【摘 要】
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水源水库嗅味是目前饮用水安全领域重点关注的热点问题。近年来发现在非藻类爆发期间,水源水库的嗅味与水库放线菌密切相关,对饮用水安全构成了严重威胁。然而,有关水源水体菌源致嗅的研究却鲜见报道。本研究以李家河水库的放线菌种群为研究对象,通过高通量测序技术探究了水库中放线菌种群结构的时空演替特征,并采用16S r DNA克隆测序技术鉴定致嗅放线菌,分析了典型致嗅放线菌产嗅特征及代谢特性,明确了两种氯类消毒
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目(No.51978561); 陕西高校青年创新团队项目(No.21JP061);
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水源水库嗅味是目前饮用水安全领域重点关注的热点问题。近年来发现在非藻类爆发期间,水源水库的嗅味与水库放线菌密切相关,对饮用水安全构成了严重威胁。然而,有关水源水体菌源致嗅的研究却鲜见报道。本研究以李家河水库的放线菌种群为研究对象,通过高通量测序技术探究了水库中放线菌种群结构的时空演替特征,并采用16S r DNA克隆测序技术鉴定致嗅放线菌,分析了典型致嗅放线菌产嗅特征及代谢特性,明确了两种氯类消毒剂对致嗅放线菌孢子的灭活特性。研究的主要结论包括:1.以李家河水库为研究对象,采用原位监测、纯培养计数和高通量测序技术,研究了水库水质、水中放线菌数量及放线菌种群结构的时空演替特征。研究结果表明:(1)水库温度和溶解氧呈显著时空变化。全年温度与溶解氧的演变规律表现为夏秋平均水温是春冬季节的1.9倍,水库溶解氧于夏季达到最低值4.28 mg/L。(2)放线菌数量存在时空演替。放线菌数量在垂向分布上呈现出底层>中层>表层,时间分布上呈现出秋冬>春夏,秋季放线菌数量是春季(1.8×10~3 CFU/L)的10倍。(3)李家河水库放线菌群落结构呈现季节性演替。高通量测序分析放线菌种群演替结果表明,春夏的优势放线菌属为诺卡氏菌属(28.91%),秋冬为分枝杆菌属(42.45%)。共生网络分析结果表明,康奈斯氏杆菌属是放线菌群落内的关键物种。通过结构方程模型分析放线菌群落与水质参数之间的相关性,结果表明水温和溶解氧是调控放线菌种群结构演替的关键因素。该研究结果将为水源水库中放线菌群群结构的时空演替规律和驱动因素提供科学依据。2.通过嗅味层次法和纯培养平板划线法从李家河水库中成功分离了致嗅放线菌,运用16S r DNA克隆测序技术对分离出的致嗅放线菌进行鉴定,结合GC-MS技术测定典型致嗅放线菌分泌的嗅味物质,最后通过全自动微生物鉴定系统测定其代谢特性。结果表明:(1)从李家河水库中成功分离5株放线菌,4株鉴定为链霉菌属(Streptomyces sp.),另一株鉴定为拟无枝酸菌属(Amycolatopsis sp.)。(2)通过GC-MS分析拟无枝酸菌的代谢物质结果表明,该放线菌能够产生嗅味物质二甲基异茨醇(2-MIB),占总代谢产物的80.3%。(3)基于全自动微生物鉴定系统技术分析结果表明,拟无枝酸菌会先利用酯类碳源,其次是碳水化合物。此外,丙酮酸甲酯与其他多种碳源呈现负相关。研究结果将为水源水库中放线菌产嗅的来源、产嗅的潜力提供科学依据。3.为了减轻水源中的致嗅放线菌对下游水厂水质的影响,本研究对拟无枝酸菌采用不同的氯类消毒剂进行灭活实验,同时结合消毒剂衰减情况、细胞ATP和蛋白质测定阐述不同消毒剂的灭活机制。结果表明:(1)放线菌灭活率随消毒剂浓度升高、反应时间延长而升高。同等消毒剂浓度下,灭活时间为1 min时,自由氯灭活率为79.40%,而一氯胺灭活率仅为59.83%。(2)在同浓度同时间的衰减实验中,一氯胺在20 min后衰减变慢,期间衰减幅度未超过1 mg,而自由氯在10 min内迅速衰减,衰减量为初始浓度的90%。结合细胞ATP及蛋白质的变化情况,发现一氯胺的作用效果更持久,但其氧化能力低于次氯酸钠。(3)将自由氯和一氯胺联合灭活拟无枝酸菌,结果发现2 mg/L一氯胺+2 mg/L自由氯在同等时间内灭活效果最好。因此,对于水体存在的致嗅放线菌,应采用次氯酸钠或联合消毒的方式。研究结果将为水源水库中产嗅放线菌所造成的菌源嗅味污染控制提供科学依据。
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