饮用水给水管网铁腐蚀产物中的细菌群落

第33卷第1期2014年1月环境化学ENVIＲONMENTALCHEMISTＲYVol．33，No．1January2014檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵殝殝殝殝通讯饮用水给水管网铁腐蚀产物中的细菌群落及其在末梢死水中的发生饮用水给水管网中的微生物会导致供水系统水质恶化，一直备受关注．管网中的细菌通常以两种形式分布，即水中的游离细菌及固着于管壁的生物膜．这些细菌在管网中的生长有可能导致病原菌爆发，固着于管壁的微生物可通过代谢活动而加速管道内壁的电化学腐蚀过程，而生物膜的脱落伴随着金属元素的释放则会产生有颜色的出水(国内供水行业俗称黄或红水、黑水)，因此，给水管网中的微生物状况是影响饮用水水质的重要因素之一．管网水中游离细菌与管壁固着细菌各自的发生以及二者之间的关系是一个有争议的话题，颇似“鸡与蛋的关系”．一种经典的观点认为管壁固着细菌是供水管网中细菌的“库”，在种类和数量上均占绝对优势．支持这个观点的直接证据并不多，原因是从运行的管网管壁直接取样进行分析存在困难．而如果这个观点成立，可以推断出管壁固着细菌会深刻地影响管网末梢水．山东大学环境科学与工程学院李力副教授研究组主要研究环境中特征微生物的分布、发生机制与控制技术，以及污染物的微生物降解机理．该研究组以给水管网中的微生物为研究目标，分析了铸铁管内壁腐蚀产物与停留时间较长的管网末梢水中细菌群落组成之间的关系，相关研究工作最近在英国皇家化学会学术期刊EnvironmentalScience:Processes＆Impacts(Environ．Sci．:ProcessesImpacts，2013，15(7)，1332-1340)上发表．这篇文章的研究结果为管壁固着细菌对管网末梢水的影响提供了较直接的证据．这项研究工作是针对黄河下游城市某给水管网开展的．首先在彼此相距1—7km的管网4个点收集爆管事件中替换下来的铸铁管(DN≤60mm)，将每个取样点获得的铸铁管内壁上的腐蚀产物小心剥离，分别以X射线粉末衍射(X-raypowderdiffraction，XＲD)考察其矿相组成、以电感耦合等离子体发射光谱(Inductivelycoupledplasmaopticalemissionspectrometry，ICP-OES)考察其元素组成．同时从腐蚀产物样品中提取总DNA，扩增细菌16SrＲNA基因片段，进行变性梯度凝胶电泳(Denaturinggradientgelelectrophoresis，DGGE)分析，回收主要电泳条带，测序后经比对分析得到细菌的种属组成．其次，在管段取样区域中采集两处特殊的末梢水(管网水停留时间较长，出水偏黄色)，以微孔滤膜(0．22μm)过滤截留细菌细胞及颗粒物，同上，以XＲD，ICP-OES进行样品理化分析、以PCＲ-DGGE分析细菌群落组成．将上述两类样品的理化分析结果、细菌群落组成进行比较，得到以下结论:(1)二者主要的微生物种属组成是相同的，均包括根瘤菌(Ｒhizobium)，假单胞菌(Pseudomonas)，乳酸球菌(Lactococcus)，短波单胞菌(Brevundimonas)，莱茵海默氏菌(Ｒheinheimera)，节杆菌(Arthrobacter)，芽孢杆菌(Bacillus)，以及草螺菌(Herbaspirillum);通过系统发育树分析，发现即使是各自所包含的未定名的未培养微生物也有很密切的关系．另外，需要引起关注的是二者之中都检出了条件致病菌—蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)．(2)在腐蚀产物中检出了痕量的锰(Mn)、锌(Zn)、铅(P