物越易附著[16]。本試驗(yàn)的結(jié)果表明,成熟生物膜中油漆內(nèi)襯管上的HPC數(shù)比水泥內(nèi)襯管上的HPC數(shù)高一個(gè)數(shù)量級(jí)，且舊管內(nèi)壁生物膜中的HPC達(dá)到穩(wěn)定的速率比新管快，穩(wěn)定時(shí)HPC數(shù)目明顯高于新管。由表2可知，油漆內(nèi)襯管無(wú)論是新管還是舊管，表面粗糙度均達(dá)到水泥內(nèi)襯管表面粗糙度的10倍以上，考慮到模擬裝置其他運(yùn)行條件均一致，且根據(jù)飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，油漆內(nèi)襯和水泥內(nèi)襯管的析出物質(zhì)不得對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生較大影響，因此可判斷，油漆內(nèi)襯管材表面粗糙度大是造成管壁HPC數(shù)量多的重要原因。

2.2 微生物群落結(jié)構(gòu)組成差異

對(duì)兩套不同管材模擬管道裝置中成熟的生物膜(150 d和210 d)進(jìn)行宏基因組測(cè)序，以得到生物膜中的微生物種群分布(圖4)。

圖4 不同管材的模擬管道內(nèi)壁生物膜中細(xì)菌種群組成(門(mén)的水平)Fig.4 Bacterial Communities of Simulated Pipelines with Different Lining Materials.

由圖4可知，以XJ水源水為進(jìn)水的條件下，兩種不同管材模擬管道中，管壁生物膜中優(yōu)勢(shì)菌門(mén)是給水系統(tǒng)中的常見(jiàn)菌門(mén)[17]，包括變形菌門(mén)(Proteobacteria)、擬桿菌門(mén)(Bacteroidetes)、藍(lán)藻菌門(mén)(Cyanobacteria)、酸桿菌門(mén)(Acidobacteria)、厚壁菌門(mén)(Firmicutes)、浮霉菌門(mén)(Planctomycetes)、放線(xiàn)菌門(mén)(Actinobacteria)、硝化螺旋菌門(mén)(Nitrospirae)、綠彎菌門(mén)(Chloroflexi)等，然而各類(lèi)優(yōu)勢(shì)菌門(mén)在兩種管材模擬管道內(nèi)的豐度不盡相同。

油漆內(nèi)襯管在運(yùn)行150 d后，管中變形菌門(mén)的含量為49.68%，運(yùn)行至210 d后，變形菌門(mén)相對(duì)豐度增至53.75%；運(yùn)行150 d后，水泥內(nèi)襯管中變形菌門(mén)含量為55.08%，210 d后為56.80%。運(yùn)行了150 d和210 d的油漆內(nèi)襯管裝置中擬桿菌門(mén)的含量分別為14.06%和11.03%，水泥內(nèi)襯管則分別為24.36%和22.16%；藍(lán)藻和酸桿菌門(mén)在不同管材裝置中的豐度相近；厚壁菌門(mén)在運(yùn)行了150 d和210 d的油漆內(nèi)襯管中含量高達(dá)3.49%和4.03%，而水泥內(nèi)襯管中的含量很少，僅為0.21%(150 d)和0.72% (210 d)。油漆內(nèi)襯管中硝化螺旋菌門(mén)的含量為2.04%(150 d)與1.85% (210 d)，水泥內(nèi)襯管中硝化螺旋菌門(mén)的含量為2.15%(150 d)與2.09%(210 d)。該結(jié)果與供水管道相關(guān)研究[18]中的結(jié)論類(lèi)似，即不同管材中生物膜內(nèi)細(xì)菌群落的分布存在差異，而原水輸送管道內(nèi)含氮污染物的轉(zhuǎn)化是各種細(xì)菌共同作用的結(jié)果。

圖5 不同管材的模擬管道內(nèi)壁生物膜中微生物稀疏曲線(xiàn)Fig.5 Sparse Curves of Microfilm in Different Simulated Pipelines

對(duì)測(cè)序序列進(jìn)行隨機(jī)抽樣，將抽到的序列數(shù)與其所能代表操作分類(lèi)單元(OTU)的數(shù)目構(gòu)建曲線(xiàn)，即稀釋曲線(xiàn)。稀釋曲線(xiàn)是評(píng)估樣品中微生物群落多樣性的分析方法之一，同時(shí)也可用于說(shuō)明樣本的取樣大小是否合理。由圖5可知，隨著16S rDNA序列條帶數(shù)目增加，曲線(xiàn)斜率不斷減小而趨向平坦，最終取樣數(shù)量的增加不會(huì)產(chǎn)生大量新的OTU，因此取樣的數(shù)量合理。當(dāng)原水管道的管材及粗糙度不同時(shí)，模擬管道生物膜中的微生物表現(xiàn)出不同的生物多樣性。微生物稀疏曲線(xiàn)從高到低依次為油漆內(nèi)襯舊管、油漆內(nèi)襯新管、水泥內(nèi)襯舊管和水泥內(nèi)襯新管，而粗糙度從大到小也具有相同的排列順序，這表明油漆內(nèi)襯管生物膜中微生物多樣性高于水泥內(nèi)襯管，舊管生物膜中的微生物多樣性高于新管。王薇等[19]研究了管材對(duì)供水管道中生物膜微生物多樣性的影響，結(jié)果顯示，灰口鑄鐵管中生物膜微生物種群的多樣性最高，鍍鋅管中的微生物多樣性次之，不銹鋼復(fù)合管中生物膜微生物種群多樣性最低，管材表面的粗糙度、親疏水性、是否帶電荷等物化特性在很大程度上影響細(xì)菌的附著行為。總結(jié)以上可歸納為：管道中微生物種群多樣性基本隨著管材表面粗糙度的減小而降低。本研究的結(jié)果與王薇等[19]的研究結(jié)果基本一致，粗糙度高的油漆內(nèi)襯鋼管中生物膜微生物多樣性高于粗糙度低的水泥內(nèi)襯鋼管中生物膜微生物多樣性。

2.3 進(jìn)出水中含氮污染物含量的變化及其與微生物的關(guān)系

圖6 不同管材的模擬管道中的含量變化Fig.6 Variation of Transformation Rate of Concentration in Simulated Raw Water Diversion Pipelines with Different Pipe Materials

圖7 不同管材的模擬管道中的含量變化Fig.7 Variation of Transformation Rate of Concentration in Simulated Raw Water Diversion Pipelines with Different Pipe Materials

圖8 不同管材模擬管道中的含量變化Fig.8 Variation of Transformation Rate of Concentration in Simulated Raw Water Diversion Pipelines with Different Pipe Materials

2.3.2 含氮污染物變化率與微生物的關(guān)系

注：P1-變形菌門(mén)；P2-酸桿菌門(mén)；P3-擬桿菌門(mén)；P4-浮霉菌門(mén)；P5-厚壁菌門(mén)；P6-硝化螺旋菌門(mén)；P7-綠彎菌門(mén)；P8-放線(xiàn)菌門(mén)圖9 含氮污染物轉(zhuǎn)化率與微生物種群相對(duì)豐度RDA分析圖Fig.9 Redundancy Analysis (RDA) of Transformation Rate of Nitrogen Pollutants and Abundance of Microbial Communities

2.3.3 進(jìn)出水中DON含量的變化

管壁生物膜生長(zhǎng)成熟的模擬管道裝置中，兩種不同管材條件下，管道進(jìn)出水中DON的濃度變化率如圖10所示。

圖10 不同管材的模擬管道中DON的含量變化Fig.10 Variation of Transformation Rate of DON Concentration in Simulated Raw Water Diversion Pipelines with Different Pipe Materials

試驗(yàn)期間，XJ水源水中DON的濃度為0.290～0.927 mg/L。由圖10可知，當(dāng)管壁生物膜生長(zhǎng)成熟后，兩套管道出水中DON均有一定程度的增加，以油漆內(nèi)襯管為管材的管道出水中DON的濃度較進(jìn)水增加了67.7%～85.6%，以水泥內(nèi)襯管為管材的管道出水中DON的濃度較進(jìn)水增加了53.8%～78.6%。結(jié)合圖3可知，油漆內(nèi)襯管內(nèi)生物膜中HPC的數(shù)量為1.89×106～2.45×106CFU/cm2，水泥內(nèi)襯管內(nèi)生物膜中HPC的數(shù)量為2.60×105～4.00×105CFU/cm2，比油漆內(nèi)襯管低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，在其他條件一致的情況下，油漆內(nèi)襯管中的微生物數(shù)量更多，汲取了原水中更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)生了更多的代謝產(chǎn)物，導(dǎo)致原水在油漆內(nèi)襯管內(nèi)輸送時(shí)釋放出更多的DON，該結(jié)果也與2.3.2節(jié)的結(jié)果一致。

2.3.4 進(jìn)出水中DON分子量分布及親疏水性差異

兩套不同管材的模擬管道中進(jìn)出水DON分子量分布及親疏水性變化分別如圖11、圖12所示。由圖11可知，XJ水源水中DON分子量分布以小分子(<5 kDa)為主，所占比例為62.2%～76.0%。由圖12可知，XJ水源水中親水性DON所占比例為57.6%～64.2%。

圖11 不同管材中DON分子量分布的變化 (a：油漆內(nèi)襯管；b：水泥內(nèi)襯管)Fig.11 Distribution Change of DON Molecular Weight in Different Simulated Pipelines (a: Paint Liner； b:Cement Liner)

圖12 不同管材中DON親疏水性的變化 (a：油漆內(nèi)襯管；b：水泥內(nèi)襯管)Fig.12 Hydropathy Property Change of DON in Different Simulated Pipelines (a: Paint Liner； b: Cement Liner)

研究不同管材模擬管道進(jìn)出水中DON分子量分布變化發(fā)現(xiàn)，油漆內(nèi)襯管出水中小分子DON所占比例達(dá)到88.3%～95.3%，水泥內(nèi)襯管出水中小分子DON所占比例為84.6%～94.1%。結(jié)合圖3可知，油漆內(nèi)襯管內(nèi)HPC的數(shù)量比水泥內(nèi)襯管高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，數(shù)量多的HPC生長(zhǎng)代謝過(guò)程中產(chǎn)生更多的小分子DON。而由圖4可知，油漆內(nèi)襯管和水泥內(nèi)襯管中擬桿菌門(mén)的豐度分別為14.06%和24.36%，由已有的研究結(jié)論可知，擬桿菌門(mén)在給水系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)物的降解和小分子DON的釋放中發(fā)揮著重要的作用[25]。Amy[26]研究發(fā)現(xiàn)，水體中親水性有機(jī)物主要來(lái)源于水源水中藻類(lèi)生長(zhǎng)繁殖分泌出的氨基酸、氨基糖、縮氨酸和蛋白質(zhì)等親水性物質(zhì)。XJ水源水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)存在水平較高，藻類(lèi)物質(zhì)較多，兩種管材模擬管道中親水性DON均有大幅度增加。因此，兩套不同管材管道出水中小分子DON的含量差異不大，是管道中HPC的數(shù)量、擬桿菌門(mén)的豐度以及其他生物因素共同作用的結(jié)果。

DON中的胺類(lèi)(NH2)、硝基(NO2)、酰胺(CONH2或CONH-R)和腈類(lèi)(CN)等多種含氮官能團(tuán)，是水中DON的親水性組分，通過(guò)研究不同管材條件下模擬管道進(jìn)出水中DON親疏水性變化發(fā)現(xiàn)，XJ水源水中親水性DON占比略高于疏水性DON，為57.6%～64.2%。兩套模擬裝置出水中DON親疏水性差異不大，以油漆內(nèi)襯管和水泥內(nèi)襯管為管材的管道出水中親水性DON占比分別為78.8%～84.9%和72.8%～80.2%，較管道進(jìn)水均上升約20個(gè)百分點(diǎn)。由此認(rèn)為，不同管材對(duì)原水輸送中DON親疏水性變化無(wú)顯著影響。

3 結(jié)論

(1)兩套不同管材模擬管道經(jīng)相同運(yùn)行時(shí)間后，管材表面粗糙度較高的油漆內(nèi)襯新管的模擬管道管壁生物膜中的HPC穩(wěn)定在1.89×106～2.45×106CFU/cm2，高于水泥內(nèi)襯新管的2.60×105～4.00×105CFU/cm2，舊管中生物膜的HPC數(shù)目普遍高于新管。