地表水粪大肠菌群监测分析的方法设计

王霞

（山西省长治市环境监测中心，山西长治046000）

1 地表水粪大肠菌群的监测分析方法设计

1.1 地表水监测点布置及水样采集

正确合理的布局监测点是全面真实地了解一个区域地表水粪大肠菌群情况的重要前提，因此首先需要对地表水粪大肠菌群监测点进行合理布置。地表水监测点的布置需要根据待监测区域实际情况确定，如果待监测地表水水面宽度小于50m，在水域上游处布置一条垂线，垂线上布置至少10个监测点，每个监测点间隔5m，监测点布置区域需要避开污染带；如果待监测地表水水面宽度在50~100m，需要布置两条垂线，垂线需要靠近流域两岸有明显水流处区域，垂线上布置至少15个监测点，监测点间距在8~15m之间，以此保证地表水断面水质均匀；如果待监测地表水水面宽度超过100m，需要在该断面左、中、右各布置一条垂线，每条垂线至少布置20个监测点，监测点间距在10~18m之间[1]。在布置的监测点处利用100mL黑色玻璃瓶采集水样（黑色玻璃瓶可以避免水样中粪大肠菌群生物在自然光照下发生反应，从而影响到最终监测结果的准确性[2]），每个监测点采集至少10个水样，并且采集水样的时间需要间隔30min，在装有水样的玻璃瓶表面标注采样地点、采样时间等信息，待后续水样处理。

1.2 地表水水样处理

将采集到的水样进行简单处理。首先将水样中的漂浮物及杂质过滤掉，然后在水样中添加硫酸锰和碱性KI，硫酸锰和碱性KI的添加是为了对水样起到活化作用[3]。在活化后的水样中加入氯化氢溶液，使水样pH≤2。最后在水样中加入蒸馏水进行稀释，并将稀释后的水样在15~20℃环境中进行保存。

1.3 水样中粪大肠菌群含量检测

将处理后的水样利用发酵法对其中的粪大肠菌群进行测定。首先以无菌操作等量抽取15mL水样充分摇匀，将该水样加入到装有7.5mL的两倍浓缩乳糖蛋白培养液的试管中；再在试管中加入9.35mL蛋白酶，摇匀；然后将摇匀后的溶液放入30℃的环境中培养粪大肠菌群，培养时间为20-24h；最后在培养期间观察装有溶液的试管的颜色是否发生变化。如果试管颜色变为淡黄色，则表示溶液为阳性，且水样中含有粪大肠菌群；如果试管颜色没有发生变化，则表示溶液为阴性，水样中不含有粪大肠菌群。利用仪器法对含有粪大肠菌群的水样进行含量测定，选择山东博科科学仪器有限公司生产生物电解质分析仪作为测定仪器，将测定仪器功率设定为650W，载气流量设定为0.56 mL/min，观测高度设置为15mm，雾化器压力设定为0.65MPa，辅助气流量设定为0.25ml/min，提升量参数设定为0.85mL/min。设定完仪器参数后，将测量仪器预热5min，然后选取5mL试管溶液放入到检测仪器内对其进行电离，读取溶液中粪大肠菌群等离子放射强度。根据仪器分析法测定出的地表水水样中粪大肠菌群电解质离子浓度，运用公式计算试管溶液中粪大肠菌群含量，并将每个水样粪大肠菌群含量测定结果进行标记，为后续地表水粪大肠菌群污染等级分析提供数据依据。其计算公式如下：

公式中，K为水样中粪大肠菌群含量；α为粪大肠菌群等离子放射强度；∂为地表水水样溶液体积，mL。

1.4 地表水粪大肠菌群监测结果分析

将所有监测点水样中的粪大肠菌群含量检测结果进行统计，计算出监测区域地表水粪大肠菌群平均含量。并依据《地表水环境质量标准》GB3614-2008，对该区域地表水粪大肠菌群污染等级进行判断，下表为地表水粪大肠菌群等级评价标准。

依据表1，确定监测区域粪大肠菌群污染等级，等级越高，说明该区域地表水粪大肠菌群污染程度越高，需要立即采取相关措施对其进行治理；等级越低，说明该区域地表水粪大肠菌群污染程度越低，也就是地表水中粪大肠菌群含量越少，水质比较好，可以满足人类生活用水要求。按照以上程序对地表水粪大肠菌群进行监测分析，监测分析周期以及监测分析标准可以根据地表水实际情况确定。

表1 地表水粪大肠菌群污染等级评价标准

2 实验

2.1 实验设计

以某区域地表水为实验对象，该区域地表水面积约2643km²，居民生活用水均来自于区域内的五个自来水厂，而这五个自来水厂约有95%以上的水均取自该区域地表水，所以该区域地表水水质的优劣一定程度上关系着城镇居民的健康水平。实验利用此次设计方法与传统方法对该区域地表水中粪大肠菌群进行监测。在该区域内布置100个监测点，对监测点地表水粪大肠菌群含量进行检测，并记录粪大肠菌群检测结果，将所有的监测结果统计记录在电子表格中，并从中随机抽取10个监测点监测数据作为实验数据，将其与实际地表水粪大肠菌群情况进行差值比较，计算出这10个监测点的平均相对误差。

2.2 实验结果分析

实验以两种方法的平均相对误差作为实验结果，对两种地表水粪大肠菌群监测分析方法进行对比，实验结果如表2所示。

从表2中可以看出，此次设计方法对于地表水粪大肠菌群监测具有较低的平均相对误差，平均相对误差可以控制在0.004~0.025mg/L之间；而传统方法平均相对误差在0.267~3.164mg/L之间，监测精度具有较大的不确定性和不稳定性，平均相对误差远远高于此次设计方法。证明此次设计的监测分析方法可以满足地表水粪大肠菌群监测分析基本需求。

表2 两种方法平均相对误差对比（mg/L）

3 结束语

本文针对目前地表水粪大肠菌群监测现状，设计了一种新的监测方法。该方法的应用能够更加全面地反映出地表水粪大肠菌群实际情况，有效提高了地表水粪大肠菌群监测结果的准确性和客观性，为地表水环境治理以及地表水环境改善提供准确的数据依据，有助于完善地表水环境保护和治理机制，提高地表水环境质量，同时为有效保护地表水环境以及地表水资源的可持续利用提供参考依据。地表水作为人类生产生活的主要淡水资源，其污染物不仅仅包括粪大肠菌群一种。此次设计的方法仅适用于地表水中粪大肠菌群监测，研究内容具有一定的局限性，因此今后还会对地表水中其他污染物的监测分析方法进行研究，以促进地表水资源可持续发展及利用。