基本信息
- 项目名称：
- 三峡水库万州水域微生物污染监测及定量风险评价
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 为了了解三峡水库局部水域水体微生物污染状况和健康风险，给三峡水库粪便污染防治和健康风险管理提供科学依据。项目以三峡水库万州水域为研究背景，在2009.7至2011.1间利用MPN-PCR等技术对监测水域不同监测点和污水处理厂的水样进行了菌落总数、总大肠菌群数、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌、粪链球菌、肠球菌、沙门氏菌、肠出血性大肠杆菌的监测，并用数学模型对游泳者的病原感染风险进行了定量评价。
- 详细介绍：
- 由于水环境污染或水系传播而引起人类病原体感染仍是当今世界上危害范围最广的环境问题。随着社会的发展，环境污染问题必然越来越受重视，这就要求能快速及时反映环境质量状况和变化规律，以便采取有效的防治措施。 三峡水库是我国新形成的一个特殊而重要的淡水资源库。目前，对三峡库区水体的监测主要集中在化学需氧量、生化需氧量、溶解氧、有机物以及一些重金属离子等指标，由于微生物监测受时间和地域限制，对三峡库区水体微生物污染监测相对薄弱和滞后。为了了解三峡水库局部水域水体微生物污染状况和健康风险，给三峡水库粪便污染防治和健康风险管理提供科学依据。本研究以三峡水库万州水域为研究背景，在2009年7月至2011年1月间利用平板法、MPN-PCR、最大可能数法和滤膜法对监测水域上下游、支流回水区、取水区、城边江水和污水处理厂的水样进行了菌落总数、总大肠菌群数、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌、粪链球菌、肠球菌、沙门氏菌、肠出血性大肠杆菌的监测，并用数学模型对游泳者的病原菌感染风险进行了定量评价。 研究结果显示，三峡水库防洪期的粪便污染指示微生物浓度明显较高于蓄水期，支流回水区和城边江水的指示微生物浓度明显高于长江干流，污水处理厂进水口的指示微生物浓度显著高于出水口，指示菌有随温度和入库日流量降低而减少的趋势。蓄水期（10月至次年5月），所有粪便污染指示菌浓度最低，且城市下游的浓度要高于上游，防洪期粪便污染指示菌浓度最高。蓄水期，98.7%（74/75）的长江干流和支流回水区为I－III类水质，25%（5/20）的城边江水为IV类水质。在支流回水区沙门氏菌的检测浓度最高，为21 MPN/L；在城边江水和支流回水区肠出血性大肠杆菌的检出浓度最高，为15 MPN/L。游泳者在三峡水库游泳时的沙门氏菌和肠出血性大肠杆菌的平均感染风险分别在0.0012‰－0.016‰和0.0000011‰－0.000022‰之间，最高感染风险分别为0.063‰和0.000041‰。未成年人在三峡水库游泳时的感染风险会更高，而职业潜水员的感染风险会较低。 研究表明，三峡水库蓄水期水质较好，蓄水期间城市对三峡水库的微生物污染是一个不可忽视的主要来源，防洪期是三峡水库水质最差的时期。尽管粪便污染指示菌监测显示在万州水域游泳绝大部分时间是安全的，但是在三峡水库支流回水区、城边江水和干流游泳，仍存在感染沙门氏菌和肠出血性大肠杆菌的健康风险。 通过本课题的研究：①获得三峡水库万州水域蓄水前后水质微生物污染变化，以及城市对三峡水库水质的微生物污染影响；②评价了三峡水库水质微生物污染对游泳者的潜在健康风险。本研究所获得的监测和风险评价数据对三峡水库水体污染防治和健康风险管理有重要的参考价值。同时，也对两岸人民用水安全提供有效预警。并且研究前期部分成果以论文的形式发表《环境污染与防治》杂志上。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 了解三峡水库局部水域水体微生物污染状况和健康风险，给三峡水库粪便污染防治和健康风险管理提供科学依据。课题组利用业余时间，以三峡水库万州水域为研究背景，在2009.7至2011.1间用MPN-PCR等技术对监测水域不同监测点和污水处理厂的水样进行了菌落总数、总大肠菌群数、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌、粪链球菌、肠球菌、沙门氏菌、肠出血性大肠杆菌的监测，并用数学模型对游泳者的病菌感染风险进行了定量评价。
科学性、先进性及独特之处
- 以三峡水库腹心万州水域为背景，利用PCR等技术监测粪便污染指示菌和病原菌，并用数学模型定量评价水体接触时病原感染风险，首次全面对三峡水库万州水域水体粪便污染和风险评价研究，可量化三峡库区面、源及点的污染程度。
应用价值和现实意义
- 对三峡库区水体进行微生物污染监测及其风险评价，符合国家关于加强三峡库区生态环境监测，确保三峡库区水质安全的需要。通过本课题的研究：①达到了解三峡水库特定水域蓄水前后水质微生物污染变化，以及城市对三峡水库水质的微生物污染影响；②评价三峡水库水质微生物污染对游泳者的潜在健康风险。本研究所获得的监测和风险评价数据对三峡水库水体污染防治和健康风险管理有重要的参考价值。
学术论文摘要
- 为了了解三峡水库局部水域水体微生物污染状况和健康风险，给水库粪便污染防治和健康风险管理提供科学依据。2009.7至2011.1间利用PCR等技术对采自三峡水库万州水域6个监测点和3个污水处理厂的水样进行了菌落总数、总大肠菌群数、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌、粪链球菌、肠球菌、沙门氏菌、肠出血性大肠杆菌（EHEC）的监测，用数学模型对游泳者的病菌感染风险进行了定量评价。结果显示，防洪期粪便污染指示菌浓度明显高于蓄水期，回水区和城边江水的指示菌浓度明显高于长江干流。蓄水期间，98.7%的干流和支流水样为III类以内水质，25%的城边水样为IV类水质，且城市下游的指示菌浓度要高于上游。支流回水区沙门氏菌的检测浓度最高（21 MPN/L），城边江水和支流回水区EHEC的检出浓度最高（15 MPN/L）。游泳时的沙门氏菌和EHEC的最高感染风险分别为0.063‰和0.000041‰。研究表明，蓄水期间城市对三峡水库的微生物污染是一个不可忽视的主要来源，尽管粪便污染指示菌监测显示在万州水域游泳绝大部分时间是安全的，但是在三峡水库支流回水区和城市江边游泳仍存在感染沙门氏菌和EHEC的健康风险。
获奖情况
- 本作品前期成果在《环境污染与防治》上发表。 王启龙等. 三峡库区水体微生物污染调查. 环境污染与防治（网络版）, 2010, （9）：1－7.
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1、黄真理, 李玉樑, 陈永灿, 等. 三峡水库水质预测和环境容量计算[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2006. 2、Savichtcheva O, Okabe S. Alternative indicators of fecal pollution: relations with pathogens and conventional indicators, current methodologies for direct pathogen monitoring and future application perspectives[J]. Water Res, 2006, 40(13):2463-2476. 3、Schijven J, de Roda Husman A M. A survey of diving behaviour and accidental water ingestion among Dutch occupational and sport divers to assess the risk of infection with waterborne pathogenic microorganisms[J]. Environ Health Perspect, 2006, 114(5):712-717. 4、 陈景春, 潘建华, 罗林. 重庆三峡库区畜禽粪便污染研究[J]. 农业环境与发展, 2008, (2):100－104,118. 5、Schets F M, van Wijnen J H, Schijven J F, et al. Monitoring of waterborne pathogens in surface waters in amsterdam, the Netherlands, and the potential health risk associated with exposure to cryptosporidium and giardia in these waters[J]. Appl Environ Microbiol, 2008, 74(7):2069-2078.
同类课题研究水平概述
- 由于水环境污染或水系传播而引起的病原体感染仍是当今世界上危害范围最广的环境问题。随着社会的发展，环境污染问题必然越来越受重视，这就要求能快速及时反映环境质量状况和变化规律，以便采取有效的防治措施。通常化学物质的浓度是可测定的，而生物性污染（如病原体污染）需要综合评定。因此，环境病原监测、污染分布和风险评价研究是十分必要、不可缺少的。风险评价是在20世纪40～50年代随核工业的风险而作为一门正式学科出现，在20世纪50年代以来，安全风险在核工业、石油精炼工业、化学品加工工业以及宇航业中被广泛使用。但危害评估是在1986年美国环保署公布“致癌风险评价指南”后才开始实行。病原体风险评价比较新，它始于20世纪80年代中期，但是它已经在一些发达国家在完善政府法规中初步得到了应用。目前，世界各国，特别是一些发达国家，对水源水的病原污染分析和风险评价体系建立十分重视，也取得了进展。但由于环境和地域的差异，不同水域的病原体污染情况和风险程度不尽相同，而病原风险评价研究和应用在我们国家还处于初步阶段，特别是在新形成的三峡水库，病原体污染状况和风险评价不曾见报道。自从三峡工程建设以来，三峡库区的生态环境，特别是三峡水库的水质安全就倍受国家高度重视和世界的关注。《国务院关于推进重庆市统筹城乡改革和发展的若干意见》（国发〔2009〕3号）中分别强调指出：加强库区生态环境建设，健全库区生态环境保护体系，把三峡库区建成长江流域的重要生态屏障，维护长江健康生命；加强三峡库区生态环境监测系统建设；加强城乡污染综合治理，以确保城乡集中式饮用水源地和三峡库区水质安全为重点。到2012年，环境保护和生态建设取得积极进展，三峡库区长江干流水质达到Ⅱ类。到2020年，三峡库区长江干流水质稳定保持Ⅱ类。因此，对三峡水库进行全面系统的病原体污染动态监测，摸清病原体污染分布规律和评价其潜在健康风险十分必要，符合国家关于加强三峡库区生态环境监测系统建设，确保城乡集中式饮用水源地和三峡库区水质安全的需要。 但目前对三峡库区水体的监测主要集中在化学需氧量、生化需氧量、溶解氧、有机物以及一些重金属离子等指标，由于微生物监测受时间和地域限制，对三峡库区水体微生物污染监测相对薄弱和滞后。而微生物污染在某些程度上比化学污染更易造成传染病的流行，影响和损失更加直接。
