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.     

海水浴场中粪便污染指示细菌的浓度预测模型研究进展

构建粪便污染指示细菌的浓度预测模型有助于保障海水浴场水质安全，避免因传统的病原微生物监测方法造成时间滞后，可及时给予公众健康指导，为海水浴场管理提供技术支撑。本文基于国内外海水浴场水质中粪便污染指示细菌的浓度预测模型技术发展现状，综合评述了模型构建方法，归纳了各种模型的特点、应用范围以及在实际应用中的优缺点，分析了在构建我国海水浴场粪便污染指示细菌的浓度预测模型中所面临的困难及存在的差距，对模型的发展趋势进行了展望，为我国开展海水浴场中粪便污染指示细菌的浓度预测提供参考。     

地下水污染识别与溯源指示因子研究进展

地下水污染识别与溯源是开展地下水环境保护的重要基础.由于地下水系统的隐蔽性、复杂性以及污染物的多样性和多源性,使得地下水污染识别与溯源研究面临挑战.如何快速判断地下水是否受到污染以及准确识别污染来源是地下水污染识别与溯源研究的关键.通过调研国内外相关研究,梳理地下水污染识别与溯源指示因子,探讨了这些指示因子的研究现状及适用条件,发现稳定同位素是污染溯源中最常用的工具,卤化物作为常规水化学指标的代表,适用于污水影响等部分特定场景,新污染物、人为来源稀土元素等的检出是地下水受到人为污染的直接证据.由于地下水污染来源的复杂性,多指示因子与多技术手段联合使用对于准确识别污染过程与来源尤为重要,是未来研究的重点.      

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.     

基于氮氧稳定同位素识别水体氮源的研究进展

氮源污染在全球范围内的地下水、河流、海洋等水体中都是一个备受关注的环境问题,尤其是受人类活动影响较大的区域,其污染来源多样,因此,关于水体中氮污染来源识别是水体氮污染防治的有效手段。近几十年来,利用硝态氮中的氮、氧在不同来源同位素值的不同,作为识别水体中氮污染源的有效手段。通过总结利用硝酸盐氮氧双同位素识别氮源的基本原理和不同氮污染源中氮、氧同位素组成的特征变化区间,结合水体其他水质指标来定性判断水体中氮的来源,描述硝酸盐同位素测试预处理的4种方法。结合其他数学模型,定量识别水体中氮源的贡献比例,并对利用同位素技术研究氮源污染情况进行总结与展望。     

不同功能地表水体中病原微生物指示物的标准比较

地表水病原微生物污染对人类健康构成了巨大的潜在威胁,地表水体的病原微生物污染及其控制日益得到人们的重视.因此,本文从地表水环境功能和人类健康的角度出发,通过大量调研国内外不同功能的地表水环境质量标准,总结了当前常用病原微生物指示物的特点与指示效果;综述和比较了美国、欧盟、世界卫生组织和中国水环境标准中有关病原微生物控制指标的演变历程;最后对地表水体中病原微生物指示物的研究进行了展望.总体而言,当前常用指示微生物涵盖细菌、病毒和原生动物,但应针对不同目的选取不同类型的指示微生物;美国、欧盟和世界卫生组织的病原微生物控制指标已陆续转向大肠杆菌与肠球菌,而我国仅经历了从总大肠菌群到粪大肠菌群的转变.培养法与分子生物学方法是当前主要的病原微生物检测手段,前者广为应用,后者更为方便、快捷,但无法与相应标准对接.     

铅同位素示踪土壤重金属污染源解析研究进展

铅污染已经成为威胁人类健康最严重的重金属污染形式之一,并且随着工农业生产铅污染问题日益突出。铅污染来源复杂,如何准确、快速地识别污染源并弄清其迁移转换机制是土壤污染防治的关键。随着同位素检测技术的快速发展,铅同位素示踪逐渐成为重金属污染溯源研究中的一种重要方法。该文阐明了铅同位素示踪机理和组成特征,参考了国内外铅污染源示踪应用实例,分析了铅同位素示踪技术的应用现状,重点剖析了其迁移速率和迁移路径的机理以及污染程度和污染源的定量解析,最后针对铅同位素示踪技术在土壤重金属污染源解析应用中的不足,展望了其发展前景,以期为铅同位素示踪技术在土壤污染源解析与污染治理方面提供参考。     

地下水有机污染源识别技术体系研究与示范

地下水有机污染点多面广、污染源不清、治理难度大,如何从源头上控制污染源,减少污染源对地下水的威胁,是地下水污染控制和治理的关键.以典型污染场地为例开展有机污染源辨识研究,建立地下水有机污染源识别技术体系,并应用于典型污染场地地下水有机污染源的识别.在掌握污染场地地质、水文地质条件的基础上,从大量地下水分析化验数据中,确定污染场地特征污染物为四氯化碳,建立污染场地溶质运移模型,并结合单体同位素技术,通过模型反演和同位素溯源,确定了典型场地有机污染源的分布、污染现状,并对识别出的潜在污染源进行调查和土壤取样分析,结果表明,辨识出的两个历史污染源位置、污染物浓度分布结果可靠,为地下水污染治理提供了依据.     

城市地表水中肠道病原微生物与粪便污染指示菌的关系研究

本研究选择肠道病毒、伤寒沙门氏菌、志贺氏菌、大肠埃希氏菌作为城市水体中典型的肠道病原微生物,分别建立起相应的实时荧光定量PCR检测方法.对水源水、景观娱乐用水以及城市河流样品进行长期监测,考察典型肠道病原微生物的分布特征和变化规律.肠道病毒在各地表水体中都有检出,浓度大都在103copy·L-1以下.大肠埃希氏菌的含量在保护良好的水体和接纳城市污水的水体中有明显差别,而伤寒沙门氏菌和志贺氏菌通常出现在受粪便污染较重的水体中.统计学的分析结果显示各种水体中的肠道病原微生物检出浓度均符合对数正态分布规律.粪便污染指示菌与肠道病毒之间不存在显著的相关性,但却能在一定程度上反映典型肠道病原菌的存在情况.在大肠菌群或粪大肠菌群浓度为104CFU·L-1以上的样品中,伤寒沙门氏菌、志贺氏菌具有较高的阳性率.     

我国近岸海域微生物源示踪监测技术的研发

通过对我国近岸海域陆源性非点源污染污染贡献率及其危害性剧增现状的分析,强调了在我国开展污染源示踪检测技术研发的必要性。在总结了国外治理非点源污染的经验———微生物源示踪技术研究和应用现状的基础上,介绍了我国近岸海域微生物源示踪检测技术研发的设计思想。从而阐明,传统的环境监测指标和方法已不能满足发展的需要,集监测、溯源和示踪为一体,适应于我国国情的近岸海域非点源污染源监测技术的研发势在必行。     

铅同位素在示踪土壤重金属污染研究中的应用

铅污染是对人类健康危害最严重的重金属污染形式之一,并且人为活动引起铅污染问题在日益增多。由于铅的污染来源复杂,准确、快速地识别污染源并弄清其迁移路径是土壤铅污染防治的关键问题。随着稳定同位素示踪技术的快速发展,逐渐成为重金属污染的溯源研究中的一项重要技术。根据铅同位素的地球化学特征,分析了其在示踪土壤重金属污染中的理论基础,以铅同位素的示踪原理与测定方法为切入点,参考国内外大量研究案例,重点论述了铅同位素示踪技术在重金属污染溯源研究中的应用现状、不足,并对今后的发展前景进行了展望。     

多元统计在土壤重金属污染源解析中的应用

土壤中重金属污染及其防治愈来愈受重视,查明污染源是有效治理污染的前提。本文总结了近年来国内外聚类分析、主成分分析、园子分析在土壤重金属溯源中的应用。针对以往研究工作的不足和存在的问题,指出了今后土壤重金属污染源解析研究中的新思路：（1）GIS技术与多元统计相结合生成的污染专题地图,可以更好地确定污染物来源;（2）利用富...     

中国水体硝酸盐氮氧双稳定同位素溯源研究进展

由于人类活动影响,水体硝酸盐(NO-3)污染已经成为世界范围内的环境问题.结合NO-3中δ15N、δ18O双稳定同位素技术、其他环境同位素以及化学分析技术,可以定量评价地表水、地下水、降水中NO-3不同来源贡献率、硝化/反硝化过程,为水体NO-3污染治理提供了有利依据.本文综述了国内外NO-3中δ15N、δ18O分析测试技术、NO-3污染源δ15N、δ18O特征值、应用δ15N、δ18O进行地表水、地下水溯源研究进展.目前,国内已经成功应用离子交换-AgNO3法和细菌反硝化法开展水体NO-3污染来源的同位素示踪研究.综合分析NO-3污染源中δ15N表明,我国粪肥及污水NO-3的δ15N为3‰～17‰,土壤中NO-3的δ15N为3‰～8‰、大气降水中NO-3的δ15N为-9‰～9‰、化肥中NO-3的δ15N为-2‰～4‰,化肥中NH+4的δ15N为-4‰～2‰.对地表水、地下水中的NO-3溯源研究表明,污水、粪肥已经成为我国水体NO-3污染的重要来源,中国的城市污水、农业水产养殖对地表水水体NO-3污染带来了严重的影响.未来应结合长期监测、δ15N和δ18O双同位素技术和水化学分析技术,提高NO-3不同来源的比例、季节动态定量评价水平,为我国水环境管理提供有效依据.     

广东某农村塘坝饮用水污染的微生物溯源

以大肠杆菌为指示微生物,采用脉冲场凝胶电泳(PFGE)、肠杆菌间重复一致序列PCR(ERIC-PCR)和BOX插入因子PCR(BOX-PCR)3种分子分型方法对广东省某典型农村塘坝饮用水污染来源进行了追踪研究,利用软件Quantity One进行分析.结果表明,浅层井水与其近处的池塘水存在大肠杆菌的克隆现象,两者可能存在着共同的污染传播载体,或是浅层井水受到了池塘水的污染.3种方法的分型能力从强到弱依次为PFGE、BOX-PCR、ERIC-PCR.其中, BOX-PCR最宜在水体污染的微生物溯源中应用.鉴于分离培养的溯源方法存在的缺陷,应加强与非培养微生物溯源相结合进行分析以使结果更加准确.     

武昌东湖生物污染的研究及病毒指示物的初探

随着工业的发展和人口的增加,江河、湖泊等水体受到愈来愈严重的污染,尤其是靠近城镇的水体.其中生物污染主要是来自人群的粪便.有关部门选定大肠杆菌作为粪便污染的水体中各种肠道致病菌的指示物,并制定了一些相应的指标.但对于水中的肠道病毒,目前还没有一个统一的标准.     

混合土地利用下长河流域硝酸盐污染源解析

水环境中硝酸盐含量持续增加引发的环境问题已受到全球关注.为弄清混合土地利用下长河流域硝酸盐污染问题,本研究通过探究溶解态无机氮（DIN）各指标及氮氧同位素的时空变化特征,利用水化学与双稳定同位素示踪技术识别了硝酸盐的来源和转化,并结合贝叶斯稳定同位素混合模型（SIAR）量化了其主要来源,同时研究了土地利用对流域硝酸盐源时空分配的影响.结果表明：硝态氮是研究区水体中DIN存在的主要形式.同位素证据表明,氮的迁移和转化过程以水体中硝化作用为主,反硝化与同化作用对其组成并未造成显著影响.源解析结果显示,枯、丰两个水期水体硝酸盐污染源均以粪便和污水为主,且土壤氮和化肥贡献率在丰水期显著升高.此外,研究区土地利用对硝酸盐源分配在时间上影响显著,而空间上影响较弱.研究显示,人类密集活动对流域水环境影响显著,控制粪便和污水排放的同时减少氮肥的过度使用对于控制区域硝酸盐污染至关重要.     

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.     

环介导等温扩增(LAMP)技术检测水源病原菌

微生物指标是水质安全的重要指标之一,但是由于技术原因,大部分病原微生物并未被纳入水质监测中。目前各类水质标准中只有病原指示微生物的指标,然而这些指标与病原微生物的相关性并不理想。因此,开发快速简便的病原微生物检测技术是改进水质生物检测和监测的关键。环介导等温扩增技术是一种快速检测DNA且不依赖昂贵检测设备的PCR技术。尝试利用该技术检测水中的8种常见指示菌和病原菌:总大肠杆菌、沙门氏菌、鲍氏志贺氏菌、大肠埃希氏菌O157∶H7、小肠耶尔森氏菌、嗜肺军团菌、绿脓杆菌和结核杆菌,获得了针对其中5种细菌的毒力基因的特异性引物和最优等温PCR条件。环介导等温扩增技术的灵敏度可在45min内检测出100个基因拷贝,并能在原污水中对病原菌进行定性检测。     

船舶粪便污染及其防治的探讨

一、船舶粪便污染及其对人体健康的影响 人畜肠道中的病原微生物,可以通过人畜粪便对水体污染再次进入人体。如伤寒、付伤寒霍乱、付霍乱和细菌性痢疾等肠道传染病都可以通过水的污染而传染扩散。常见污染水体的病毒如小儿麻痹症病毒、传染性肝炎病毒等以及蛔虫病血吸虫病等寄生虫病,都可以通过水进行传播。     

抗生素抗性分析法在粪便污染源示踪技术中的应用

伴随着沿海人口的递增和养殖业的发展,粪便污染已成为近岸海域污染的一个重要污染源,日益威胁着人类的生存和经济发展。抗生素抗性分析法(Antibiotic Resistance Analysis,ARA)凭借对不同物种粪便源中相同示踪因子特异性抗生素抗性的检测,可以达到识别粪便污染源的目的。作为一种经济有效的粪便污染源示踪工具,ARA研究在欧美等国已开展并得到了应用。简要介绍了ARA原理、着重阐述了ARA的应用方法学,并概括了目前ARA在国内外发展现状。以期为同领域专家学者提供参考,促进中国利用ARA法在识别粪便源技术中的应用。