珠三角河网地区粪便污染源解析

准确识别水体中微生物污染物的宿主来源是进行针对性污染治理的基础.应用实时荧光定量PCR(q PCR)技术筛选出适用于珠江三角洲河网地区的宿主特异性拟杆菌引物,并结合总细菌引物(BACT1369F/PROK1541R)、大肠埃希氏菌引物(EC23S857F/EC23S857R)、拟杆菌通用引物(Gen Bac3F/Gen Bac3R)及粪大肠菌群(Fecal coliform)和大肠埃希氏菌(Escherichia coli)等常规水质指标对研究区域的水体进行分析,结果表明:人源(q HS601F/q Bac725R)、牛源(Bac B2-590F/Bac708Rm)、猪源(Bac41F/Bac163R)及鸡源(q C160F-HU/q Bac265R-HU)特异性拟杆菌引物在珠江三角洲地区同时具有较高的灵敏度和较强的特异性,适用于目标研究区域.选取的14处城市地表水均受到粪便污染,污染源分别为人、反刍动物和禽类粪便.水体中各污染源强度为人源反刍动物鸡源,其中人源特异性拟杆菌浓度与粪大肠菌群(Faecal coliform)、大肠埃希氏菌(Escherichia coli)及大肠埃希氏菌引物(EC23S857F/EC23S857R)浓度具有较好的相关性(P0.05),说明人粪是各地表水中微生物污染的主要贡献源.     

重庆市河水中粪源微生物污染特征及源解析

以重庆主要河流水体作为研究对象,使用传统培养技术评估了细菌总数、粪链球菌、肠球菌、脆弱拟杆菌、总大肠菌群及粪大肠菌群的污染水平;同时以拟杆菌作为特异性指示菌,选取人源性粪便专一指示菌引物（HF183）和猪源性粪便专一指示菌引物（Pig-2-Bac）进行源追踪.微生物培养结果表明：重庆市主要河流在春季有15.4%的研究断面未达到Ⅲ类水质,秋季有61.5%的研究断面未达到Ⅲ类水质.在春季,主城区河流主要受人类粪便污染,区县河流主要受动物粪便污染;在秋季,主城区和区县河流都主要受人类粪便污染.指示微生物指标间Pearson相关性分析结果表明粪链球菌、粪大肠菌群、肠球菌两两之间有显著相关性,肠球菌与脆弱拟杆菌有显著相关性.猪源性拟杆菌特异性生物标记Pig-2-Bac和人源拟杆菌特异性生物标记HF183对人和动物粪便污染区分成功率达100%;用这两种特异性引物对春季水样DNA进行扩增,发现13个采样点均未受到猪源粪便污染,唐家沱、朝天门、鸡冠石、合川受到人源粪便污染.     

特异性拟杆菌引物在珠江三角洲的适应性研究

在珠江三角洲地区采集人、猪、牛、狗以及家禽等33个粪便样品,高效提取基因组DNA,选取14种特异性拟杆菌引物进行检验分析,并进一步采用已知污染源类型的水样对其进行验证.结果表明:采用粪便样品DNA专属提取试剂盒和水体样品DNA专属提取试剂盒提取的基因组模版纯度和提取率均符合后续实验要求.拟杆菌通用引物2#(Bac32F/Bac708R)检出率为85%(28/33),特别是对哺乳类动物和鸡的粪便具有更高的检出率.人的拟杆菌特异性引物3#(HF134F/ Bac708R)和4#(HF183F/Bac708R)、反刍动物的拟杆菌特异性引物8#(CF128F/Bac708R)以及猪的拟杆菌特异性引物10#(PF163F/Bac708R)在珠江三角洲地区同时具有较高的灵敏度和较强的特异性.水体样品验证实验与实际污染类型相符,说明拟杆菌通用引物2#、人的特异性引物3# 和4# 以及猪的特异性引物10# 在珠江三角洲地区具有很好的适用性.     

基于FIB的北京温榆河流域粪便污染物分布特征和源解析

目前,北京市温榆河流域存在着较为严重的粪源微生物污染问题,对流域周边暴露人群的健康带来了潜在的威胁.为了明确温榆河粪便污染的分布特征及宿主来源,本研究采用传统培养法与定量聚合酶链式反应(qPCR)分别对常规粪便指示细菌(Fecal indicator bacteria, FIB),包括粪大肠菌群(Fecal Coliform, FC)、大肠杆菌(Escherichia coli, EC)与肠球菌(Enterococcus,ENT)和溯源FIB,包括不同宿主来源的特异性生物标记进行检测,并探究其相关性.研究结果表明,流域内粪源微生物污染较为严重,常规FIB浓度介于0～4.38×10~7 CFU·L~(-1)之间,溯源FIB处于1.37×10~6～4.29×10~(10) copies·L~(-1)之间.从时空分布来看,由于来水中各大支流及污水处理厂的贡献,从温榆河起点沙河闸至终点北关闸,所有的指示菌浓度呈现出大幅度的升高趋势.其中,龙道河为干流来水中粪便污染的首要地域,污水处理厂的尾水可能是清河河口及坝河处微生物污染的主要来源;降雨径流对粪源微生物含量的时空变化存在着非常显著的影响,使得FIB最高可达2个数量级的增长.微生物溯源结果显示温榆河流域内的粪源微生物来源主要为人类粪便污染,而非畜禽粪便污染,这同北京市近年来有关畜禽养殖管控密切相关.相关性分析表明,虽然FC与EC、ENT之间皆存在着统计学意义上的显著正相关性,但传统的FIB指标与拟杆菌及人源拟杆菌指标之间不存在显著相关性.本研究通过传统FIB培养和微生物溯源方法结合,明确了北京温榆河粪源污染程度及其主要来源,为北京温榆河污染防控提供了新的思路.     

基于拟杆菌16S rRNA基因进行微生物溯源的研究进展

微生物溯源方法可利用粪便中的微生物区分来自人或动物的粪便污染.其中,拟杆菌以其丰度高、不能体外繁殖和宿主特异性强等优势被广泛应用于微生物溯源研究中.本文以拟杆菌16S rRNA基因为标记物,总结了拟杆菌及其标记物在环境中的衰减、拟杆菌引物的敏感性和特异性以及分子生物学技术在微生物溯源中的运用,可为粪便污染源解析提供一定的科学参考依据.     

水体微生物污染指示菌在不同营养水平下的稳定性

微生物污染指示菌在水体中的稳定性直接影响到定量的准确性及应用的适应性.通过建立水环境模拟反应器,以实时荧光定量PCR方法探究鸡粪中大肠埃希氏菌(EC)、拟杆菌(GB)及鸡源特异性基因(CB)等指示微生物在不同营养水平的水环境的稳定性及衰减特征.结果表明:所选微生物衰减较好的符合一级动力学模型.对照组和含有营养物质实验体系中指示微生物的衰减系数k分别为EC(0.135,0.134;前者为对照组,下同),GB(0.415,0.457),CB(0.425,0.437),说明营养物质对EC、GB、CB的衰减未有显著影响.有氧水环境中,GB、CB呈现快速衰减趋势,EC则变化相对缓慢.不同营养水平下3种微生物的衰减具有显著正相关性(P0.05),均可作为良好指示菌以评价水体的微生物污染程度,但特征各异.     

京杭运河上游河段磷污染时空分布特征及污染源解析

为揭示京杭运河上游桐乡段总磷浓度不能稳定达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准的原因,在桐乡段干流布设24个采样点,入河支流布设18个采样点,开展水质加密监测,研究磷污染发生的时空变化规律;基于水质常规指标的主成分分析,以及各主成分因子中强载荷指标与三维荧光组分的相关性分析,对重点河段磷的主要污染源进行解析;并基于绝对主成分—多元线性回归模型,定量评价主要磷污染源的贡献率。结果表明：1）京杭运河上游桐乡段干流入境水总磷浓度为0.14～0.20 mg/L,沿程监测点5～7、9和21～24有明显变差趋势,最高浓度达0.40 mg/L;部分入河支流水质较差,总磷浓度达到0.44 mg/L。2）主成分分析得到3个主因子,因子1以氨氮、溶解态磷为主要载荷,与类蛋白质组分显著相关,代表生产生活污染;因子2以高锰酸盐指数、溶解态磷、颗粒态氮为主要载荷,与类腐殖质组分显著相关,代表农业源;因子3以颗粒态磷、颗粒态氮为主要载荷,与浊度显著相关,代表码头污染与底泥源。3）运河上游河段的磷污染主要发生在干流监测点5～7和9,主要为码头污染与底泥源,其在丰水期和平水期的贡献率分别为65.9...     

强降雨对平原河网区入湖河道氮、磷影响

为定量揭示强降雨对平原河网河道氮、磷污染的影响,本文以太湖西岸大浦河和殷村港为例,基于两周年逐日高频人工监测和降雨量自动监测数据集,以及台风"利奇马"过程中的加密监测,分析了强降雨过程中河道各形态氮、磷浓度的变化特征及其环境效应.结果发现,强降雨两年内共观察到16次（19 d）,且50%发生在夏季;此外,强降水占年内总降水量的比重高达41.33%.强降雨发生之后,两条河道水体中各形态氮、磷浓度在强降雨之后有所增加,其中颗粒态磷的响应最快,一般在强降雨当天就出现峰值;而总氮峰值的出现存在2~5 d的延迟;强降雨引发的河道营养盐浓度增高持续时间短,通常1~2 d,甚至低于雨前浓度.流域面积大和河道流程长的大浦河水体氮、磷浓度对强降雨过程的响应速度较殷村港慢.河道各形态氮、磷浓度对强降雨过程的响应特征还受河道两岸局地土地利用状况的影响,农业面源污染的河段比城镇污染的河段对营养盐的拦截、净化和缓冲能力弱,因此农业面源污染的河段对强降雨的响应强于城镇污染的河段;农业面源影响河段氮的增加量以颗粒态氮为主,城市面源影响河段氮的增加量以溶解态氮为主,而磷的增加全程均为颗粒态磷为主.平原河网地区强降雨带来的河道水体氮、磷浓度波动小,各形态氮、磷响应过程受局地环境背景影响大,水质总体趋于稳定.然而,由于强降雨带来的河道入湖水量占比大,因此入湖负荷也处于很高水平,加之强降雨的发生偶然性大,强降雨对平原河网地区河道入湖氮、磷负荷的突发影响很大,需要重点关注.     

有氧和厌氧环境下指示微生物的稳定性特征

建立有氧和厌氧水环境模拟反应器,利用荧光定量PCR和高通量测序技术探究了猪源拟杆菌标记物、部分指示微生物和潜在致病菌在有氧及厌氧水环境中的变化特征.结果表明,指示微生物 Streptococcaceae、Lactobacillaceae、Carnobacteriaceae、Ruminococcaceae、Lachnos...     

大连重要海水增养殖区粪便污染指示菌和弧菌的时空分布

开展海水增养殖区卫生安全评价对于减少人体健康风险、提高增养殖区的有效管理尤为重要。本研究于2013年3月、5月、8月和10月对大连市金石滩、大长山岛、大李家3个重要海水增养殖区的贝类和海水进行了粪便污染指示菌总大肠菌群（TC）和粪大肠菌群（FC）的监测,同时监测了弧菌总数（TV）和主要环境要素（包括水温、pH、盐度、COD、DO、Chl a）。结果表明:这3个海区贝类组织中TC及海水中的TC、FC浓度均呈显著的时间和空间分布变化。贝类组织中TC含量随时间的分布趋势为:8月> 5月> 3月> 10月,空间分布为:大长山岛>金石滩,大长山岛>大李家,而金石滩和大李家差异不显著（P < 0.05）;海水中TC和FC浓度分布特征相似,时间分布特征均为:金石滩8月份最高,大李家5月份最高,而大长山岛各月份均低于最低检测限（2 MPN/100 mL）,空间分布特征均为:大李家增养殖区污染较为严重,而金石滩和大长山岛差异不显著（P < 0.05）。3个增养殖区8月份和10月份的海水中TV浓度较高,为3.3×102~4.23×105 CFU/100 mL。通过分析不同季节海水增养殖区中TC、FC、TV之间及其与水温、pH、盐度、COD、DO、Chl a的相关性,表明环境要素以及增养殖区水域特点对于粪便污染指示菌和弧菌的时空分布具有重要的影响。为更好地反映增养殖区的卫生安全状况,海水和养殖生物体内指示生物应同时监测,在监测传统粪便污染指示菌的同时,建议将弧菌作为重要的病原菌指标。     

Human-, Ovine-, and Bovine-Specific Viral Source Tracking Tools to Discriminate Between the Major Fecal Sources in Agricultural Waters

This study evaluated the sources of fecal contamination in different river catchments, using a combination of microbial source tracking tools, for human, ruminant, ovine and bovine livestock, in order to define appropriate water management strategies. Every source of waterway pollution was evaluated in river water samples from one urban river catchment and two important farming regions in New Zealand. Fecal pollution was initially measured by testing Escherichia coli and evaluating the presence of human- and ruminant-associated DNA markers of Bacteroidales (BiAdo, BacHum-UCD, BacH, and BacR) and human and ruminant fecal sterols/stanols ratios. Then specific fecal pollution sources were assessed with previously reported quantitative PCR assays targeting human-, bovine-, and ovine-specific viruses: human adenoviruses (HAdV), human JC polyomaviruses, bovine polyomaviruses (BPyV), and ovine polyomaviruses (OPyV). High level of ruminant fecal contamination was detected all over the farming areas, whereas no ruminant sources were identified in the urban river sampling sites. BacR was the most frequently observed ruminant marker and OPyV and BPyV allowed the identification of ovine and bovine fecal sources. The human fecal viral marker (HAdV) was the most frequently observed human marker, highly abundant in the urban sites, and also present in farming areas. This is the first study using simultaneously the ovine and the bovine viral markers to identify and quantify both bovine and ovine fecal pollution.     

基于PCR-DGGE和拟杆菌(Bacteroides)16S rRNA的岩溶地下水粪便污染来源示踪研究:以重庆南山老龙洞地下河系统为例

岩溶地下水的微生物污染日益严重,其来源的研究得到国际学术界的广泛关注.本研究以重庆南山老龙洞岩溶地下河系统为对象,采用滤膜法监测地下水中的总细菌、大肠杆菌、粪大肠菌及粪链球菌等微生物指标,以拟杆菌(Bacteriodes)为指示细菌,采用PCR-DGGE示踪地下水中大肠杆菌/粪大肠杆菌的来源.结果表明,老龙洞地下河流域各类细菌含量严重超标,总细菌数为10~2.9×10~7CFU·m L~(-1),大肠菌群总数达4.3~4.0×10~5CFU·m L~(-1),其中粪大肠菌群(FC)和粪链球菌(FS)分别最高达到1.1×10~6CFU·(100 m L)~(-1)、1.1×10~5CFU·(100 m L)~(-1);FC/FS多数为2以上,暗示流域地下水受人类粪便影响为主.地下水样和粪便样品的拟杆菌群落的PCR-DGGE比对分析表明地下水与人粪之间相似性为7.1%~69.1%,其中地下河出口处达到69.1%.地下水与猪粪之间相似性为1.1%~53.4%,地下河出口处仅为1.5%.因此,人类粪便为地下河污染的主要来源,猪粪污染为动物粪便污染的一部分,还存在其他动物粪便污染来源.此外,PCR-DGGE产物切胶测序发现大部分Bacteroides为人类肠道或粪便来源的细菌.     

浑河（抚顺段）水质粪大肠菌群污染现状研究

近年来，随着城市垃圾、生活污水、工业废水、人畜粪便和医院废水等的不合理排放，导致浑河（抚顺段）水质受到严重污染。粪大肠菌群（Fecal Coliform）是检验水质污染的一个重要生物指标，主要来源于人和混血动物的粪便，对水域进行粪大肠菌群的检测并结合理化分析，可以准确定出水体污染的性质和程度，从而可为水体的污染状况和程度的评估提供科学的依据。本文以粪大肠菌群作为水质粪便污染指标，于2005年监测了浑河（抚顺段）水体粪便污染情况，同时监测了水质COD值。其结果表明，浑河（抚顺段）水体粪便污染严重，粪大肠菌群与COD呈现良好的相关关系。     

浑河(抚顺段)水质粪大肠菌群污染现状研究

近年来,随着城市垃圾、生活污水、工业废水、人畜粪便和医院废水等的不合理排放,导致浑河(抚顺段)水质受到严重污染.粪大肠菌群(Fecal Coliform)是检验水质污染的一个重要生物指标,主要来源于人和混血动物的粪便,对水域进行粪大肠菌群的检测并结合理化分析,可以准确定出水体污染的性质和程度,从而可为水体的污染状况和程度的评估提供科学的依据.本文以粪大肠菌群作为水质粪便污染指标,于2005年监测了浑河(抚顺段)水体粪便污染情况,同时监测了水质COD值.其结果表明,浑河(抚顺段)水体粪便污染严重,粪大肠菌群与COD呈现良好的相关关系.     

木沥河流域氮素污染及其污染源解析

为甄别粤港澳大湾区木沥河流域氮污染物来源,本研究应用铵盐同位素示踪技术、硝酸盐同位素示踪技术和多元线性混合模型等方法有效识别了该流域氮素来源的变化.结果表明,木沥河流域氮素污染严重,木沥河水体NH~+_4-N和NO~-_3-N浓度显著高于上游两条支流;除此之外,大坑山支流断面和木沥河下游养殖区断面虽无明显人口居住,仍然面临较高的氮素污染风险.铵盐同位素和硝酸盐同位素定性分析结果表明,木沥河流域氮素污染主要来源于土壤、肥料、大气颗粒物和动物及人排泄物;多元线性混合模型计算结果显示,大坑山支流上流处氮素主要来源为大气沉降,其贡献率在80%左右;鸡笼坑支流上游土壤有机氮平均贡献率可达33%,大于大坑山支流(9%)和木沥河(24%);大坑山支流下游、鸡笼坑支流下游和木沥河中上游污水及粪肥对氮素污染贡献率最高可达70%;值得注意的是,养殖区断面远离人口聚集地,各种养殖已被清理,但污水及粪肥的贡献率仍高达56%,远高于木沥河下游的淡水河水闸断面(3%),这可能要归咎于沉积物中残留的禽畜排泄物.本研究定性和定量地分析了木沥河流域氮素来源,为大湾区的水质管理和污染源治理提供了理论依据.     

养鸡场空气中抗性基因和条件致病菌污染特征

集约化养殖场被认为是空气环境中抗性基因和致病菌的重要来源.本研究采集了养鸡场粪便和舍内外空气样本,对其抗生素抗性基因和条件致病菌的种类进行分析,包括五类抗生素(β-内酰胺类的23个基因、四环素23个基因、喹诺酮5个基因、磺胺类5个基因和红霉素2个基因)抗性基因、5种条件致病菌(肠球菌属、大肠杆菌属、葡萄球菌属、弯曲杆菌属和产气荚膜梭状芽胞杆菌属各1个基因)以及一类整合子(int I1)特异基因;并利用荧光定量PCR对检出率较高的典型基因浓度进行检测.结果显示,空气中5类抗生素抗性基因分别检出8、7、2、3和2个,同时检测到两种致病菌.目标基因在舍内空气中的检出率小于等于粪便样本.蛋鸡和肉鸡舍内空气中总细菌基因(16S r DNA)浓度为106copies·m-3,其他典型基因浓度约104copies·m-3,且在舍外的浓度要远低于舍内.抗生素抗性基因和条件致病菌基因在空气中所占比例高于粪便,舍内高于舍外.初步研究结果表明,粪便可能是舍内抗生素抗性基因、条件致病基因以及一类整合子的重要来源.本研究结果将为集约化养殖场抗生素抗性基因和致病菌的来源分析,以及养殖场对周边空气环境污染的风险评估提供基础数据.