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饮用水管网中病原微生物二次增长问题已经越来越受到人们的关注。输水管网中存在生物膜、腐蚀产物、悬浮颗粒物、松散沉积物,这些物相为病原微生物提供了理想的生存场所。当水质等因素扰动时,生物膜、腐蚀产物等中的病原菌可能会脱落、释放进入管网水体,甚至迁移到水龙头,从而对饮用水产生二次污染,产生潜在感染风险。传统病原菌的研究往往关注肠道病原菌如大肠杆菌(Escherichia coli),肠球菌(Enterococcus),伤寒杆菌(Typhoid bacillus)等,而条件致病菌(Opportunistic pathogens,OPs)作为饮用水管网系统中的特殊病原菌,其二次增长及在管网中的分布研究在国内研究还较少。基于此,本研究通过实际管网条件致病菌调查、实验室模拟管网研究、纯菌实验,对条件致病菌在饮用水中分布特征和不同消毒工艺消毒效果进行了相关研究,主要研究结果如下: 1.对中国北方某城市11个水龙头44个水样中所含条件致病菌和阿米巴虫进行定量分析。结果表明,水龙头中军团杆菌和分枝杆菌的基因拷贝数高于气单胞菌(p<0.05)。军团杆菌和分枝杆菌其检出率为100%(44/44),而铜绿假单胞菌和气单胞菌的检出率分别为79.54%(35/44)和77.27%(34/44),说明军团杆菌和分枝杆菌为水龙头水中优势条件致病菌。44个样品中均未检出鸟分枝杆菌和福氏纳格里阿米巴虫。棘阿米巴虫检出率高达95.45%(42/44)。夏季水龙头水中条件致病菌平均基因拷贝数最高(铜绿假单胞菌除外),说明其分布的季节性。不同使用频率的水龙头对比发现,使用频率较低的水龙头水中条件致病菌基因拷贝数高于使用频率较高的水龙头。Spearman拟合分析发现条件致病菌含量与自由氯浓度存在一定负相关性(rs=-0.311到-0.710,p<0.05),但与AOC,BDOC,浊度相关性不显著(p>0.05)。Spearman分析表明条件致病菌之间存在一定相关性(rs=0.319-0.785,p<0.05),说明龙头水中条件致病菌之间可能存在一定生态关系。 2.以氯消毒(Cl2)、臭氧+氯消毒(O3-Cl2)为对照,研究O3-BAC-Cl2处理工艺对地表水输水管网条件致病菌影响。结果发现,在生物活性炭柱中,上、中、下层水中的AOC,BDOC,HPC依次递减,且上层到中层递减幅度大于中层到下层。定量分析条件致病菌在生物活性炭柱中不同深度分布发现,活性炭过滤柱中条件致病菌含量随碳柱深度的增加而减少,这可能是由于活性炭柱中营养物质随着深度增加而减少以及微生物竞争随深度增加而增强的结果。管网出水中条件致病菌含量表明,O3-BAC-Cl2工艺能够明显减少管网出水中条件致病菌含量。但O3-BAC-Cl2对管网管壁生物膜和腐蚀产物中的条件致病菌影响作用不明显,说明生物膜和腐蚀产物中的条件致病菌对消毒工艺具有一定的抵抗性。 3.以氯消毒(Cl2)为对照,研究UV/Cl2组合工艺对地下水输水管网条件致病菌影响。研究表明:在相同的余氯下,UV/Cl2管网出水中条件致病菌含量低于Cl2,说明UV/Cl2能够更有效控制管网水中条件致病菌的增长。UV/Cl2管网和Cl2消毒管网中的腐蚀产物、生物膜、松散沉积物中的条件致病菌含量没有显著差异(p>0.05),这表明腐蚀产物、生物膜、松散沉积物中的条件致病菌对UV/Cl2工艺的抵抗性较强。Spearman拟合分析发现管网出水、生物膜、腐蚀产物、松散沉积物中的条件致病菌之间存在一定的相关性,说明这些物相中条件致病菌存在一定的微生态关系。管网水样16S rRNA Illumina HiSeq测序表明UV、Cl2、管网均能影响水中微生物群落组成。UV/Cl2进水中微生物多样性低于单独氯消毒管网进水,经过管网后,两管网出水中微生物生物多样性趋于接近。 4.采用纯菌实验,对比研究条件致病菌P.aeruginosa和指示菌E.coli不同消毒工艺下的灭活特性。(1)紫外及紫外联合消毒(UV/Cl2,Cl2/UV,UV/H2O2,UV/H2O2/Cl2)表明:E.coli对紫外的抗性为P.aeruginosa的1.24倍。悬浮颗粒物能够显著降低紫外消毒效果,且对P.aeruginosa的降低程度大于E.coli。吸附6h后,P.aeruginoas和E.coli吸附到颗粒物上菌数分别占总菌数94.93%和65.35%,说明P.aeruginosa更容易粘附在悬浮颗粒物上。UV和Cl2,Cl2与UV之间没有观察到协同消毒效应,而UV/H2O2与Cl2之间存在一定协同消毒效应,且对E.coli的协同应大于对P.aeruginosa。光复活/暗复活实验表明,在相同的灭活率下,E.coli的光/暗修复率大于P.aeruginosa;UV/H2O2能有效抑制P.aeruginosa和E.coli光/暗修复。(2)单独氯消毒表明:在高浓度氯时,P.aeruginosa和E.coli都能被氯快速灭活。但是在低浓度氯时,P.aeruginosa氯抗性高于E.coli。悬浮颗粒物能明显降低两种菌的氯消毒效率,且P.aeruginosa灭活速率降低幅度更大。PI染色和SEM表明在氯消毒过程中P.aeruginosa和E.coli细胞膜被破坏。