隨著生活水平的日益提高, 人們對高品質(zhì)飲用水的需求日益增加。桶裝水是目前產(chǎn)量較大的純凈水, 已經(jīng)進(jìn)入尋常百姓家庭。同時, 桶裝純凈水也是應(yīng)對突發(fā)性水源污染優(yōu)選的應(yīng)急供水方式。然而隨著桶裝水行業(yè)的發(fā)展, 其水質(zhì)問題日益引起人們的關(guān)注。國家質(zhì)檢總局2005年對桶裝飲用水產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了國家監(jiān)督抽查, 共抽查了285家企業(yè)的290 種產(chǎn)品, 合格189 種, 產(chǎn)品抽樣合格率為65.2% 。

從抽查結(jié)果來看, 小型企業(yè)抽樣合格率只有50.7% , 其微生物污染很標(biāo)是十分突出的問題。藻類污染在桶裝水生產(chǎn)中也是普遍存在的問題, 近年來淡水藻類導(dǎo)致天然礦泉水污染的報告明顯增加, 污染情況較為嚴(yán)重。2002年6月~ 2003年3月, 對某省內(nèi)23家桶裝礦泉水生產(chǎn)廠家進(jìn)行調(diào)查, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 有10 家企業(yè)產(chǎn)品受到藻污染(占46% )。因此, 桶裝水藻類染的控制是廣大生產(chǎn)企業(yè)亟待解決的問題, 但目前對于桶裝水藻類污染的機(jī)理了解甚少。為了解桶裝水在生產(chǎn)過程中藻類污染狀況, 提高飲用水質(zhì)量, 于2005年11月到2006年10月對江蘇省各地區(qū)典型的生產(chǎn)廠家進(jìn)行了采樣調(diào)查, 并通過實驗室研究分析, 對藻類污染發(fā)生的機(jī)理和污染藻類的特性進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

對南京、蘇州、無錫、常州、徐州、鹽城等地10家典型的桶裝水生產(chǎn)廠家開展了藻類污染狀況的調(diào)查, 分別對原水、石英砂-活性炭過濾、精濾(很濾)、灌裝等幾個主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行采樣分析, 水樣采集采用無菌操作。

1.2 污染檢測

500mL水樣用0..45..m濾膜過濾, 過濾后的濾膜245食品安全放入10mL培養(yǎng)基中, 28.. 光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng), 每日檢查觀測濾膜上有無綠色藻類生長。分別用水生104號培養(yǎng)基、銅綠微囊藻-魚腥藻培養(yǎng)基、基礎(chǔ)培養(yǎng)基+ 葡萄糖、水生104號+ 葡萄糖培養(yǎng)基、BG- 11 培養(yǎng)基五種培養(yǎng)基培養(yǎng)[4, 5], 比較不同培養(yǎng)基的培養(yǎng)結(jié)果。

1.3 污染藻類的鑒定和分離培養(yǎng)

將濾膜上培養(yǎng)出的藻類在顯微鏡下進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察, 進(jìn)行屬種鑒定[6] 。并將其稀釋涂布于BG- 11 培養(yǎng)基瓊脂平板上培養(yǎng), 用接種針挑取長出的單藻落, 分別轉(zhuǎn)接入試管中進(jìn)行液體培養(yǎng), 以供進(jìn)一步研究。

1.4污染藻類的生理特性研究

從分離出的藻中選擇一株生長迅速的小球藻LH (Ch lorella sp.. strain LH )為材料, 研究桶裝水污染藻類的生理特性。對比藻種為本實驗室從其他天然水體中分離培養(yǎng)的一株小球藻Chlorella sp。1.4.1 小球藻LH 硝酸還原酶活性( NR )的測定.. 將小球藻LH 及對照藻株接入無氮環(huán)境下培養(yǎng)5~ 7d。然后分別接入兩種不同氮含量的BG- 11培養(yǎng)基中: 高氮(正常BG- 11培養(yǎng)基, 氮含量0..25g .. L- 1 ), 低氮( 1 /10NaNO3 的BG- 11培養(yǎng)基, 氮含量0..025g.. L- 1 ), 光照培養(yǎng), 測定藻細(xì)胞濃度、葉綠素含量及NR 變化。硝酸還原酶活性的測定采用活體法提取 。

1.4.2小球藻LH 堿性磷酸酶活性( APA )的測定

將小球藻LH 及對照藻株接入無磷環(huán)境下培養(yǎng)5~ 7d。然后分別接入兩種不同磷含量的BG- 11培養(yǎng)基中: 高磷(正常BG- 11 培養(yǎng)基, 磷含量5.4mg L- 1 ), 低磷( 1/10K2HPO4的BG- 11培養(yǎng)基, 磷含量0..54mg.. L- 1 ), 光照培養(yǎng), 測定藻細(xì)胞濃度、葉綠素含量及APA 變化。堿性磷酸酶活度的測定參考H ong Shen 等的方法。

2.結(jié)果與分析

2.1 各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中藻類污染測定結(jié)果

現(xiàn)行各廠家桶裝水生產(chǎn)的主要工藝流程為: 原水 石英砂過濾.. 活性炭過濾.. 精濾.. 臭氧消毒取樣檢測針對以上生產(chǎn)各環(huán)節(jié)進(jìn)行。分別采用五種不同的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)比較, 結(jié)果表明, 添加葡萄糖的水生104號培養(yǎng)基是適合藻類快速生長的培養(yǎng)基, 因此將其作為檢測用培養(yǎng)基。經(jīng)過3~ 10d培養(yǎng)后, 檢驗出污染藻類。但藻類在該培養(yǎng)基中迅速生長后又會迅速死亡, 而BG- 11培養(yǎng)基適合藻類的穩(wěn)定培養(yǎng), 所以將其作為后期研究的藻類培養(yǎng)基。江蘇省十家典型生產(chǎn)廠家的桶裝水檢測結(jié)果。

由以上檢測結(jié)果可見, 在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中均有藻類污染情況的發(fā)生。從原水來看, 大多數(shù)生產(chǎn)廠家的原水純凈水桶中都存在藻類污染。盡管從理論上說, 深層的地下水, 或經(jīng)過地表土壤沙石過濾的山泉水, 不應(yīng)該有藻類污染, 但由于取水井口封閉不夠嚴(yán)密, 管理不嚴(yán)格, 同時多數(shù)廠家采用貯于水槽儲存原水, 這都是造成原水藻類污染的途徑。從前端過濾環(huán)節(jié)來看, 由原水帶入的少量藻類細(xì)胞和孢子, 在過濾過程中被吸附在各過濾介質(zhì)上, 過濾介質(zhì)為藻類繁殖提供了較好的生長場所, 因此, 盡管在有些廠家(如A 和J)的原水中檢測不到藻類污染, 但在之后的砂濾出水中卻檢出了藻類污染。

盡管從水源開始, 各生產(chǎn)環(huán)境中均有污染藻出現(xiàn), 但經(jīng)過較終的精細(xì)過濾(很濾或反滲透)后, 由于過濾膜的孔徑都遠(yuǎn)小于藻細(xì)胞的直徑, 污染的藻類可被過濾清除, 生產(chǎn)線前段污染的藻類并不會直接進(jìn)入產(chǎn)品水中, 因此對產(chǎn)品水的藻污染沒有直接的影響。

對灌裝桶的調(diào)查發(fā)現(xiàn), 清洗過的桶中藻類污染是普遍存在的。在調(diào)查廠家中, 即使是清洗消毒較嚴(yán)格規(guī)范的生產(chǎn)線, 清洗后的桶藻類污染檢出率仍然高達(dá)20% 以上, 這顯然是消費(fèi)者用肉眼直接觀察到出現(xiàn)藻類污染的主要來源。

2.2污染藻種類分析

關(guān)于這些藻類的毒性, 在過去的研究和報道中, 未見有毒有害的描述, 其中的小球藻還是被作為營養(yǎng)保健品培養(yǎng)利用的種類。因此, 目前尚無證據(jù)可以證明這些種類對飲用者的健康有直接的危害。對于這些污染種類對人類健康的影響, 將在進(jìn)一步的研究中進(jìn)行評估。

2.3. 典型污染藻類的生理特性

相對于一般的地表水而言, 桶裝水中含有的氮、磷等營養(yǎng)元素的含量較低。為弄清污染藻類在桶裝水這一相對貧營養(yǎng)環(huán)境中的生長機(jī)理, 特對一株典型的、生長較迅速的污染小球藻的生長和生理特性進(jìn)行了研究分析。

2.3.1 不同氮濃度對小球藻LH 生長及NR 活性的影響

對小球藻LH 的NR 活性及生長曲線進(jìn)行了測定, 以觀察桶裝水污染藻類對硝酸鹽的利用能力, 結(jié)果見圖1、圖2。圖1是小球藻LH 和對照藻種在不同氮含量條件下的生長曲線。從圖中可以看出, 在高低兩種硝酸鹽濃度下, 小球藻LH 的生長速度都顯著比對照藻快; 從圖2也可以看出, 小球藻LH 的硝酸還原酶活性也明顯高于對照。培養(yǎng)到第2d時, 在正常氮含量的培養(yǎng)基中LH 的NR 活性就比對照組的高一半; 而從第4d以后, NR 活性趨于穩(wěn)定, 并且LH 的NR 活性比對照組高接近一倍。由此可見, 桶裝水污染小球藻LH 對硝酸鹽的利用, 不論在高氮還是低氮的環(huán)境下, 都明顯優(yōu)于對照藻種, 這就使藻類在桶裝水低氮的環(huán)境下生長成為可能。

2.3.2不同磷濃度對小球藻LH 生長及APA 活性的影響

對小球藻LH 的APA活性及生長曲線進(jìn)行測定, 以觀察桶裝水污染藻類對磷的利用能力, 結(jié)果見圖3、圖4。圖3為兩種小球藻培養(yǎng)的生長曲線, 從圖中可以看出, 兩株藻在高磷條件下的生長均好于低磷條件下的生長; 但在相同條件下, 小球藻LH 均比對照組生長得好。對比兩株藻的APA 活性(圖4) , 培養(yǎng)8d后, 在高磷的情況下, 對照和LH 的APA活性相差不大; 而在低磷的情況下, LH 的APA 活性比對照高四倍。在低磷的情況下, 藻類為獲得更多的磷元素, 其APA 活性會相應(yīng)地增大。小球藻LH 的APA 活性遠(yuǎn)大于對照, 說明其在低磷的環(huán)境中更容易生長。

3. 討論

通過本研究的結(jié)果可以看出, 回收桶清洗不徹底是引起藻類污染的重要原因。清洗后桶的污染率至少在20%, 嚴(yán)重的企業(yè)很過70%, 而實際的用戶投訴遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這一比率?？赡艿脑蛴? 一是桶裝水在灌裝后, 大多還要注入臭氧, 從而進(jìn)一步殺滅殘留的藻細(xì)胞; 二是由于一般用戶使用桶裝水的期限較短, 藻類并未繁殖到肉眼可觀察的濃度。從污染的藻的種類上看, 雖然大多數(shù)是沒有危害的綠球藻科的藻類, 但是還是有少量出現(xiàn)藍(lán)藻的污染, 而某些藍(lán)藻對人們的身體健康是有危害的, 例如微囊藻可以產(chǎn)生能誘發(fā)肝癌的微囊藻毒素[ 12]。WHO 的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和我國..生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范..[ 13, 14] 中, 對飲用水中微囊藻毒素的含量都已有了嚴(yán)格的規(guī)范。而且因污染的藻類在飲用水中大量繁殖, 引起水體變綠或產(chǎn)生綠色沉淀, 直接影響飲用水的感官指標(biāo)。同時, 由于藻類代謝產(chǎn)生的小分子有機(jī)物質(zhì)也會產(chǎn)生多種不愉快的味道, 從而影響口感。對污染的藻的NR、APA 活性的研究表明, 相對于對照藻種來說, 污染的藻對氮、磷的利用率更高, 這可能是污染的藻能在桶裝水這種營養(yǎng)元素相對缺乏的環(huán)境中滋生的原因之一。

4.結(jié)論

灌裝桶清洗不徹底是桶裝水藻類污染的重要途徑; 桶裝水中污染的藻類繁多, 以綠藻中綠球藻科種類為多; 典型污染種小球藻的生理特點有: 對低氮和低磷均有較高的利用率, 適宜在營養(yǎng)貧瘠的桶裝水中生長。