第一作者：张杨
通讯作者：吴仁人
通讯单位：生态环境部华南环境科学研究所
论文DOI：10./j.envpol..图文摘要
成果简介
近日，生态环境部华南环境科学研究所河口与海岸生态环境研究中心吴仁人课题组在环境领域知名期刊EnvironmentalPollution上发表了题为“Occurrenceanddistributionsofhuman-associatedmarkersinanimpactedurbanwatershed”的研究论文，通过为期一个月的每日连续监测，揭示了不同种类人源特异性标记物在城市地表水中的稳定性特征，为选取有效的标记物组合解析水体中的微生物污染来源提供科学依据。
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宿主特异性标记物作为一种可追踪粪便污染来源的特异性基因，已逐步在微生物污染源解析工作当中推广应用。然而，各类标记物原有的灵敏度和平均检出浓度可能在水体的迁移过程中发生改变，从而影响定量源解析的准确性。本研究通过在广州市海珠区开展的为期一个月的每日监测，探究了不同种类人源标记物在城市地表水的分布和稳定性特征，同时利用室内水环境模拟反应器获取了各标记物的衰减速率。结果表明，拟杆菌16sRNA标记物和crAssphage标记物在研究区域内具有较高的灵敏度表现，检出率均高于90%。相反，拟杆菌蛋白标记物Hum2和Hum的灵敏度表现显著低于其它类型标记物，检出率分别仅有63%和84%。对标记物的检出浓度进一步分析发现，拟杆菌16sRNA标记物和crAssphage标记物在水体中的检出浓度较为相似，二者之间未表现出显著性差异(p＞0.05)；而拟杆菌蛋白标记物的检出浓度则比其它标记物下降了约1个数量级。室内水环境模拟反应器的实验结果显示，crAssphage标记物在水环境中的衰减速率显著小于细菌类标记物，这可能是导致crAssphage标记物的灵敏度和检出率在水环境有所改善，且检出浓度接近于拟杆菌16sRNA标记物的主要原因。由于不同标记物在水环境中的特征表现和衰减规律具有显著差异，因此我们建议在开展微生物污染源解析工作时应同时使用不同类型源指示微生物开发出的特异性标记物，这样可以更为准确、全面的识别水体中的微生物污染来源及各污染源的贡献率。图文导读
图1广州市城市地表水采样点分布示意
年9-10月在广州市布设了8个采样点（图1），开展了为期1个月的每日连续监测，考察不同种类人源标记物的分布特征和稳定性。G1、G2、G3采样点均紧邻生活区和商业区，L1和L2位于林地或湿地公园内，G1和G2附近有少部分工业和居民区存在，W1位于污水处理厂出水口下游。
图2人源标记物在水样和粪便样本中的浓度分布;虚线右侧为前期研究获取的人员标记物在粪便样本中的浓度分布结果.
拟杆菌16sRNA标记物和crAssphage标记物在水体中的检出浓度较为接近，二者之间无显著性差异(p＞0.05)；拟杆菌蛋白标记物的检出浓度则比其它标记物下降了约1个数量级。然而前期针对粪便样本的研究中发现，拟杆菌16sRNA标记物的检出浓度普遍高于crAssphage和拟杆菌蛋白标记物，说明标记物在水体中的迁移转化过程影响了定量分析结果。
图3人源拟杆菌标记物在各采样点的浓度分布情况
在位于林地和湿地公园内采样点L1、L2以及污水处理厂下游的W1采样点处，crAssphage标记物的检出浓度大于拟杆菌16sRNA标记物。而在居民区和商业区附近（C1-C3,G1、G2），检出结果则正好相反。推测可能是由于位于居民区和商业区附近的采样点距离污染源较近，各标记物在水体中的检出浓度与其在粪便中的灵敏度和检出浓度相关性较强；而当标记物在水体中迁移或经污水处理厂处理后，crAssphage标记物面对环境压力时较好的耐受性可能使其检出浓度相比于其它标记物有所提升。
图4人员标记物在水环境模拟反应器中的衰减特征
在室内模拟实验中，拟杆菌16sRNA标记物普遍呈现出二阶段衰减趋势，且第一阶段的衰减速率显著大于第二阶段。相反，crAssphage标记物在水体中均表现出一阶衰减趋势，且衰减速率显著小于拟杆菌16sRNA标记物，表现出较好的稳定性。拟杆菌蛋白标记物的初始浓度均较小，且在实验0-2天内检出浓度已衰减至其最低定量限以下，说明拟杆菌蛋白标记物在水体中的稳定性也较差。
总结
本研究通过对城市地表水开展的为期一个月的每日监测，探究了不同种类人源标记物在水体中的稳定性特征。研究结果表明crAssphage标记物在水体中的检出率和检出浓度均与拟杆菌16sRNA标记物较为接近，二者的检出浓度显著大于拟杆菌蛋白标记物。室内模拟实验显示crAssphage标记物的衰减速率显著小于其它细菌类标记物，说明其在水体中具有更好的稳定性，对非近期污染事件或距离采样点较远的排放源监测表现出较大的优势。由于不同种类标记物在水环境的稳定性具有差异性，因此建议在开展微生物污染源解析工作时应组合使用不同种类的标记物以便获得更为准确、全面的污染源信息。
作者简介第一作者：张杨，博士，生态环境部华南环境科学研究所助理研究员。主要从事水体微生物污染源解析技术的研究。以第一作者在WaterResearch、EnvironmentalPollution、ScienceoftheTotalEnvironment以及中国环境科学等国内外主流环境学期刊发表论文7篇。
通讯作者：吴仁人，博士，生态环境部华南环境科学研究所国家环境保护水环境模拟与污染控制重点实验室副主任，正高级工程师，主持承担了国家自然科学基金、广东省自然科学基金等科研项目10项，水环境管理类项目15项。共发表论文29篇（第一/通讯17篇），其中SCI论文15篇（第一/通讯8篇），授权发明和实用新型专利6件。获得国家生态环境保护青年拔尖人才、广东省环境科学学会生态环境科技青年金奖、广东省优秀工程咨询成果一等奖（2项）等荣誉。
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