（环境工程专业论文）城市水体中新型病原细菌生态学特征及其溯源研究.pdf

摘要 摘要 城市水体中病原微生物潜在生物污染风险，危害人群健康，已引 起广泛关注，但是对城市水体中病原微生物的了解仍十分有限。本论 文利用分子生物学技术、生物信息技术、细菌分离鉴定技术以及数学 分析方法，对城市水体中的主要病原菌的生态学特征，包括病原微生 物群落的生物多样性、病原微生物种群结构、时空分布特点进行了系 统的研究；对城市污水受纳水体中主要病原菌，特别是优势种群一致 病性弓形杆菌( a r c o b a c t e r ) 进行了溯源分析，评估了现有污水处理工 艺对城市污水中主要病原菌去除效果，既为城市水体中病原微生物污 染控制提供基础数据，也为源头控制致病性弓形杆菌传播奠定了基础。 本论文包括以下主要研究内容和结论： ( 1 ) 提取水体中微生物总d n a ，利用p c r 扩增水体细菌的1 6 s r d n a 基因片段，构建了1 6 sr d n a 基因文库，对基因文库中的克隆测 序后进行序列比对，进而分析水体细菌种群结构。镇江市城市受纳水 体一内江中细菌分属9 大细菌类群，本研究采用的分子生物学方法较 为充分地体现了水体中细菌种群的多样性，存在现行水质生物监测指 标以外的多种新型病原菌。其中，变形菌( p r o t e o b a c t e r i a ) 为主要细 菌类群，a r c o b a c t e r 为优势菌群，占总检测样品的7 6 8 ，推测其来源 于城市污水。 ( 2 ) 内江水体中主要病原菌生物活性研究。根据水样中1 6 sr d n a 分析结果，采用传统的细菌分离鉴定方法，并通过生理生化指标和细 菌1 6 sr d n a 序列分析，分离并鉴定了1 l 株分别属于产碱杆菌、气单 胞菌、变形菌、不动杆菌等变形菌群的b e t a 和g a m m a 亚群的细菌。 采用2 3 sr d n a 上a r c o b a c t e r 种属特异性引物，通过p c r 扩增技术分 析了内江水体中致病性a r c o b a c t e r 的活性，证明水体中致病性 a r c o b a c t e r 具有潜在的增殖能力。上述结果表明：内江水体中主要病原 菌具有生物学活性。 ( 3 ) 对内江水体微生物逐级构建的1 6 sr d n a 基因文库，采用多 样性估算指数s a c e 和s c l l a o l 进行计算，两者之一达到稳定或两者同时 达到稳定时基因库中的克隆数作为全面反映细菌种群多样性的最小库 容值。当构建的内江水体1 6 sr d n a 基因文库中测序克隆数约为1 0 0 个时多样性估算达到最大值。 江苏大学博士学位论文：城市水体中新型病原细菌生态学特征及其溯源研究 ( 4 ) 利用本研究建立的水体中细菌群落结构分析方法，对内江水 体中细菌种群结构、主要病原微生物的时空分布特征研究发现，不同 区域位置水体中细菌类群的总体结构没有明显差异，均以变形菌类群 为水中的主要菌群；致病性a r c o b a c t e r 为水体中的优势菌群， a r c o b a c t e rc r y a e r o p h i l u s 所占比例最高。在水体不同区域主要的病原细 菌的组成与城市污水溢流口的方位和距离有关，推测内江水体中主要 病原微生物来源于城市污水。 ( 5 ) 通过细菌时空分布特征和主要病原菌的生物信息学分析，证 明内江水体中微生物种群结构与污水处理厂出水中种群结构相同；内 江水体中主要病原菌来源于城市污水，优势细菌菌群a r c o b a c t e r 主要 来自医院污水和居民区生活污水；t r i c h o c o c c 淞p a s t e u r i 主要来自城市 污水中的医院污水；梭菌( c l o s t r i d i u m ) 则主要来自城市污水中的菜场 污水和医院污水；内江水体中其他来自城市污水中的病原菌则与不同 来源处的城市污水无明显关系。 ( 6 ) 以污水处理厂进水水样和污水处理工艺i 和处理工艺i i 处理 后的出水为研究对象，利用分子生物学技术和生物学信息学技术对水 体中的细菌种群进行了分析。两种污水处理工艺对细菌群落的组成没 有明显改变，但处理工艺i 对部分主要的病原菌均有明显的消减作用， 存在种属差异，并且对优势种群a r c o b a c t e rc r y a e r o p h i l u s 的控制效果与 处理水温有明显关系，推测工艺i 对a r c o b a c t e rc r y a e r o p h i l u s 消减作用 主要是通过吸附沉淀作用实现的；处理工艺i i 中紫外消毒能有效地消 减优势种群a r c o b a c t e rc r y a e r o p h i l u s 以外的其他病原菌，表明优势种群 a r c o b a c t e rc r y a e r o p h i l u s 对紫外线作用不敏感。 关键字：病原细菌；生态学特征；a r c o b a c t e r ；1 6 sr d n a ； 生物多样性；城市水体 n a b s t r a c t a b s t r a c t t h ep a t h o g e n i cm i c r o o r g a n i s mi nt h eu r b a nw a t e rb o d y , w h i c hi sa l a t e n tr i s ko fb i o l o g i c a lp o l l u t i o na n dh a r m f u lt op u b l i ch e a l t h h a sa r o u s e d t h ew i d e s p r e a da t t e n t i o n h o w e v e r , l i t t l ei sk n o w na b o u tt h ep a t h o g e n i c m i c r o o r g a n i s mi nt h eu r b a nw a t e rb o d y i nt h i st h e s i s ，t h em i c r o o r g a n i s m p o p u l a t i o n s t r u c t u r a lf e a t u r ei nt h ew a t e rb o d vw a si n v e s t i g a t e db y c o n s t r u c t i n gb a c t e r i u m s16 sd 斟ag e n el i b r a r y a n dt h e nt h em a s s i v e p a t h o g e n i cm i c r o o r g a n i s m w a sd i s c o v e r e d s ot h e p a t h o g e n i c m i c r o o r g a n i s m se c o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c sw e r es t u d i e d i n c l u d i n gt h e p o p u l a t i o ns t r u c t u r e ，s p a c e t i m ed i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i ca n dc o m m u n i t y s b i o d i v e r s i t yo ft h ep a t h o g e n i cm i c r o o r g a n i s m t h e nt h eo r i g i no ft h e d o m i n a n tm i c r o f l o r ai nt h ew a t e rb o d vw a se x p l o r e da n dt h ee f f e c th a d b e e na p p r a i s e di nr e m o v i n gt h ep a t h o g e n i cm i c r o o r g a n i s m sb yt h ee x i s t i n g s e w a g et r e a t m e n tp r o c e s s a l lt h er e s e a r c hp r o v i d e dt h ee s s e n t i a ld a t af o r c o n t r o lt h ep a t h o g e n i cm i c r o o r g a n i s mp o l l u t i o ni nt h eu r b a nw a t e rb o d y a n da l s oi n d i c a t e dt h ed i r e c t i o nf o r t h es o u r c ec o n t r o la r c o b a c t e r t h e r e s e a r c hm a i n l yo b t a i n e dt h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n ： ( 1 ) t h e16 sr d n ag e n eb a n kw a sc o n s t r u c t e db ye x t r a c t i n gt h et o t a l b a c t e r i a ld n ai nt h ew a t e rb o d ya n da m p l i f y i n g16 sr r n ag e n ef r a g m e n t u s i n gp c r t h es e q u e n c ea l i g n m e n tw a sc a r r i e do na f t e rc l o n i n ga n d s e q u e n c i n g ，a n dt h e nb a c t e r i a mp o p u l a t i o ns t r u c t u r ew a sa n a l y z e d t h e b a c t e r i u mi nn e i j i a n gw a t e rb o d yb e l o n g st o9b a c t e r i u mc l a s sg r o u p s t h e 16 sr d n ag e n eb a n kc o n s t r u c t e db ym o l e c u l a rb i o l o g ym e t h o df u l l v m a n i f e s t st h eb a c t e r i u mp o p u l a t i o n sm u l t i p l i c i t yo ft h ew a t e rb o d y t h e n e i j i a n gw a t e rb o d yh a dm a n y k i n d so f p a t h o g e n i cm i c r o o r g a n i s m so u t s i d e t h ew a t e rq u a l i t yb i o l o g i c a lm o n i t o ri n d e x i nw h i c h 尸j 巾t e o b a c t e r i aw a s t h em a i nb a c t e r i a mc l a s sg r o u pa n da r c o b a c t e rw a st h es u p e r i o r i t yb a c t e r i a c o l o n y a r c o b a c t e rw a sp r e s u m a b l yf r o mt h eu r b a ns e w a g e ( 2 ) a c c o r d i n gt ot h er e s u l tb yt h em o l e c u l a ra n db i o l o g i c a lm e t h o d ， t h em a i np a t h o g e n i cb a c t e r i ai nn e i ji a n gw a t e rb o d yw e r ei s o l a t e da n d i d e n t i f i e db yt r a d i t i o n a lb a c t e r i ai s o l a t i o na n di d e n t i f i c a t i o nm e t h o d s p e c i f i ca n ds e l e c t i v em e d i u mm e t h o da n dm o r p h o l o g i c a la n db i o c h e m i e a l m e t h o d t h ei s o l a t e ds t r a i n sw e r ei d e n t i f i e da sa l c a l i g e n e sf a e c a l i s 。 尸阳v i d e n c i as t u a r t i i , a e r o m o n a sh y d r o p h i l a 、a e r o m o n a ss a l m o n i c i d a a c i n e t o b a c t e r 胁n i f 、a c i n e t o b a c t e rr h i z o s p h a e r a ，a n ds oo n t h ea c t i v i t yo f i 江苏大学博士学位论文：城市水体中新型病原细菌生态学特征及其溯源研究 p a t h o g e n i ca r c o b a c t e rs p p w a sd e t e c t e dt h r o u g hp c ra m p l i f i c a t i o n t e c h n i q u eu s i n gs p e c i e s - s p e c i f i cp r i m e r s ，w h i c ha m p l i f yt h em o s tv a r i a b l e a r e a so f2 3sr r n a g e n e t h er e s u l tp r o v e dt h a tp a t h o g e n i ca r c o b a c t e rs p p i nt h ew a t e rh a dt h ep o t e n t i a lp r o l i f e r a t i v ea b i l i t y ( 3 ) t h ed i v e r s i t ye s t i m a t o r ss a g e a n ds c l l 幻1w e r ec a r r i e do n c o m p u t a t i o nf o rt h ep r o g r e s s i v ec o n s t r u c t i o no f16 sr d n ag e n eb a n ko f t h em i c r o o r g a n i s m si nn e i j i a n gw a t e rb o d y t h eb e s t l i b r a r ys i z ef o r a n a l y z i n gb a c t e r i a ld i v e r s i t yc o u l db e e na c h i e v e dw h e no n eo fb o t hi n d e x r e a c h e ds t a b l eo rb o t hs i m u l t a n e o u s l y t h er e s e a r c hr e s u l ts h o w e dt h a tt h e s p e c i e sr i c h n e s se s t i m a t o r sr e a c h e dt h em a x i m u mw h e nt h en u m b e ro f c l o n e ss e q u e n c e di nb a c t e r i a l16 sr 【，n al i b r a r yo fn e i ji a n gw a t e rb o d v w a sa b o u t1 0 0 ( 4 ) t h ec h a r a c t e r i s t i c so fb a c t e r i a ls p a c e t i m ed i s t r i b u t i o no fm a i n p a t h o g e n i cm i c r o o r g a n i s m sf r o mn e i ji a n gw a t e rb o d yw e r es t u d i e db y p o p u l a t i o ns t r u c t u r ea n a l y s i sm e t h o dc o n s t r u c t e di nt h es t u d y t h er e s u l t s h o w e dt h a t t h a tt h eb a c t e r i u mg r o s ss t r u c t u r ed i d n th a v et h eo b v i o u s d i f f e r e n c ei nt h er e g i o np r o t e o b a c t e r i aw a st h em a i nc l a s sg r o u pa n d p a t h o g e n i ca r c o b a c t e rw a st h e t h ed o m i n a n tb a c t e r i ac o l o n yi nw h i c h a r c o b a c t e rc r y a e r o p h i l u sh e l dt h eh i g hp r o p o r t i o n t h et y p ea n d p r o p o r t i o n o ft h em a i np a t h o g e n i cb a c t e r i aa td i f f e r e n tp o s i t i o nw e r er e l a t e dw i t ht h e o r i e n t a t i o na n dt h ed i s t a n c eb e t w e e nt h eu r b a ns e w a g eo v e r f l o ws i t ea n d o t h e rm o n i t o r i n gs i t e s t h er e s u l ti n d i c a t e dt h a tt h em a i np a t h o g e n i c m i c r o o r g a n i s m sp r o b a b l yo r i g i n a t e df r o mt h eu r b a ns e w a g e ( 5 ) t h r o u g ht h ea n a l y s i s o fb a c t e r i a l s p a c e - t i m e d i s t r i b u t i o n c h a r a c t e r i s t i c sa n db i o i n f o r m a t i c so ft h em a i np a t h o g e n i cb a c t e r i a , i t p r o v e dt h a tt h ec h a r a c t e r i s t i co ft h em i c r o o r g a n i s mp o p u l a t i o ns t r u c t u r ei n n e i j i a n gw a t e rb o d yw a st h e s a m ea st h a to fi nt h ee 用u e n tf r o mt h e w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t t h ed o m i n a n tg e n u sa r c o b a c t e ri nn e i ji a n g w a t e rb o d yc a m ef r o mt h eh o s p i t a ls e w a g ea n dt h er e s i d e n ts a n i t a r ys e w a g e 。 t r i c h o c o c c u sp a s t e u r im a i n l yc a m ef r o mt h eh o s p i t a ls e w a g e c l o s t r i d i u m s p p m a i n l y c a m ef r o mt h ef o o dm a r k e t s e w a g e a n dt h eh o s p i t a l s e w a g e o t h e rp a t h o g e n i cm i c r o o r g a n i s m si nt h en e i ji a n gw a t e rb o d yw a s n o to b v i o u s l yr e l a t e dw i t ht h es e w a g ef r o md i f f e r e n tp l a c e s ( 6 ) t h em i c r o o r g a n i s m si nt h ei n f l u e n to fw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t a n dt h ee m u e n t sf r o mt r e a t m e n tp r o c e s sia n d1 1w e r ei n v e s t i g a t e db y m o l e c u l a ra n d b i o l o g i c a l m e t h o d sa n db i o i n f o r m a t i c sm e t h o d s t h e a n a l y s i sr e s u l t ss h o w e dt h a tt h e r ew e r en os i g n i f i c a n td i f f e r e n c eo ft h e c o m m u n i t ys t r u c t u r eo f t o t a lb a c t e r i a lp o p u l a t i o nb e t w e e nt h ei n f l u e n t sa n d a b s t r a c t t h ee f 玎u e n t s b u tp a r t i a lm a i nm i c r o o r g a n i s m sw e r er e m o v e db yt r e a t m e n t p r o c e s si a n dt h ee f f e c to ft h et r e a t m e r i tp r o c e s st oc o n t r o lt h ed o m i n a n t g e n e r aa r c o b a c t e rc r y a e r o p h i l u sw a sr e l a t e dt ot h ew a t e rt e m p e r a t u r e i ti s g u e s s e dt h a tp a r t i a lb a c t e r i aa l er e m o v e db va na d s o r p t i o np r e c i p i t a t i o n p r o c e s si nt h et r e a t m e n tm e t h o d a n di nt r e a t m e n tp r o c e s si is o m eo t h e r b a c t e r i a l s p e c i e s d e c r e a s e d e x c e p t t h ed o m i n a n t g e n u sa r c o b a c t e r c r y a e r o p h i l u sb y u l t r a v i o l e t i r r a d i a t i o n , w h i c hm e a n e d 彳r c o b a c t e r c r y a e r o p h i l u sw a sn o ts e n s i t i v ew i t hu l t r a v i o l e ti r r a d i a t i o n k e yw o r d s ：p a t h o g e n i cb a c t e r i a ；e c o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ；4 r c o b a c t e r ； 16 sr d n a ；b i o d i v e r s i t y ；u r b a ns e w a g e ； i i i 江苏大学博士学位论文：城市水体中新型病原细菌生态学特征及其溯源研究 i v 图目录 图目录 图1 1 利用分子生物技术判定环境中微生物组成的策略9 图1 2p c r 技术原理示意图。l l 图1 3 不同环境样品的稀释曲线1 9 图1 4 不同环境样品的累加曲线。1 9 图1 5 两个环境样品的r a l l l ( a b 埘d 柚c e 曲线2 0 图1 6 内江流域水系全图2 3 图2 1p c r 扩增细菌1 6 sr d n a 序列结构示意图。2 9 图2 2 水样细菌基因组总d n a 电泳图3 l 图2 31 6 sr d n ap c r 扩增产物电泳图3 2 图2 41 6 sr d l n a 文库阳性克隆质粒鉴定结果电泳图( 部分) 3 3 图2 51 6 sr d n a 文库阳性克隆p c r 鉴定结果电泳图( 部分) 3 3 图3 1 彳，c d 6 口c t 旷菌种部分2 3 sr d n a 序列的多重序列比对结果4 3 图3 2 各菌株的菌落特征4 4 图3 3 各菌株扫描电镜图4 5 图3 4 菌株j d 5 系统发育树4 6 图3 5 各菌株溶血性检查。4 7 图3 6 水中彳，c d 6 口c f 盯s p 活性实验检测电泳图5 0 图3 7 弓形杆菌种属通用引物扩增序列与已知菌种部分2 3 sr d i n a 序列比对结果。5 0 图3 8 研究区域水体中致病性彳，c d 6 a c n 盯s p 胸p c r 检测结果。5 l 图4 1 文库库容与观察到的基因型数对照图。5 9 图4 2 观察到的基因型数与稀少基因型数对照图5 9 图4 3 细菌文库的覆盖率6 l 图4 4 文库1 ( a ) 和文库2 ( b ) 的s a c e 和s c h o l 趋势变化图6 2 图4 5 文库库容与基因型观察值比较。6 3 图5 1 采样点分布示意图6 6 图5 2 水体中彳，6 钟衙在不同采样点的的分布情况6 9 图5 3 城市污水溢流处( 1 撑) 微生物群落变化7 0 图5 4 湿地内江交界处( 1 2 撑) 微生物群落变化7 l 图5 5 城市污水溢流处( 1 撑) 和湿地内江交界处( 1 2 撑) 微生物群落特征7 2 图5 6 城市污水溢流处与其他采样处水体中主要病原菌序列比对结果7 3 图5 7 内江区域主要病原菌系统发育树。7 4 图5 8 特异性引物扩增序列与已知菌种2 3 sr d i n a 序列比对结果。7 5 图5 9 特异性引物扩增序列与已知菌种2 3 sr d n a 序列比对结果。7 6 图6 1 ( a d 主要细菌种群在不同采样点的分布情况8 5 图6 2 投摆渡泵站前池水体微生物种群变化8 6 图6 3 黄山北路水体微生物种群变化8 7 图6 4 解放路水体微生物种群变化图8 7 图6 5 内江与城市污水中主要病原茵序列比对结果9 0 图7 1c a s t 工艺流程图。9 4 图7 2 污水处理工艺i 对爿肋6 耐盯的影响9 6 图7 3 污水处理工艺i 对乃砌d c d 彻心p n ，泐，r 玎的影响。9 7 图7 4 污水处理工艺i 对眈幽f c ，c 帆伽珊的影响9 7 图7 5 污水处理工艺l 和工艺l i 进水出水水样中爿啪6 衙种属结构变化9 9 江苏大学博士学位论文：城市水体中新型病原细菌生态学特征及其溯源研究 l i 表目录 表目录 表1 1 微生物多样性的非参数评估指数：。2 l 表2 1 本章所用引物2 6 表2 2 本章所用序列分析软件。2 6 表2 3l6 s 巾i n a 片段和t 载体连接反应体系3 0 表2 4 菌落p c r 扩增体系3 0 表2 5 内江水体细菌1 6 sr d n a 部分基因型所属类群分布3 5 表2 6 水体中可能存在的病原微生物3 6 表3 1 本研究中所用引物核酸序列4 2 表3 2 分离细菌l6 sr d n a 相似性比较结果4 6 表3 3 分离细菌的分子鉴定结果4 7 表3 4 各菌株与对照菌株的生理生化特征4 8 表3 5 分离菌株的1 6 sr c i n a 鉴定结果4 9 表4 1 不同库容水体微生物种群结构( 文库1 ) 5 6 表4 2 不同库容水体微生物群落结构( 文库2 ) 5 7 表4 3 文库l 和文库2 有关o t u ( 或克隆) 数统计结果5 8 表4 4 细菌多样性指标。6 0 表5 12 撑点( 生态护坡) 水体细菌1 6 sr d i n a 部分基因型所属类群分布6 7 表5 28 撑点水体细菌1 6 sr d n a 部分基因型所属类群分布6 8 表5 3ll 拌点( 湿地) 水体细菌1 6 sr d n a 部分基凼型所属类群分布6 8 表5 41 2 撑点( 湿地内江交接处) 水体细菌1 6 sr d n a 部分基因型所属类群分布6 9 表6 1 征润州污水处理厂出水细菌部分种属类群分布。8 0 表6 2 黄山北路污水细菌1 6 sr d n a 部分基因型所属类群分布8 l 表6 3 解放路污水细菌1 6 sr d n a 部分基因型所属类群分布8 3 表6 4 投摆渡泵站前池污水细菌1 6 sr d n a 部分基因型所属类群分布8 3 表7 1 江滨泵站污水水体细菌1 6 sr d n a 部分基因型所属类群分布9 5 表7 2 污水处理工艺i i 出水水水样中主要细菌种属。9 9 表7 - 3 三处采样水样中微生物分布密度对比1 0 0 江苏大学博士学位论文：城市水体中新型病原细茵生态学特征及其溯源研究 第l 章绪论 第1 章绪论 水污染是我国经济社会发展的最重要制约因素之一，已经引起国家和地方政 府的高度重视，而城市水环境污染尤为突出【l - 3 】，影响城市的社会经济可持续发 展和人民群众的切身利益。水污染类型主要有4 1 物理性污染、化学性污染和生物 性污染等，其中生物污染主要是病原微生物污染。病原微生物污染在城市中因人 口密度高，城市水体中的病原微生物通过媒介传播疾病的风险较大，危害人群健 康。 1 1 水环境病原微生物污染及其危害 1 1 1 病原微生物污染的来源 病原微生物污染主要由于水体接纳了医院、畜牧场、屠宰场和生物制品厂等 的污水以及城市污水和地表径流而引起的【5 1 。洁净的天然水一般细菌的含量很少 【6 1 ，病原微生物更少，采用在城市水厂常用的消毒方法或煮沸后就可消除危害。 而受病原微生物污染后的水体，微生物急增，其中含有大量的病原微生物( 病原 菌、病毒和霉菌) ，寄生虫或卵。如果食入了经病原微生物污染的水或在劳动、 游泳等过程中接触了被污染的水体，对人体健康将造成危害，存在潜在的生物污 染风险。 1 1 2 水环境中主要常见病原微生物 水环境中病原微生物主要来自人畜粪便、污水污染，即主要来源于包括生活 污水在内的城市污水。引起水系传染疾病的病原微生物大致分为f 7 。2 】：致病细 菌。如伤寒沙门氏菌、志贺氏菌、霍乱弧菌、军团菌等病菌；致病病毒。如甲 型肝炎病毒、脊髓灰质炎病毒、轮状病毒等：致病原生动物。如隐孢子虫 ( d 即场跚，油删) 、贾第虫( g 豇矾妇) 等。其中城市污水中常见的病原菌有【1 3 】： ( 1 ) 沙门氏菌m d 拧p ，7 口) ：一类能运动、无芽孢革兰氏阴性杆菌，好氧或 兼性厌氧，水体常易为沙门氏菌所污染，被污染的饮水可导致肠胃炎或伤寒暴发 流行。 ( 2 ) 志贺氏菌( 砌船蚴：一类不能运动的不产芽孢的革兰氏阴性杆菌，好 l 江苏大学博士学位论文：城市水体中新型病原细菌生态学特征及其溯源研究 氧或兼性厌氧。此细菌在水中生存力较弱，但它的感染剂量较小，1 0 个细菌即 可产生症状，故当其在水中浓度不高时亦有可能引起人群感染。 ( 3 ) 致病性大肠杆菌：人类和大多数温血动物肠道中的正常茵群，通过污 染饮水、食品、娱乐水体引起疾病暴发流行，病情严重者，可危急生命。 ( 4 ) 霍乱弧菌：e lt 0 r 弧菌对外界抵抗力较强，对营养要求甚低，在水中 存活较长时间。经弧菌污染的水体会引起腹泻、痢疾、肠胃炎等疾病【5 】。 人类对这些水体中常见的病原微生物已经有了较深的认识和研究，并掌握了 许多防治的方法。但是，2 0 世纪7 0 年代以来，除少数年份外，大都有一种或一 种以上的新传染病被发现，新发传染病至今达4 0 余种【1 4 】，世卫总干事陈冯富珍 表示“新疾病的增长速度是前所未有的【”】。 1 1 3 水环境中新型病原微生物 新发生传染病( e m e r g i n gi n f e c t i o u sd i s e a s e s ，e i d ) 是指由新种或新型病原微 生物引发的传染病【1 4 1 。引起新发疾病的新型病原微生物种类复杂，包括1 6 j ：细 菌性疾病，如军团病、嗜水气单胞菌引起的腹泻、弓形杆菌引起的食源性疾病等； 病毒有h i v 、s a r s 病毒等；寄生虫有小隐孢子虫感染等。水体中新型的病原菌 有： ( 1 ) 弓形杆菌( a r c o b a c t e r ) ：过去被称为“类弯曲菌，【1 7 1 ，与c a m p y l o b a c e r 属同为弯曲杆菌科【1 8 1 。革兰氏阴性菌，不产芽孢，细胞的一端或两端有鞭毛， 具有运动性。该属迄今发现的六个种中四个种与动物和人类染病有关【1 9 1 。从染 病动物、动物尸体以及肠炎病人中可频繁地分离到a r c o b a c t e r l 2 0 。尽管该菌作为 食物、水体传播动物疾病因素的潜在性、传播途径以及致病机制所知甚岁1 9 1 ， 但水在这类微生物传播的过程中起着重要作用，饮用水是获得a r c o b a c t e r 而引起 腹泻性疾病的高危因烈2 1 1 。 ( 2 ) 气单胞菌( a e r o m o n a s ) ：弧菌科，革兰氏阴性杆菌，该属分为1 0 个菌 种，常见的嗜水气单胞菌是一种人畜鱼共患病原【2 2 1 ，是该属中公认致病力最强 的水源性和食源性条件致病茵，我国较注重该菌对养殖鱼类的危害】，但已有 多起引起人类胃肠道疾病及食物中毒的报道 2 4 - 2 6 。 ( 3 ) 香港海鸥型菌( l a r i b a c t e rh o n g k o n g e n s i s ) ：奈瑟氏球菌科，有关该菌 的报道最早是2 0 0 1 年从肝硬化病人的血液和胸腔浓汁中首先分离得到，属新发 2 第1 章绪论 现细菌菌属【2 7 1 。研究表明该菌只存在于淡水鱼中，人可能是由于食入未经煮熟 被该菌污染的鱼肉或被交叉污染的食物而被感染伫钔。目前对于该菌的研究工作 大部分还停留在分离鉴定方面，有关认识认为该菌是水产品质量安全方面的新情 况新问题，对其进行密切监控是当前的一项重要工作】。 水体中其他引起人们关注的新型病原菌还有毛球菌、不动杆菌、粪产碱杆菌 等。由新型病原微生物引发的新发传染病，由于人类对其缺乏认识，还没有掌握 其防治方法，又无天然免疫力，对人身体健康造成严重危害，同时给社会经济带 来极大损失。e i d 是当前有关感染性疾病研究的热门课题，在国际上受到各界人 士的高度重视，尤其是s a r s 的流行，新型病原微生物的研究得到了前所未有的 关注。 1 1 4 病原微生物污染的危害 病原微生物数量大、来源多、分布广；病原微生物在水中存活时间长短与微 生物种类、水质、水温、p h 等环境因素有关，通常吸附于有机或无机悬浮颗粒 上，在水中存活时间长，人畜感染机率大；有些病原微生物不仅在生物体内( 包 括水生生物) ，而且在水中也能繁殖：有些病原微生物抗药性很强，一般水处理 和加氯消毒的效果不佳，如污水处理不当污染水源或污水重新利用欠妥，其中仍 存活的病原微生物将对人群健康造成极大的危害；传统混凝、沉淀、过滤、消毒 给水处理能够去除9 9 以上，但出水浊度若大于0 5 度时，仍会伴随有病毒。因 此，此类污染物实际上通过多种途径进入人体，并在体内生存，一旦条件适合， 就会引起人体疾病。 据世界卫生组织调查显示【划，8 0 的人类疾病与水质污染有关，在发展中 国家，每年因缺乏清洁饮用水造成的死亡人数达1 2 4 0 万。国内外的众多学者的 研究结果显示，水体污染对人体健康的损害，包括采用流行病学、实验室研究等 方法，观察了污染物的急性、慢性作用，发现通过接触污染水中的生物污染物可 以引起霍乱、伤寒、痢疾、肝炎等传染病发病率上升。 1 9 8 2 年6 月在美国的俄克拉科马城发生了一起由宋内氏痢疾杆菌引起的胃 肠炎暴发流行，调查结果发现与在被污染的湖里游泳有判5 】；1 9 9 0 年1 2 月至1 9 9 1 年4 月印度的坎普尔发生了一次戊型肝炎大流行，共有近8 万人发病，调查发现 与饮用恒河水有关；1 9 9 8 年夏季，美国怀俄明州阿尔派因地区爆发了一次大肠 3 江苏大学博士学位论文：城市水体中新型病原细菌生态学特征及其溯源研究 杆菌感染，在1 5 7 例患者中，7 1 例( 约占4 5 ) 粪便中检出了大肠杆菌；2 0 0 4 年 月，尼泊尔全国近三分之一的地区因饮用水不卫生而流行肠胃炎、腹泻、痢 疾等疾病，据不完全统计，造成1 2 8 万人染病，其中1 7 7 人死【3 l 】。以上疾病的 暴发流行或由于饮用水( 或水源水) 被生活污水污染所致，或直接接触被污染的水 而引起。 综上所述，水环境中的病原微生物对人类