三峡库区苎溪河地表径流指示微生物和水质检测

甘丽萍，吴 远，石汝杰，张 静，周江翠

(重庆三峡学院生命科学学院，重庆 万州 404100)

三峡库区苎溪河地表径流指示微生物和水质检测

甘丽萍，吴 远，石汝杰，张 静，周江翠

(重庆三峡学院生命科学学院，重庆 万州 404100)

为了解城镇地表径流对三峡库区苎溪河水质微生物污染指标的影响程度。于2013年6月及12月采集苎溪河周边仙鹤桥(样点1)、沙河镇街道办事处(样点2)、万斛村(样点3)、天仙湖黄金海岸(样点4)、天仙湖广场(样点5)等5个样点的地表径流监测细菌(CFU)、总大肠菌群(FC)、粪大肠菌群(TC)、粪链球菌(SF)4种指示微生物指标，同时采集上述5个样点的苎溪河河水，测定水质浊度。结果表明，苎溪河地表径流中的CFU和TC较高，冬夏两季的差异较为显著，样点3中各种指示菌的浓度较高，指示菌的相关性比较明显；监测的5个样点地表径流功能类别都超过了Ⅴ类地表水要求，不符合城市污染物排放标准；夏季苎溪河的水质浊度较冬季高，样点3在夏季的浊度最高。苎溪河的水质浊度与地表径流指示菌浓度一致。

三峡库区；苎溪河；地表径流；指示微生物；水质

随着三峡水库蓄水的完成，在库区形成了垂直落差达30 m 的水库消落带[1]，消落带的水土流失和环境污染，已引起了人们广泛的关注。而水库水质的好坏除与进入水域的水质有关外，还取决于水域内污染物的排放。随着库区经济的增长、城镇人口和船舶数量的增多，三峡水库水体污染负荷随之增加[2], 消落带治理已不可回避和刻不容缓。即使点源污染达到“零排放”水平，仍然不能保证城市水环境质量，究其原因，是地表径流在城市水环境质量的恶化中占很大的比重[3]。非点源污染问题将越来越突出，并且将成为三峡水库水体污染的主要来源。伴随着三峡库区城市化进程的加快和人口的不断增加，在城市和城郊地区，屋顶、 街道、停车场等不透水表面的面积不断增加，这些表面上附集着很多不同种类的污染物，如人、宠物粪便、农贸市场动物粪便、城市垃圾等。在降水过程中，这些不透水表面便促进了地表径流的形成，携带着多种污染物最终流入并污染水体[4]。万州区苎溪河是众多长江一级小支流之一，是万州第一“大河”，主河道长30.6 km，流域面积228.8 km2，每年有1.44×108径流汇入长江[5](图1)，将形成库区最大的消落带之一。由于苎溪河流域为万州经济发达区域，大量工业、生活污染物排入苎溪河。在对三峡库区万州段水体污染微生物的监测过程中发现(2008年)，在三峡水库中经城的河水污染较为严重，绝大部分支流和城市回水区的指示微生物浓度明显高于长江干流，说明这些水域受粪便污染较重，蓄水对对支流和城市回水区的水质影响较大[6]。细菌学指标(CFU)可反映地表水污染状况，许多国家将总大肠菌群(FC)和粪大肠菌群(TC)作为地表水微生物污染控制的指示菌[7]。粪链球菌(SF)是水体受到粪便污染的重要指示菌，更能客观的反应水质的卫生状况[8]。因此本研究采用最能代表水体被有机物或者粪便污染的四种指示菌指标(CFU、FC、 TC 和SF)作为检测指标，同时将测定的苎溪河水质浊度与地面径流微生物指标相比较。评价苎溪河地表径流对河道微生物污染状况。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

4-甲基伞形酮-β-D-葡萄糖醛酸苷(MUG)(上海贸易有限公司，进口分装)、3号胆盐、胰蛋白胨、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、牛肉膏(BR级)、七叶苷(国药集团化学试剂有限公司)、牛胆汁(盐)、琼脂(BR级)、酵母浸膏(BR级)、蛋白胨(BR级)、乳糖(AR级)均购自北京奥博星生物技术责任有限公司；叠氮化钠、氯化钠、甘油磷酸钠、麦芽糖、柠檬酸钠铵、2，3，5-三苯基四唑化氯购自万州器械药品公司。

365 nm三用紫外分析仪(上海京工实业有限公司，ZF-1型)、滤膜(0.45 μm孔径，5cm直径，上海兴亚净化材料厂)、101FAR-1型电热鼓风干燥箱(黄骅市卸甲综合电器厂)、GHP-9080型隔水式智能恒温培养箱(上海申贤恒温设备厂)、ZHWY-211B 落地普通型大容量全温度恒温培养振荡器(上海智城分析仪器制造有限公司)、SHZ-DⅢ循环水真空泵(巩义市予华仪器有限责任公司)。

图1 万州区苎溪河地理位置Fig.1 Concept map of location of Zhuxi river in Wanzhou district

1.2 样点采集

本研究共设5个采样点(表1)，从苎溪河末端到与长江交汇处依次为-仙鹤桥附近(样点1)、沙河镇街道办事处(样点2)、万斛村(样点3)、天仙湖黄金海岸(样点4)、天仙湖广场(样点5)(图1红色点)，于2013年6月15日和12月15日采集两次，采集降雨中形成的较大支流汇入口的地表径流，用无菌塑料容器在每个样点周边的汇流口采集等体积的地表径流3份再混合并标注样点，分别测定夏冬两季指示微生物指标；在每个样点相应位置100 m以内的苎溪河中取3份水下10～15 cm处的水样，测定水质浊度。保证水样在运输、保存过程中不受污染。

1.3 试验方法

指标微生物的检测：总大肠菌群参照《中华人民共和国国家标准》(GB/T 5750.12-2006)[9]进行，粪大肠杆菌和细菌参照《中华人民共和国环境保护行业标准》(HJ/T 347-2007)[10]参照实行，采用多管发酵法进行。粪链球菌参照《中华人民共和国城镇建设行业标准城市供水粪链球菌的测定》(CJ/T 148-2001)[11]进行,采用滤膜法检测。

水质浊度分析：利用分光光度法测定了冬夏两季不同河段的水质浊度[12]。

表1 苎溪河5个采样点

表2 苎溪河5个样点地表径流指示菌浓度

1.4 数据分析

采用Excel处理统计数据,采用SPSS 18.0专业版统计分析软件对统计数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 苎溪河样点指示菌的浓度

2.1.1 统计不同样点的指示菌的浓度 从表2可看出，细菌总数除了样点1冬季为1.5×104CPU/100 mL，其他样点的检测值都高于1.1×105CPU/100 mL；总大肠菌群数在5个样点的值为8×103～2.2×105CPU/100mL，同样冬季样点1的值最低；粪大肠菌群数在5个样点的值在4.0×103～9.6×105CPU/100 mL，冬季样点2的检测值最低；粪链球菌在5个样点的检测值在2.544×104～2.98×105CPU/100 mL(表2)。

2.1.2 5个样点地表径流中指示菌冬夏两季检测结果 比较5个样点在冬夏两季地表径流中4种指示菌数量。结果表明，样点1的细菌总数和粪大肠杆菌数比较高，除了粪链球菌，3种指示菌在冬夏两季的检测中都达到了显著差异(P<0.05)(图2A)；样点2也是细菌总数比较高，只有总大肠菌群数在夏冬两季没有差异(图2B)；样点3中细菌总数和粪大肠杆菌数比较高，同时也达到了夏冬两季的差异(图2C)；样点4的检测中4种指示菌在冬夏两季的浓度都达到了显著差异(图2D)；样点5和样点3结果一致(图2E)。总体来看，苎溪河地表径流水体中的细菌总数和粪大肠杆菌数较高，冬夏两季的差异较为显著。查看实际情况，苎溪河夏季雨量较大，地表径流量就大，加上温度较高，微生物生长较为活跃，导致检测浓度也较冬季高。

A、B、C、D和E分别代表样点1、2、3、4和5，图中*表示达到了显著差异(P<0.05)A，B，C，D and E showed samples 1，2，3，4 and 5， * showed significant deviation at 0.05 level图2 苎溪河5个样点地表径流指示菌冬夏两季检测Fig.2 Indicators detection of surface runoff of five water samples of Zhuxi river in winter and summer

图3 苎溪河5个样点地表径流指示菌浓度比较Fig.3 Comparisons of indicators concentrations of surface runoff in five samples in Zhuxi river

2.1.3 5个样点地表径流中指示菌的浓度比较 将5个样点地表径流冬夏两季指示菌的结果平均后进行比较(图3)，发现样点3中各种指示菌的浓度都比较高，样点1和样点5除了细菌总数，其他3个指示菌浓度都比较低，指示菌的相关性比较明显。具体来看，样点3位于沙河镇万斛村，采集点居民较多、人畜活动频繁、车流量大，污染处理水平较低，地表径流中各种污染来源相对较多，监测到的指示菌浓度也较高。样点1为种植区，导致地表径流中各种指示菌浓度较低；样点5虽然在交通要道，但周围污染处理系统较好，地表径流中微生物也并不是很高。

2.1.4 5个样点地表径流功能类别 依据地表水水域环境功能和保护目标按功能高低依次划分为5类：Ⅰ、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类。根据中华人民共和国国家标准-地表水环境质量标准(GB3838-2002)[13]，查得监测的5个样点中地表径流功能类别都超过了Ⅴ类地表水要求，(Ⅴ类地表水中(粪大肠杆菌)≤4000 CPU/100mL)。不符合城市污染物排放标准，不仅无使用功能，而且如果经地表径流直接进入三峡水库，将对库区的水质造成危害。

2.2 苎溪河水质浊度

苎溪河5个采样点冬夏两季的水质检测结果表明(图4)，夏季苎溪河的水质浊度与冬季同样样点相比差异较大，如6月样点3浊度达到了96.1，而冬季只有13.1。实际情况是该年夏季雨量较大，大量河边的沙土流进河里，浊度增高；冬季水深，自净能力本来就大，加上周围建筑施工相对减少了，烟尘污染少，相对浊度较低。5个样点中，第3样点浊度最高，调查发现该样点周围人居量大，有大型建筑工程施工，植被损失较严重，污染较重。而样点5虽然在人流量比较大的天仙湖广场，但与长江交汇，长江的自净能力较强，一定程度上可以带动苎溪河支流的自净。可见，不同河段水质浊度差异较大，受季节、周边人为行动及污染影响较大。

图4 苎溪河5个样点冬夏两季水质浊度值Fig.4 Water turbidity of 5 samplings of Zhuxi river in winter and summer

3 讨 论

三峡库区面源污染主要来自农田、城市地表径流，面源污染负荷约占水库总污染负荷的60 %～70 %。城市地表径流污染是仅次于农业面源污染的第二大污染源，已成为城市地表水污染的主要污染源(Deletic，1998)，蓄水对支流和城市回水区的水质影响日益呈现。在苎溪河周边5个样点的地表径流中检测到污染指示微生物都比较高，功能类别都超过了Ⅴ类地表水要求，这也是苎溪河污染严重的一个体现。地表径流量与粪大肠菌群有很大的关系，随着径流量的增加，地表径流中的粪大肠菌群也随之增加，反之亦然，本研究结果也发现，苎溪河地表径流水体中的细菌总数和粪大肠杆菌数较高，冬夏两季的差异较为显著，而总大肠菌群数在冬夏两季的差异不太显著，粪大肠菌群的差异更敏感，能及时而准确的反映监测样本的差异。但由于微生物的指标受季节的影响较大，深入研究还需要加大采样时间点，更详细的了解到指示菌的动态指标。

4 结 论

三峡库区苎溪河的水质浊度与地表径流指示菌浓度一致，这给地表径流对河水的污染提供了一个更为直接的证据。

[1]苏维词. 三峡库区消落带的生态环境问题及其调控[J]. 长江科学院院报, 2004(2)：32-34,41.

[2]苏维词, 杨 华, 赵纯勇, 等. 三峡库区(重庆段)涨落带土地资源的开发利用模式初探[J].自然资源学报, 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]黄小云, 郑克均, 周纯玲. 苎溪河微生物调查及综合治理对策[J]. 安徽农业科学, 2007, 35(10):3020-3021.

[6]肖国生, 胡廷章, 祁俊生. 三峡库区水体微生物污染状况调查[J]. 环境污染与防治, 2010(9)：1-7.

[7]唐思偲, 王 琴, 辛明秀. 用水体中大肠菌群的含量检测水质污染程度[J]. 生物学通报, 2011,46(8):15-17.

[8]万登榜, 丘昌强, 马 宁, 等. 用污染指示菌评价城市水体污染的研究[J]. 水生生物学报，1994, 18(4):341-347.

[9]中华人民共和国卫生部,中国国家标准化管理委员会.中华人民共和国国家标准(GB/T5750.12-2006),生活饮用水标准检验方法总则[S]. 北京：中国标准出版社, 2007.

[10]国家环境保护总局.中华人民共和国环境保护行业标准(HJ/T 347-2007),水质 粪大肠菌群的测定多管发酵法和滤膜法(试行)[S]. 北京：中国标准出版社, 2007.

[11]中华人民共和国建设部.中华人民共和国城镇建设行业标准(CJ/T 148-2001), 城市供水粪链球菌的测定[S]. 北京：中国标准出版社, 2001.

[12]奚旦立. 环境工程手册——环境监测卷[M]. 北京：高等教育出版社，2000.

[13]国家环保总局，国家质量监督检验检疫总局.中华人民共和国国家标准(GB3838-2002), 地表水环境质量标准[S]. 北京：中国标准出版社, 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.

(责任编辑 陈 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

三峡库区水环境演变与污染防治重庆高校市级重点实验室开放基金项目(WEPKL2012QN-03);重庆教委项目 (KJ1401021)

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