供水管網(wǎng)中的耐氯菌群及其耐氯機制研究.pdf

1、由于氯的消毒效率高、穩(wěn)定性好、易于使用、成本低廉等優(yōu)勢，氯仍然是全世界使用最廣泛的消毒劑。加氯消毒的過程本身就是對耐氯性細菌選擇的過程。這些存在于供水管網(wǎng)中的耐氯菌會對飲用水的安全性造成巨大危害。為解決這一問題，本文對供水管網(wǎng)中的耐氯菌群及其耐氯機制進行研究，以期為供水管網(wǎng)中的飲用水的微生物安全的評估、預防和控制提供理論基礎。
　　對東北某市從水廠到供水管網(wǎng)末端不同采樣點的主體水和生物膜進行了耐氯菌檢測，并利用Illumina M

2、iSeq高通量測序技術對生物膜中耐氯菌的多樣性進行了分析。結果表明，耐氯菌在該供水管網(wǎng)中普遍存在，生物膜中耐氯菌數(shù)目至少高于主體水中耐氯菌數(shù)目1個數(shù)量級。在水廠清水池池壁的生物膜細菌多樣性較低，但在管網(wǎng)輸送過程中多樣性會逐漸增加，在樹狀管網(wǎng)末端細菌多樣性也會顯著增加。在供水管網(wǎng)的前中端，Pseudomonas、Bacillus、Acinetobacter、Sphingobium、Sphingomonas、Acidovorax和Rhodo

3、pseudomonas屬的細菌占據(jù)優(yōu)勢地位且相對較為耐氯；在供水管網(wǎng)末端非耐氯性細菌占據(jù)優(yōu)勢地位，并存在一定比例的硝化細菌（Nitrosomonadaceae和Nitrospira）。
　　針對供水管網(wǎng)中不同管材和流速等條件，運用異養(yǎng)菌計數(shù)法、流式細胞儀計數(shù)法、PCR-DGGE等分析技術，通過供水管網(wǎng)模擬系統(tǒng)和生物膜掛片旋轉反應器，研究了大于0.97 mg/L的余氯濃度條件下的管材和流速對主體水和生物膜中耐氯菌生長的影響。結果表明

4、，管材對耐氯菌數(shù)量和種群結構影響均較大，而流速只對生物膜耐氯菌數(shù)量影響較大。生物膜基本成熟時，5種管材生物膜上的耐氯菌數(shù)量大小順序為：鑄鐵>水泥砂漿>銅> PE>304不銹鋼。γ變形菌綱中的Moraxella和α變形菌綱中的Sphingomonas在5種管材中均存在。除水泥砂漿管材外，厚壁菌門（Firmicutes）中的Bacillus在4種管材中均存在。其它耐氯菌則只存于1～3種管材中。值得注意的是，在已鑒定的17種耐氯菌中，有11種

5、為條件致病菌。
　　為了解供水管網(wǎng)中耐氯菌的種群多樣性和種群間相互作用對生物膜形成和耐氯性的影響，利用96孔微量細胞培養(yǎng)板振蕩培養(yǎng)法，對在供水管網(wǎng)模擬系統(tǒng)中分離的5種耐氯菌進行單一菌種及雙菌、4種或5種多菌混合培養(yǎng)形成生物膜，對經(jīng)72 h培養(yǎng)的生物膜加入不同濃度的余氯，并測定了不同時期、不同處理的生物膜的生物量、活性和細菌總數(shù)。結果表明：經(jīng)72 h培養(yǎng)后，所有單一菌種、雙菌和多菌均能形成生物膜。其中，單一菌種生物膜中Acineto

6、bacter sp.表現(xiàn)為最強的生物膜形成能力，Acidovorax defluvii表現(xiàn)為最弱的生物膜形成能力。在雙菌混合生物膜形成過程中，Acidovorax+Acinetobacter，Sphingomonas+Bacillus，Sphingomonas+Acidovorax和Acidovorax+ Microbacterium表現(xiàn)為協(xié)作關系；Acinetobacter+Microbacterium，Sphingomonas+Mi

7、crobacterium和Sphingomonas+Acinetobacter表現(xiàn)為競爭關系，Acidovorax+Bacillus，Bacillus+Acinetobacter和Bacillus+Microbacterium表現(xiàn)為中性關系。在整個培養(yǎng)期內，多菌混合均表現(xiàn)為強的生物膜形成能力，Microbacterium laevaniformans對5種菌混合生物膜具有弱的抑制作用；Acinetobactersp.，Acidovora

8、x defluvii和Bacillus cereus對5種菌混合生物膜具有弱的促進作用；Sphingomonas sp對5種菌混合生物膜先表現(xiàn)出弱的促進作用，后表現(xiàn)出為弱的抑制作用。
　　五種耐氯菌的耐氯性由強至弱分別為：Bacillus cereus>Sphingomonas sp.> Acidovorax defluvii> Microbacterium laevaniformans> Acinetobactersp.。Bac

9、illus cereus耐氯性最強，是因為產生了芽孢，0.6 mg/L和1 mg/L的余氯是產生芽孢的最佳濃度。在雙菌生物膜中，由于Microbacterium laevaniformans與其它4種耐氯菌多為競爭或中性關系，因此與Microbacterium laevaniformans混合的雙菌生物膜細菌的耐氯性也會受到一定程度的抑制。與單一菌種、雙菌生物膜相比，多菌生物膜顯著提高了細菌的耐氯性，Bacillus cereus存在時