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(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測(cè)中心，云南 保山 678000）

保山市位于橫斷山區(qū)西南部，是我國典型的邊境山地城市，可作為國家生態(tài)安全的重要屏障。然而，隨著城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，山地城市人口增加、工業(yè)區(qū)擴(kuò)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(yán)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(fā)嘔吐、嚴(yán)重的腹瀉和敗血癥等，因而檢測(cè)水源地大腸桿菌含量對(duì)于飲水安全尤為重要[2]。盡管如此，目前關(guān)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(bào)道，對(duì)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(shù)量，研究結(jié)果對(duì)保障山地城市飲用水安全、制定水源保護(hù)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(duì)保山市13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)（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(jì)48個(gè)水源地（圖1）進(jìn)行采樣：用經(jīng)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(shí)驗(yàn)室于4℃避光保存?zhèn)溆谩颖靖采w了保山市90%的水源地。

圖1 保山市13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)48個(gè)飲用水水源地的分布

1.2 檢測(cè)方法

總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌群的檢測(cè)方法參照《GB/T 5750.12-2006-生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法-微生物指標(biāo)》中的多管發(fā)酵法。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

為滿足正態(tài)性假設(shè)，對(duì)總大腸菌群數(shù)量進(jìn)行Log-10轉(zhuǎn)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(shù)量的差異，用皮爾森相關(guān)性（Pearson correlation）檢驗(yàn)分析總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌數(shù)量?jī)蓛芍g的相互關(guān)系[3]。數(shù)據(jù)分析與作圖在R 3.6.2中完成[4]。

2 研究結(jié)果

2.1 不同水源地總大腸菌群數(shù)的比較

對(duì)保山市不同水源地的飲用水進(jìn)行總大腸菌群多管發(fā)酵法檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)丙麻鄉(xiāng)的水源地（3個(gè)）總大腸菌群數(shù)量有較高的趨勢(shì)，總大腸菌群數(shù)達(dá)到730±617 MPN/100 mL，金雞鄉(xiāng)的水源地（3個(gè)）未檢出總大腸菌群（圖2）；潞江鎮(zhèn)的水源地（3個(gè)）耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌數(shù)量有較高的趨勢(shì)，分別為547±745 MPN/100 mL、94±105 MPN/100 mL，金雞鄉(xiāng)的水源地（3個(gè)）、辛街鄉(xiāng)的水源地（5個(gè)）均未發(fā)現(xiàn)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(shù)量的分布

單因素方差分析的結(jié)果表明，13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)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(shù)量的差異在統(tǒng)計(jì)學(xué)上并不顯著（圖3）。但同一個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同水源地的菌群間可能存在較大差異，如潞江鎮(zhèn)水源地（3個(gè)）間的總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌數(shù)量波動(dòng)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(xiāng)水源地（3個(gè)）間的總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌數(shù)量波動(dòng)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(shù)量波動(dòng)

2.2 總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌數(shù)的相互關(guān)系

皮爾森相關(guān)性分析的結(jié)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(shù)量之間都呈顯著正相關(guān)關(guān)系，總大腸菌群數(shù)與耐熱大腸桿菌數(shù)相關(guān)系數(shù)為0.76，總大腸菌群數(shù)與大腸埃希氏菌數(shù)相關(guān)系數(shù)為0.73，而耐熱大腸桿菌數(shù)與大腸埃希氏菌數(shù)相關(guān)系數(shù)達(dá)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(shù)的相互關(guān)系

3 結(jié)論與討論

保山市不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的水源地總大腸菌群差異不顯著，大腸桿菌數(shù)量沒有本質(zhì)上的差異。對(duì)于這種結(jié)果有兩種可能的解釋：一方面，水資源擴(kuò)散性強(qiáng)，具有較高的空間相關(guān)性，在保山市這種局域小尺度上不能觀察到水質(zhì)的顯著差異[5]；另一方面，存在同一鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)不同水源地水中菌群數(shù)量之間差異大的情況（如圖3所示潞江鎮(zhèn)），可能掩蓋了鄉(xiāng)鎮(zhèn)間不同水源地的差異，因而以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元比較水質(zhì)可能不夠合理，建議在今后的研究中以生態(tài)系統(tǒng)類型為單元來比較水質(zhì)。此外，水中微生物類群的特點(diǎn)與水源地的氣候類型有關(guān)，比如：潞江鎮(zhèn)3個(gè)水源地的耐熱大腸桿菌數(shù)有增加的趨勢(shì)；潞江鎮(zhèn)屬于干熱河谷，長(zhǎng)期的高溫可能導(dǎo)致水環(huán)境中耐熱微生物的產(chǎn)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(shù)量間存在正相關(guān)關(guān)系，暗示總大腸菌群在水中存在協(xié)同關(guān)系。總大腸菌群由水中獲取的資源有限，為了減少對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)，合理共享生存資源，一些菌群在生態(tài)習(xí)性與生理結(jié)構(gòu)上做出調(diào)整，表現(xiàn)為生態(tài)位的分化，甚至有些菌群在適應(yīng)水環(huán)境過程中與其他菌群在代謝途徑上功能互補(bǔ)[7]。由于水中不同大腸菌群數(shù)量存在相關(guān)性，建議在今后的研究或者檢測(cè)中適當(dāng)減少相關(guān)性高的菌群監(jiān)測(cè)，如：耐熱大腸桿菌與大腸埃希氏菌只檢測(cè)其中一種即可，能降低研究或者檢測(cè)成本。