保山市飲用水水源地水中的大腸桿菌分析

楊 艷 楊廷彬 張紹龍 劉 超

（保山市質量技術監督綜合檢測中心，云南 保山 678000）

保山市位于橫斷山區西南部，是我國典型的邊境山地城市，可作為國家生態安全的重要屏障。然而，隨著城鎮化的推進，山地城市人口增加、工業區擴張、水源地減少，飲用水安全問題已日益突出[1]。病原微生物嚴重威脅人類健康，其中大腸菌群是飲用水最大的安全隱患。大腸桿菌（Escherichia coli）是最為常見的水體病原微生物，能引發嘔吐、嚴重的腹瀉和敗血癥等，因而檢測水源地大腸桿菌含量對于飲水安全尤為重要[2]。盡管如此，目前關于保山市飲用水水源地水中總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌的研究鮮見報道，對該市水源地總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌群分布情況知之甚少。本研究擬在保山市飲用水水源地取水樣，并分析其中總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌群的數量，研究結果對保障山地城市飲用水安全、制定水源保護政策具有積極的參考意義。

1 材料與方法

1.1 獲取水樣

2019年7月-8月對保山市13個鄉鎮（板橋、丙麻、金雞、潞江、芒寬、蒲縹、水寨、瓦房、瓦馬、瓦窯、西邑、辛街和楊柳）共計48個水源地（圖1）進行采樣：用經高溫滅菌的取樣瓶在距岸邊2 m水深15 cm處取水樣5 L，帶回實驗室于4℃避光保存備用。樣本覆蓋了保山市90%的水源地。

圖1 保山市13個鄉鎮48個飲用水水源地的分布

1.2 檢測方法

總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌群的檢測方法參照《GB/T 5750.12-2006-生活飲用水標準檢驗方法-微生物指標》中的多管發酵法。

1.3 數據分析方法

為滿足正態性假設，對總大腸菌群數量進行Log-10轉化。用單因素方差分析（One way-ANOVA）分別比較不同水源地總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌數量的差異，用皮爾森相關性（Pearson correlation）檢驗分析總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌數量兩兩之間的相互關系[3]。數據分析與作圖在R 3.6.2中完成[4]。

2 研究結果

2.1 不同水源地總大腸菌群數的比較

對保山市不同水源地的飲用水進行總大腸菌群多管發酵法檢測，發現丙麻鄉的水源地（3個）總大腸菌群數量有較高的趨勢，總大腸菌群數達到730±617 MPN/100 mL，金雞鄉的水源地（3個）未檢出總大腸菌群（圖2）；潞江鎮的水源地（3個）耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌數量有較高的趨勢，分別為547±745 MPN/100 mL、94±105 MPN/100 mL，金雞鄉的水源地（3個）、辛街鄉的水源地（5個）均未發現耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌（圖2）。

圖2 水樣中總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌數量的分布

單因素方差分析的結果表明，13個鄉鎮水源地的總大腸菌群（F=1.416,P=0.191）、耐熱大腸菌群（F=1.934,P=0.054）和大腸埃希氏菌（F=1.528,P=0.148）菌落數量的差異在統計學上并不顯著（圖3）。但同一個鄉鎮不同水源地的菌群間可能存在較大差異，如潞江鎮水源地（3個）間的總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌數量波動最大，分別為：552±741 MPN/100 mL、547±745 MPN/100 mL、94±105 MPN/100 mL（圖3），而金雞鄉水源地（3個）間的總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌數量波動最小，都為：0±0 MPN/100 mL（圖3）。

圖3 水樣中總大腸菌群（A）、耐熱大腸菌群（B）及大腸埃希氏菌（C）的數量波動

2.2 總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌數的相互關系

皮爾森相關性分析的結果表明，保山市不同飲用水水源地的總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌群的數量之間都呈顯著正相關關系，總大腸菌群數與耐熱大腸桿菌數相關系數為0.76，總大腸菌群數與大腸埃希氏菌數相關系數為0.73，而耐熱大腸桿菌數與大腸埃希氏菌數相關系數達到0.94（表1）。

表1 保山市飲用水水源地總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌數的相互關系

3 結論與討論

保山市不同鄉鎮的水源地總大腸菌群差異不顯著，大腸桿菌數量沒有本質上的差異。對于這種結果有兩種可能的解釋：一方面，水資源擴散性強，具有較高的空間相關性，在保山市這種局域小尺度上不能觀察到水質的顯著差異[5]；另一方面，存在同一鄉鎮內不同水源地水中菌群數量之間差異大的情況（如圖3所示潞江鎮），可能掩蓋了鄉鎮間不同水源地的差異，因而以鄉鎮為單元比較水質可能不夠合理，建議在今后的研究中以生態系統類型為單元來比較水質。此外，水中微生物類群的特點與水源地的氣候類型有關，比如：潞江鎮3個水源地的耐熱大腸桿菌數有增加的趨勢；潞江鎮屬于干熱河谷，長期的高溫可能導致水環境中耐熱微生物的產生[6]。

保山市飲用水水源地耐熱大腸桿菌、大腸埃希氏菌及總大腸菌群的數量間存在正相關關系，暗示總大腸菌群在水中存在協同關系。總大腸菌群由水中獲取的資源有限，為了減少對資源的競爭，合理共享生存資源，一些菌群在生態習性與生理結構上做出調整，表現為生態位的分化，甚至有些菌群在適應水環境過程中與其他菌群在代謝途徑上功能互補[7]。由于水中不同大腸菌群數量存在相關性，建議在今后的研究或者檢測中適當減少相關性高的菌群監測，如：耐熱大腸桿菌與大腸埃希氏菌只檢測其中一種即可，能降低研究或者檢測成本。