城市化进程中岩溶地下河的微生物污染和示踪研究- - 以重庆南山老龙洞为例

Groundwater has been polluted a lot in urbanization process from 1980s' in China, which was hardly restored. Especially in karst area, the groundwater pollution restoration has even harder, because double hydrological system up and under ground exists. Plenty of researches concerned chemical, organic chemical and metal contaminations in karst groundwater that has been reported, but seldom including microorganism contaminations. In this project, microbial source tracking (MST) will be used to determine point and non-point fecal contamination sources in a typical karst underground river-Laolongdong Underground river, Chongqing, China. In previous research, serious microorganism contaminations has been found in Laolongdong karst underground river, some of which sourced human feces by qPCR but not dominant. In the future work, more fecal indicator bacteria(FIB) from different host intestine and host- special primer will be chose, 16S rDNA PCR-DGGE and qPCR combined with groundwater microbial contamination quantities and hydrochemical monitoring will be used to find microorganism contaminations source and propose a successful karst groundwater MST working process. The result will contribute to underground water protection and microorganism contamination restoration, and give some suggestion to rational use of karst groundwater.

城市化进程给地下水带来严重污染，由于存在地上地下双层水文系统，岩溶地下河污染治理尤其困难，研究者们对岩溶地下河无机、有机、重金属等污染物已经展开了大量的研究，但是微生物污染的研究尚少。本项目将以重庆南山老龙洞地下河为例，应用微生物示踪溯源（MST）技术，确定南山老龙洞岩溶地下河流域粪源微生物的点源和面源污染来源。在预研究中发现老龙洞岩溶地下河中微生物污染严重，qPCR分析发现地下河中存在来自于人类的粪便污染物但不是主要污染源，本项目拟选用不同选择宿主特异性粪便失踪细菌（FIB），设计特异性引物，应用16S rDNA PCR-DGGE和qPCR技术结合粪源微生物数量和地下水水化学监测，进一步研究岩溶地下河中的微生物污染来源，探索MST在岩溶地下水面源污染示踪中的操作流程，为岩溶地下河保护和微生物污染治理提供科学依据，为合理开发利用岩溶地下水资源奠定理论基础

中国西南分布着面积广泛的岩溶区，土层很薄，管道/裂隙大量发育，地表水和地下水交换迅速，自净能力较弱，在地下河系统中造成化学和微生物（细菌）污染严重。微生物来源具有多样性，其中最危险的病原微生物大多来自人和动物肠道，即人畜粪便污染。本研究采用传统的大肠杆菌等粪便污染指示菌和具有较好宿主特异性的拟杆菌作为粪便污染的指示剂，对重庆南山老龙洞地下河流域的微生物污染进行监测和分析，研究城市化进程中人类活动和土地利用方式的改变对岩溶地下河微生物污染的影响，分析其中的人畜粪便来源及其贡献率，为岩溶地区水质保护和社会经济发展统一，人与自然和谐发展提供科学建议。.本研究在流域内选取8个水井和地下河采样点采样，按月度采样监测其中的大肠菌群数量，并收集提取水样中的微生物DNA，采用特异性引物分析其中拟杆菌的群落特征，与人粪和猪粪对比分析其中的主要粪便微生物来源。水中粪大肠菌（FC）和粪链球菌（FS）的比值（FC/FS）显示，老龙洞地下河流域受人类粪便污染影响为主，其中部分井水也受到多种动物粪便的影响。从空间上来看，采样点中井水的微生物污染来源受水井周边环境和人类活动影响较大，而地下河水的微生物污染则受到居民点污染补给源的影响较大。.采集地下水微生物提取DNA，分析地下水中微生物以及拟杆菌的群落特征，通过对老龙洞流域8个采样点的横向对比分析，发现该流域8个采样点中下游、东槽赵家院子井与出口拟杆菌群落结构最为接近，其次为上游居民点附近的小院儿井，由此可见，居民点散排的人类生活污水应是地下河中微生物和粪便污染的主要来源。总体而言，南山老龙洞地下河流域人类为最重要的微生物污染物宿主来源，污染贡献最大。地下河出口和流域中居民聚居点附近的水井人类粪便污染贡献最大，农田附近的水井和中游地下河天窗，由于受到周边小环境影响，呈现混合污染的趋势。特别蓄畜养殖场附近，动物粪便的影响显著，贡献率远远超过人类粪便。.根据老龙洞地下河流域粪便（细菌）污染的现状，在岩溶地下河流域应加强人畜生活废水的管理，完善流域内的下水道系统及污水处理系统，严禁直接散排；加强对科普宣传教育，增强小环境保护意识。