污水回用中主要病原菌解析及其紫外消毒效应

本研究以污水处理厂二级出水中的微生物为研究对象,通过454焦磷酸测序技术分析其群落结构组成,揭示了主要病源菌的种类和比例;通过培养法、q PCR、Q-RT-PCR这3种方法分析紫外剂量为60 m J·cm-2时对指示菌大肠杆菌和典型病原菌沙门氏菌及分枝杆菌的去除特性.结果表明,二级出水中共有11种病原菌,主要为梭菌属(2.96%)、弓形杆菌属(0.82%)和分枝杆菌(0.36%).60 m J·cm-2剂量的紫外消毒可以有效去除99.9%可培养的大肠杆菌和沙门氏菌,对可培养分枝杆菌的去除率不足90%.但是,该剂量紫外消毒对活性大肠杆菌、沙门氏菌和分枝杆菌的去除率较低,Q-RT-PCR检测方法可以较准确评价微生物的存活状态.60 m J·cm-2紫外剂量会导致大量病原菌进入具有活性但不可培养(VBNC)状态,需结合其他深度处理工艺进一步去除活性病原菌以保障污水回用的安全利用.     

基因重组细胞在环境样品多氯联苯检测中的应用

为发展快速、简便和廉价的检测环境和生物样品中的多氯联苯技术,本研究利用重组有绿色荧光蛋白(GFP)和荧光素酶(Luc)报告基因的2个细胞系,检测从野外环境中所采集的水、底泥和生物样品中的多氯联苯的含量.研究结果表明,GFP和Luc荧光强度与多氯联苯标样浓度的相关性很好,相关系数分别达到0.99188和0.98239;具有很好的剂量-效应关系.与气相色谱-电子捕获器法(GC-ECD)的仪器分析比较,GFP和Luc的荧光强度与环境样品中的多氯联苯化合物含量也具有很好的相关性.因此可用于受多氯联苯污染的环境样品筛选和半定量快速、简便、廉价检测.     

重组基因酵母检测环境类雌激素污染物

介绍了利用重组基因酵母细胞检测环境类雌激素污染物的生物测定方法,并利用这种方法测定污泥、土壤、底泥、飘尘和家庭炉灶燃烧过程中排放的污染物中的雌激素活性,研究了样品不同的纯化方法对雌激素活性的影响.结果表明,重组受体基因/报道基因的酵母检测技术是一种筛选和定量分析环境样品中雌激素类污染物的快速、有效方法.酵母检测应结合分离纯化步骤,除去样品中的非活性和对酵母细胞有毒性的干扰物质.     

空调冷却塔水与空气军团菌的PCR方法快速检测

应用 Enviro Amp PCR-反向杂交法(涉及 5S rRNA基因和 mip基因 )和半巢式 PCR(涉及 16S rRNA基因 )成功检测人工气溶胶化的军团菌 ,这些方法进一步用于检测空调系统冷却塔的水及由其产生的气溶胶中的军团菌 ,从空气样品中检测到军团菌属及嗜肺军团菌 .检测的冷却塔水样品 100%含军团菌属细菌 ,其中 41.6%含嗜肺军团菌 .2种方法相比 ,半巢式 PCR法更经济、方便 .     

荧光原位杂交法在活性污泥硝化细菌检测中的应用

采用荧光原位杂交(FISH)法对活性污泥样品中的硝化细菌进行了检测研究。与传统方法相比,FISH法具有快速便捷的特点,可原位检测出活性污泥菌胶团上的硝化细菌的分布情况,结合稀释的方法,可对环境样品中的硝化细菌进行定量分析。此法既可定性,又可对环境中的硝化细菌进行直接计数,为研究硝化细菌类群的空间和数量分布提供有效的检测工具。     

城市污水二级处理出水中沙门氏菌的PCR检测

建立了一种利用PCR检测城市污水二级处理出水中沙门氏菌的方法.采用膜吸附-洗脱法浓缩二级出水水样中的沙门氏菌,通过选用一对涵盖性和特异性均较强的引物139和141,对浓缩后的沙门氏菌进行PCR检测.利用正交试验法,对沙门氏菌PCR体系进行五因素四水平的试验,建立了沙门氏菌PCR的最佳体系.通过梯度PCR考察了退火温度对检测结果的影响,选择65℃作为退火温度,优化后沙门氏菌PCR体系的检测灵敏度可达0.314ngL.通过对已知细菌浓度的水样进行检测,确定了该法检测水样中沙门氏菌的灵敏度为2130CFUL.与传统MPN法的相比,该法在检测效果和检测效率上都优于MPN法.     

基于CTC-流式细胞仪活性细菌总数的快速检测技术研究

以大肠杆菌作为研究对象,建立一种5-cyano-2,3-ditolyl tetrazolium chloride(CTC)染色结合流式细胞仪(CTC-FCM)的方法,以选择性检测水环境中具有代谢活性的细菌总数.该方法的原理是细菌与具有氧化还原性的染料CTC发生反应,形成红色荧光物质,被流式细胞仪特异性识别进而可选择性检测活性菌.研究结果表明,CTC染色的最佳反应条件为:CTC浓度为2 mmol·L-1、37℃避光孵育3h.该方法最低检测限为103个·mL-1.通过比较培养法和CTC-FCM方法检测热灭活后的大肠杆菌,结果表明CTC-FCM方法可准确区分活性菌和灭活菌,且与培养法之间具有较好的线性关系(R2=0.9465).应用CTC-FCM方法检测实际样品,结果显示该方法与培养法之间有较好的线性关系(R2=0.8121).本研究建立的CTC-FCM方法可满足饮用水水质标准需求,且检测时间比平板培养法缩短20～40 h,可以用于环境水样中活性细菌总数检测.     

环境科学一般问题

X-1X831200601227空气微生物研究方法进展与展望/方治国(中科院生态环境研究中心系统生态重点实验室)…∥环境污染治理技术与设备/中科院生态环境研究中心.-2005,6(7).-8～13环图X-4着重论述了空气微生物气溶胶的研究方法,主要有培养基法和非培养基法。培养基法是传统的微生物研究方法,需要花费大量的时间和劳动力,只能够检测活的能够在培养基上生长的微生物,可以大致反映空气中的微生物气溶胶。非培养基法,主要是PCR法,具有敏感性高、快速、特异性强等特点,能够检测出环境样品中绝大多数的微生物,是一种微生物气溶胶检测的有效途径。最…     

恩诺沙星完全抗原的合成及间接竞争ELISA方法的建立

为了建立环境新型抗生素类污染物恩诺沙星的免疫检测方法,采用间接竞争ELISA方法,用酶标仪测定酶标二抗与底物反应生成的有色产物量来确定恩诺沙星含量.研究了恩诺沙星完全抗原的合成方法,以及间接竞争ELISA的优化条件和实际水样的检测效果.结果表明,通过碳二亚胺法(EDC+NHS)成功合成了恩诺沙星的理想完全抗原,采用BCA法测定完全抗原浓度,紫外吸收法和MADLI-TOF MS法测得完全抗原的偶联比为14~16.建立的恩诺沙星间接竞争ELISA检测方法,检测限为1.92μg·L~(-1),定量检测区间为7.33~238.24μg·L~(-1).采用优化后的实验条件测定了清华大学地下水和饮用水配制的恩诺沙星加标样品,发现所有样品的变异系数和回收率分别为3%~11%和82%~122%,表明建立的间接竞争ELISA方法适用于实际水样中恩诺沙星的快速简便检测.     

Microbiological quality of roof tank water in an urban village in southeastern China

Urban villages are unique residential neighborhoods in urban areas in China. Roof tanks are their main form of water supply, and water quality deterioration might occur in this system because of poor hygienic conditions and maintenance. In this study, water samples were seasonally collected from an urban village to investigate the influence of roof tanks as an additional water storage device on the variation in the microbial community structure and pathogenic gene markers. Water stagnation in th...     

Quantification of viable bacteria in wastewater treatment plants by using propidium monoazide combined with quantitative PCR (PMA-qPCR)

The detection of viable bacteria in wastewater treatment plants(WWTPs) is very important for public health, as WWTPs are a medium with a high potential for waterborne disease transmission. The aim of this study was to use propidium monoazide(PMA) combined with the quantitative polymerase chain reaction(PMA-qPCR) to selectively detect and quantify viable bacteria cells in full-scale WWTPs in China. PMA was added to the concentrated WWTP samples at a final concentration of 100 μmol/L and the samples were incubated in the dark for 5 min, and then lighted for 4 min prior to DNA extraction and qPCR with specific primers for Escherichia coli and Enterococci, respectively. The results showed that PMA treatment removed more than 99% of DNA from non-viable cells in all the WWTP samples, while matrices in sludge samples markedly reduced the effectiveness of PMA treatment. Compared to qPCR, PMA-qPCR results were similar and highly linearly correlated to those obtained by culture assay, indicating that DNA from non-viable cells present in WWTP samples can be eliminated by PMA treatment, and that PMA-qPCR is a reliable method for detection of viable bacteria in environmental samples. This study demonstrated that PMA-qPCR is a rapid and selective detection method for viable bacteria in WWTP samples, and that WWTPs have an obvious function in removing both viable and non-viable bacteria. The results proved that PMA-qPCR is a promising detection method that has a high potential for application as a complementary method to the standard culture-based method in the future.     

土壤环境中肠道致病菌的多重PCR检测研究初探

建立同时检测大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、福氏志贺氏菌、铜绿假单胞菌等5种土壤常见肠道致病菌的多重PCR检测技术,为这些肠道致病菌感染的快速诊断提供实验依据.根据这些肠道病原菌的毒素基因、高度保守基因及特异性基因分别合成5对特异性引物,应用PCR扩增技术对目的菌株进行特异性检测.实验结果表明,5对寡核苷酸引物都具有较高的特异性和专一性,多重PCR检测限达到104cfu·g-1.多重PCR应用于土壤样品分析,极大的缩短了检测时间(仅需3～4h)、降低了检测成本,对控制病原菌的传播具有重要意义,可推广应用于环境监测、水源检测、食品卫生监督、商品检验检疫等领域.     

城市污泥中温厌氧消化中挥发性脂肪酸(VFA)对肠道病原菌的杀灭机理

为探讨污泥中温厌氧消化（MAD）过程中挥发性脂肪酸（VFA）对肠道病原菌的杀灭机理,在连续流污泥MAD反应器中,研究了两种pH条件下VFA对埃希氏大肠杆菌（E.coli）、沙门氏菌（Salmonella spp.）和志贺氏菌（Shigella spp.）杀灭的影响.结果发现,中性条件下（pH≈7）,污泥中大肠杆菌和沙门氏菌数量经厌氧消化处理后明显下降,均下降了2个数量级,但VFA浓度为1000～6000mg·L-1时大肠杆菌和沙门氏菌的杀灭效果差别不明显.在pH酸性条件下（pH≈5）,高浓度VFA反应器中污泥的大肠杆菌、沙门氏菌和志贺氏菌数量分别下降了3、6和2个数量级,达到污泥A级标准.对于纯培养的大肠杆菌和沙门氏菌,在VFA浓度8000mg·L-1、pH=5条件下培养6d后病原菌浓度低于检测限.结果表明,VFA对污泥厌氧消化中病原菌的杀灭效应与未解离状态的VFA浓度密切相关,高浓度VFA、低pH时,未解离态VFA浓度增加,从而提高病原菌杀灭效率.     

城市污泥厌氧消化和脱水工艺对肠道病原菌的杀灭效应

运用最大或然数(MPN)培养法和定量PCR(qPCR)技术对不同城市污水处理厂污泥厌氧消化处理和脱水处理前后,污泥中埃希氏大肠杆菌(E.coli)、沙门氏菌(Salmonellaspp.)和志贺氏菌(Shigellaspp.)含量的变化进行了研究.MPN检测结果表明,污泥中大肠杆菌、沙门氏菌和志贺氏菌数量经厌氧消化处理后明显下降,平均下降2～5个数量级,但qPCR检测结果显示,种病原菌平均下降1～2个数量级.脱水处理3后,污泥中的肠道病原菌含量基本没有变化,没有发生脱水后再生长现象.大肠杆菌、沙门氏菌和志贺氏菌含量分别在104～107、104～105和103～105MPN·g-1(以污泥干重计)之间.MPN和qPCR检测结果之间的差异性显示厌氧消化会造成肠道病原菌的有活性但不可培养状态(VBNC),同时也提示应用传统的培养检测方法检测病原菌含量和评定污泥排放的生物安全性时需慎重.     

污泥厌氧消化和后续处理中沙门氏菌杀灭及VBNC发生

应用最大或然数(MPN)培养法和反转录定量PCR(RT-qPCR)技术研究了4种污泥厌氧消化方式以及后续处理过程中沙门氏菌杀灭及有活性但不可培养(VBNC)状态的发生情况.中温厌氧消化(MAD)和高温预处理后中温消化(65℃+MAD)的沙门氏菌分别减少了2.8和5.6个数量级;高温厌氧消化(TAD)和高温-中温两相厌氧消化(TPAD)的沙门氏菌含量均低于检测限.沙门氏菌的杀灭速率常数排序为65℃+MAD>TAD>TPAD> MAD.结果显示高温对病原菌的灭活效果显著增加,高温短时预处理使得杀灭速率明显加快.TAD和TPAD的污泥VBNC沙门氏菌数量高于MAD和65℃+MAD 2个数量级,表明长时间的高温厌氧消化易导致沙门氏菌进入VBNC状态.消化污泥经过离心脱水后会出现沙门氏菌数量增加的现象,MAD、65℃+MAD、TAD和TPAD的消化污泥中沙门氏菌分别增加了1.1、2.4、3.7和2.5个数量级.但其中VBNC状态的沙门氏菌数量明显降低了1~3个数量级,表明消化后污泥中部分VBNC沙门氏菌在离心脱水过程中复活并生长,使得MPN检测得到的可培养沙门氏菌数量增加,初步解释了消化污泥经离心脱水后的病原菌再生长现象.消化污泥中沙门氏菌数量在室温放置过程中会进一步下降.     

氨氮浓度及基质对附着藻类群落组成的影响

为了了解水体富营养化过程中附着藻类群落演替规律,本文设置了0.5、1.5、2.5、5、10 mg·L-15组氨氮浓度,利用显微计数法研究了5组氨氮浓度下菹草和载玻片上附着藻类群落组成.结果表明,将相同群落组成的附着藻类接种到不同氨氮浓度下进行培养,在低浓度氨氮条件下附着藻类群落以硅藻门的舟行藻、异极藻以及蓝藻门的色球藻为优势藻,在氨氮浓度较高时则以硅藻门的舟行藻和异极藻以及绿藻门的纤维藻为优势属;在相同氨氮浓度下,基质性质影响附着藻类优势种群个数,载玻片基质上附着藻类优势种群数量小于菹草上的种群数量,但当氨氮浓度较高时,基质不仅影响附着藻类优势种群个数而且还影响附着藻类优势种,载玻片上绿藻门的毛枝藻(65%)的丰度远远超过附着在菹草上毛枝藻(1%).表明氨氮浓度及基质种类影响附着藻类优势种群组成.     

农业废物好氧堆肥中环境因子对nirK、nirS和nosZ数量的影响

应用定量聚合酶链式反应(real-time PCR)技术对农业废物好氧堆肥过程中参与反硝化过程的功能基因(nirK、nirS和nosZ)丰度在堆体不同位置处随时间的变化情况进行了研究.结果表明,随着堆肥进程,3种基因数量整体呈现出先升后降的变化规律,且不同位置处的反硝化基因数量之间存在着显著的差异性.使用Canoco 4.5软件对获得的反硝化功能基因丰度数据与不同时期不同层次堆体温度、pH、含水率、NH4+-N、NO3--N和水溶性有机碳(WSC)等环境因子的相关性进行冗余分析(redundancy analysis,RDA).基于手动选择的RDA分析结果表明,WSC、NH4+-N和堆体温度对反硝化基因丰度有着显著的影响(P<0.05),且前2个因子达到了极显著水平(P<0.01).应用t-value回归分析方法单独分析每种环境因子与3种基因的相关性,其中nirK与温度和pH显著正相关(P<0.05),nirS与温度显著正相关(P<0.05),nosZ与NH4+-N显著正相关(P<0.05)、与WSC显著负相关(P<0.05).     

Environmental Surveillance of SARS-CoV-2 RNA in Wastewater and Groundwater in Quintana Roo,Mexico

The presence of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) RNA in wastewater has been reported as a result of fecal shedding of infected individuals. In this study, the occurrence of SARS-CoV-2 RNA was explored in primary-treated wastewater from two municipal wastewater treatment plants in Quintana Roo, Mexico, along with groundwater from sinkholes, a household well, and submarine groundwater discharges. Physicochemical variables were obtained in situ, and coliphage densities were determined. Three virus concentration methods based on adsorption-elution and sequential filtration were used followed by RNA isolation. Quantification of SARS-CoV-2 was done by RT-qPCR using the CDC 2020 assay, 2019-nCoV_N1 and 2019-nCoV_N2. The Pepper mild mottle virus, one of the most abundant RNA viruses in wastewater was quantified by RT-qPCR and compared to SARS-CoV-2 concentrations. The use of three combined virus concentration methods together with two qPCR assays allowed the detection of SARS-CoV-2 RNA in 58% of the wastewater samples analyzed, whereas none of the groundwater samples were positive for SARS-CoV-2 RNA. Concentrations of SARS-CoV-2 in wastewater were from 1.8 × 10³ to 7.5 × 10³ genome copies per liter (GC l⁻¹), using the N1 RT-qPCR assay, and from 2.4 × 10² to 5.9 × 10³ GC l⁻¹ using the N2 RT-qPCR assay. Based on PMMoV prevalence detected in all wastewater and groundwater samples tested, the three viral concentration methods used could be successfully applied for SARS-CoV-2 RNA detection in further studies. This study represents the first detection of SARS-CoV-2 RNA in wastewater in southeast Mexico and provides a baseline for developing a wastewater-based epidemiology approach in the area.