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不同废水中活性氯与粪大肠菌群的相关性研究论文

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2024-06-25 15:19:00    来源:    作者:xujingjing

摘要:活性氯具有特定的氧化性,能使微生物细胞内酶活性降低,导致细胞失活,从而使微生物死亡;在疫情期间,大量使用含氯消毒剂杀毒,对生态环境有着一定的影响,本文选取疫情期间废水中粪大肠菌群和总余氯含量为代表,直接测定了不同水样中所含粪大肠菌群以及使用哈希DR 300便携式快速测定仪测定个水样中总余氯的含量,得到了废水中总余氯含量与粪大肠菌群具有一定的线性相关性。

  摘要:活性氯具有特定的氧化性,能使微生物细胞内酶活性降低,导致细胞失活,从而使微生物死亡;在疫情期间,大量使用含氯消毒剂杀毒,对生态环境有着一定的影响,本文选取疫情期间废水中粪大肠菌群和总余氯含量为代表,直接测定了不同水样中所含粪大肠菌群以及使用哈希DR 300便携式快速测定仪测定个水样中总余氯的含量,得到了废水中总余氯含量与粪大肠菌群具有一定的线性相关性。

  关键词:粪大肠菌群;活性氯;DR 300快速测定仪;相关性

  0引言

  活性氯具有特定的氧化性质,可以破坏微生物细胞中的酶活性,导致细胞死亡[1]。重金属离子具有细胞毒性,可破坏微生物细胞中的酶活性,导致细胞死亡[1]。氯气污染的一个重要来源是生活污水和现代工业废水的排放[2],含有高浓度活性氯的废水直接排放到环境中会导致水质下降,生态环境中的水生生物和植物将受到威胁,陆地动植物和人类的生命和健康将直接或间接受到影响,工业生产将受到严重影响[3]。水中的游离氯主要来自饮用水中加氯、医院污水消毒、造纸废水处理和染色废水等杀灭或抑制微生物的过程[4]。消毒时,水中经常会有过量的游离氯,不仅影响口感和气味,还会损害水质。此外,它还能与水中的一些有机物反应生成一系列氯化碳氢化合物,如二氯甲烷溴彷、溴二氯甲烷、氯丙嗪等具有致畸性、致癌性和致突变性作用的物质[5]。此外,产生过量的氯气,属于有毒物质。氯气浓度过高时,会对人体皮肤、黏膜、呼吸道等器官造成损害,甚至危及生命[6]。微生物含量测定在水质测定中是一个重要的指标,自2020年新冠疫情爆发以来,全球许多城市先后实施了管控措施,导致局地人为污染物和前体排放显著减少,影响局地空气质量[7-9]。可在新冠疫情期间,大量使用含氯消毒剂杀毒,对生态环境有一定的影响。粪大肠菌群污染水体当前管理和公共环境卫生至关重要因为通过各种环境的循环作用,粪大肠菌群可能导致一些严重疾病的发展[10]。

  本文以防疫期间的废水为主要研究对象,对不同来源水样中粪大肠菌群根据HJ 347.2—2018《水质粪大肠菌群的测定多管发酵法》(下文简称《多管发酵法》),进行实验分析,其次通过HACH DR300便携式快速测定仪对不同来源水样中活性氯含量进行快速定性定量测定,分析了活性氯含量和粪大肠菌群在不同水样中的分布,最后研究了两者在水环境中的相关性。

  1实验部分

  1.1实验仪器

  电热恒温培养箱(图1),型号:DNP-9162BS-Ⅲ;控温范围:5~60℃,温度分辨率:0.1℃,温度波动:±0.2℃;温度均匀性:±0.5℃;工作环境温度:6~40℃;高压蒸汽灭菌器:115℃、121℃可调;试管:300、50、20 mL;一般实验室常用仪器和设备,玻璃器皿及采样器具试验前要按无菌操作要求包扎,121℃高压蒸汽灭菌30 min备用。

  哈希DR300-便携式比色计(图2),用于余氯/总氯含量的测定;检测器:硅光电二极管;波长准确度:固定波长±2 nm;光谱带宽:15 nm;吸光度范围:0~2.5 Abs;操作环境:0~50℃(32~122℉),相对湿度为0~90%,无冷凝;样品池:25 mm(10 mL)、1 cm(10 mL)。

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  1.2实验样品

  DPD总余氯试剂粉包,哈希DR300专用;次氯酸纳溶液、硫代硫酸钠,分析纯,麦克林试剂;乙二胺四乙酸二钠,分析纯,麦克林试剂;氯化钠,分析纯,广州化学试剂;乳糖蛋白胨,北京陆桥;EC肉汤,北京陆桥。

  选取来源不同的9个点位进行测样分析,包括池塘、水库、自来水厂以多个医院观察点的水样:样品1(点位1),样品2(点位2),样品3(点位3),样品4(点位4),样品5(点位5),样品6(点位6),样品7(点位7),样品8(点位8),样品9(点位9)。

  1.3培养箱多管发酵法(15管法)

  将市售成品乳糖蛋白胨培养基,溶解于1 000 mL去离子水中,调节混合溶液pH至7.2~7.4,分装于含有小玻璃管的试管中,115℃高压灭菌器灭菌20 min,灭菌后,将培养基放置冷暗处储存备用(三倍乳糖蛋白胨培养基制备)[1]。

  所有水样样品的取样、接种培养均为无菌操作,取10 mL水样加入到5支装有5 mL已灭菌的三倍乳糖蛋白胨试管培养基中,取1 mL水样加入到5支装有10 mL已灭菌的单倍乳糖蛋白胨试管培养基中,取0.1 mL水样加入到5支装有10 mL已灭菌的单倍乳糖蛋白胨试管培养基中。样品接种完毕进行发酵实验,可参照HJ 347.2—2018。对于有污染物的样品,需要先将样品稀释10 000倍后按照上述步骤进行采样培养。

  在37.0℃±0.5℃培养箱中进行24 h的初步发酵培养,并通过再发酵实验验证产生酸和气体的试管。管子略微摇晃,接种到一个装有EC介质的管子中,并带有24 h的接种环。最终阳性结果为粪大肠菌群。具体方法参考HJ 347.2—2018[1]。

  2结果与讨论

  2.1不同点位中活性氯含量的检测

  为准确测定各水样中活性氯的含量,首先对仪器按仪器操作指南进行检定校准。

  通过实验测定,各点位的测定结果如表1:

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  2.2不同点位中粪大肠菌群的检测

  为保证样品中粪大肠菌群的稳定性,在采样时需向各样品管中加入1 mL硫代硫酸钠溶液和2 mL乙二胺四乙酸二钠溶液,用以消除样品溶液中活性氯以及各重金属离子对粪大肠菌群的影响,保证后续实验测试的准确性。对采样后的溶液,首先对9个点位按照1.3培养箱多管法对样品分别进行培养,检测结果按照公式(1)换算各样品中粪大肠菌群数(接种15份样品可参照HJ 347.2—2018中的附录表A.1便可得到每升中粪大肠菌群的MPN值),最终检测计算分析结果如表2。

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  C=MPN值×100/f.(1)
      式中:C为样品中粪大肠菌群数,MPN/L;MPN值为每100 mL样品中粪大肠菌数,MPN/100 mL;f为实际样品最大接种量,mL。

  根据表2可以得知,由于采样点位的不同,各样品所检测出的粪大肠菌群的结果差异较大,其中样品1中所检测出的粪大肠菌群数最高,由于点位1、2为水体中有机及无机物含量的增加,水体富营养化,从而导致其粪大肠菌群的滋生与繁衍。水库水样和自来水厂水样的检测结果符合标准。池塘水样中的粪大肠菌群数明显高于其他水样,而样品5、6、7、8、9检测出粪大肠菌群极低,可能由于其活性氯含量过高导致粪大肠菌群大部分失活。

  2.3不同质量分数次氯酸钠处理下的检测结果(表3)

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  2.4活性氯含量与粪大肠菌群相关性研究

  为进一步研究地表水样中粪大肠菌群与活性氯含量的相关性,分析对比表1—表3数据,以不同次氯酸钠浓度下的样品4中活性氯含量为横坐标,粪大肠菌群数为纵坐标,绘制两者相关性趋势图,如图3。两者具有一定的相关性,数据表明水样中活性氯含量越高,会破坏细菌蛋白质结构,导致其失活,所以粪大肠菌群数降低。当水样中活性氯含量过高时将会使粪大肠菌群全部失活。

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  3结语

  通过本文的研究,对活性氯含量与粪大肠菌群相关性研究结果显示,两者具有一定的相关性,说明水样中活性氯含量越高,将会破坏细菌蛋白质结构,导致其失活,最终导致水样中粪大肠菌群数降低。本文选用的实验方法简洁有效、灵明度高、准确性强,可以很好地分析对比两种影响水质的因素。

  参考文献

  [1]辽宁省环境监测实验中心.水质粪大肠菌群的测定多管发酵法:HJ 347.2—2018[S].北京:中国环境出版集团,2018.
       [2]Zhang W J,Xu X B.Experimental Study on Migration of Chloride Ion and Cadmium Ion in Unsaturated Soil[J].Journal of Environmen-tal Geotechnics,2020,89(9):776-781.

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