三峽水庫萬州段沉積土糞便污染分析*

杜慧慧 程 飛 肖國生# 馬光香 宋然然

(1.重慶三峽學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，重慶 404120；2.三峽庫區(qū)可持續(xù)發(fā)展研究中心，重慶 404120)

水體的糞便污染已成為全球關(guān)注的環(huán)境和公共衛(wèi)生問題[1]，因?yàn)榧S便中含有大量對(duì)人畜有害的病原微生物，污染水體后易造成水源性病原微生物的傳播[2]。水體中的病原微生物會(huì)通過沉降、吸附等作用污染沉積土，因此受污染的沉積土是水體病原微生物的重要蓄積庫，發(fā)生再懸浮作用容易導(dǎo)致水體嚴(yán)重的二次污染[3]。

在中國，糞便污染也較為嚴(yán)重[4]。有研究證實(shí)三峽水庫受到了較嚴(yán)重的糞便污染[5-6]，甚至糞便污染已成為其水質(zhì)惡化的首要因子[7]。三峽水庫蓄水期水位升高、流速減緩，水體擴(kuò)散和交換能力減弱，支流和干流匯入的大量污染物顆粒沉降過程中會(huì)連同病原微生物一起沉降[8]；而在泄水期水位下降過程中，流速加快，沉積物中的病原微生物很容易再懸浮，從而影響水質(zhì)[9]。三峽水庫這種周期性蓄放水過程的存在，相比其他水體而言，其沉積土中的污染問題更需引起關(guān)注[10-11]。

本研究對(duì)三峽水庫萬州段的沉積土進(jìn)行了理化性質(zhì)，細(xì)菌、放線菌和真菌的菌落總數(shù)和糞便污染指示菌總大腸菌群、耐熱大腸菌群和大腸埃希氏菌數(shù)分析，并進(jìn)行了相關(guān)性分析，為了解三峽水庫沉積土污染情況奠定基礎(chǔ)。

表1 采樣點(diǎn)信息

1 材料與方法

1.1 沉積土的采集

于2017年春季蓄水期在三峽水庫萬州段兩岸的9個(gè)采樣點(diǎn)用滅菌后的專用采土器采集水下0.5～1.0 m處的沉積土，各采樣點(diǎn)信息如表1所示。沉積土采集后裝入滅菌廣口瓶中，封口，4 ℃以下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 理化性質(zhì)測定

(1) pH的測定：用pH計(jì)法測定沉積土的pH。稱10 g沉積土，放在50 mL燒杯中，加入25 mL水，充分搖動(dòng)浸泡，靜置30 min后用pH計(jì)(S20)測定，重復(fù)3次。

(2) 含水率的測定：用烘干稱量法測定沉積土的含水率。將干燥皿置于60 ℃下干燥2 h，冷卻至室溫后稱量得質(zhì)量為m1。取沉積土約10 g，放入干燥皿中，稱量得質(zhì)量為m2。在105～110 ℃下烘8 h，稱量得質(zhì)量為m3，根據(jù)式(1)計(jì)算沉積土的含水率，重復(fù)3次。

(1)

式中：Ws為沉積土含水率，%。

(3) 有機(jī)質(zhì)的測定：用灼燒失重法測定沉積土的有機(jī)質(zhì)[12]。沉積土含水率測定后，繼續(xù)在550 ℃下灼燒5 h，稱量得質(zhì)量為m4，根據(jù)式(2)計(jì)算沉積土的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，重復(fù)3次。

(2)

式中：We為有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

1.3 微生物指標(biāo)的測定

菌懸液制備：稱取沉積土10 g放入裝有90 mL無菌水的錐形瓶中，加入無菌玻璃珠，充分振蕩30 min，稀釋至合適的倍數(shù)。

培養(yǎng)基的制備：按照文獻(xiàn)[13]的方法配置牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、高氏Ⅰ號(hào)培養(yǎng)基和馬丁培養(yǎng)基，分別用于培養(yǎng)細(xì)菌、放線菌和真菌。

培養(yǎng)及菌落計(jì)數(shù)：移取0.2 mL菌懸液加入相應(yīng)培養(yǎng)基表面，用無菌涂布玻璃棒涂布均勻，靜置7～8 min 后放入生化培養(yǎng)箱(ZXSD-A1270)中，細(xì)菌在37 ℃下培養(yǎng)，放線菌在28 ℃下培養(yǎng)，真菌在28 ℃下培養(yǎng)，待長出合適的菌落數(shù)后進(jìn)行計(jì)數(shù)[14]，所有測定均重復(fù)3次。

采用《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 微生物指標(biāo)》(GB/T 5750.12—2006)的多管發(fā)酵法測定沉積土的糞便污染指示菌總大腸菌群、耐熱大腸菌群和大腸埃希氏菌。

2 結(jié) 果

2.1 沉積土的理化性質(zhì)

三峽水庫萬州段沉積土的pH、含水率與有機(jī)質(zhì)測定結(jié)果如表2所示。9個(gè)采樣點(diǎn)的pH為6.24～7.01，差異不大，基本都呈中性或弱酸性；9個(gè)采樣點(diǎn)的有機(jī)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異也不大，為1.90%～3.70%；但9個(gè)采樣點(diǎn)的含水量差異相對(duì)較大，為9.00%～25.70%。

表2 沉積土的理化性質(zhì)

表3 沉積土的常規(guī)微生物指標(biāo)

2.2 沉積土的常規(guī)微生物指標(biāo)分析

三峽水庫萬州段不同沉積土中常規(guī)微生物指標(biāo)如表3所示。細(xì)菌總數(shù)為1.30×106～9.37×108cfu/g，其中3號(hào)沉積土中細(xì)菌總數(shù)最多，達(dá)9.37×108cfu/g；真菌總數(shù)為1.12×103～1.44×105cfu/g，也是3號(hào)沉積土中真菌總數(shù)最多，達(dá)1.44×105cfu/g；放線菌總數(shù)為8.33×104～8.85×108cfu/g，其中1號(hào)沉積土中放線菌總數(shù)最多，為8.85×108cfu/g?？傮w而言，江北的沉積土中的微生物總數(shù)高于江南，這可能是因?yàn)榻钡牟蓸狱c(diǎn)都位于城市排污口下游，而江南的采樣點(diǎn)周圍一般沒有排污口，而且江北采樣點(diǎn)多處于支流，而江南的采樣點(diǎn)多處于干流。

2.3 沉積土的糞便污染指示菌分析

由表4可見，三峽水庫萬州段不同沉積土中都有糞便污染指示菌檢出，總大腸菌群數(shù)為120～3 500 MPN/g，耐熱大腸菌群數(shù)為<20～790 MPN/g，大腸埃希氏菌數(shù)為<20～210 MPN/g，說明三峽水庫萬州段沉積土受到了不同程度的糞便污染。分析發(fā)現(xiàn)，屬于干流回水區(qū)或支流且位于江北、城市排污口下游的沉積土糞便污染較屬于干流且位于江南、周圍無排污口的沉積土嚴(yán)重。

此外，江南城鎮(zhèn)人口較少，且江岸地勢陡直；而江北人口密集，且江岸平緩：這也可能導(dǎo)致江南和江北的微生物指標(biāo)差異。

表4 沉積土的糞便污染指示菌

2.4 沉積土理化性質(zhì)與微生物指標(biāo)間的相關(guān)性

由表5可見，沉積土的理化性質(zhì)與微生物指標(biāo)基本沒有相關(guān)性。細(xì)菌總數(shù)與總大腸菌群和大腸埃希氏菌數(shù)存在顯著相關(guān)性，放線菌總數(shù)與耐熱大腸菌群和大腸埃希氏菌數(shù)分別存在顯著相關(guān)性和極顯著相關(guān)性，總大腸菌群與耐熱大腸菌群和大腸埃希氏菌數(shù)存在顯著相關(guān)性，耐熱大腸菌群與大腸埃希氏菌存在極顯著相關(guān)性。可見，細(xì)菌總數(shù)和放線菌總數(shù)與糞便污染指示菌以及糞便指示菌之間均有顯著的相關(guān)性，也就是說微生物指標(biāo)之間基本可以相互印證，指示沉積土的糞便污染。

表5 沉積土理化性質(zhì)與微生物指標(biāo)間的相關(guān)性1)

注：1)*表示雙尾檢驗(yàn)相關(guān)性顯著(P<0.05)；**表示雙尾檢驗(yàn)相關(guān)性極顯著(P<0.01)。

3 結(jié) 論

(1) 三峽水庫萬州段沉積土pH為6.24～7.01，含水率為9.00%～25.70%，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.90%～3.70%。

(2) 三峽水庫萬州段沉積土中細(xì)菌總數(shù)為1.30×106～9.37×108cfu/g，真菌總數(shù)為1.12×103～1.44×105cfu/g，放線菌總數(shù)為8.33×104～8.85×108cfu/g，總大腸菌群數(shù)為120～3 500 MPN/g，耐熱大腸菌群數(shù)為<20～790 MPN/g，大腸埃希氏菌數(shù)為<20～210 MPN/g。由此說明，三峽水庫萬州段沉積土受到了不同程度的糞便污染?？傮w而言，屬于干流回水區(qū)或支流且位于江北、城市排污口下游的沉積土糞便污染較屬于干流且位于江南、周圍無排污口的沉積土嚴(yán)重。

(3) 沉積土的理化性質(zhì)與微生物指標(biāo)基本沒有相關(guān)性。但微生物指標(biāo)之間基本可以相互印證，指示沉積土的糞便污染情況。