水体粪便污染的微生物溯源及研究进展

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1、水体粪便污染的微生物溯源及研宄进/PC冯少强(沈阳铁路疾病预防控制所辽宁沈阳110001)【摘要】人畜粪便是引起水体污染的主要原因之一，快速、准确地判别水体污染的来源，对于保障饮用水及环境水体安全至关重要。因此，利用微生物进行水体污染的溯源分析，己经成为近年来国际上的研究热点。木文简要介绍微生物溯源分析的基木原理、方法及研究进展，以促进微牛.物溯源分析在我国的应用。【关键词】水体粪便污染微生物溯源研究进展【中图分类号】R12【文献标识码】A【文章编号】1672-5085(2014)06-0047-02人畜粪便伍括来自多种野生及饲养动物、家禽、人类的粪便，是引起水体污染的主要原因之

2、一，不仅造成了严重的经济损失，也不断威胁着人类的生存环境和健康。尽管世界各国的环境质量和污染治理状况各不相同，但是粪便的源污染问题却是普遍存在的［1］。由于非点源粪便污染源的随机性、多样性、复杂性，使其呈现面源特征，无法准确掌握粪便污染的来源和定位，只能是“见污治污”，给水体污染的治理工作带来许多困难，也在一定程度上增加了污染治理的成木［2-3］。因此，寻找和确定水体中粪便污染的来源，已经成为水体污染控制和治理的关键性因素。近年来一种识别粪便污染源的新技术一一“微生物溯源”(microbialsourcetracking,MST)分析技术在一些欧美发达国家相继开展，并取得了一定的

3、进展［4-5］,而国内的MST分析技术还处于小规模研究阶段。木文就这方面的情况做一简要综述。1.微牛.物溯源及基木原理：“微生物溯源”(microbialsourcetracking,MST)一词是由Hagedorn和Wiggins(6)于1999年首先提出的，它是指通过比较污染样品与污染源中的粪便污染指示微生物的差异或其牛.物标记的有无来判断污染样品与污染源之间的关系，以便确定其可能的污染来源［7-8］。由于生存环境和饮食结构的不同，不冋宿主粪便中的指示微生物在基因上存在一定的差异，微生物溯源正是利用这种差异来判断污染的来源。它的基本原理是：生活在不同宿主肠道内的微生物群，一方

4、面由于对不同环境胁迫因子的适应和竞争能力的差异，导致微生物种群发生变化，进而形成一个区别于艽他环境的微生物群，亦即具有宿主特异性的种群；另一方面不同宿主肠道内同种微生物，为适应所处的不同生态环境，在功能上产生了一系列特异的环境适应性，并将这些特性遗传给后代，从而使这类微生物都带奋标志艽宿主或生存环境的特异性指纹图谱(如：特异性代谢产物、遗传特征等)。通过分析这些宿主的特异性微生物或特异性指纹图谱，达到识别粪便污染源的目的［9-13］。传统的粪便污染监测方法只能用指示微生物的数量来表示水体受粪便污染的程度，却不能识别污染的真正来源。MST的出现不仅弥补了传统监测方法的不足，而且还能

5、够评价单一污染源的污染贡献率，最终为水体污染风险评估、分配每日最大负荷量(TMDLs)及制定最佳管理方案(BMP)等提供科学依据［14］。1.微生物溯源分析的方法及研究进展微生物溯源分析的方法主要由源指示微生物的选择、源指示微生物的检测和源解析三部分组成。2.1源指示微生物是指能在不同宿主或环境下，具冇遗传多样性并能确定粪便污染源的指示因子。指示微生物及生物标志的选择对于微生物溯源尤为重要。理想的源指示微生物应具有反映水体污染状况，与致病菌存在密切的联系，易于监测，且非自然存在于水体等特点。人肠菌群、粪人肠菌群、人肠杆菌和粪肠球菌是人和动物肠道中的微生物，它们的出现常被视为环境受

6、到粪便污染的的标志。但是，近年来的研究发现，作为传统水体污染监测指示微生物的大肠菌群和粪大肠菌群中的部分菌株在环境中是自然存在的，且与致病菌联系较少，不宜作为微生物溯源的指示微生物。而大肠埃希氏菌、粪肠球菌、双歧杆菌等是微生物溯源理想的指示微生物(15)。除了细菌指示物外，一些直接监控特殊肠道病毒的方法也被用于MST的研究中，应用的病毒指示物主要包括：脆弱拟杆菌HSP40噬菌体，F+RNA大肠杆菌噬菌体及其它宿主特异性肠道病毒［16-17］。2.2源指示物检测方法是指对粪便的特异性指示物或指示物的特异性指纹图谱的分析方法。它是MST方法中的关键组成部分，一般包括传统微生物法、分子

7、生物学方法及表型法。2.2.1传统微生物法是指通过分离培养直接检测样品中的源指示微生物个体存在与否的方法。主要适用于细菌型和部分病毒型指示微生物，例如通过培养的方法测定大肠埃希氏菌、肠球菌属等；通过检测脆弱类杆菌HSP40噬菌体、F-RNA大肠杆菌噬菌体血清分型在水中的存在与否来确定粪便污染源。苏主要缺点是工作量大，检测培养时间长。2.2.2分子生物学法是以核酸探针技术、聚合酶链式反应(PCR)为基础,利用在不同宿主环境内存在的同一种微生物具有相似但有差异的基因图谱，反向追踪其所