三峽水庫萬州段沉積土糞便污染分析*

杜慧慧 程 飛 肖國生# 馬光香 宋然然

(1.重慶三峽學院生物與食品工程學院，重慶 404120；2.三峽庫區可持續發展研究中心，重慶 404120)

水體的糞便污染已成為全球關注的環境和公共衛生問題[1]，因為糞便中含有大量對人畜有害的病原微生物，污染水體后易造成水源性病原微生物的傳播[2]。水體中的病原微生物會通過沉降、吸附等作用污染沉積土，因此受污染的沉積土是水體病原微生物的重要蓄積庫，發生再懸浮作用容易導致水體嚴重的二次污染[3]。

在中國，糞便污染也較為嚴重[4]。有研究證實三峽水庫受到了較嚴重的糞便污染[5-6]，甚至糞便污染已成為其水質惡化的首要因子[7]。三峽水庫蓄水期水位升高、流速減緩，水體擴散和交換能力減弱，支流和干流匯入的大量污染物顆粒沉降過程中會連同病原微生物一起沉降[8]；而在泄水期水位下降過程中，流速加快，沉積物中的病原微生物很容易再懸浮，從而影響水質[9]。三峽水庫這種周期性蓄放水過程的存在，相比其他水體而言，其沉積土中的污染問題更需引起關注[10-11]。

本研究對三峽水庫萬州段的沉積土進行了理化性質，細菌、放線菌和真菌的菌落總數和糞便污染指示菌總大腸菌群、耐熱大腸菌群和大腸埃希氏菌數分析，并進行了相關性分析，為了解三峽水庫沉積土污染情況奠定基礎。

表1 采樣點信息

1 材料與方法

1.1 沉積土的采集

于2017年春季蓄水期在三峽水庫萬州段兩岸的9個采樣點用滅菌后的專用采土器采集水下0.5～1.0 m處的沉積土，各采樣點信息如表1所示。沉積土采集后裝入滅菌廣口瓶中，封口，4 ℃以下保存備用。

1.2 理化性質測定

(1) pH的測定：用pH計法測定沉積土的pH。稱10 g沉積土，放在50 mL燒杯中，加入25 mL水，充分搖動浸泡，靜置30 min后用pH計(S20)測定，重復3次。

(2) 含水率的測定：用烘干稱量法測定沉積土的含水率。將干燥皿置于60 ℃下干燥2 h，冷卻至室溫后稱量得質量為m1。取沉積土約10 g，放入干燥皿中，稱量得質量為m2。在105～110 ℃下烘8 h，稱量得質量為m3，根據式(1)計算沉積土的含水率，重復3次。

(1)

式中：Ws為沉積土含水率，%。

(3) 有機質的測定：用灼燒失重法測定沉積土的有機質[12]。沉積土含水率測定后，繼續在550 ℃下灼燒5 h，稱量得質量為m4，根據式(2)計算沉積土的有機質質量分數，重復3次。

(2)

式中：We為有機質的質量分數，%。

1.3 微生物指標的測定

菌懸液制備：稱取沉積土10 g放入裝有90 mL無菌水的錐形瓶中，加入無菌玻璃珠，充分振蕩30 min，稀釋至合適的倍數。

培養基的制備：按照文獻[13]的方法配置牛肉膏蛋白胨培養基、高氏Ⅰ號培養基和馬丁培養基，分別用于培養細菌、放線菌和真菌。

培養及菌落計數：移取0.2 mL菌懸液加入相應培養基表面，用無菌涂布玻璃棒涂布均勻，靜置7～8 min 后放入生化培養箱(ZXSD-A1270)中，細菌在37 ℃下培養，放線菌在28 ℃下培養，真菌在28 ℃下培養，待長出合適的菌落數后進行計數[14]，所有測定均重復3次。

采用《生活飲用水標準檢驗方法 微生物指標》(GB/T 5750.12—2006)的多管發酵法測定沉積土的糞便污染指示菌總大腸菌群、耐熱大腸菌群和大腸埃希氏菌。

2 結 果

2.1 沉積土的理化性質

三峽水庫萬州段沉積土的pH、含水率與有機質測定結果如表2所示。9個采樣點的pH為6.24～7.01，差異不大，基本都呈中性或弱酸性；9個采樣點的有機物質量分數差異也不大，為1.90%～3.70%；但9個采樣點的含水量差異相對較大，為9.00%～25.70%。

表2 沉積土的理化性質

表3 沉積土的常規微生物指標

2.2 沉積土的常規微生物指標分析

三峽水庫萬州段不同沉積土中常規微生物指標如表3所示。細菌總數為1.30×106～9.37×108cfu/g，其中3號沉積土中細菌總數最多，達9.37×108cfu/g；真菌總數為1.12×103～1.44×105cfu/g，也是3號沉積土中真菌總數最多，達1.44×105cfu/g；放線菌總數為8.33×104～8.85×108cfu/g，其中1號沉積土中放線菌總數最多，為8.85×108cfu/g。總體而言，江北的沉積土中的微生物總數高于江南，這可能是因為江北的采樣點都位于城市排污口下游，而江南的采樣點周圍一般沒有排污口，而且江北采樣點多處于支流，而江南的采樣點多處于干流。

2.3 沉積土的糞便污染指示菌分析

由表4可見，三峽水庫萬州段不同沉積土中都有糞便污染指示菌檢出，總大腸菌群數為120～3 500 MPN/g，耐熱大腸菌群數為<20～790 MPN/g，大腸埃希氏菌數為<20～210 MPN/g，說明三峽水庫萬州段沉積土受到了不同程度的糞便污染。分析發現，屬于干流回水區或支流且位于江北、城市排污口下游的沉積土糞便污染較屬于干流且位于江南、周圍無排污口的沉積土嚴重。

此外，江南城鎮人口較少，且江岸地勢陡直；而江北人口密集，且江岸平緩：這也可能導致江南和江北的微生物指標差異。

表4 沉積土的糞便污染指示菌

2.4 沉積土理化性質與微生物指標間的相關性

由表5可見，沉積土的理化性質與微生物指標基本沒有相關性。細菌總數與總大腸菌群和大腸埃希氏菌數存在顯著相關性，放線菌總數與耐熱大腸菌群和大腸埃希氏菌數分別存在顯著相關性和極顯著相關性，總大腸菌群與耐熱大腸菌群和大腸埃希氏菌數存在顯著相關性，耐熱大腸菌群與大腸埃希氏菌存在極顯著相關性。可見，細菌總數和放線菌總數與糞便污染指示菌以及糞便指示菌之間均有顯著的相關性，也就是說微生物指標之間基本可以相互印證，指示沉積土的糞便污染。

表5 沉積土理化性質與微生物指標間的相關性1)

注：1)*表示雙尾檢驗相關性顯著(P<0.05)；**表示雙尾檢驗相關性極顯著(P<0.01)。

3 結 論

(1) 三峽水庫萬州段沉積土pH為6.24～7.01，含水率為9.00%～25.70%，有機質質量分數為1.90%～3.70%。

(2) 三峽水庫萬州段沉積土中細菌總數為1.30×106～9.37×108cfu/g，真菌總數為1.12×103～1.44×105cfu/g，放線菌總數為8.33×104～8.85×108cfu/g，總大腸菌群數為120～3 500 MPN/g，耐熱大腸菌群數為<20～790 MPN/g，大腸埃希氏菌數為<20～210 MPN/g。由此說明，三峽水庫萬州段沉積土受到了不同程度的糞便污染。總體而言，屬于干流回水區或支流且位于江北、城市排污口下游的沉積土糞便污染較屬于干流且位于江南、周圍無排污口的沉積土嚴重。

(3) 沉積土的理化性質與微生物指標基本沒有相關性。但微生物指標之間基本可以相互印證，指示沉積土的糞便污染情況。