人工湿地对指示微生物和病原微生物及药残的去除效果研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

（一）课题意义

1.病原微生物

目前我国水质评价以常规理化指标为主，较少考虑微生物指标，而有关水体微生物指标的研究表明我国各大水系均受到一定程度的微生物污染^[1]。国内对于人工湿地的研究主要集中于其对有机污染物、氮和磷等常规污染物的去除等方面^[2-3]，对其病原微生物去除关注相对较少^[4-5]。虽然国外对于人工湿地去除病原微生物已进行了不少研究，然而多数研究缺乏系统性，对其去除过程和机理也尚未得到很好的解释^[6]。

2. 研究的基本内容和问题

（一）研究目标

该实验以药残及指示微生物和病原微生物为切入点，研究人工湿地系统对药残的去除效果以及病原微生物在人工湿地中的数量分布和去除效果。从而进一步去探究人工湿地系统里水体和基质对各种药残的净化效果和对不同病原微生物的去除效果。以期能够从水体常规指标、药残指标、微生物指标中分析出该类型人工湿地系统最佳的净水效果。

（二）研究内容

3. 研究的方法与方案

（一）研究方法

本实验建造的复合垂直流人工湿地系统位于中国水产科学研究院淡水渔业研究中心无锡大浦实验基地。该系统的水生植物为再力花、美人蕉、梭鱼草三种水生植物，基质从下到上依次为8-10厘米大鹅卵石、4-6厘米小鹅卵石和2-4厘米生物陶粒（本实验以生物陶粒作为研究对象）。除此之外，实验要准备的材料还包括采样基本工具（如采样瓶、采样袋等）、水质测量试剂及仪器（分光光度计等）、微生物培养试剂及仪器（如培养箱等）等。

1. 采样方法

该湿地运行的一个周期在3个月左右，对病原微生物的采样是在湿地运行稳定之后，每隔1个月采集一次进出水口以及单元池的水样和基质，水样和基质采集3组同平行样品。

2. 测定方法

（1） 水质指标测定方法：水温(T)， pH等指标利用便携式仪器现场测定。其它指标在实验室根据水质相关标准进行测定，具体测定方法如下：过硫酸钾消解一氯化亚锡还原光度法测定TP；过硫酸钾氧化一紫外分光光度法测定TN；纳氏试剂比色法测定NH3-N；N- (1一萘基)一乙二胺光度法测定NO2 -N；酸性法测定CODMn。

（2） 病原微生物测定方法：总大肠菌群和粪大肠菌群采用水质（粪）大肠菌群快速检验纸片测定；大肠杆菌采用大肠杆菌显色培养基培养，然后从每个平皿中选择5~8个典型或疑似菌落进行证实试验（色氨酸肉汤、Koser肉汤和MR-VP试验）；粪链球菌采用KF链球菌琼脂培养基培养；产气荚膜梭菌采用胰月示-亚硫酸盐-环丝氨酸琼脂基础（TSC）培养基培养；沙门氏菌用沙门氏菌显色琼脂培养基培养。大肠杆菌、沙门氏菌、粪链球菌、产气荚膜梭菌培养基购自青岛海博生物技术有限公司；总大肠菌群和粪大肠菌群纸片购自广州绿洲生化科技股份有限公司。

（3） 药残测定方法：农业部1077号公告-1-2008水产品中17种磺胺类及15种喹诺酮类药物残留量的测定液相色谱-串联质谱法。

（二）技术路线

整体流程图

（三）实验方案和可行性分析

1.实验方案

（1）人工湿地系统对水中药残的去除效果；

（2）温度、pH等对重金属离子去除效果的影响

（3）通过对人工湿地系统进水、单元水、出水以及基质中总大肠菌群、粪大肠菌群、大肠杆菌、粪链球菌、产气荚膜梭菌、沙门氏菌这6中病原微生物的检测，得出该人工湿地对该6中微生物的去除效果。同时分析温度、pH等对微生物数量分布和去除效果的影响。

2.可行性分析

（1）搜集了与本课题有关的人工湿地以及重金属和病原微生物的相关文献，了解了国内外的研究动态与成果。

（2）在中国水产科学研究院淡水渔业研究中心无锡大浦实验基地已建立了该实验的人工湿地系统，为实验的进行打好了基础。

（3）课题组的实验条件很完善，能提供实验所需的仪器和试剂等。

4. 研究创新点

本课题从养殖水体环境和食品安全角度出发，系统研究了人工湿地对病原微生物和药残的分布与去除效果及其影响因素。

本课题来源于十二五国家科技支撑计划课题：长江下游池塘高效生态养殖技术集成与示范(2012BAD25B07)，中央级公益性科研院所基本科研业务费专项：复合湿地植物根系与基质微生物及浮游动植物群落动态结构的研究(2015JBFM24)，国家大宗淡水鱼产业技术体系 (nyeytx-46)。

5. 研究计划与进展

（一）研究计划

2016.07-2016.08 搜集资料，进行实验设计

2016.08-2016.11 构建湿地模型，运行湿地，进行定期采样和相关实验指标的