【摘 要】
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水体污染不仅会影响水质,导致水生态系统退化,且会对水体中微生物的种类组成和数量造成影响。大量人体肠道病原菌会随着污染物潜入水体,并通过饮用水、农业灌溉等传播途径进入人体,对人体健康造成威胁。本研究以安徽阜阳迪沟采煤沉陷区为对象,以合肥市饮用水源地董铺水库为参照系,在分析水体水质的基础上,基于实时荧光定量PCR(q PCR)技术,结合单因素方差分析、RDA分析和Arcgis等分析方法探究上覆水和沉积
【基金项目】
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国家重点研发计划项目2018YFD0800301;
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水体污染不仅会影响水质,导致水生态系统退化,且会对水体中微生物的种类组成和数量造成影响。大量人体肠道病原菌会随着污染物潜入水体,并通过饮用水、农业灌溉等传播途径进入人体,对人体健康造成威胁。本研究以安徽阜阳迪沟采煤沉陷区为对象,以合肥市饮用水源地董铺水库为参照系,在分析水体水质的基础上,基于实时荧光定量PCR(q PCR)技术,结合单因素方差分析、RDA分析和Arcgis等分析方法探究上覆水和沉积物中五种人体肠道病原菌致病基因(O157:H7型大肠杆菌的eae基因、肠炎沙门氏菌的ttr基因、志贺氏菌的ipa H基因、粪肠球菌的div IVA基因和小肠结肠炎耶尔森菌的ail基因)丰度的空间分布差异及其影响因素,综合探讨迪沟采煤沉陷区水域作为饮用水源地的合适性。相关试验结果如下:(1)采煤沉陷区水体理化性质分析结果表明:上覆水p H(7.70~8.16)呈弱碱性,氮磷含量均显著高于董铺水库。氨氮(NH3-N)和硝氮(NO3-N)含量分别为0.15~3.34 mg/L和0.33~2.18 mg/L,总氮(TN)和总磷(TP)含量分别为1.40~6.18 mg/L和0.11~1.57 mg/L,溶解氧和CODMn的含量分别为5.25~11.23mg/L和3.61~14.13 mg/L。硝氮、氨氮、总氮、总磷含量及高锰酸钾指数分别是董铺水库的3.17、5.94、5.57、5.58和1.52倍,大部分水域的上覆水属Ⅳ类和Ⅴ类综合水级别。沉积物p H(7.35~8.42)呈弱碱性,氮磷含量均显著高于董铺水库。氨氮和硝氮含量分别为16.14~120.05 mg/L和14.54~120.23 mg/L,总氮和总磷含量分别为150.49~2847.49 mg/L和329.71~4557.42 mg/L,重金属As、Zn和Cu的含量(最大值分别为35.23 mg/L、500.16 mg/L和83.49 mg/L)也显著高于董铺水库。(2)采煤沉陷区水体中五种致病基因的相对丰度具有显著的空间差异,且在上覆水和沉积物中的空间分布不一致。上覆水中,致病基因的相对丰度在0.09×10-4~9.83×10-4范围,相对丰度最大和最小的基因分别是ipa H基因和ail基因。三个主要污染区域受eae基因污染的程度由大到小依次是生活污水污染区>煤矸石污染区>养殖废水污染区,受ttr、ipa H、ail和div IVA基因污染的程度依次是养殖废水污染区>生活污水污染区>煤矸石污染区。沉积物中,致病基因的相对丰度在0.39×10-4~80.09×10-4范围,相对丰度最大和最小的基因分别是eae和ipa H基因。三个主要污染区域受eae基因污染的程度由大到小依次生活污水污染区>养殖废水污染区>煤矸石污染区,受ipa H基因污染的程度依次是养殖废水污染区>生活污水污染区>煤矸石污染区,受ttr、div IVA和ail基因污染程度最大的均是养殖废水污染区,生活污水污染区和煤矸石污染区受到的影响较小,无显著差异。沉积物中五种人体肠道病原菌致病基因的相对丰度均比上覆水中高,但沉积物中受到病原菌污染的面积较上覆水中范围更小。迪沟采煤沉陷区水域中致病基因的丰度均显著高于董铺水库。(3)上覆水中总氮、溶解氧的含量和沉积物中总磷、Zn的含量分别对上覆水中eae基因和div IVA基因的相对丰度影响显著,上覆水中COD和溶解氧的含量对沉积物中eae基因的相对丰度影响显著。沉积物中总氮的含量对其中ipa H基因的相对丰度有显著影响,Zn的含量对沉积物中div IVA和ail基因的相对丰度影响显著。沉积物中的重金属元素含量与水体中eae基因的相对丰度呈负相关,但Cu、Zn含量与div IVA、ail基因相对丰度之间的关系呈正相关。综上所述,基于水体中五种人体肠道病原菌致病基因丰度及上覆水的理化性质,从公共卫生安全的角度考虑,迪沟采煤沉陷区水域不适合作为饮用水源地。
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