次氯酸鈉消毒劑對(duì)水體沉積物細(xì)菌群落的影響

蘇靜嫻 ，衛(wèi)文鋒 ，夏 如 ，鄭曉婷 ，張?jiān)姺f ，倪小婷 ，王 雨

（1.廣州大學(xué) 大灣區(qū)環(huán)境研究院，廣州 510006；2.廣州大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣州 510006）

目前全球范圍內(nèi)的新型冠狀病毒肺炎疫情仍十分嚴(yán)峻[1]，消毒作為切斷病毒傳播途徑的重要手段，在疫情防控中發(fā)揮了重要作用[2]。含氯消毒劑溶于水后產(chǎn)生次氯酸，具有殺滅細(xì)菌、病毒、真菌、結(jié)核桿菌等微生物的特性，可用于公共空間的消毒[3]。然而，目前也存在消毒劑大量甚至過(guò)度使用的現(xiàn)象，可能導(dǎo)致殘余的消毒劑經(jīng)過(guò)雨水沖刷等方式流入排水管道、河流、湖泊等水體，對(duì)水體沉積物中的微生物生態(tài)系統(tǒng)造成影響[4]。

沉積物是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。沉積物孔隙水是污染釋放的主要途徑[5]，其與上覆水之間存在著吸收和釋放的動(dòng)態(tài)平衡，可成為水體中污染物的源或匯[6]。當(dāng)消毒劑進(jìn)入水體中，消毒劑的殺菌作用可能會(huì)影響沉積物中微生物的群落結(jié)構(gòu)[7]。沉積物中的微生物群落在水體自?xún)暨^(guò)程中也發(fā)揮著重要的作用[8]。當(dāng)沉積物中的微生物生態(tài)系統(tǒng)受到影響時(shí)，水體的自?xún)裟芰σ矔?huì)隨之改變。例如殘余的含氯消毒劑流入可導(dǎo)致河流中硝化菌群的缺失，破壞水中氨氮-亞硝酸鹽-硝酸鹽的循環(huán)體系，降低水體自?xún)裟芰Γ瑢?duì)水生環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)造成危害[9]。也有研究表明含氯消毒劑不僅能夠殺死環(huán)境中的病毒、污水中的有害生物，還能夠殺死水體中的有益生物，過(guò)度消毒會(huì)危害水生態(tài)環(huán)境[3]。類(lèi)似研究也證實(shí)了含氯消毒劑進(jìn)入水環(huán)境中后，反應(yīng)生成消毒副產(chǎn)物，多種消毒副產(chǎn)物具有明確的細(xì)胞毒性和基因毒性以及潛在致癌作用等危害，同時(shí)消毒副產(chǎn)物可能進(jìn)入底泥，可能會(huì)嚴(yán)重影響沉積物中微生物的群落結(jié)構(gòu)[10]。例如2003年非典期間，由于過(guò)度消毒，臺(tái)灣淡水河及其支流被倒入了大量漂白水等含氯消毒劑，導(dǎo)致含氯量過(guò)高，魚(yú)群大量死亡，直到半年后才恢復(fù)正常，對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了明顯沖擊[3]。然而，大部分此類(lèi)研究的重點(diǎn)為水體環(huán)境和水質(zhì)指標(biāo)，針對(duì)消毒劑對(duì)沉積物中微生物群落結(jié)構(gòu)與微生物生態(tài)的影響缺乏系統(tǒng)研究。

因此，本文針對(duì)消毒劑流入水體后，可能對(duì)沉積物中微生物群落造成的影響，通過(guò)采集潛在的受納河涌與景觀水體的沉積物樣品，加入含氯消毒劑開(kāi)展模擬實(shí)驗(yàn)，采用高通量測(cè)序技術(shù)分析消毒劑流入水體后對(duì)沉積物微生物群落造成的影響，以期對(duì)消毒劑的生態(tài)影響與規(guī)范使用提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

沉積物樣品采集選擇在廣州市區(qū)開(kāi)展。根據(jù)水體周邊環(huán)境、水質(zhì)狀況及水體交替速率，本研究選擇了廣州大學(xué)城某河流、廣州大學(xué)城中心湖及某住宅區(qū)景觀水體進(jìn)行沉積物樣品采樣，分別命名為River-1、Lake-1、Lake-2。采用重力式柱狀沉積物采樣器對(duì)水底淤泥處（0～10 cm）進(jìn)行采樣，采集完成后及時(shí)將沉積物裝入無(wú)菌塑封袋中，并采集1.5 L水樣于采樣瓶中，冷藏保存運(yùn)輸，用于模擬實(shí)驗(yàn)與分子生物學(xué)分析。

1.2 理化指標(biāo)測(cè)定

實(shí)驗(yàn)中分別測(cè)定了水體中的余氯含量、沉積物中的總磷（TP）、總氮（TN）、硝酸鹽（）、亞硝酸鹽（）和氨氮（）含量。其中水樣經(jīng)0.45 μm混合纖維素濾膜過(guò)濾后，基于DPD（N，N-二乙基-1，4-苯二胺）比色法[11]，選用余氯檢測(cè)儀（陸恒LH-M900）測(cè)定其余氯值。沉積物經(jīng)過(guò)2 mol/L的KCl溶液浸提后，沉積物與水比例為1∶5，TP的測(cè)定采用鉬酸銨分光光度法，TN測(cè)定采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法，-N的測(cè)定采用鋅鎘還原法，NO-2-N測(cè)定采用重氮-偶氮法，-N測(cè)定采用次溴酸鈉氧化法[12]。

1.3 模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 消毒劑濃度梯度設(shè)置

實(shí)驗(yàn)中的次氯酸鈉消毒劑選用目前公共場(chǎng)所和家庭消毒最常用的84消毒劑開(kāi)展模擬[3]。根據(jù)84消毒劑使用方法，使用前按照原液和水1∶29比例進(jìn)行稀釋?？紤]到殘余消毒劑在流入自然水體時(shí)會(huì)被再次稀釋?zhuān)虼耍瑢?duì)消毒劑進(jìn)行10倍、25倍、100倍的再次稀釋?zhuān)纬?個(gè)分組以及對(duì)照組，見(jiàn)表1。

表1 模擬實(shí)驗(yàn)消毒劑投加梯度設(shè)置Table 1 Setting of disinfectant dosing gradient in simulation experiment

1.3.2 實(shí)驗(yàn)階段設(shè)置

模擬實(shí)驗(yàn)將設(shè)置兩個(gè)階段進(jìn)行，第一個(gè)階段分析消毒劑投加后對(duì)沉積物微生物群落的短期影響（42 h以?xún)?nèi)），第二個(gè)階段分析消毒劑投加后對(duì)其的中長(zhǎng)期影響（126 h以?xún)?nèi)）。

第一階段一次性添加消毒劑后，搖晃使其混合均勻，隨后從樣品中抽取適量水樣檢測(cè)余氯含量變化至達(dá)到穩(wěn)定階段，同時(shí)采集沉積物樣品進(jìn)行分析。樣品采集間隔為：添加消毒劑后的0 h、3 h、6 h、18 h和42 h。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程的0 h時(shí)段，指空白組與實(shí)驗(yàn)組分別添加等體積的純水與消毒劑，混勻之后進(jìn)行取樣所得沉積物樣品。第二階段通過(guò)延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)周期，并通過(guò)多次添加消毒劑，進(jìn)一步分析余氯進(jìn)入水體的變化情況以及沉積物細(xì)菌群落。實(shí)驗(yàn)周期根據(jù)余氯濃度變化達(dá)到平穩(wěn)階段進(jìn)行確定，在該實(shí)驗(yàn)中從42 h延長(zhǎng)至126 h，消毒劑添加和采樣分析時(shí)間點(diǎn)為：3 h、6 h、18 h、30 h、54 h、78 h、102 h、126 h。

1.4 分子生物學(xué)檢測(cè)

微生物多樣性測(cè)序分析，包括DNA提取、PCR擴(kuò)增及Illumina高通量測(cè)序，具體步驟為：冷凍保存的約0.25 g干重的沉積物樣品經(jīng)室溫融化后，采用Power Soil? DNA Isolation Kit基因組DNA提取試劑盒（MoBio，USA）提取沉積物樣品中的總DNA。PCR擴(kuò)增采用細(xì)菌16S rRNA通用引物 338F（5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′） 和806R（5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′），用超微量紫外分光光度計(jì)NanoVue Plus Spectropho?tometer（GE Healthcare,UK）確定DNA濃度。

PCR樣品的Illumina高通量測(cè)序委托上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司（http://www.Majorbio.com）在Illumina Miseq PE300平臺(tái)上完成。將Miseq測(cè)序得到的成對(duì)reads拼接為一條序列，并進(jìn)行質(zhì)控過(guò)濾，根據(jù)序列首尾的barcode和引物序列區(qū)分樣點(diǎn)得到有效序列，校正序列方向，進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化。優(yōu)化后的序列用Usearch（vsesion7.0 http://drive5.com/uparse/）在97%的相似度下劃分獨(dú)立操作單元（OTU,operational taxonomic units）后，采用RDP classifie貝葉斯算法對(duì)OTU達(dá)標(biāo)序列進(jìn)行分類(lèi)學(xué)分析，通過(guò)SILVA rRNA數(shù)據(jù)庫(kù)（Release 128,https://www.arb-silva.de/）進(jìn)行對(duì)比。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

基于半度量距離算法（Bray-Curtis）對(duì)樣品進(jìn)行置換方差分析（Permutational multivariate analy?sis of variance,PERMANOVA），分析不同分組因素對(duì)樣品差異的解釋度，并使用置換檢驗(yàn)對(duì)劃分的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義進(jìn)行不同分組間細(xì)菌群落組成的顯著性分析，采用非度量多維尺度分析（NMDS）方法分析細(xì)菌群落組成結(jié)構(gòu)隨時(shí)間變化及添加消毒劑梯度濃度的顯著性差異。使用HemI軟件（Heat?map Illustrator,V1.0）繪制基于平均連接聚類(lèi)（計(jì)算出的兩個(gè)聚類(lèi)之間的距離）和歐幾里德距離（兩組之間計(jì)算的距離）的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)熱圖。其他圖形繪制使用ORIGIN 9.0軟件完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽特征

三個(gè)采樣點(diǎn)沉積物中TN的濃度為1.79～3.19 mg/g，其中River-1濃度最高，達(dá)到3.19 mg/g，濃度最低的Lake-2為1.79 mg/g。沉積物中TP濃度為0.42～0.66 mg/g，其中Lake-1濃度最高，為0.66 mg/g，Lake-2濃度最低，為0.42 mg/g。沉積物中-N濃度為8.56～17.19 mg/kg，其中Lake-1的濃度最低，為8.56 mg/kg，River-1的濃度最高，是Lake-1的兩倍，為17.19 mg/kg。沉積物中-N濃度為0.20～0.65 mg/kg，其中Lake-2的濃度最高，為0.65 mg/kg，River-1的濃度最低，為0.20 mg/kg。沉積物中NO-2-N濃度為0.04～0.12 mg/kg，Lake-1的濃度為0.12 mg/kg，Lake-2與River-1的濃度均為0.04 mg/kg，見(jiàn)表2。

表2 三個(gè)采樣點(diǎn)沉積物的營(yíng)養(yǎng)鹽含量情況Table 2 Nutrient content of sediments from three sampling sites

2.2 模擬過(guò)程余氯含量

第一階段向模擬體系（420 mL）中添加1.56 mg/L（G1組）、0.64 mg/L（G2組）、0.16 mg/L（G3組）三個(gè)濃度梯度消毒劑20 mL，空白對(duì)照組添加相同體積純水（CK組）。消毒劑添加后水體中的余氯濃度迅速下降，之后各個(gè)檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)所測(cè)得的余氯濃度基本保持平穩(wěn)，Lake-2的余氯濃度為0.03～0.08 mg/L，Lake-1的余氯濃度為0～0.03 mg/L之間，River-1的余氯濃度處于0～0.03 mg/L之間。在Lake-2中，G1、G2、G3組水體的余氯含量在前3 h時(shí)段呈上升趨勢(shì)，最高達(dá)0.08 mg/L，而后在3～6 h時(shí)段驟降至0.02 mg/L，并保持穩(wěn)定。在Lake-1中，G1、G2組水體的余氯濃度在前3 h時(shí)段呈下降趨勢(shì)，最低達(dá)0.01 mg/L，G3組的略微上升，而后在3～42 h時(shí)段大體保持平穩(wěn)趨勢(shì)。在River-1中，前18 h時(shí)段G1、G2、G3組水體的余氯濃度呈平緩下降后上升趨勢(shì)，最高達(dá)0.5 mg/L，而后18～42 h緩慢下降至平穩(wěn)?？瞻捉M余氯濃度變化趨勢(shì)相對(duì)較平穩(wěn)。如圖1所示。

第二階段的長(zhǎng)期模擬通過(guò)延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)周期（從42 h增至126 h），并且多次添加消毒劑，分析余氯進(jìn)入系統(tǒng)的變化情況。在第二階段中，三個(gè)地點(diǎn)模擬體系中的余氯波動(dòng)范圍分別為0.01～0.07 mg/L、0.01～0.05 mg/L和0～0.09 mg/L。每次添加消毒劑后，模擬體系中余氯含量迅速下降。例如Lake-1三組實(shí)驗(yàn)中，消毒劑添加后的余氯理論值為1.56 mg/L、0.64 mg/L和0.16 mg/L（不考慮余氯在體系中的消耗），而實(shí)際測(cè)量值僅為0.05、0.02、0.03 mg/L，實(shí)際值均遠(yuǎn)低于理論值，River-1和Lake-2組亦存在相同現(xiàn)象，且對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組呈現(xiàn)相似規(guī)律。如圖1所示。

圖1 模擬實(shí)驗(yàn)第一階段（a）、第二階段（b）余氯濃度變化情況Fig.1 The change of residual chlorine concentration in the first stage(a)and the second stage(b)of the simulate experiment

由第一、二階段數(shù)據(jù)可知，一次性添加消毒劑后水體中的余氯值變化不明顯，即使對(duì)水體多次添加了較高濃度的次氯酸鈉消毒劑，其余氯濃度仍處于較低水平，添加后未出現(xiàn)余氯濃度突增的現(xiàn)象。余氯濃度平穩(wěn)且較低可能是由于次氯酸鈉進(jìn)入水體之后穩(wěn)定性差，易受光和H+催化發(fā)生氧化還原反應(yīng)迅速降解[13]。其次，次氯酸鈉或者余氯進(jìn)入水體后，有可能被沉積物吸附，與腐殖質(zhì)中微生物活動(dòng)的代謝產(chǎn)物、沉積物中的氨基酸、蛋白質(zhì)等有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，并生成消毒副產(chǎn)物[14]；另外，水體當(dāng)中的NH3-N也會(huì)消耗部分余氯，有研究表明1 mg/LNH3-N理論上可消耗7.6 mg/L的游離氯，余氯濃度降低的同時(shí)水體中-N的含量也會(huì)隨之下降[9]。

2.3 沉積物細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)

由于三組實(shí)驗(yàn)中余氯的變化呈現(xiàn)出相似規(guī)律，在沉積物細(xì)菌群落的分析中選擇了River-1組進(jìn)行了進(jìn)一步分析。細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的分析選擇對(duì)River-1組添加消毒劑后的第一階段初始Ⅰ-0（0 h）、第一階段結(jié)束Ⅰ-42（42 h）和第二階段初始Ⅱ-0（同第一階段0 h）、中段Ⅱ-78（78 h）、結(jié)束Ⅱ-126（126 h）時(shí)的3個(gè)濃度梯度和1個(gè)對(duì)照組共16組沉積物樣品進(jìn)行分析，見(jiàn)圖2。

圖2 基于97%相似度聚類(lèi)的序列覆蓋度和樣品物種多樣性指數(shù)Fig.2 Sequences coverage and biodiversity indices of samples based on 97% OTU clusters

2.3.1 細(xì)菌群落α多樣性

α多樣性指標(biāo)包括群落多樣性、群落豐富度、群落均勻度。根據(jù)所有樣品中最低序列數(shù)（24 013條）進(jìn)行抽平。所有樣品的覆蓋度都在97.4%以上，說(shuō)明測(cè)序深度可以較好地反映沉積物中生物的多樣性和群落特征。

第一階段實(shí)驗(yàn)中，在0 h時(shí)段，首次投加消毒劑后實(shí)驗(yàn)組的群落多樣性指數(shù)相對(duì)于空白組的較高；而在42 h時(shí)段，G2和G3組的群落多樣性指數(shù)分別從6.26和6.30下降到5.46和5.58，CK組的則從5.50上升至5.74。同時(shí)，細(xì)菌群落多樣性在不同濃度梯度中呈下降趨勢(shì)，濃度相對(duì)較高的組的多樣性下降得較快一些，例如G2組的群落多樣性指數(shù)在42 h時(shí)段相比于0 h時(shí)段下降了0.80，G3組的群落多樣性指數(shù)在42 h時(shí)段相比于0 h時(shí)段下降了0.72。實(shí)驗(yàn)組與空白組相比，實(shí)驗(yàn)組的樣品群落的群落多樣性、群落豐富度均低于空白組。

第二階段實(shí)驗(yàn)中，在初始時(shí)段，首次投加消毒劑后實(shí)驗(yàn)組的群落多樣性指數(shù)相對(duì)于空白組的較高。在中段，Ⅱ-78-G2組的群落多樣性指數(shù)從6.26下降到5.21，Ⅱ-78-G3組的群落多樣性指數(shù)下降到4.94，Ⅱ-78-CK組的為4.66。在模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，Ⅱ-126-G1組的群落多樣性指數(shù)從4.79下降到4.64，Ⅱ-126-G2組的群落多樣性指數(shù)從4.80上升到5.21，Ⅱ-126-G3組的群落多樣性指數(shù)下降到4.57，Ⅱ-126-CK組的群落多樣性指數(shù)為4.99?？瞻捉M在中后期的細(xì)菌群落多樣性低于初始階段。實(shí)驗(yàn)組與空白組的群落豐富度、群落均勻度相近，沒(méi)有明顯差異。

2.3.2 細(xì)菌群落組成分析

總共有20個(gè)科水平的細(xì)菌物種在水體沉積物中被發(fā)現(xiàn)，從科水平上可以看出，擬桿菌科（Bac?teroidaceae）、 厭氧繩菌科（Anaerolineaceae）、Smithellaceae是初始階段的空白組細(xì)菌的三個(gè)優(yōu)勢(shì)科，其相對(duì)豐度分別為17.27%、8.17%和5.37%。在初次投加不同濃度的消毒劑后，初始階段的實(shí)驗(yàn)組中相對(duì)豐度較高的是紅環(huán)菌科（Rhodocyclace?ae）、叢毛單胞菌科（Comamonadaceae）和厭氧繩菌科；隨著時(shí)間的增長(zhǎng)和消毒劑的多次投加，實(shí)驗(yàn)組的相對(duì)豐度較高的是紅環(huán)菌科、叢毛單胞菌科、Sulfurimonadaceae和周蝶菌科（Weeksellace?ae），空白組的優(yōu)勢(shì)科亦發(fā)生了更替，紅環(huán)菌科成為優(yōu)勢(shì)菌科。

隨著時(shí)間的增長(zhǎng)和消毒劑的多次投加，三組實(shí)驗(yàn)組的群落結(jié)構(gòu)趨于相近，紅環(huán)菌科的相對(duì)豐度表現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì)。在126 h時(shí)間段的G1、G2、G3和CK四個(gè)組的沉積物中紅環(huán)菌科的相對(duì)豐度較高，分別為23.75%、15.91%、24.25%和18.18%，是優(yōu)勢(shì)科。其他的細(xì)菌科，如厭氧繩菌科、Smithellaceae在后期各采樣時(shí)間段中的相對(duì)豐度都較少，不再是優(yōu)勢(shì)種。在實(shí)驗(yàn)后期實(shí)驗(yàn)組與空白組的優(yōu)勢(shì)種相近，有可能是消毒劑在后期對(duì)細(xì)菌群落的影響降低，使各個(gè)實(shí)驗(yàn)組的群落組成受到模擬條件的影響趨于自然變化。

圖3 相對(duì)豐度前二十科細(xì)菌群落組成熱圖Fig.3 Heatmap of bacterial community composition in the top 20 families of relative abundance

初始階段的空白組優(yōu)勢(shì)科菌均屬厭氧菌，厭氧繩菌科在產(chǎn)甲烷生物系統(tǒng)中，具有降解碳水化合物和其他細(xì)胞材料（如氨基酸）的作用[15]，在實(shí)驗(yàn)后期，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的優(yōu)勢(shì)種相近，群落結(jié)構(gòu)也十分相似，主要為紅環(huán)菌科、叢毛單胞菌科、Sulfurimonadaceae和周蝶菌科，紅環(huán)菌科可以利用不同的有機(jī)底物作碳源和電子供體進(jìn)行厭氧光照生長(zhǎng)[16]，分解能力較強(qiáng)，適應(yīng)缺氧甚至完全厭氧的環(huán)境條件[17]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)溶解氧的變化會(huì)影響細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能，例如當(dāng)水體處在缺氧狀態(tài)時(shí)，叢毛單胞菌科會(huì)在群落中占據(jù)主導(dǎo)地位[18]，由此說(shuō)明消毒劑的投加在中、前期對(duì)細(xì)菌群落的新陳代謝、細(xì)菌生長(zhǎng)有著顯著的影響，可能抑制了產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)，而有利于厭氧光照代謝的菌種的生長(zhǎng)，因而使群落的優(yōu)勢(shì)種發(fā)生了更替。但在實(shí)驗(yàn)后期，實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件對(duì)微生物群落造成的影響比消毒劑帶來(lái)的更大，如光照、混勻過(guò)程及取樣時(shí)對(duì)樣品的攪拌等因素，使沉積物中細(xì)菌群落的生存環(huán)境發(fā)生改變進(jìn)而造成更顯著的影響。

細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出按照消毒劑投加時(shí)間分組聚類(lèi)的趨勢(shì)[PERMANOVA檢驗(yàn)，P=0.001；圖4（a）]，在OTU水平上Ⅰ-0（初始）組和Ⅰ-42組的實(shí)驗(yàn)組均與其空白組的距離較遠(yuǎn)，且各自聚集為一組。說(shuō)明Ⅰ-0組、Ⅰ-42組在添加消毒劑之后，其細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，可能是由于次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，在水中形成的次氯酸可與細(xì)胞壁發(fā)生作用，與蛋白質(zhì)發(fā)生氧化作用而導(dǎo)致擬桿菌科、厭氧繩菌科等細(xì)菌死亡，使之不再是優(yōu)勢(shì)科[19]；同時(shí)，含氯消毒劑對(duì)細(xì)菌繁殖體、病毒、真菌孢子及細(xì)菌芽孢都有強(qiáng)大的殺滅作用[20]，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌、真菌、分支桿菌和厭氧菌均可達(dá)7個(gè)log值的殺滅率[21]，消毒劑的投加迅速使擬桿菌科、厭氧繩菌科、Smithellace?ae等受影響閾值較低的菌體滅活，而分解能力較強(qiáng)，適應(yīng)缺氧甚至完全厭氧環(huán)境條件的紅環(huán)菌科、叢毛單胞菌科、Sulfurimonadaceae和周蝶菌科成了優(yōu)勢(shì)菌科。同時(shí)Ⅰ-0組與Ⅱ-78組和Ⅱ-126組的距離相差也較大，但是Ⅱ-78組與Ⅱ-126組分布已經(jīng)較為接近，表明這兩組的細(xì)菌群落組成較為類(lèi)似，可能是由于實(shí)驗(yàn)周期時(shí)間較長(zhǎng)，投加的不同濃度消毒劑的影響有限，沉積物生境的改變對(duì)細(xì)菌群落的影響比消毒劑帶來(lái)的更加顯著。

而細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)在不同濃度分組中未呈現(xiàn)聚類(lèi)規(guī)律[PERMANOVA 檢驗(yàn)，P=0.915；圖 4（b）]，過(guò)往實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，濃度為5.0 mg/L、10.0 mg/L、20.0 mg/L的消毒劑可有效滅菌，低濃度次氯酸鈉（1.0 mg/L、2.5 mg/L、5.0 mg/L）在消毒初期對(duì)細(xì)菌有較強(qiáng)的刺激作用，但不影響模擬實(shí)驗(yàn)中微生物生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，而高濃度（10.0、20.0 mg/L）的消毒劑會(huì)對(duì)微生物生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，且在消毒劑停止投加后也不能恢復(fù)[22]，由此推測(cè)未呈現(xiàn)聚類(lèi)規(guī)律可能是由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)有設(shè)置的濃度梯度對(duì)沉積物的影響有限，使之未能產(chǎn)生如中、前期的顯著影響，也進(jìn)一步說(shuō)明了殘余低濃度消毒劑對(duì)水體沉積物中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)影響有限。

圖4 基于非度量多維尺度分析不同時(shí)間段（a）和不同濃度梯度（b）水體細(xì)菌群落Fig.4 Non-metric multidimensional scale analysis of bacterial community in different time periods(a)and different concentra?tion gradients(b)

3 結(jié)論

1）沉積物的營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)表明沉積物的理化特性均處于良好狀態(tài)，無(wú)嚴(yán)重污染情況。多次添加較高濃度的次氯酸鈉消毒劑進(jìn)入水體中，其余氯濃度均處于較低水平，未出現(xiàn)余氯濃度突增的現(xiàn)象。

2）消毒劑的多次投加與周期長(zhǎng)短是影響細(xì)菌群落多樣性的關(guān)鍵因素，群落α多樣性指數(shù)隨時(shí)間呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。

3）含氯消毒劑短期內(nèi)在沉積物中沒(méi)有明顯的積累現(xiàn)象，但消毒劑的投加在中、前期仍對(duì)沉積物中的微生物群落造成了影響，會(huì)導(dǎo)致生物群落的多樣性和豐富度減小并影響其群落的結(jié)構(gòu)，使優(yōu)勢(shì)菌科由擬桿菌科、厭氧繩菌科、Smithellaceae變?yōu)榧t環(huán)菌科、叢毛單胞菌科、Sulfurimonadaceae和周蝶菌科。