细菌作为海洋环境监测指标
时间:2017-12-03 01:09 作者: 点击:次
需要进一步开展研究,独流减河入海口和塘沽渤海湾的海河入海口,2 结果与讨论,第2次采集的水样无机氮含量最大,闸后面的水质要明显好于闸前面的水质,根据吉田提出的标准污水区菌数在
[提要] 细菌作为海洋环境监测指标：细菌生长迅速，繁殖周期短，运转费用低，它们在海洋中的广泛分布和对水体环境起着较大影响因而广受国内外海洋学家们的重视[1，2]。近年来的研究工作主要针对海洋细菌学
细菌生长迅速，繁殖周期短，运转费用低，它们在海洋中的广泛分布和对水体环境起着较大影响因而广受国内外海洋学家们的重视[1，2]。近年来的研究工作主要针对海洋细菌学的分布、丰度、种类组成以及生理生化特点[3-5]。但是，有关细菌作为海洋环境监测指标方面的报道还很少，需要进一步开展研究。
本论文以天津渤海湾的3个入海河口为调查研究对象，实验采样位点设在大港渤海湾的青静黄排水河入海口、独流减河入海口和塘沽渤海湾的海河入海口。在不同季节进行了表层水现场取样和分析，建立了用细菌指标作为海洋环境监测的方法，并对水样中理化指标与细菌指标的污染评价结果及其相关性进行了比较与分析。
1 材料与方法
1.1 样品处理
采用多点混合采样的格局，用无菌瓶直接采集水下50 mm的水样放入冷藏箱，尽快带回实验室完成微生物操作。水质分析采样依据《海洋监测规范》（GB 17378.4－1998）标准执行。样品采集后迅速拿到实验室进行分析测试。
1.2 方 法
对水样测定的项目有细菌指标，如异养菌数、大肠菌群、弧菌数和石油降解菌。理化指标，如温度、盐度、pH、DO、COD、硝酸氮、亚硝酸氮和氨氮。测定方法均按《海洋监测规范》执行，海水评价标准参考《海水水质标准》[6，7]。
2 结果与讨论
3次采样的各项指标的检测结果见表1、表2、表3。
表1 2006-12-13第1次采样水样各项指标检测结果
| 检测项目 |
青静黄排水河 |
独流减河 |
海河 |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
| 温度/℃ |
2 |
2 |
10 |
2 |
6 |
2 |
| 盐度/% |
1 |
1.1 |
2.3 |
2.9 |
1.2 |
2.9 |
| pH |
7.65 |
7.65 |
7.77 |
8 |
8 |
7.76 |
| DO/(mg·L-1) |
2.44 |
3.25 |
9.86 |
10.02 |
11.16 |
9.53 |
| COD/(mg·L-1) |
7.72 |
6.44 |
3.7 |
4.01 |
5.59 |
1.88 |
| 亚硝酸盐/(mg·L-1) |
0.02 |
0.04 |
0.4 |
0.23 |
1.08 |
0.13 |
| 硝态氮/(mg·L-1) |
0.64 |
0.28 |
4.61 |
5.5 |
2.5 |
1.98 |
| 氨氮/(mg·L-1) |
0.06 |
0.06 |
0.24 |
0.32 |
0.22 |
0.26 |
| 异养细菌数/（CFU·L-1） |
237 |
227 |
0.07 |
200 |
0.34 |
1.32 |
| 大肠菌群/(CFU·L-1) |
>23 800 |
23 800 |
<90 |
95 |
920 |
<90 |
| 弧菌数/(CFU·L-1) |
2 730 |
2 430 |
1 290 |
1 530 |
40 |
10 |
| 石油降解/(CFU·L-1) |
180 |
9 600 |
920 |
23 800 |
1 800 |
>23 800 | |
表2 2007-06-02第2次采样水样各项指标检测结果
| 检测项目 |
青静黄排水河 |
独流减河 |
海河 |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
| 温度/℃ |
22.5 |
23 |
30 |
32 |
23 |
22 |
| 盐度/% |
4.1 |
4 |
2.9 |
3 |
2.6 |
2.8 |
| pH |
8.59 |
8.62 |
8.09 |
8.09 |
8.54 |
7.57 |
| DO/(mg·L-1) |
5.23 |
6.9 |
9.86 |
9.33 |
10.15 |
6.69 |
| COD/(mg·L-1) |
4.62 |
5.2 |
0.06 |
0.1 |
3.31 |
4.04 |
| 亚硝酸盐/(mg·L-1) |
0.2 |
0.14 |
0.15 |
0.15 |
1.21 |
0.03 |
| 硝态氮/(mg·L-1) |
0.48 |
0.84 |
8.47 |
7.97 |
2.14 |
0.01 |
| 氨氮/(mg·L-1) |
0.12 |
0.12 |
0.19 |
0.34 |
0.44 |
0.08 |
| 异养细菌数/（CFU·L-1） |
83 |
408 |
0.9 |
7.4 |
1.02 |
13.8 |
| 大肠菌群/(CFU·L-1) |
230 |
230 |
230 |
230 |
9 600 |
23 800 |
| 弧菌数/(CFU·L-1) |
160 |
100 |
0 |
4 040 |
10 |
1 030 |
| 石油降解/(CFU·L-1) |
9 600 |
9 600 |
9 600 |
23 800 |
23 800 |
>23 800 | |
2.1 理化指标评价水质
根据国家海洋水质评价标准，此3个河口的理化指标如COD、无机氮等多超过国家四类水质标准（COD<5 mg/L，无机氮<0.5 mg/L），其中青静黄排水河污染较为严重，其次是独流减河，海河污染相对较轻。比较3次采样结果，对于青静黄排水河，第2次采样时因施工已截流，样品中混有一定比例的地下水，理化检测指标（DO、COD）显示水质好于第1次采样，但无机氮含量明显增加，富营养化程度趋于严重；独流减河中无机氮含量变化较大，第2次采集的水样无机氮含量最大（无机氮>1.2 mg/L），到第3次采样时，无机氮含量降到国家水质三类标准（无机氮<0.4 mg/L）；海河闸前后水体中无机氮含量和COD变化较大，闸后面的水质要明显好于闸前面的水质。
表3 2007-07-21第3次采样水样各项指标检测结果
| 检测项目 |
青静黄排水河 |
独流减河 |
海河 |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
| 温度/℃ |
2.6 |
2.6 |
3.2 |
3.4 |
3.2 |
3 |
| 盐度/% |
2.6 |
2.8 |
2.6 |
2.7 |
1.6 |
2.4 |
| pH |
7.9 |
7.91 |
8.2 |
8.15 |
8.16 |
8.16 |
| DO/(mg·L-1) |
6.65 |
6.23 |
8.03 |
7.9 |
7.68 |
6.29 |
| COD/(mg·L-1) |
1.48 |
2.05 |
1.73 |
1.62 |
3.74 |
3.3 |
| 亚硝酸盐/(mg·L-1) |
0.56 |
0.5 |
0.64 |
0.73 |
2.93 |
2.2 |
| 硝态氮/(mg·L-1) |
2.29 |
2.05 |
1.37 |
1.36 |
1.27 |
0.18 |
| 氨氮/(mg·L-1) |
0.27 |
0.17 |
0.08 |
0.17 |
0.11 |
0.23 |
| 异养细菌数/CFU·L-1） |
42 |
21 |
1.7 |
30 |
45 |
50 |
| 大肠菌群/(CFU·L-1) |
230 |
230 |
>23 800 |
2 300 |
230 |
2 300 |
| 弧菌数/(CFU·L-1) |
980 |
70 |
275 |
245 |
1 225 |
530 |
| 石油降解/(CFU·L-1) |
920 |
940 |
23 800 |
2 300 |
2 300 |
23 800 | |
2.2 细菌作为监测指标对水质污染情况的评价
2.2.1 异养菌数
异养菌数是最常用来指示有机污染的一个指标。异养细菌能有效利用陆源溶解有机污染，对净化海水化学环境、维持
生态系统稳定性有重要作用。异养细菌代表海域受有机污染程度，菌数与有机物浓度呈正相关[8，9]。根据吉田提出的标准污水区菌数在105以上以及水质污染等级评价标准，分析3次采样结果，发现3个河口中青静黄排水河口采样站位中异养细菌数均达到或接近污水区标准，属重污染程度（104～105）；其次是独流减河与海河，异养菌数平均在103～104变化，属中污染程度；这表明青静黄排水河有机污染最为严重。
2.2.2 大肠菌群
大肠菌群细菌在海水中较容易死亡，在污浊少的海域检测出很少，但在污染河水流入的附近海域或在特别污染的海域数量较多。大肠菌群是水质粪便污染的指示菌[10，11]，是海水陆源污染的重要生物之一。大肠菌群指数是环境状况评价的重要参数。观察分析3次采样结果发现，3个河口均受到大肠菌群的污染。青静黄排水河3次采样结果变化很大，第1次采样结果中其大肠菌群为23 800 CFU/mL，按国家海洋水质评价标准规定此水质已超过Ⅲ类标准（大肠菌群数<10 000 CFU/mL），而后2次结果中为230 CFU/mL，变化的主要原因在于青静黄排水河的截流。独流减河和海河受陆源粪便污染较轻，但比较2次取样结果，海河污染趋于严重。
2.2.3 致病性弧菌
弧菌是自然海水中生存的正常菌群成员之一，是目前海水养殖中最为常见的条件致病菌[12]。有学者调查结果表明，弧菌喜好生长于有机质丰富的环境中，其数量的多寡可以指示有机质的丰富程度。比较3次采样结果，3个河口均检测到了弧菌，说明3个河口中都不同程度地受到养殖海水的污染。第2次采集独流减河和海河中弧菌数明显增加，其中海河水样中弧菌数增加最明显，数量级由10增加到103；这表明独流减河和海河污染程度有所增加，海河污染趋于严重。这与大肠菌群的评定结果相一致。
2.2.4 石油降解菌
石油降解菌的丰度在一定程度上客观地反映了海区受油类物质污染的程度[13]。本次调查的3个河口中，独流减河的采样位置位于大港油田附近，而海河采样点位于清淤码头附近，从测定结果可以看出，海河、独流减河的石油降解菌数明显高于青静黄排水河，表明2个河口受石油污染的程度较深。
2.3 细菌指标和理化因子的相关性分析
用SPSS软件分析了表层海水中异养菌数、大肠菌群、弧菌数、石油降解菌数和水温、DO、COD、pH、盐度、亚硝酸盐、硝酸盐、氨等理化因子的相关性，具体结果见表4。
表4 表层海水各类菌数与理化因子的相关分析结果
| 菌名 |
DO |
COD |
NO2--N |
NO3--N |
NH+4-N |
pH |
盐度 |
温度 |
| 异养细菌 |
-0.4991) |
0.6352) |
-0.292 |
-0.265 |
-0.358 |
0.094 |
0.055 |
-0.349 |
| 大肠菌群 |
-0.5301) |
0.395 |
-0.216 |
-0.433 |
-0.5111) |
-0.361 |
-0.427 |
-0.206 |
| 弧菌 |
-0.301 |
0.06 |
-0.245 |
0.269 |
-0.005 |
-0.425 |
-0.353 |
-0.197 | |
注：1)表示p<0.05水平下显著相关；2)表示p<0.01水平下非常显著相关；其他均为p>0.05,相关性不明显。
2.3.1 异养细菌
由表4可以看出，异养细菌与COD极显著正相关（P<0.01），相关系数R为0.635，与DO呈显著负相关性（R=-0.499，P<0.05）。与各种无机氮成负相关，但P较大相关性不明显。而与其他理化因子的相关性不明显。根据焦俊鹏等[14]对杭州湾调查的结果，异养细菌与COD呈正相关，与无机氮呈负相关。还有黄秀清等[15]调查的结果，异养细菌与DO呈负相关，林晓涛等[16]对山东月湖的调查结果，细菌数量与DO为显著的负相关关系。本次调查结果与以往调查结果基本相同。
2.3.2 大肠菌群
由表4可以看出，大肠菌群与COD（R=0.395）正相关，与DO显著负相关（P<0.05）;与盐度、NO3--N、水温呈负相关，相关系数分别为-0.427、-0.433、-0.206，可信度P分别为0.077、0.073、0.412。焦俊鹏等[14]对杭州湾调查的结果粪大肠杆菌与盐度呈负相关，与水温、COD呈正相关。除温度之外，调查结果基本符合。
2.3.3 致病性弧菌
由表4可以看出，致病性弧菌与DO、NO2--N、氨氮、pH的相关性为负相关（P>0.05），与COD正相关。许多研究表明弧菌的数量与水温和盐度相关，但本次调查研究中这种相关性并不明显。梁玉波等[17]实验结果表明弧菌的数量与有机污染环境中氨及无机氮呈显著的正相关、与NO2--N有明显的正相关。这与本次的调查结果不一致。
2.3.4 石油降解菌
由表4可以看出，石油降解菌与COD负相关，与NO3--N、氨氮、盐度正相关（P>0.05）。与盐度的相关性表明石油污染主要来自海洋污染。所测得石油降解菌数量基本符合采样点的地理位置特点，这充分体现了此菌的石油指示作用。
3 结 论
（1）细菌指标与理化指标对污染指示结果有一定的相似性，均指示青静黄排水河河口污染较严重。2种污染评价结果基本一致。细菌作为监测海洋环境的指标，直接反映环境对生物的影响，更能反映生境的真实状况。细菌指标对于海洋环境质量的变化有较好的指示作用，其中的异养菌数、大肠菌群、弧菌数、石油降解菌数可以从不同角度指示海洋污染的情况，作为海洋环境监测指标。
（2）异养细菌与COD极显著正相关（P<0.01），与DO呈显著负相关性（R=-0.499，P<0.05）。大肠菌群与COD（R=0.395）正相关，与DO显著负相关（P<0.05）；与盐度、NO3--N、水温呈负相关。致病性弧菌与DO、NO2--N、氨氮、pH的相关性为负相关（P>0.05），与COD正相关。石油降解菌与COD负相关，与NO3--N、氨氮、盐度正相关（P>0.05）。可见，理化因子和细菌指标之间具有一定的相关性。这可以进一步证明细菌作为海洋污染监测指标的可信度，可以用细菌指标对海洋污染状况作评价。但是，细菌指标也只是对海洋环境一个角度的评价，还应同理化因子和其他生物因子的监测结果相结合，对海洋环境质量作出较为客观的、全面的和准确的评价。移动端链接：m.23956
