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.     

西江流域地表水微生物污染定量源解析

水体微生物污染标记物的源强特征是定量解析微生物污染来源的关键.应用实时荧光定量PCR（qPCR）技术分别对人源（qHS601F/qBac725R）、牛源（BacB2-590F/Bac708Rm）、猪源（Bac41F/Bac163R）及禽类（qC160F-HU/qBac265R-HU）特异性拟杆菌引物的源强特征进行了探索,并进一步对西江流域广东段进行微生物污染来源定量解析,结果表明：针对不同目标宿主,不同特异性拟杆菌引物的源强特征为人源（qHB） > 猪源（qPB） > 牛源（qRB） > 禽类（qCB）,DNA模板浓度对引物的源强特征影响较小.选取的目标研究区域水体普遍受到人、猪、牛及禽类粪便污染.干流中qHB、qCB及qPB自上游至下游缓慢升高.各支流中qHB、qCB及qPB的平均浓度较干流均上升了1个数量级,qRB在不同河段变化较小.说明下游河段的生活污水、猪源及禽类粪便污染较为严重,牛源污染的影响较小.统计分析显示在污染水平较高的各支流中,人源特异性拟杆菌引物与传统指示菌具有一定的相关性（P<0.05）,说明生活污水是传统指示菌浓度较高的主要原因,且为持续排放源.     

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.     

猪粪便污染特异性分子标记筛选及其PCR检测方法的建立

肠道微生物群落在与其宿主长期协同进化过程中会形成大量的宿主-肠道微生物互作基因,这些互作基因具有一定的宿主肠道微生物特异性,利用其设计分子标记能有效识别粪便污染源.本研究首次利用竞争性杂交的方法富集猪粪便特异性基因,从中筛选出具有猪粪便特异性的基因片段,以此设计引物并建立相应的PCR检测方法,并对采集样进行应用调查.竞争性杂交富集的猪粪便特异性基因文库以拟杆菌群(Bacteroidetes)(43.2%)和梭状杆菌群(Clostridia)(19.5%)相似序列为主,其蛋白功能主要分为3大类:与信息贮存与加工有关(7.6%),与细胞加工及信息传导有关(12.8%)以及与代谢有关(22.0%).进一步针对功能蛋白序列筛选宿主粪便特异性分子标记.分析表明序列3-53-2对应引物可作为猪粪便污染的特异性分子标记,针对其建立的常规PCR方法对粪便DNA的检出限可低至0.01 ng·μL-1,且对实际样品具有较高的应用灵敏性(97%)和特异性.进一步对可能受污染水样进行猪粪便污染特异性检测,结果显示不同地区的阳性检出率高达75%~100%,证明了此方法的有效性,可为研究微生物示踪技术在非点源污染方面的应用提供一定的基础数据.     

基于16S rDNA不同靶序列对厌氧ABR反应器微生物多样性分析的影响

在反硝化抑制硫酸盐还原菌的研究中,探讨了不同引物扩增16S rDNA靶序列对厌氧ABR反应器的活性污泥DGGE图谱多样性的影响,从反应器中提取污泥总DNA,以4对通用引物341F/534R、968F/1401R、63F/534R、341F/926R扩增16S rDNA序列,对指纹图谱的分辨率和种群多样性进行分析.研究表明,采用PBS洗涤污泥和超声振荡有利于硫酸盐还原污泥总DNA提取;不同引物DGGE图谱分析,群落多样性存在显著的差异,341F/534R和968F/1401R的靶序列分离效果较好,341F/926R分离效果一般,63F/534R分离的效果最差.341F/534R的DGGE图谱中条带丰富,多样性最好,968F/1401R的DGGE图谱次之,341F/926R的DGGE图谱条带一般,63F/534R图谱条带最少,多样性也较差.建议DGGE分析厌氧活性污泥样品时,同时采用引物341F/534R和968F/1401R是比较适宜的.     

2-氯酚驯化对厌氧污泥微生物种群结构的影响

用古细菌特异性引物ARC21F/ARC958R和酸杆菌特异性引物31F/907R,对2.氯酚(2-chlorophenol,2-CP)驯化前后厌氧颗粒污泥样品总DNA进行了16S rDNA的聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PeR)、克隆、测序及序列分析,研究了2-CP驯化前后厌氧颗粒污泥中微生物种群结构的变化.结果表明,2-CP驯化前后厌氧颗粒污泥中存在共有的古细菌菌种:Methanothrix soehngenii、Methanosaeta concilii 及 uncultured euryarchaeote 等.2-CP驯化后的厌氧污泥中出现了特有的微生物Methanobacterium aarhusense、Methanobacterium curvum及 Methanobacterium beijingense等,而接种污泥中特有的一些古细菌发生了消亡.对该厌氧体系酸杆菌的分析表明,2-CP驯化前后的厌氧颗粒污泥中存在共有的微生物菌种:uncultured bacterium、unculturedAcidobacterium和unknown Actinomycete(MC 9).经2-CP驯化后,接种污泥中特有的微生物Desulfotomaculum sp.176、uncultured Deltaproteobacterium n8d及uncultured bydrocarbon seep bacterium等发生消亡,并出现了特有的微生物uncultured Holophage/Acidobacterium、uncultured Acidobacteria bacterium及unidentified Acidobacterium.     

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.     

湖泊中军团菌的巢式PCR-MPN检测法

为了直接检测环境水体中军团菌的存在,文章将巢式PCR与倍比稀释法相结合(巢式PCR-MPN法),采用两对引物扩增环境样品基因组DNA。将检测到含有军团菌的样品DNA模板进行十倍梯度稀释,由最低检测的稀释度,计算出样品中军团菌的细胞数,同时确定方法检测的灵敏度。并用克隆建库、构建系统树的方法来验证该文研究方法的特异性。研究结果表明,巢式PCR第二步后获得的序列均为军团菌序列,该方法军团菌DNA的检出限可以低至2.74 fg/μL。该研究建立的水体军团菌检测方法具有简便快捷、特异性好、灵敏度高的特点。     

长牡蛎尼氏单孢子虫的初步研究

采集大连大窑湾养殖区的长牡蛎(Crassostrea gigas),抽取其血淋巴液在显微镜下观察,观察到尼氏单孢子虫(Hap-losporidium nelsoni)原生质体的类似物.对抽取的血淋巴液进行总基因组DNA的提取,将扩增单孢子虫(Haplosporidiosis)SSUrDNA区域的引物对HAP-F2和HAP-R2进行改进,经过特异性试验证明其特异性很好,得到引物对HAP-F和HAP-R,应用此对引物进行聚合酶链式反应(PCR),结果扩增出239bp条带.将PCR产物进行测序,经序列比对分析确定为尼氏单孢子虫.同时,采用尼氏单孢子虫的特异性DNA探针MSX1347对抽取的长牡蛎血淋巴液进行原位杂交,结果也检测到了尼氏单孢子虫.     

镉胁迫对菜豆幼苗基因组DNA多态性的影响

采用随机扩增多态性DNA (RAPD)等技术,检测不同浓度镉(Cd)胁迫对菜豆幼苗叶片DNA损伤及相关生理特性的影响.结果表明,随着Cd处理浓度(0,20,40,80mg/L)的增加,菜豆幼苗中的Cd含量及叶片中丙二醛(MDA)含量升高;叶片中可溶性蛋白、脯氨酸、还原型谷胱甘肽在低浓度(20mg/L)Cd处理下含量增加,中、高浓度(40,80mg/L)Cd处理下减少.选取8条寡核苷酸引物(10bp),利用RAPD随机扩增技术,对菜豆幼苗叶片细胞基因组DNA进行扩增,8条引物均产生特异性谱带.正常叶片基因组DNA的RAPD图谱得到46条谱带.与正常组相比,Cd处理下利用不同引物扩增得到的RAPD图谱发生改变,呈现不同程度的谱带强度增强或减弱、谱带缺失或新增,与对照的RAPD图谱存在明显差异.Cd胁迫下基因组模板稳定性下降,并随Cd处理浓度的增加,稳定性下降幅度增大.利用RAPD技术获得的DNA多态性变化,可指示镉毒害生物遗传效应,并为镉污染地区蔬菜品种的选育及镉毒性的评价提供依据.     

基于污染损害指数的环境空气质量评价与分析

采用基于污染损害指数的普适公式,对粤港珠江三角洲区域2007年环境空气质量进行了评价,并对污染损害指数空间分布与时间变化进行了分析和探讨。研究结果表明,粤港珠江三角洲区域环境空气污染损害指数为5．79,环境空气质量为二级,属于轻污染,并且夏季优于秋冬和春季,与气象条件密切相关。粤港珠江三角洲区域首要污染物为PM10,其次为NO2。珠海、香港、深圳空气质量较好,东莞、佛山空气质量最差,这与污染源分布、污染物扩散条件以及城市间空气污染的相互影响有关。     

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.     

珠江入海口水体中多氯联苯的分布特征及其来源分析

为评估珠江三角洲水体中PCBs(多氯联苯)的污染水平及其生态环境影响,于2005年3月—2006年2月,采集并分析了珠江八大入海口水体中PCBs的残留状况. 结果显示,珠江八大入海口水体中ρ(PCBs)为0.19～7.04 ng/L,其中三氯联苯和四氯联苯占PCBs总量的70%以上,约40%的水样(主要为7—12月样品)ρ(PCBs)高于或接近我国《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的限值(2 ng/L). 组成分析及主成分分析结果表明,珠江入海口水体中PCBs的分布特征与我国#1PCBs及国外Aroclor 1242和Aroclor 1016产品相近,低氯产品#1PCBs及Aroclor 1242和Aroclor 1016可能是水体中PCBs污染的主要来源,而废弃电容器、沉积物再悬浮、大气沉降及废水处理厂排放等输入源是水体的重要贡献者.      

Verification of Bacteroidales 16S rRNA markers as a complementary tool for detecting swine fecal pollution in the Yangtze Delta

To correctly assess and properly manage the public health risks associated with exposure to contaminated water, it is necessary to identify the source of fecal pollution in a watershed. In this study, we evaluated the efficacy of our two previously developed real time-quantitative PCR (qPCR) assays for the detection of swine-associated Bacteroidales genetic markers (gene 1–38, gene 3–53) in the Yangtze Delta watershed of southeastern China. The results indicated that the gene 1–38 and 3-53 markers exhibited high accuracy (92.5%, 91.7% conditional probability, respectively) in detecting Bacteroidales spp. in water samples. According to binary logistic regression (BLR), these two swine-associated markers were well correlated (P < 0.05) with fecal indicators (Escherichia coli and Enterococci spp.) and zoonotic pathogens (E. coli O157: H7, Salmonella spp. and Campylobacter spp.) in water samples. In contrast, concentrations of conventional fecal indicator bacteria (FIB) were not correlated with zoonotic pathogens, suggesting that they are noneffective at detecting fecal pollution events. Collectively, the results obtained in this study demonstrated that a swine-targeted qPCR assay based on two Bacteroidales genes markers (gene 1–38, gene 3–53) could be a useful tool in determining the swine-associated impacts of fecal contamination in a watershed.     

重点区域大气污染防治行动计划实施的社会经济影响对比

基于2007年中国投入产出表建立了包含产业内部关联波及效应和居民消费诱发效应的投入产出宏观闭模型.在此基础上测算大气污染防治行动计划（以下简称"计划"）完全实施所需投资对京津冀、长三角、珠三角三大重点区域GDP、就业的正负效应及重点区域不同行业的影响,并对不同地区社会经济影响结果进行了比较分析.结果表明:在五年期间项目实施将拉动京津冀地区GDP增加35.66×108元,增加就业岗位约40808个;拉动长三角地区GDP增长2782.03×108元,增加就业岗位约238285个;拉动珠三角地区GDP增长852.85×108元,增加就业岗位约74758个.在短期（2013-2017年）内,长三角地区所获总收益远大于珠三角与京津冀地区.从行业影响看,三大地区实施"计划"后受益的行业主要集中于交通运输设备制造业、通用与专用设备制造业等与"计划"直接关联的行业.京津冀与长三角地区服务业所获得的直接效益远大于珠三角地区,侧面反映出珠三角地区服务业水平要整体高于长三角及京津冀地区;而珠三角和长三角地区因对交通行业投资较大,故交通运输设备制造业所获得的经济效益也要远大于京津冀地区.研究显示,不同地区投资所获的效益受到当地产业结构的影响,在未来产业发展中,京津冀地区应大力发展第三产业,对金属冶炼及压延加工业应多考虑产业结构升级优化;长三角及珠三角地区应鼓励发展新能源汽车、环保装备制造等行业.      

珠江三角洲灰霾污染物特征分析及对策

应用SPSS对2008年3月珠江三角洲出现大范围灰霾天气时的主要污染物作因子分析,以非灰霾时作为对照,揭示珠江三角洲灰霾污染物特征.结果表明,SO2和PM10在珠江三角洲地区拥有共同的污染源,灰霾时SO2跟PM10呈正相关.而NO2和O3则为负相关,NO2对大气中O3的含量有着一定的贡献.灰霾期间污染物的积累存在相互影...     

区域气象条件和减排对空气质量改善的贡献评估

区域气象条件和减排与空气质量的变化关系密切.区域污染天气的发生不只受人为排放的影响,其与气象条件也密切有关.我国地处全球的主要季风气候区,大气环流具有明显的季风气候变化特征,区域气象条件受年际气候变化影响显著.研究通过分析不同气候条件下京津冀地区、成渝地区、长三角和珠三角城市群2001~2018年主要气象要素及其污染天气的变化趋势,利用KNN大数据挖掘算法量化分析区域气象条件和减排对大气污染的贡献率.结果表明,2001~2018年间全球气候变化异常频繁,厄尔尼诺/拉尼娜非正常气候占比近一半.减排与气候变化均对空气质量的改善起促进作用.在非正常气候条件下,气象对空气质量改善的贡献更为明显.例如,非正常气候时京津冀地区气象条件对空气质量改善的贡献约为51%,而正常气候时约为30%.对于长三角和珠三角城市群,其气象条件在非正常气候时的贡献达到了50%左右,几乎与减排贡献相当.此外,各区域2015~2018年的减排贡献均高于2001~2012年的平均水平,表明随着我国实施大气污染物排放控制措施力度的增大,减排对空气质量改善的贡献显著.但气象条件对空气质量改善的贡献仍不容忽视,区域减排控制仍然任重而道远.     

2006~2020年广东省大气甲醛排放演变特征

大气甲醛（HCHO）是臭氧（O₃）和细颗粒物（PM_2.5）二次组分的关键前体物,在大气光化学反应和二次污染形成过程中扮演着重要角色,并存在致癌性.然而,当前对大气HCHO排放来源认识存在不足,制约了二次污染形成机制研究和污染防控策略制定.采用排放因子和成分谱结合方法,建立2006~2020年广东省HCHO排放趋势清单,识别了广东省主要HCHO排放来源和排放时空演变特征.结果表明,2006~2020年期间广东省HCHO排放量在3.9~5.6万t区间波动,整体呈现极微弱的下降趋势;生物质燃烧源是广东省重要HCHO排放源,而受到管控措施的显著影响,其排放量占比从2006年的58%降至2020年的27%;溶剂使用源的HCHO排放则逐渐突显,2020年占比增长至28%,并成为广东省首要排放源,其中塑料制品和沥青铺路是主要贡献行业.移动源中以柴油作为燃料的工程机械和货车也是HCHO重要排放来源;虽然珠三角和非珠三角地区对广东省HCHO排放量贡献相当,但空间分布结果表明HCHO排放热点区域分别集中于珠三角中心区域和非珠三角的东西两角,这是由于珠三角主要来源为溶剂使用源和移动源,而非珠三角主要受生物质燃烧源影响.因此,未来应进一步加强珠三角中心区域的工业和移动源减排以及粤西地区的生物质燃烧监管.     

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.