供水管網(wǎng)中的耐氯菌群及其耐氯機(jī)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(shì)，氯仍然是全世界使用最廣泛的消毒劑。加氯消毒的過(guò)程本身就是對(duì)耐氯性細(xì)菌選擇的過(guò)程。這些存在于供水管網(wǎng)中的耐氯菌會(huì)對(duì)飲用水的安全性造成巨大危害。為解決這一問(wèn)題，本文對(duì)供水管網(wǎng)中的耐氯菌群及其耐氯機(jī)制進(jìn)行研究，以期為供水管網(wǎng)中的飲用水的微生物安全的評(píng)估、預(yù)防和控制提供理論基礎(chǔ)。
　　對(duì)東北某市從水廠到供水管網(wǎng)末端不同采樣點(diǎn)的主體水和生物膜進(jìn)行了耐氯菌檢測(cè)，并利用Illumina M

2、iSeq高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)生物膜中耐氯菌的多樣性進(jìn)行了分析。結(jié)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(gè)數(shù)量級(jí)。在水廠清水池池壁的生物膜細(xì)菌多樣性較低，但在管網(wǎng)輸送過(guò)程中多樣性會(huì)逐漸增加，在樹(shù)狀管網(wǎng)末端細(xì)菌多樣性也會(huì)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(xì)菌占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位且相對(duì)較為耐氯；在供水管網(wǎng)末端非耐氯性細(xì)菌占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，并存在一定比例的硝化細(xì)菌（Nitrosomonadaceae和Nitrospira）。
　　針對(duì)供水管網(wǎng)中不同管材和流速等條件，運(yùn)用異養(yǎng)菌計(jì)數(shù)法、流式細(xì)胞儀計(jì)數(shù)法、PCR-DGGE等分析技術(shù)，通過(guò)供水管網(wǎng)模擬系統(tǒng)和生物膜掛片旋轉(zhuǎn)反應(yīng)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(duì)主體水和生物膜中耐氯菌生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明

4、，管材對(duì)耐氯菌數(shù)量和種群結(jié)構(gòu)影響均較大，而流速只對(duì)生物膜耐氯菌數(shù)量影響較大。生物膜基本成熟時(shí)，5種管材生物膜上的耐氯菌數(shù)量大小順序?yàn)椋鸿T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(mén)（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(duì)生物膜形成和耐氯性的影響，利用96孔微量細(xì)胞培養(yǎng)板振蕩培養(yǎng)法，對(duì)在供水管網(wǎng)模擬系統(tǒng)中分離的5種耐氯菌進(jìn)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(duì)經(jīng)72 h培養(yǎng)的生物膜加入不同濃度的余氯，并測(cè)定了不同時(shí)期、不同處理的生物膜的生物量、活性和細(xì)菌總數(shù)。結(jié)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(qiáng)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(guò)程中，Acidovorax+Acinetobacter，Sphingomonas+Bacillus，Sphingomonas+Acidovorax和Acidovorax+ Microbacterium表現(xiàn)為協(xié)作關(guān)系；Acinetobacter+Microbacterium，Sphingomonas+Mi

7、crobacterium和Sphingomonas+Acinetobacter表現(xiàn)為競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，Acidovorax+Bacillus，Bacillus+Acinetobacter和Bacillus+Microbacterium表現(xiàn)為中性關(guān)系。在整個(gè)培養(yǎng)期內(nèi)，多菌混合均表現(xiàn)為強(qiáng)的生物膜形成能力，Microbacterium laevaniformans對(duì)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(duì)5種菌混合生物膜具有弱的促進(jìn)作用；Sphingomonas sp對(duì)5種菌混合生物膜先表現(xiàn)出弱的促進(jìn)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(qiáng)至弱分別為：Bacillus cereus>Sphingomonas sp.> Acidovorax defluvii> Microbacterium laevaniformans> Acinetobactersp.。Bac

9、illus cereus耐氯性最強(qiáng)，是因?yàn)楫a(chǎn)生了芽孢，0.6 mg/L和1 mg/L的余氯是產(chǎn)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(jìng)爭(zhēng)或中性關(guān)系，因此與Microbacterium laevaniformans混合的雙菌生物膜細(xì)菌的耐氯性也會(huì)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(xì)菌的耐氯性，Bacillus cereus存在時(shí)