三峡水库万州段沉积土粪便污染分析*

杜慧慧 程 飞 肖国生# 马光香 宋然然

(1.重庆三峡学院生物与食品工程学院，重庆 404120；2.三峡库区可持续发展研究中心，重庆 404120)

水体的粪便污染已成为全球关注的环境和公共卫生问题[1]，因为粪便中含有大量对人畜有害的病原微生物，污染水体后易造成水源性病原微生物的传播[2]。水体中的病原微生物会通过沉降、吸附等作用污染沉积土，因此受污染的沉积土是水体病原微生物的重要蓄积库，发生再悬浮作用容易导致水体严重的二次污染[3]。

在中国，粪便污染也较为严重[4]。有研究证实三峡水库受到了较严重的粪便污染[5-6]，甚至粪便污染已成为其水质恶化的首要因子[7]。三峡水库蓄水期水位升高、流速减缓，水体扩散和交换能力减弱，支流和干流汇入的大量污染物颗粒沉降过程中会连同病原微生物一起沉降[8]；而在泄水期水位下降过程中，流速加快，沉积物中的病原微生物很容易再悬浮，从而影响水质[9]。三峡水库这种周期性蓄放水过程的存在，相比其他水体而言，其沉积土中的污染问题更需引起关注[10-11]。

本研究对三峡水库万州段的沉积土进行了理化性质，细菌、放线菌和真菌的菌落总数和粪便污染指示菌总大肠菌群、耐热大肠菌群和大肠埃希氏菌数分析，并进行了相关性分析，为了解三峡水库沉积土污染情况奠定基础。

表1 采样点信息

1 材料与方法

1.1 沉积土的采集

于2017年春季蓄水期在三峡水库万州段两岸的9个采样点用灭菌后的专用采土器采集水下0.5～1.0 m处的沉积土，各采样点信息如表1所示。沉积土采集后装入灭菌广口瓶中，封口，4 ℃以下保存备用。

1.2 理化性质测定

(1) pH的测定：用pH计法测定沉积土的pH。称10 g沉积土，放在50 mL烧杯中，加入25 mL水，充分摇动浸泡，静置30 min后用pH计(S20)测定，重复3次。

(2) 含水率的测定：用烘干称量法测定沉积土的含水率。将干燥皿置于60 ℃下干燥2 h，冷却至室温后称量得质量为m1。取沉积土约10 g，放入干燥皿中，称量得质量为m2。在105～110 ℃下烘8 h，称量得质量为m3，根据式(1)计算沉积土的含水率，重复3次。

(1)

式中：Ws为沉积土含水率，%。

(3) 有机质的测定：用灼烧失重法测定沉积土的有机质[12]。沉积土含水率测定后，继续在550 ℃下灼烧5 h，称量得质量为m4，根据式(2)计算沉积土的有机质质量分数，重复3次。

(2)

式中：We为有机质的质量分数，%。

1.3 微生物指标的测定

菌悬液制备：称取沉积土10 g放入装有90 mL无菌水的锥形瓶中，加入无菌玻璃珠，充分振荡30 min，稀释至合适的倍数。

培养基的制备：按照文献[13]的方法配置牛肉膏蛋白胨培养基、高氏Ⅰ号培养基和马丁培养基，分别用于培养细菌、放线菌和真菌。

培养及菌落计数：移取0.2 mL菌悬液加入相应培养基表面，用无菌涂布玻璃棒涂布均匀，静置7～8 min 后放入生化培养箱(ZXSD-A1270)中，细菌在37 ℃下培养，放线菌在28 ℃下培养，真菌在28 ℃下培养，待长出合适的菌落数后进行计数[14]，所有测定均重复3次。

采用《生活饮用水标准检验方法 微生物指标》(GB/T 5750.12—2006)的多管发酵法测定沉积土的粪便污染指示菌总大肠菌群、耐热大肠菌群和大肠埃希氏菌。

2 结 果

2.1 沉积土的理化性质

三峡水库万州段沉积土的pH、含水率与有机质测定结果如表2所示。9个采样点的pH为6.24～7.01，差异不大，基本都呈中性或弱酸性；9个采样点的有机物质量分数差异也不大，为1.90%～3.70%；但9个采样点的含水量差异相对较大，为9.00%～25.70%。

表2 沉积土的理化性质

表3 沉积土的常规微生物指标

2.2 沉积土的常规微生物指标分析

三峡水库万州段不同沉积土中常规微生物指标如表3所示。细菌总数为1.30×106～9.37×108cfu/g，其中3号沉积土中细菌总数最多，达9.37×108cfu/g；真菌总数为1.12×103～1.44×105cfu/g，也是3号沉积土中真菌总数最多，达1.44×105cfu/g；放线菌总数为8.33×104～8.85×108cfu/g，其中1号沉积土中放线菌总数最多，为8.85×108cfu/g。总体而言，江北的沉积土中的微生物总数高于江南，这可能是因为江北的采样点都位于城市排污口下游，而江南的采样点周围一般没有排污口，而且江北采样点多处于支流，而江南的采样点多处于干流。

2.3 沉积土的粪便污染指示菌分析

由表4可见，三峡水库万州段不同沉积土中都有粪便污染指示菌检出，总大肠菌群数为120～3 500 MPN/g，耐热大肠菌群数为<20～790 MPN/g，大肠埃希氏菌数为<20～210 MPN/g，说明三峡水库万州段沉积土受到了不同程度的粪便污染。分析发现，属于干流回水区或支流且位于江北、城市排污口下游的沉积土粪便污染较属于干流且位于江南、周围无排污口的沉积土严重。

此外，江南城镇人口较少，且江岸地势陡直；而江北人口密集，且江岸平缓：这也可能导致江南和江北的微生物指标差异。

表4 沉积土的粪便污染指示菌

2.4 沉积土理化性质与微生物指标间的相关性

由表5可见，沉积土的理化性质与微生物指标基本没有相关性。细菌总数与总大肠菌群和大肠埃希氏菌数存在显著相关性，放线菌总数与耐热大肠菌群和大肠埃希氏菌数分别存在显著相关性和极显著相关性，总大肠菌群与耐热大肠菌群和大肠埃希氏菌数存在显著相关性，耐热大肠菌群与大肠埃希氏菌存在极显著相关性。可见，细菌总数和放线菌总数与粪便污染指示菌以及粪便指示菌之间均有显著的相关性，也就是说微生物指标之间基本可以相互印证，指示沉积土的粪便污染。

表5 沉积土理化性质与微生物指标间的相关性1)

注：1)*表示双尾检验相关性显著(P<0.05)；**表示双尾检验相关性极显著(P<0.01)。

3 结 论

(1) 三峡水库万州段沉积土pH为6.24～7.01，含水率为9.00%～25.70%，有机质质量分数为1.90%～3.70%。

(2) 三峡水库万州段沉积土中细菌总数为1.30×106～9.37×108cfu/g，真菌总数为1.12×103～1.44×105cfu/g，放线菌总数为8.33×104～8.85×108cfu/g，总大肠菌群数为120～3 500 MPN/g，耐热大肠菌群数为<20～790 MPN/g，大肠埃希氏菌数为<20～210 MPN/g。由此说明，三峡水库万州段沉积土受到了不同程度的粪便污染。总体而言，属于干流回水区或支流且位于江北、城市排污口下游的沉积土粪便污染较属于干流且位于江南、周围无排污口的沉积土严重。

(3) 沉积土的理化性质与微生物指标基本没有相关性。但微生物指标之间基本可以相互印证，指示沉积土的粪便污染情况。