水体环境内毒素活性的鲎法定量检测及影响因素研究

内毒素是革兰氏阴性菌和某些蓝藻细胞壁上的脂多糖复合物,是常见的外源性致热原,具有强免疫刺激能力,与人类多种疾病密切相关.本研究采用最低检测限为0.03 EU.mL-1的动态浊度东方鲎(Tachypleus Amebocyte Lysate,TAL)试剂,对不同水体环境样品的内毒素活性定量检测,分析了pH值和无机盐对TAL试验检测结果的影响.结果表明pH值在6.0～8.4范围内适合进行内毒素检测,过酸条件引起检测结果的抑制,过碱条件引起检测结果的增强,检测前可用无热原Tris-HCl(pH=7.4)溶液调节pH.当NaCl、Na2SO4、CaCl2、MgCl2和KCl浓度小于50 mg.L-1时不会干扰内毒素的检测,当浓度升高至1 000～10 000 mg.L-1时引起抑制效果.浓度为2.5 mg.L-1的FeCl3、Fe2(SO4)3、AlCl3和Al2(SO4)3即可以引起强烈抑制效果,内毒素活性的实测值已经严重偏离实际值.采用动态浊度TAL试验检测超纯水、自来水和景观用水的内毒素活性,结果表明所检测的超纯水的内毒素活性<0.06 EU.mL-1,自来水的内毒素活性为0.46 EU.mL-1,景观用水的内毒素活性为432.68EU·mL-1.     

北京自备井水源内毒素污染及与其他水质参数的相关分析

本研究采集驻京部队14个自备井水源样品,采用动态浊度东方鲎试验定量检测内毒素活性,同时检测了细菌总数(流式细胞术法)、异养菌平板计数(HPC)、菌落总数(平板法)、总大肠菌群、颗粒物特征、浊度、溶解性有机碳(DOC)和UV254值,比较了内毒素与这些水质参数的相关性.结果表明自备井水源的总内毒素活性为0.15~13.20 EU·m L~(-1),其中游离态内毒素活性为0.10~5.29 EU·m L~(~(-1)),结合态内毒素活性为0.01~8.60 EU·m L~(-1).对于内毒素污染较严重的自备井水源来说,结合态内毒素所占比例明显高于游离态内毒素.总内毒素与其他水质参数关联顺序为细菌总数(流式细胞术法)(r=0.88)HPC(r=0.79)DOC(r=0.77)UV254(r=0.57)总大肠菌群(r=0.50)菌落总数-平板法(r=0.49)=浊度(r=0.49)颗粒物总数(r=0.41).结合态内毒素与其他水质参数关联顺序为细菌总数-流式细胞术法(r=0.81)HPC(r=0.66)总大肠菌群(r=0.65)浊度(r=0.62)颗粒物总数(r=0.58)菌落总数(平板法)(r=0.22).游离态内毒素与水中DOC、UV254的相关系数r分别为0.58和0.26,结果表明游离态内毒素与水中DOC的相关性较大,与UV254相关性很小.     

西北内陆河抗生素抗性基因赋存特征及其影响因素

基于宏基因组学方法对Y河流域表层水中抗生素抗性基因(ARGs)分布特征及细菌群落结构进行分析,探究了ARGs与环境因子、细菌群落间的关系.结果表明,Y河流域表层水中检测到21种ARGs类型和1295种ARGs亚型,6种抗性机制,其中多重耐药类为主要ARGs类型,macB为优势ARGs亚型,抗生素外排为主要抗性机制;分别检测到160个门水平和4149个属水平细菌.其中变形菌门(Proteobacteria)是优势细菌门,Liminohabitans等为优势细菌属.相关性分析结果表明TOC、DOC和COD_Mn等与多种ARGs亚型呈显著相关性(P<0.05);黄杆菌属(Flavobacterium)、极地单胞菌属(Polaromonas)和类诺卡氏属(Nocardioides)等部分菌属与多种ARGs显著相关(P<0.05),且涉及多种ARGs类型和抗性机制.本研究以期为西北干旱区典型内陆河水环境ARGs分布特征提供数据支撑.     

化学消毒的中和剂对水中内毒素活性检测的影响

本研究选取化学消毒的常用6种中和剂组氨酸、甘氨酸、抗坏血酸、吐温80、亚硫酸钠和硫代硫酸钠,采用动态浊度鲎试验定量检测样品中内毒素活性,研究中和剂在不同浓度范围内单独使用对内毒素活性检测的影响,旨在优选出适于鲎法检测细菌内毒素的中和剂种类,确定合适的浓度范围.结果表明在0~1.0%浓度范围内,除了甘氨酸和硫代硫酸钠之外,组氨酸、抗坏血酸、吐温80、亚硫酸钠(碱性和中性)均对鲎试验结果有不同程度的干扰,都不能在鲎试验之前作为化学消毒的中和剂.虽然0~1.0%浓度的甘氨酸对鲎试验结果基本无明显影响,但是甘氨酸和戊二醛的中和产物显黄色,所以不适于在光度法鲎试验中用作戊二醛的中和剂.0~1.0%浓度的硫代硫酸钠对鲎试验结果基本无明显干扰,但是当浓度升高至1.0%~5.0%时会对鲎试验结果有一定的抑制作用.与组氨酸、甘氨酸、抗坏血酸、吐温80和亚硫酸钠相比,硫代硫酸钠更适于在内毒素活性检测之前用作消毒剂的中和剂,但是浓度应控制在0.5%范围以内.     

食品企业污水中细菌的基因芯片快速检测技术

食品企业污水中含有各种无机污物和有机污物．其中夹带的致病菌将导致多种疾病的爆发和流行．严重威胁着人类的健康。传统的细菌分离、培养和鉴定技术操作繁琐且耗时长（一般需4～7d）。为了快速．准确地检测食品企业污水中存在的细菌，建立了一种采用基因芯片技术对食品企业污水中常见细菌检测和鉴定的实验方法（需时4h）。实验中设计了8对特异引物并成功分成2组混合引物进行多重PCR反应：BI物Ⅰ为Kp＋HlyA＋InvA＋ipaH，引物Ⅱ为Cadc＋Oprl＋Ent＋23SrRNA。效果良好。实验确定了适宜的PCR反应循环数为35个循环，适宜的杂交温度为48℃。用实验制备的基因芯片对模拟水样检测结果的准确率达100％，说明该基因芯片对目的细菌特征基因的检测结果是可靠的。用该方法对食品企业污水水样进行检测具有高准确率，为今后更大规模的检测研究奠定了基础。     

环境水体中肠道病原细菌定量PCR检测与膜过滤分析方法的比较

采用通用引物,通过实时荧光定量PCR方法(QPCR),对西安市5个地表水体中肠道病原细菌的细胞密度进行了分析.检测水样体积为100mL,分别于2006年3～6月取自水源水(黑河)、景观娱乐用水(大唐芙蓉园北湖和兴庆湖)、纳污河(浐河)和未消毒的二级出水(北石桥污水处理厂),并将QPCR检测结果与滤膜法(MF)测得的细菌总数、大肠菌群和粪大肠杆菌CFU结果进行了比较分析.5个水体(n=60)检测结果显示,QPCR检测结果是大肠菌群CFU的2.2～5倍,是粪大肠杆菌CFU的7～14倍.病原细菌检测的几何平均值范围,QPCR法在25～67000 CCE·100mL-1之间,MF法大肠菌群在3～45000 CFU·100mL-1之间,粪大肠菌群在0～3000 CFU·100mL-1之间(n=60).两种方法的检测结果使用Spearman秩相关法来计算,结果显示,QPCR检测结果与大肠菌群、细菌总数以及粪大肠杆菌CFU均呈现显著正相关,秩相关系数分别为r=0.983、r=0.908和r=0.948.     

密云水库细菌群落组成结构及影响因素

密云水库作为华北地区最大水库,是北京和附近地区最重要的地表饮用水水源地.细菌是水库生态系统结构和功能的关键调控者,探明细菌的群落分布特征对维护水库水质安全具有重要意义.基于高通量测序的方法,探究了密云水库水体和沉积物中细菌群落的组成结构、时空分布特征和环境影响因素.结果表明,水库沉积物细菌群落具有更高的α多样性且季节差异不显著,群落中的主要物种来自变形菌门;水体细菌群落中的优势菌为放线菌门,水体细菌群落的季节差异明显,丰水期的优势物种为CL500-29＿marine＿group属和hgcI＿clade属,Cyanobium＿PCC-6307属则在枯水期含量大幅上升;水体和沉积物中的关键物种存在明显差异,沉积物细菌群落具有更多的指示物种;水体细菌的共存网络关系更为复杂,具有更强的抵抗外界环境变化的能力;环境因素对于水体细菌群落的影响明显高于沉积物,SO■和TN分别为水体和沉积物细菌群落的主要影响因子.通过揭示密云水库细菌群落的分布规律和驱动因素,为水库管理和水质保障提供了重要指导建议.     

基于CTC-流式细胞仪活性细菌总数的快速检测技术研究

以大肠杆菌作为研究对象,建立一种5-cyano-2,3-ditolyl tetrazolium chloride(CTC)染色结合流式细胞仪(CTC-FCM)的方法,以选择性检测水环境中具有代谢活性的细菌总数.该方法的原理是细菌与具有氧化还原性的染料CTC发生反应,形成红色荧光物质,被流式细胞仪特异性识别进而可选择性检测活性菌.研究结果表明,CTC染色的最佳反应条件为:CTC浓度为2 mmol·L-1、37℃避光孵育3h.该方法最低检测限为103个·mL-1.通过比较培养法和CTC-FCM方法检测热灭活后的大肠杆菌,结果表明CTC-FCM方法可准确区分活性菌和灭活菌,且与培养法之间具有较好的线性关系(R2=0.9465).应用CTC-FCM方法检测实际样品,结果显示该方法与培养法之间有较好的线性关系(R2=0.8121).本研究建立的CTC-FCM方法可满足饮用水水质标准需求,且检测时间比平板培养法缩短20～40 h,可以用于环境水样中活性细菌总数检测.     

宏基因组学分析深度处理阶段污水中细菌的赋存特征及其功能

为探究深度处理阶段污水中细菌的赋存特征及其功能,采集了污水深度处理阶段沿程各单元的进出水样品,并基于宏基因组学对污水中细菌的群落结构及功能进行了解析.结果表明,不同深度处理单元出水中细菌的多样性存在差异,臭氧接触池出水中细菌的多样性最低;相比夏季,冬季深度处理阶段污水中细菌的丰富度和多样性较低.不同季节深度处理阶段污水中的细菌群落结构变化较大,反硝化滤池出水中的细菌群落结构与其它样品存在较大差异;变形菌门（41.5%～71.0%）是深度处理阶段污水中的主要优势菌门,其次是拟杆菌门（3.8%～16.2%）;反硝化滤池出水中主要菌属有脱氯单胞菌（4.1%～7.4%）、弓形杆菌（3.0%～8.3%）和不动杆菌（2.3%～3.0%）.在深度处理阶段各工艺出水中共发现了29种与氮代谢有关的功能基因,并且在各工艺出水中均检测到了与反硝化有关的功能基因,如nosZ、napA、nirK和norB等,表明深度处理阶段污水中的细菌具有持续脱氮的潜力.糖苷转移酶和糖苷水解酶是深度处理阶段主要的碳水化合物活性酶,深度处理阶段污水中的细菌表现出了对多种有机物的降解潜力.     

苦草叶表附生和水体浮游细菌群落多样性格局及其影响因素

浮游与附生细菌群落在湿地氮污染物去除及其水质净化方面具有重要作用,然而与湿地土壤细菌群落相比,它们的群落动态还远未被了解.以榆古桥人工湿地水体浮游细菌群落和常见沉水植物苦草(Vallisneria natans)叶表附生细菌群落为研究对象,通过高通量测序的方法对浮游和附生细菌群落的组成、结构与功能多样性进行了比较分析.结果表明,浮游与附生细菌群落的组成具有显著差异,相比浮游细菌群落,附生细菌群落中存在更多的异养细菌和反硝化细菌.浮游细菌群落的α多样性在3个采样点间存在显著差异,而附生细菌群落的α多样性没有显著差异;整体来看,附生细菌群落的OTU指数与Shannon指数显著高于浮游细菌群落且二者存在明显的空间异质性.RDA分析表明DO、 IC、 TP、 NH⁺₄和TOC对浮游和附生细菌群落的结构变化均具有重要影响,但对浮游细菌群落的影响更大.共现性网络分析表明附生细菌群落有更多的生态位分化,网络更加稳定,对外界干扰的抵抗力也更强.FAPROTAX功能预测结果分析表明,附生细菌群落的氮循环特别是反硝化作用显著大于浮游细菌群落.研究结果揭示了浮游和...     

水环境中大肠杆菌多特征抗原及抗体的制备研究

为了建立用于水环境中大肠杆菌的酶联免疫快速检测方法,针对水中大肠杆菌属多种血清型的特征,制备了水环境样品中大肠杆菌的多特征抗原,包括全菌体抗原、破碎全菌体抗原、菌体抗原、鞭毛抗原和菌毛抗原;采用这5种大肠杆菌抗原分别免疫新西兰大白兔,获得了5种大肠杆菌多克隆抗体,抗体效价高、纯度好,具有较强且稳定的特异性结合抗原的功能;间接ELISA方法表明,全菌体抗体和破碎全菌体抗体的效价均大于1×10⁵,性能优良.基于上述抗体,建立了水中大肠杆菌间接ELISA检测方法,实际水样的检测结果表明,检测限可达10⁴个/L.     

基于荧光传感器Frex的特性检测水质环境中生物毒性物质

发光菌作为水环境生物毒性监控的有效手段,近年来越来越得到重视.本实验利用基因工程技术,将Frex荧光蛋白重组到大肠杆菌中,并通过测定菌体内NADH水平所引起的荧光强度变化,来监测水体中有毒物质对微生物代谢的影响,从而实现实时毒性监控.实验完成了Frex荧光蛋白在大肠杆菌中的正确表达,研究了培养温度、诱导时间及IPTG浓度等不同条件对Frex融合蛋白表达量和荧光活性的影响.将此重组荧光发光菌初步应用于环境水体中有毒物质的检测研究,选取氯化汞、苯酚、重铬酸钾、硫酸锌等4种国际荧光发光菌生物毒性检测标准物质进行检测,结果表明毒性物质均能对菌体的荧光产生一定的催灭作用.该毒物测试手段分别具有反应速度快和灵敏度高等特性.同时,实验优化了该重组菌应用于生物毒性检测试验的条件,为后续的应用研究提供了一定的实验基础,拓展了荧光发光菌在其他方面的适用范围.     

海洋环境下飞机液压系统水污染问题研究

通过水污染危害实例和外军水污染对比试验资料,提出了重视海洋环境下飞机液压系统水污染问题的必要性。分析了水污染的作用机理,重点研究了水分监测、水污染净化和防护等几个关键问题,为飞机液压系统水污染监控和净化提供了有益的借鉴。     

Determination of estrogenic activity in the river Chienti (Marche Region, Italy) by using in vivo and in vitro bioassays

Environmental estrogen-like compounds (i.e. xenoestrogens) are a variety of pollutants, ranging from synthetic to natural occurring molecules, that are found in surface and waste waters over a wide range of concentrations. In aquatic environment, the overall estrogenic activity is often due to the presence of a mixture of chemicals and their degraded products which can induce synergistic effects. Current strategies for monitoring estrogen-like chemicals are based on the use of a battery of in vivo and in vitro ecotoxicological tests. In this regard, the aim of the present work was to carry out a bio-monitoring study for testing estrogenicity of the Chienti river (Marche Region, Italy) by using both an E-screen and a vitellogenin (Vtg) induction assay in juvenile goldfish. Three sites were used for analysis, localized at the mouth (sampling point 1), in the middle (sampling point 2) and at the origin (sampling point 3) of Chienti river. For most of the water samples (i.e. samples collected at sampling points 2 and 3), clear estrogenic activity was detected in the E-screen assay suggesting different proliferation activities in function of the collecting site. In contrast, the Vtg ELISA demonstrated that water samples collected from each sampling point were estrogenic. Overall, we showed for the first time that the estrogenic activities in water samples from the Chienti river were significant in both in vivo and in vitro; we also observed a different sensitivity between bioassays.     

挥发性氯代烃在湿润土壤中的平衡吸附研究

吸附是挥发性氯代烃(volatile chlorinated hydrocarbons,VCHs)赋存于土壤的主要机制之一.开展动态吸附实验,研究了4种常见VCHs污染物在我国8种典型土壤中的吸附平衡关系.结果表明,土壤在干燥条件下对VCHs气体的吸附能力要远大于湿润条件,且随含水率的升高吸附能力急剧下降,在含水率达到10%以后土壤吸附量趋于稳定.湿润土壤对三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)、1,1,1-三氯乙烷(MC)气体的吸附等温线符合Henry型吸附等温式,而1,1,2-三氯乙烷(1,1,2-TCA)符合Freundlich模型.VCHs在湿润土壤中的吸附量总体上与土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)含量呈正相关,且受SOC类型和化合物极性影响较大.弱极性的TCE、PCE在土壤中的吸附能力与SOC含量呈严格正相关,而极性的MC、1,1,2-TCA在黑土等高碳土壤中不仅与SOC含量有关,还受到SOC物质组成的影响.建立了TCE和PCE在湿润土壤中的平衡吸附量预测模型,预测值与实测值相关性良好(n=80,R2=0.98).     

地表水水质模型概述

近些年来,我国水环境问题日益凸显,借助水质模型对水污染问题进行研究,并为相关管理和规划提供技术支持已经成为水环境研究的热点。本文阐述了地表水水质模型的概念、发展以及分类,介绍了几种当前比较成熟的地表水水质模型,并对地表水水质模型的未来发展做了展望。     

蛮河流域水环境容量与水污染防治对策研究

针对蛮河流域水环境污染严重的状况,在流域水质现状评价的基础上,以水环境容量为依据,制定了流域水污染物总量控制方案;并结合实际情况,提出了流域水污染防治的具体措施,指出水环境容量研究是流域水污染物总量控制的基础,实施总量控制是防治水环境污染的有效途径和重要保障。