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對某市生活飲用水微生物指標(biāo)的監(jiān)測分析與風(fēng)險評估

文檔作者：孫元媛1, 2, 李亞楠1, 2, 宋翔 1, 2, 黃登宇1, 3 文檔來源： 1. 山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 2.山西大學(xué)食品藥品快速檢測中心 3. 山西省食品藥品監(jiān)督管理局		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年06月25日
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第6 卷第 7 期食 品安全質(zhì)量檢測學(xué)報Vol. 6 No. 7
2015 年7 月Journal of Food Safety and Quality Jul. , 2015
*通訊作者: 黃登宇, 副教授, 主要研究方向為食品衛(wèi)生檢測。E-mail: Huangdy1110@126.com
*Corresponding author: HUANG Deng-Yu, Associate Professor, Shanxi University &amp;amp; Shanxi Food And Drug Administration, No.85,
Longcheng Avenue, Xiaodian District, Taiyuan 030006, China. E-mail: Huangdy1110@126.com
對某市生活飲用水微生物指標(biāo)的監(jiān)測分析與
風(fēng)險評估
孫元媛1, 2, 李亞楠1, 2, 宋翔 1, 2, 黃登宇1, 3*
(1. 山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 太原 030006; 2. 山西大學(xué)食品藥品快速檢測中心, 太原 030006;
3. 山西省食品藥品監(jiān)督管理局, 太原 030006)
摘 要: 目的通過對某市2014 年生活飲用水中微生物指標(biāo)的監(jiān)測分析與風(fēng)險評估, 了解該市水質(zhì)安全狀況,
便于水質(zhì)監(jiān)管部門進行預(yù)防控制。方法在該市的9 個監(jiān)測點隨機抽取生活飲用水樣本676 個, 采用國標(biāo)方法
對菌落總數(shù)、總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌4 個微生物指標(biāo)進行檢測分析, 并采用多維灰聚類方
法對不合格率最高的監(jiān)測點7#的不合格樣本進行風(fēng)險評估。結(jié)果該市生活飲用水水樣的總不合格率為
55.03%, 菌落總數(shù)和總大腸菌群是導(dǎo)致不合格的主要原因。監(jiān)測點7#的不合格樣本中, 低風(fēng)險類型占79%, 中
風(fēng)險類型占16%, 高風(fēng)險類型占5%。結(jié)論該市生活飲用水存在發(fā)生腸道傳染病的風(fēng)險, 需要采取措施進行
改進。
關(guān)鍵詞: 生活飲用水; 微生物; 多維灰聚類評估; 水質(zhì)監(jiān)測分析; 風(fēng)險評估
Analysis and risk assessment of microorganisms in drinking water in
a city of China
SUN Yuan-Yuan1, 2, LI Ya-Nan1, 2, SONG Xiang1, 2, HUANG Deng-Yu1, 3*
(1. College of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006, China; 2. The Food And Drug Safety Rapid Inspection
Center, Shanxi University, Taiyuan 030006, China; 3. Shanxi Food And Drug Administration, Taiyuan 030006, China)
ABSTRACT: Objective To analyze and assess the risk of microorganisms in drinking water in order to
prevent and control the drinking water pollution. Methods A total of 676 samples of water were selected from
9 monitoring stations of a city in central China in 2014. The microbial indexes were determined according to
the national standards. Because of the lowest qualification rate, the 7th monitoring station’s unqualified samples
were analyzed by the multidimensional grey cluster assessment method. Results The fraction defective of
microorganisms test results of drinking water was 55.03% in the city. The main influencing factors were the
aerobic plate count and the coli form groups. In the 7th monitoring station, the low-risk type accounted for 79%,
the middle-risk type was 16% and the high-risk type was only 5%. Conclusion There are some security risks
existed in the city, and the related supervision department should take measures to improve the water quality.
KEY WORDS: drinking water; microorganism; multidimensional grey cluster assessment; water quality
monitoring; risk assessment
第7 期孫元媛, 等: 對某市生活飲用水微生物指標(biāo)的監(jiān)測分析與風(fēng)險評估 2615
1 引 言
生活飲用水的水質(zhì)安全直接關(guān)系到居民的身體
健康, 一旦受到污染, 將會對人類的生命安全構(gòu)成極
大的威脅[1]。據(jù)調(diào)查, 由于水質(zhì)污染所造成的介水性
傳染疾病達到了80%以上, 如甲肝、痢疾、傷寒, 而
與生活飲用水有關(guān)的衛(wèi)生問題大多來自于微生物污
染[2,3]。宮志敏等[4]對上海市閔行區(qū)學(xué)生飲用水的調(diào)查
分析表明, 從36 所學(xué)校抽檢的128 件水樣中, 細菌總
數(shù)合格率僅為53.91%, 學(xué)校供應(yīng)的學(xué)生飲用水污染
嚴(yán)重。趙文慧等[5]對河南省餐飲單位生活飲用水的監(jiān)
測分析表明, 從賓館、中小型飯店、學(xué)校餐廳共抽檢
的278 份樣本的綜合合格率為68.3%, 分散式供水單
位的微生物污染尤為嚴(yán)重。飲用水中致病微生物的來
源大多為人類和動物的糞便, 攝入后可能會引起腸
胃疾病、肝炎, 甚至?xí)?dǎo)致嬰兒的死亡, 故應(yīng)引起政
府與相關(guān)監(jiān)管部門的高度重視[6]。提高生活飲用水的
衛(wèi)生質(zhì)量, 是保障居民生活、促進經(jīng)濟發(fā)展、維護社
會和諧的有效手段。
為了了解中國某省L 市生活飲用水中微生物的污
染狀況, 本研究對2014 年該市的生活飲用水進行了隨
機抽樣, 嚴(yán)格按照國標(biāo)方法對各指標(biāo)進行檢測, 并通過
多維灰聚類的數(shù)學(xué)方法對不合格樣本進行風(fēng)險評估,
便于相關(guān)部門對當(dāng)?shù)厮|(zhì)的規(guī)劃管理與預(yù)防控制。
2 材料與方法
2.1 實驗試劑
蛋白胨、牛肉膏、瓊脂(青州啟迪生物科技公司);
氯化鈉(分析純, 東莞喬科化學(xué)試劑有限公司); 乳糖
(廣州越業(yè)生物科技有限公司); 溴甲酚紫乙醇溶液
(沈陽金天源化工有限公司); 磷酸氫二鉀(分析純, 上
海埃彼化學(xué)試劑有限公司); 伊紅水溶液、美藍水溶
液(上海寶曼生物科技有限公司); 草酸銨(天津市津
東天正精細化學(xué)試劑廠); 碘化鉀(分析純, 淄博萬康
醫(yī)藥化工有限公司)。
2.2 實驗儀器
高壓蒸汽滅菌器(廣州康邁醫(yī)療器械有限公司);
干熱滅菌箱(上海善志儀器設(shè)備有限公司); 培養(yǎng)箱
(常州歐邦電視有限公司); 電爐(金壇市華城潤華儀
實驗儀器廠); 天平(上海方瑞儀器有限公司); 菌落
計數(shù)器(無錫安耐斯電子科技有限公司); pH 計(上海
英格儀器有限公司);顯微鏡(上海倫捷機電儀表有限
公司); 恒溫水浴箱(華城敏科實驗儀器廠)。
2.3 水樣采集
綜合考慮該市水資源類型、污染情況、管理狀況
等因素, 在該市內(nèi)選取9 個監(jiān)測點進行隨機抽樣, 均
為集中供水方式, 結(jié)果取3 次平行試驗的均值。共抽
取676 個樣本, 并將樣品編號登記保存[7], 監(jiān)測點樣
本分布如表1 所示。
2.4 實驗方法
2.4.1 檢測指標(biāo)測定方法[8]
(1)菌落總數(shù)
采用平皿計數(shù)法進行檢測。取1 mL 水樣注入9
mL 生理鹽水中, 依次10 倍梯度稀釋備用, 分別吸
取未稀釋水樣和2~3 個適宜度稀釋水樣注入滅菌平
皿內(nèi), 傾注營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng), 旋搖混勻, 待冷
卻后, 翻轉(zhuǎn)平皿置于(36±1) ℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)48 h,
進行計數(shù)[9]。
(2)總大腸菌群
采用多管發(fā)酵法進行檢測。取 10 mL 水樣接種
到10 mL 雙料乳糖蛋白胨培養(yǎng)液中, 取原水樣、10
倍梯度稀釋水樣各1 mL 接種到10 mL 單料乳糖蛋白
胨培養(yǎng)液中, 每個稀釋度接種5 管, 36 ℃培養(yǎng)24 h,
若有產(chǎn)酸產(chǎn)氣者, 接種到伊紅美藍瓊脂平板上36 ℃
培養(yǎng)18~24 h, 對特征菌落作革蘭氏染色鏡檢為革蘭
氏陰性無芽孢桿菌者, 接種到乳糖蛋白胨培養(yǎng)液
36 ℃培養(yǎng)24 h, 有產(chǎn)酸產(chǎn)氣者即證實總大腸菌群陽
性, 查檢MNP 檢索表, 得到待測水樣中的總大腸菌
群最可能數(shù)值[10]。
表 1 監(jiān)測點樣本分布
Table 1 The sample distribution of monitoring stations
1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9#
樣本總數(shù) 84 36 76 68 68 68 84 108 84
不合格樣本數(shù)17 21 1 8 28 3 62 14 0
2616 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報第 6 卷
(3)耐熱大腸菌群
采用多管發(fā)酵法進行檢測。自總大腸菌群試驗中
的陽性管中取1 滴轉(zhuǎn)種于EC 培養(yǎng)基中, 44.5 ℃水浴
培養(yǎng)24 h, 若所有管都不產(chǎn)氣, 可報告為陰性。若有
產(chǎn)氣者, 轉(zhuǎn)種于伊紅美藍瓊脂平板上, 44.5 ℃培養(yǎng)
18~24 h, 凡有典型菌落者即證實耐熱大腸菌群陽性,
查檢MNP 檢索表, 得到待測水樣中的耐熱大腸菌群
最可能數(shù)值[11]。
(4)大腸埃希氏菌
采用多管發(fā)酵法進行檢測。用接種環(huán)將總大腸
菌群多管發(fā)酵法的初發(fā)酵產(chǎn)酸或產(chǎn)氣管中液體接
種到EC-MUG 管中, 44.5 ℃培養(yǎng)24 h, 紫外燈照射
若有藍色熒光產(chǎn)生即為大腸埃希氏菌陽性, 查檢
MNP 檢索表, 得到待測水樣中大腸埃希氏菌最可
能數(shù)值[12]。
2.4.2 多維灰聚類評估方法
采用各指標(biāo)的測定方法, 對指標(biāo)進行分析測定,
建立原始數(shù)據(jù)的樣本矩陣; 根據(jù)指標(biāo)的高低對系統(tǒng)
的影響來確定各指標(biāo)的極性; 參考樣本數(shù)據(jù)序列本
身的分布情況, 將風(fēng)險分為三個類別, 規(guī)定平均值為
中類限值Z, 加上標(biāo)準(zhǔn)差為高類限值H, 減去標(biāo)準(zhǔn)差
為低類限值L[13];
建立各類別的白化權(quán)函數(shù)[14], (dij 為某樣本在指
標(biāo)序列下的數(shù)值, i 為樣本編號, j 為指標(biāo)); 將各指標(biāo)
序列原始數(shù)據(jù)代入白化權(quán)函數(shù), 計算相應(yīng)的權(quán)系數(shù)
矩陣; 根據(jù)指標(biāo)的特性及對系統(tǒng)的影響程度進行確
定各指標(biāo)權(quán)重; 加權(quán)平均計算綜合權(quán)系數(shù)矩陣判斷
各樣本所屬灰類, 并畫出三角坐標(biāo)圖[15]。
各類別白化權(quán)函數(shù)為式(1)、式(2)、式(3):
高類:
1( )
1
( ) / ( )
0
?||
＝ - - ﹤ ﹤ ?
||
?
ij
ij ij ij
ij
d H
f d Z H Z Z d H
d Z
≥
≤
(1)
中類:
2( )
0
( ) / ( )
1
( ) / ( )
0
- - ﹤ ﹤
＝ ＝
- - ﹤ ﹤
ij
ij ij
ij ij
ij ij
d H
H d H Z Z d H
f d Z
d L Z L L d Z
≥
?|||?|||?
dij ≤L
(2)
低類:
3( )
1
( ) / ( )
0
?||
＝ - - ﹤ ﹤ ?
||
?
ij
ij ij ij
ij
d L
f Z d Z L L d Z
d Z
≤
≥
(3)
3 結(jié)果與分析
3.1 各監(jiān)測點樣品不合格率
各監(jiān)測點水樣的微生物各項指標(biāo)的不合格率結(jié)
果如表2 所示。菌落總數(shù)與總大腸菌群超標(biāo)明顯, 除
監(jiān)測點9#樣本全部合格外, 其他監(jiān)測點均有不合格
樣本。其中, 監(jiān)測點7#的總不合格率最高, 為
73.81%。
3.2 監(jiān)測點7#的多維灰聚類評估
該監(jiān)測點生活飲用水樣本中, 菌落總數(shù)、耐熱大
腸菌群、大腸埃希氏菌及總大腸菌群均有超標(biāo)現(xiàn)象,
表 2 各監(jiān)測點水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果不合格率(%)(n=3)
Table 2 The fraction defective of microorganisms test results of drinking water of all monitoring stations(n=3)
1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9#
菌落總數(shù) 1.19 58.33 1.32 11.76 23.53 1.47 5.95 18.52 0.00
總大腸菌群20.14 30.56 0.00 0.00 29.41 2.94 44.05 4.63 0.00
耐熱大腸菌群11.90 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 29.76 0.00 0.00
大腸埃希氏菌0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 5.88 28.57 0.00 0.00
總不合格率20.14 58.33 1.32 11.76 41.18 4.41 73.81 12.96 0.00
第7 期孫元媛, 等: 對某市生活飲用水微生物指標(biāo)的監(jiān)測分析與風(fēng)險評估 2617
且總不合格率最高。因此, 有必要對該監(jiān)測點進行風(fēng)
險評估。因為生活飲用水系統(tǒng)存在一定的灰性, 而多
維灰聚類方法正是建立在貧信息和樣本模糊性的基
礎(chǔ)上, 將系統(tǒng)盡可能的白化、量化, 因此可以使用多
維灰聚類的方法對生活飲用水的水質(zhì)安全風(fēng)險程度
進行聚類劃分[16]。
3.2.1 建立樣本矩陣
對微生物四個指標(biāo)構(gòu)建的樣本矩陣如下:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
11
1 2
13
1 4
...
「?
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|? |」
序列號
　
　
　
　
370 79 79 280
160 23 23 240
166 23
菌落總數(shù)　耐熱大腸菌群　大腸埃希氏菌　總大腸菌群
　　
　　 23 79
0 0 0 13
0 23 23 23
0 23
　　
　　
　　 23 79
0 33 33 33
0 33 33 49
0 23
　　
　　
　　23 33
0 11 11 14
0 27 27 27
0 0 0
　
　　
　　 23
111 0 0 130
120 79 79 280
... ... ... ...
「?
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|? |」
3.2.2 確定各指標(biāo)極性
生活飲用水中菌落總數(shù)、總大腸菌群、耐熱大腸
菌群及大腸埃希氏菌含量越高, 安全風(fēng)險程度越大,
所以微生物類指標(biāo)均為正極性指標(biāo)。
3.2.3 確定各指標(biāo)類別界限
計算各指標(biāo)平均值與標(biāo)準(zhǔn)差, 確定高、中、低類
別界限如表3 所示。
表 3 各檢測指標(biāo)的類別界限
Table 3 Category threshold of evaluation index
指標(biāo)名稱
不合格指標(biāo)類別界限
高 中 低
菌落總數(shù) 291.4 185.4 79.4
總大腸菌群138.3 76.5 14.7
耐熱大腸菌群44.8 27.8 10.7
大腸埃希氏菌45.8 28.4 17.4
3.2.4 計算權(quán)系數(shù)矩陣
將各指標(biāo)序列數(shù)值代入各自白化權(quán)函數(shù)中, 得
到相應(yīng)的權(quán)系數(shù)矩陣。
1.000 0.000 0.000
0.000 0.760 0.240
0.000 0.817 0.183
0.000 0.000 1.000
0.000 0.000 1.000
0.000 0.000 1.000
0.000 0.000 1.000
0.000
菌落總數(shù)
高類中類低類
　
　
0.000 1.000
0.000 0.000 1.000
0.000 0.000 1.000
0.000 0.000 1.000
0.000 0.000 1.000
0.000 0.298 0.702
0.000 0.383 0.617
... ... ...
「||||||||||||||
?
?
||||||||||||||
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
」
1.000 0.000 0.000
1.000 0.000 0.000
0.040 0.960 0.000
0.000 0.000 1.000
0.000 0.134 0.866
0.040 0.960 0.000
0.000 0.296 0.704
0.000 0.
總大腸菌群
高類中類低類
555 0.445
0.000 0.296 0.704
0.000 0.000 1.000
0.000 0.199 0.801
0.000 0.134 0.866
0.866 0.134 0.000
1.000 0.000 0.000
... ... ...
「||||||||||||||||||
?
?
||||||||||||||||||
| |
| |
| |
| |
| |
」
1.000 0.000 0.000
0.000 0.719 0.281
0.000 0.719 0.281
0.000 0.000 1.000
0.000 0.719 0.281
0.000 0.719 0.281
0.306 0.694 0.000
0.306 0.
耐熱大腸菌群
高類中類低類
694 0.000
0.000 0.719 0.281
0.000 0.018 0.982
0.000 0.953 0.047
0.000 0.000 1.000
0.000 0.000 1.000
1.000 0.000 0.000
... ... ...
「|||||||||||||||
?
　
?
|||||||||||||||
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
」
1.000 0.000 0.000
0.000 0.509 0.491
0.000 0.509 0.491
0.000 0.000 1.000
0.000 0.509 0.491
0.000 0.509 0.491
0.264 0.736 0.000
0.264
大腸埃希氏菌
高類中類低類
　
　0.736 0.000
0.000 0.509 0.491
0.000 0.000 1.000
0.000 0.873 0.127
0.000 0.000 1.000
0.000 0.000 1.000
1.000 0.000 0.000
... ... ...
「||||||||||||
?
　
　
　
?
||||||||||||
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
」
3.2.5 確定各指標(biāo)權(quán)重
菌落總數(shù)是指標(biāo)性微生物指標(biāo), 大腸菌群是食品
污染常用指標(biāo), 耐熱大腸菌群與大腸埃希氏菌是致病
菌指標(biāo)[17,18], 賦予權(quán)重為: 菌落總數(shù): 0.15; 總大腸菌
群: 0.25; 耐熱大腸菌群: 0.3; 大腸埃希氏菌: 0.3。
3.2.6 計算綜合權(quán)系數(shù)矩陣判斷各樣本所屬灰類,
并畫出三角坐標(biāo)圖
該監(jiān)測點不合格樣本中, 低風(fēng)險類型比重為
79%, 中風(fēng)險為16%, 高風(fēng)險為5%。
2618 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報第 6 卷
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
...
「?
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
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| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|? |」
序列號
1.000 0.000 0.000
0.250 0.483 0.267
0.010 0.731 0.259
0.000 0.000 1.000
0.000 0.402 0.598
0.010 0.608 0.381
0.171 0.503 0.326
0.171
綜合權(quán)系數(shù)矩陣
高類中類低類
　
0.568 0.261
0.000 0.443 0.557
0.000 0.005 0.995
0.000 0.598 0.402
0.000 0.034 0.966
0.216 0.078 0.705
0.850 0.057 0.093
... ... ...
「|||||||||||||||
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　　　　　　　　　灰類型
高類　　　　　中類　　　　　低類
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　　　　　　　　　　　　　　　　　√
　　　　　　　　√
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　√
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　√
　　　　　　　　　　√　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　√
　　　　
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「?
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? 」
　　　　　　　　　　　　　　　√
　√
　　　　　　　　　　　　　　　　
三角坐標(biāo)圖(圖1)可以直觀地反映該監(jiān)測點生活
飲用水安全風(fēng)險的評估結(jié)果。等邊三角形的三個頂點
分別代表高風(fēng)險(high)、中風(fēng)險(middle)、低風(fēng)險(low),
三條邊所在的坐標(biāo)軸分別為高風(fēng)險坐標(biāo)軸(Y Axis)、
中風(fēng)險坐標(biāo)軸(Z Axis)、低風(fēng)險坐標(biāo)軸(X Axis)。其中,
相同樣本重合于一點。
圖1 監(jiān)測點7#不合格樣本灰聚類分布情況
Fig. 1 Grey class distribution of the seventh monitoring station
Y Axis—高風(fēng)險坐標(biāo)軸; Z Axis—中風(fēng)險坐標(biāo)軸;
X Axis—低風(fēng)險坐標(biāo)軸
4 討 論
通過本次檢測分析, 可推測該市生活飲用水水
質(zhì)情況: (1)本次監(jiān)測共抽取676 個樣本, 不合格率為
55.03%。其中, 菌落總數(shù)(不合格率為25.27%)、總大
腸菌群(不合格率為27.42%)是導(dǎo)致生活飲用水不合
格的主要原因, 存在發(fā)生腸道傳染病的可能性, 所以
應(yīng)該針對這兩項指標(biāo)進行預(yù)防控制; (2)抽檢樣本來
自于9 個監(jiān)測點, 其中, 監(jiān)測點7#的不合格率最高,
達到73.81%, 污染主要來源于耐熱大腸菌群(不合格
率為29.76%)、大腸埃希氏菌(不合格率為28.57%)、
總大腸菌群(不合格率為44.05%)。監(jiān)測點5#次之, 不
合率為58.33%, 污染來源于菌落總數(shù)(不合格率為
58.33%)、總大腸菌群(不合格率為30.56%)。其他監(jiān)
測點的合格率較高, 處于可接受的程度; (3)對監(jiān)測點
7#的不合格樣本進行多維灰聚類評估, 結(jié)果表明,
79%屬于低風(fēng)險類型, 處于可控狀態(tài)。但還有21%不
屬于低風(fēng)險范疇, 為了將風(fēng)險降到最低, 該監(jiān)測點相
關(guān)監(jiān)督管理部門應(yīng)當(dāng)排查污染源, 進行有針對性的
治理。
總之, 該市生活飲用水潛在一些安全隱患, 需
要采取一定的措施。為了使生活飲用水的風(fēng)險降到最
低, 提出如下建議: (1)積極宣傳生活飲用水水質(zhì)污染
的危害性, 提高民眾的環(huán)保意識; (2)加大投入力度,
采用先進的技術(shù)與設(shè)備凈化自來水, 加強集中供水
水質(zhì)的凈化處理; (3)有關(guān)政府部門應(yīng)加強管理, 嚴(yán)格
控制污染物的排放, 在集中供水處理過程中增加規(guī)
范的消毒環(huán)節(jié)。
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(責(zé)任編輯:　楊翠娜)　
作者簡介
孫元媛, 碩士研究生, 主要研究方向
為食品質(zhì)量與安全。
E-mail: Sunyyfighting@163.com
黃登宇, 博士, 副教授, 碩士生導(dǎo)師,
主要研究方向為食品衛(wèi)生檢測。
E-mail: Huangdy1110@126.com

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