保山市饮用水水源地水中的大肠杆菌分析

杨 艳 杨廷彬 张绍龙 刘 超

（保山市质量技术监督综合检测中心，云南 保山 678000）

保山市位于横断山区西南部，是我国典型的边境山地城市，可作为国家生态安全的重要屏障。然而，随着城镇化的推进，山地城市人口增加、工业区扩张、水源地减少，饮用水安全问题已日益突出[1]。病原微生物严重威胁人类健康，其中大肠菌群是饮用水最大的安全隐患。大肠杆菌（Escherichia coli）是最为常见的水体病原微生物，能引发呕吐、严重的腹泻和败血症等，因而检测水源地大肠杆菌含量对于饮水安全尤为重要[2]。尽管如此，目前关于保山市饮用水水源地水中总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌的研究鲜见报道，对该市水源地总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌群分布情况知之甚少。本研究拟在保山市饮用水水源地取水样，并分析其中总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌群的数量，研究结果对保障山地城市饮用水安全、制定水源保护政策具有积极的参考意义。

1 材料与方法

1.1 获取水样

2019年7月-8月对保山市13个乡镇（板桥、丙麻、金鸡、潞江、芒宽、蒲缥、水寨、瓦房、瓦马、瓦窑、西邑、辛街和杨柳）共计48个水源地（图1）进行采样：用经高温灭菌的取样瓶在距岸边2 m水深15 cm处取水样5 L，带回实验室于4℃避光保存备用。样本覆盖了保山市90%的水源地。

图1 保山市13个乡镇48个饮用水水源地的分布

1.2 检测方法

总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌群的检测方法参照《GB/T 5750.12-2006-生活饮用水标准检验方法-微生物指标》中的多管发酵法。

1.3 数据分析方法

为满足正态性假设，对总大肠菌群数量进行Log-10转化。用单因素方差分析（One way-ANOVA）分别比较不同水源地总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌数量的差异，用皮尔森相关性（Pearson correlation）检验分析总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌数量两两之间的相互关系[3]。数据分析与作图在R 3.6.2中完成[4]。

2 研究结果

2.1 不同水源地总大肠菌群数的比较

对保山市不同水源地的饮用水进行总大肠菌群多管发酵法检测，发现丙麻乡的水源地（3个）总大肠菌群数量有较高的趋势，总大肠菌群数达到730±617 MPN/100 mL，金鸡乡的水源地（3个）未检出总大肠菌群（图2）；潞江镇的水源地（3个）耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌数量有较高的趋势，分别为547±745 MPN/100 mL、94±105 MPN/100 mL，金鸡乡的水源地（3个）、辛街乡的水源地（5个）均未发现耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌（图2）。

图2 水样中总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌数量的分布

单因素方差分析的结果表明，13个乡镇水源地的总大肠菌群（F=1.416,P=0.191）、耐热大肠菌群（F=1.934,P=0.054）和大肠埃希氏菌（F=1.528,P=0.148）菌落数量的差异在统计学上并不显著（图3）。但同一个乡镇不同水源地的菌群间可能存在较大差异，如潞江镇水源地（3个）间的总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌数量波动最大，分别为：552±741 MPN/100 mL、547±745 MPN/100 mL、94±105 MPN/100 mL（图3），而金鸡乡水源地（3个）间的总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌数量波动最小，都为：0±0 MPN/100 mL（图3）。

图3 水样中总大肠菌群（A）、耐热大肠菌群（B）及大肠埃希氏菌（C）的数量波动

2.2 总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌数的相互关系

皮尔森相关性分析的结果表明，保山市不同饮用水水源地的总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌群的数量之间都呈显著正相关关系，总大肠菌群数与耐热大肠杆菌数相关系数为0.76，总大肠菌群数与大肠埃希氏菌数相关系数为0.73，而耐热大肠杆菌数与大肠埃希氏菌数相关系数达到0.94（表1）。

表1 保山市饮用水水源地总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌数的相互关系

3 结论与讨论

保山市不同乡镇的水源地总大肠菌群差异不显著，大肠杆菌数量没有本质上的差异。对于这种结果有两种可能的解释：一方面，水资源扩散性强，具有较高的空间相关性，在保山市这种局域小尺度上不能观察到水质的显著差异[5]；另一方面，存在同一乡镇内不同水源地水中菌群数量之间差异大的情况（如图3所示潞江镇），可能掩盖了乡镇间不同水源地的差异，因而以乡镇为单元比较水质可能不够合理，建议在今后的研究中以生态系统类型为单元来比较水质。此外，水中微生物类群的特点与水源地的气候类型有关，比如：潞江镇3个水源地的耐热大肠杆菌数有增加的趋势；潞江镇属于干热河谷，长期的高温可能导致水环境中耐热微生物的产生[6]。

保山市饮用水水源地耐热大肠杆菌、大肠埃希氏菌及总大肠菌群的数量间存在正相关关系，暗示总大肠菌群在水中存在协同关系。总大肠菌群由水中获取的资源有限，为了减少对资源的竞争，合理共享生存资源，一些菌群在生态习性与生理结构上做出调整，表现为生态位的分化，甚至有些菌群在适应水环境过程中与其他菌群在代谢途径上功能互补[7]。由于水中不同大肠菌群数量存在相关性，建议在今后的研究或者检测中适当减少相关性高的菌群监测，如：耐热大肠杆菌与大肠埃希氏菌只检测其中一种即可，能降低研究或者检测成本。