污水处理过程中大肠杆菌O157:H7的分布归趋及其去除机制研究

The occurrence and removement of pathogenic Escherichia Coli during municipal wastewater treatment process is still unclear. Enterohemorrhagic Escherichia coli will be studied in this reasearch. Enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 in each unit of wastewater treatment plant,including influent, mixed liquor and effluent, will be quantified using real-time PCR. Samples will be taken from different municipal wastewater treatment plants every three month in order to compare the quantity of O157:H7 in different seasons. Several strains of E.coli would be isolated and its pathogenicity and serotypes would be studied. Furthermore, isolation and characteration of O157:H7 phage from wastewater will be done. Jar test equipment will be set up to research on how to remove O157:H7 using phage, which would lay a foundation of effective removal of pathogen in municipal wastewater treatment process.

污水处理过程中致病性大肠杆菌的分布、变化和归趋目前并不清楚，本研究拟选取高致病性肠出血性大肠杆菌（EHEC）作为研究对象，通过基于其毒力基因荧光定量PCR方法，检测其典型代表菌株O157:H7在不同污水处理系统中的沿程数量变化以及泥水分离后的分布特征；通过进水和二沉池出水连续取样，监测O157:H7的季节变化特征和环境排放浓度；分离污水中的EHEC，检测其在污水中存在的主要类群并进行血清学分型。在此基础上，采用噬菌体分离培养技术，分离O157:H7的噬菌体并进行测序和鉴定，利用小试装置开展噬菌体去除O157:H7的实验研究，比较不同噬菌体投加量和工况条件改变对O157:H7去除效率的影响，为最终实现病原菌的有效去除提供理论参考和技术支持。

本课题组对北京市四座大型污水处理厂进行了长达一年的连续监测，发现二沉池出水中大肠杆菌超标严重。常规的消毒手段由于成本太高，且操作不便，目前在污水处理厂基本上没有应用。为防范致病性大肠杆菌在水环境中的爆发，本课题组开展了利用噬菌体技术防控大肠杆菌的研究。本课题组共有5株致病性大肠杆菌，用于分离和培养噬菌体。其中E. coli BW是由本课题组分离自生活污水，并对其进行了初步鉴定,该菌株属于O153:H12。另外四株大肠杆菌E. coli ST100、ST110、ST120和ST130来自中国疾病控制中心。经鉴定，该五株大肠杆菌均含有一定的毒力基因，因此可能会引起腹泻等疾病。以五株大肠杆菌菌株为宿主，分离得到了六株烈性噬菌体，均能够裂解宿主大肠杆菌。其中大肠杆菌ST110未能分离出噬菌体。对六株噬菌体进行纯化后，提取基因组，进行全基因组测序，并对测序结果进行生物信息学分析。全基因组序列录入GenBank数据库，其登录号分别是KJ748011，KX689784，MF044457，MF153391，KY962008，MF044458。通过序列比对分析，这6株噬菌体全部不同于GenBank中的其它噬菌体，可推断为新型噬菌体。这六株噬菌体已经提交中科院微生物所菌种保藏中心进行保藏，并且全部申请了国家发明专利，这六项专利目前处于实质审查阶段。这些研究结果丰富了致病性大肠杆菌噬菌体的基因组信息资源，同时也为噬菌体防控致病性大肠杆菌的研究应用打下了良好的基础。