三峽庫區苧溪河地表徑流指示微生物和水質檢測

甘麗萍，吳 遠，石汝杰，張 靜，周江翠

(重慶三峽學院生命科學學院，重慶 萬州 404100)

三峽庫區苧溪河地表徑流指示微生物和水質檢測

甘麗萍，吳 遠，石汝杰，張 靜，周江翠

(重慶三峽學院生命科學學院，重慶 萬州 404100)

為了解城鎮地表徑流對三峽庫區苧溪河水質微生物污染指標的影響程度。于2013年6月及12月采集苧溪河周邊仙鶴橋(樣點1)、沙河鎮街道辦事處(樣點2)、萬斛村(樣點3)、天仙湖黃金海岸(樣點4)、天仙湖廣場(樣點5)等5個樣點的地表徑流監測細菌(CFU)、總大腸菌群(FC)、糞大腸菌群(TC)、糞鏈球菌(SF)4種指示微生物指標，同時采集上述5個樣點的苧溪河河水，測定水質濁度。結果表明，苧溪河地表徑流中的CFU和TC較高，冬夏兩季的差異較為顯著，樣點3中各種指示菌的濃度較高，指示菌的相關性比較明顯；監測的5個樣點地表徑流功能類別都超過了Ⅴ類地表水要求，不符合城市污染物排放標準；夏季苧溪河的水質濁度較冬季高，樣點3在夏季的濁度最高。苧溪河的水質濁度與地表徑流指示菌濃度一致。

三峽庫區；苧溪河；地表徑流；指示微生物；水質

隨著三峽水庫蓄水的完成，在庫區形成了垂直落差達30 m 的水庫消落帶[1]，消落帶的水土流失和環境污染，已引起了人們廣泛的關注。而水庫水質的好壞除與進入水域的水質有關外，還取決于水域內污染物的排放。隨著庫區經濟的增長、城鎮人口和船舶數量的增多，三峽水庫水體污染負荷隨之增加[2], 消落帶治理已不可回避和刻不容緩。即使點源污染達到“零排放”水平，仍然不能保證城市水環境質量，究其原因，是地表徑流在城市水環境質量的惡化中占很大的比重[3]。非點源污染問題將越來越突出，并且將成為三峽水庫水體污染的主要來源。伴隨著三峽庫區城市化進程的加快和人口的不斷增加，在城市和城郊地區，屋頂、 街道、停車場等不透水表面的面積不斷增加，這些表面上附集著很多不同種類的污染物，如人、寵物糞便、農貿市場動物糞便、城市垃圾等。在降水過程中，這些不透水表面便促進了地表徑流的形成，攜帶著多種污染物最終流入并污染水體[4]。萬州區苧溪河是眾多長江一級小支流之一，是萬州第一“大河”，主河道長30.6 km，流域面積228.8 km2，每年有1.44×108徑流匯入長江[5](圖1)，將形成庫區最大的消落帶之一。由于苧溪河流域為萬州經濟發達區域，大量工業、生活污染物排入苧溪河。在對三峽庫區萬州段水體污染微生物的監測過程中發現(2008年)，在三峽水庫中經城的河水污染較為嚴重，絕大部分支流和城市回水區的指示微生物濃度明顯高于長江干流，說明這些水域受糞便污染較重，蓄水對對支流和城市回水區的水質影響較大[6]。細菌學指標(CFU)可反映地表水污染狀況，許多國家將總大腸菌群(FC)和糞大腸菌群(TC)作為地表水微生物污染控制的指示菌[7]。糞鏈球菌(SF)是水體受到糞便污染的重要指示菌，更能客觀的反應水質的衛生狀況[8]。因此本研究采用最能代表水體被有機物或者糞便污染的四種指示菌指標(CFU、FC、 TC 和SF)作為檢測指標，同時將測定的苧溪河水質濁度與地面徑流微生物指標相比較。評價苧溪河地表徑流對河道微生物污染狀況。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

4-甲基傘形酮-β-D-葡萄糖醛酸苷(MUG)(上海貿易有限公司，進口分裝)、3號膽鹽、胰蛋白胨、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、牛肉膏(BR級)、七葉苷(國藥集團化學試劑有限公司)、牛膽汁(鹽)、瓊脂(BR級)、酵母浸膏(BR級)、蛋白胨(BR級)、乳糖(AR級)均購自北京奧博星生物技術責任有限公司；疊氮化鈉、氯化鈉、甘油磷酸鈉、麥芽糖、檸檬酸鈉銨、2，3，5-三苯基四唑化氯購自萬州器械藥品公司。

365 nm三用紫外分析儀(上海京工實業有限公司，ZF-1型)、濾膜(0.45 μm孔徑，5cm直徑，上海興亞凈化材料廠)、101FAR-1型電熱鼓風干燥箱(黃驊市卸甲綜合電器廠)、GHP-9080型隔水式智能恒溫培養箱(上海申賢恒溫設備廠)、ZHWY-211B 落地普通型大容量全溫度恒溫培養振蕩器(上海智城分析儀器制造有限公司)、SHZ-DⅢ循環水真空泵(鞏義市予華儀器有限責任公司)。

圖1 萬州區苧溪河地理位置Fig.1 Concept map of location of Zhuxi river in Wanzhou district

1.2 樣點采集

本研究共設5個采樣點(表1)，從苧溪河末端到與長江交匯處依次為-仙鶴橋附近(樣點1)、沙河鎮街道辦事處(樣點2)、萬斛村(樣點3)、天仙湖黃金海岸(樣點4)、天仙湖廣場(樣點5)(圖1紅色點)，于2013年6月15日和12月15日采集兩次，采集降雨中形成的較大支流匯入口的地表徑流，用無菌塑料容器在每個樣點周邊的匯流口采集等體積的地表徑流3份再混合并標注樣點，分別測定夏冬兩季指示微生物指標；在每個樣點相應位置100 m以內的苧溪河中取3份水下10～15 cm處的水樣，測定水質濁度。保證水樣在運輸、保存過程中不受污染。

1.3 試驗方法

指標微生物的檢測：總大腸菌群參照《中華人民共和國國家標準》(GB/T 5750.12-2006)[9]進行，糞大腸桿菌和細菌參照《中華人民共和國環境保護行業標準》(HJ/T 347-2007)[10]參照實行，采用多管發酵法進行。糞鏈球菌參照《中華人民共和國城鎮建設行業標準城市供水糞鏈球菌的測定》(CJ/T 148-2001)[11]進行,采用濾膜法檢測。

水質濁度分析：利用分光光度法測定了冬夏兩季不同河段的水質濁度[12]。

表1 苧溪河5個采樣點

表2 苧溪河5個樣點地表徑流指示菌濃度

1.4 數據分析

采用Excel處理統計數據,采用SPSS 18.0專業版統計分析軟件對統計數據進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 苧溪河樣點指示菌的濃度

2.1.1 統計不同樣點的指示菌的濃度 從表2可看出，細菌總數除了樣點1冬季為1.5×104CPU/100 mL，其他樣點的檢測值都高于1.1×105CPU/100 mL；總大腸菌群數在5個樣點的值為8×103～2.2×105CPU/100mL，同樣冬季樣點1的值最低；糞大腸菌群數在5個樣點的值在4.0×103～9.6×105CPU/100 mL，冬季樣點2的檢測值最低；糞鏈球菌在5個樣點的檢測值在2.544×104～2.98×105CPU/100 mL(表2)。

2.1.2 5個樣點地表徑流中指示菌冬夏兩季檢測結果 比較5個樣點在冬夏兩季地表徑流中4種指示菌數量。結果表明，樣點1的細菌總數和糞大腸桿菌數比較高，除了糞鏈球菌，3種指示菌在冬夏兩季的檢測中都達到了顯著差異(P<0.05)(圖2A)；樣點2也是細菌總數比較高，只有總大腸菌群數在夏冬兩季沒有差異(圖2B)；樣點3中細菌總數和糞大腸桿菌數比較高，同時也達到了夏冬兩季的差異(圖2C)；樣點4的檢測中4種指示菌在冬夏兩季的濃度都達到了顯著差異(圖2D)；樣點5和樣點3結果一致(圖2E)。總體來看，苧溪河地表徑流水體中的細菌總數和糞大腸桿菌數較高，冬夏兩季的差異較為顯著。查看實際情況，苧溪河夏季雨量較大，地表徑流量就大，加上溫度較高，微生物生長較為活躍，導致檢測濃度也較冬季高。

A、B、C、D和E分別代表樣點1、2、3、4和5，圖中*表示達到了顯著差異(P<0.05)A，B，C，D and E showed samples 1，2，3，4 and 5， * showed significant deviation at 0.05 level圖2 苧溪河5個樣點地表徑流指示菌冬夏兩季檢測Fig.2 Indicators detection of surface runoff of five water samples of Zhuxi river in winter and summer

圖3 苧溪河5個樣點地表徑流指示菌濃度比較Fig.3 Comparisons of indicators concentrations of surface runoff in five samples in Zhuxi river

2.1.3 5個樣點地表徑流中指示菌的濃度比較 將5個樣點地表徑流冬夏兩季指示菌的結果平均后進行比較(圖3)，發現樣點3中各種指示菌的濃度都比較高，樣點1和樣點5除了細菌總數，其他3個指示菌濃度都比較低，指示菌的相關性比較明顯。具體來看，樣點3位于沙河鎮萬斛村，采集點居民較多、人畜活動頻繁、車流量大，污染處理水平較低，地表徑流中各種污染來源相對較多，監測到的指示菌濃度也較高。樣點1為種植區，導致地表徑流中各種指示菌濃度較低；樣點5雖然在交通要道，但周圍污染處理系統較好，地表徑流中微生物也并不是很高。

2.1.4 5個樣點地表徑流功能類別 依據地表水水域環境功能和保護目標按功能高低依次劃分為5類：Ⅰ、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類和Ⅴ類。根據中華人民共和國國家標準-地表水環境質量標準(GB3838-2002)[13]，查得監測的5個樣點中地表徑流功能類別都超過了Ⅴ類地表水要求，(Ⅴ類地表水中(糞大腸桿菌)≤4000 CPU/100mL)。不符合城市污染物排放標準，不僅無使用功能，而且如果經地表徑流直接進入三峽水庫，將對庫區的水質造成危害。

2.2 苧溪河水質濁度

苧溪河5個采樣點冬夏兩季的水質檢測結果表明(圖4)，夏季苧溪河的水質濁度與冬季同樣樣點相比差異較大，如6月樣點3濁度達到了96.1，而冬季只有13.1。實際情況是該年夏季雨量較大，大量河邊的沙土流進河里，濁度增高；冬季水深，自凈能力本來就大，加上周圍建筑施工相對減少了，煙塵污染少，相對濁度較低。5個樣點中，第3樣點濁度最高，調查發現該樣點周圍人居量大，有大型建筑工程施工，植被損失較嚴重，污染較重。而樣點5雖然在人流量比較大的天仙湖廣場，但與長江交匯，長江的自凈能力較強，一定程度上可以帶動苧溪河支流的自凈?？梢?，不同河段水質濁度差異較大，受季節、周邊人為行動及污染影響較大。

圖4 苧溪河5個樣點冬夏兩季水質濁度值Fig.4 Water turbidity of 5 samplings of Zhuxi river in winter and summer

3 討 論

三峽庫區面源污染主要來自農田、城市地表徑流，面源污染負荷約占水庫總污染負荷的60 %～70 %。城市地表徑流污染是僅次于農業面源污染的第二大污染源，已成為城市地表水污染的主要污染源(Deletic，1998)，蓄水對支流和城市回水區的水質影響日益呈現。在苧溪河周邊5個樣點的地表徑流中檢測到污染指示微生物都比較高，功能類別都超過了Ⅴ類地表水要求，這也是苧溪河污染嚴重的一個體現。地表徑流量與糞大腸菌群有很大的關系，隨著徑流量的增加，地表徑流中的糞大腸菌群也隨之增加，反之亦然，本研究結果也發現，苧溪河地表徑流水體中的細菌總數和糞大腸桿菌數較高，冬夏兩季的差異較為顯著，而總大腸菌群數在冬夏兩季的差異不太顯著，糞大腸菌群的差異更敏感，能及時而準確的反映監測樣本的差異。但由于微生物的指標受季節的影響較大，深入研究還需要加大采樣時間點，更詳細的了解到指示菌的動態指標。

4 結 論

三峽庫區苧溪河的水質濁度與地表徑流指示菌濃度一致，這給地表徑流對河水的污染提供了一個更為直接的證據。

[1]蘇維詞. 三峽庫區消落帶的生態環境問題及其調控[J]. 長江科學院院報, 2004(2)：32-34,41.

[2]蘇維詞, 楊 華, 趙純勇, 等. 三峽庫區(重慶段)漲落帶土地資源的開發利用模式初探[J].自然資源學報, 2005, 20(3):326-332.

[3]Lee J H, Bang K W.Characterization of urban storm water runoff[J]. Water Research, 2000, 34(6): 1773-1780.

[4]Snodgrass J W 1, Casey R E, Joseph D, et al. Microcosm investigations of storm water pond sediment toxicity to embryonic and larval amphibians Variation in sensitivity among species[J]. Environmental Pollution, 2008:154,291-297.

[5]黃小云, 鄭克均, 周純玲. 苧溪河微生物調查及綜合治理對策[J]. 安徽農業科學, 2007, 35(10):3020-3021.

[6]肖國生, 胡廷章, 祁俊生. 三峽庫區水體微生物污染狀況調查[J]. 環境污染與防治, 2010(9)：1-7.

[7]唐思偲, 王 琴, 辛明秀. 用水體中大腸菌群的含量檢測水質污染程度[J]. 生物學通報, 2011,46(8):15-17.

[8]萬登榜, 丘昌強, 馬 寧, 等. 用污染指示菌評價城市水體污染的研究[J]. 水生生物學報，1994, 18(4):341-347.

[9]中華人民共和國衛生部,中國國家標準化管理委員會.中華人民共和國國家標準(GB/T5750.12-2006),生活飲用水標準檢驗方法總則[S]. 北京：中國標準出版社, 2007.

[10]國家環境保護總局.中華人民共和國環境保護行業標準(HJ/T 347-2007),水質 糞大腸菌群的測定多管發酵法和濾膜法(試行)[S]. 北京：中國標準出版社, 2007.

[11]中華人民共和國建設部.中華人民共和國城鎮建設行業標準(CJ/T 148-2001), 城市供水糞鏈球菌的測定[S]. 北京：中國標準出版社, 2001.

[12]奚旦立. 環境工程手冊——環境監測卷[M]. 北京：高等教育出版社，2000.

[13]國家環保總局，國家質量監督檢驗檢疫總局.中華人民共和國國家標準(GB3838-2002), 地表水環境質量標準[S]. 北京：中國標準出版社, 2002.

[14]Deletic A B, Maksimovic C T. Evaluation of water quality factors in storm runoff from paved areas[J]. Journal of Environment Engineering,1998,124(9):869-879.

(責任編輯 陳 虹)

IndicatorOrganismsofUrbanSurfaceRunoffandWaterQualityDetectionofZhuxiRiverinThreeGorgesReservoir

GAN Li-ping，WU Yua, SHI Ru-jie, ZHANG Jing，ZHOU Jiang-cui
(College of Life Science and Engineering， Chongqing Three Gorges University， Chongqing Wanzhou 404100, China)

In order to understand the extent of the effect of urban surface runoff on the microbial contamination indicators of Zhuxi river in Three Gorges Reservoir. Bridge crane, Shahe Town district offices, Wanhu Village, Gold Coast of Tianxian lake and Tianxian lake Plaza were selected as sampling points from which 5 surface water samples were collected on 6 and 12 month in 2013. Indicator organisms indexes including bacteria(CFU), total coliforms(TC), fecal coliform(FC) and fecal streptococcus(FS)in water samples were analyzed, while the water turbidity of these 5 samples from Zhuxi river were tested. The result showed that the concentrations of CFU and FC were higher in 5 surface runoff samples of Zhuxi river，the difference was significant between winter and summer, the concentrations of indicator organisms in samples 3 were relatively higher, and the correlation of indicator organisms was obvious. The runoff functional categories of 5 samples were beyond standard Grade Ⅴ, failing to meet the urban pollutant emission standards. The water turbidity of Zhuxi river in summer was higher than that in winter, and the turbidity of sample 3 in the summer was the highest.The water turbidity of Zhuxi river was consistency with the concentration of indicator organisms in urban surface runoff.

Three Gorges Reservoir; Zhuxi river; Runoff; Indicator organisms; Water turbidity

1001-4829(2017)3-0692-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.3.037

S273.1

A

2016-03-18

三峽庫區水環境演變與污染防治重慶高校市級重點實驗室開放基金項目(WEPKL2012QN-03);重慶教委項目 (KJ1401021)

甘麗萍(1979-)，女，博士，副教授，主要研究植物生理生態，E-mail：344584620@qq.com。