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對某市生活飲用水微生物指標的監(jiān)測分析與風險評估

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. 山西大學生命科學學院 2.山西大學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：	更新時間： 2025年06月25日
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上一篇：多措并舉通力協(xié)作有效應對我國當前的食品…

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第6 卷第 7 期食 品安全質量檢測學報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的監(jiān)測分析與
風險評估
孫元媛1, 2, 李亞楠1, 2, 宋翔 1, 2, 黃登宇1, 3*
(1. 山西大學生命科學學院, 太原 030006; 2. 山西大學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的監(jiān)測分析與風險評估, 了解該市水質安全狀況,
便于水質監(jiān)管部門進行預防控制。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, 采用國標方法
對菌落總數、總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌4 個微生物指標進行檢測分析, 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險評估。結果該市生活飲用水水樣的總不合格率為
55.03%, 菌落總數和總大腸菌群是導致不合格的主要原因。監(jiān)測點7#的不合格樣本中, 低風險類型占79%, 中
風險類型占16%, 高風險類型占5%。結論該市生活飲用水存在發(fā)生腸道傳染病的風險, 需要采取措施進行
改進。
關鍵詞: 生活飲用水; 微生物; 多維灰聚類評估; 水質監(jiān)測分析; 風險評估
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的監(jiān)測分析與風險評估 2615
1 引 言
生活飲用水的水質安全直接關系到居民的身體
健康, 一旦受到污染, 將會對人類的生命安全構成極
大的威脅[1]。據調查, 由于水質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)學生飲用水的調查
分析表明, 從36 所學校抽檢的128 件水樣中, 細菌總
數合格率僅為53.91%, 學校供應的學生飲用水污染
嚴重。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, 甚至會導致嬰兒的死亡, 故應引起政
府與相關監(jiān)管部門的高度重視[6]。提高生活飲用水的
衛(wèi)生質量, 是保障居民生活、促進經濟發(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, 嚴格按照國標方法對各指標進行檢測, 并通過
多維灰聚類的數學方法對不合格樣本進行風險評估,
便于相關部門對當地水質的規(guī)劃管理與預防控制。
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, 在該市內選取9 個監(jiān)測點進行隨機抽樣, 均
為集中供水方式, 結果取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 檢測指標測定方法[8]
(1)菌落總數
采用平皿計數法進行檢測。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, 傾注營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng), 旋搖混勻, 待冷
卻后, 翻轉平皿置于(36±1) ℃培養(yǎng)箱內培養(yǎng)48 h,
進行計數[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,
若有產酸產氣者, 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, 有產酸產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 84 36 76 68 68 68 84 108 84
不合格樣本數17 21 1 8 28 3 62 14 0
2616 食品安全質量檢測學報第 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 滴轉種于EC 培養(yǎng)基中, 44.5 ℃水浴
培養(yǎng)24 h, 若所有管都不產氣, 可報告為陰性。若有
產氣者, 轉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)酵產酸或產氣管中液體接
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
能數值[12]。
2.4.2 多維灰聚類評估方法
采用各指標的測定方法, 對指標進行分析測定,
建立原始數據的樣本矩陣; 根據指標的高低對系統(tǒng)
的影響來確定各指標的極性; 參考樣本數據序列本
身的分布情況, 將風險分為三個類別, 規(guī)定平均值為
中類限值Z, 加上標準差為高類限值H, 減去標準差
為低類限值L[13];
建立各類別的白化權函數[14], (dij 為某樣本在指
標序列下的數值, i 為樣本編號, j 為指標); 將各指標
序列原始數據代入白化權函數, 計算相應的權系數
矩陣; 根據指標的特性及對系統(tǒng)的影響程度進行確
定各指標權重; 加權平均計算綜合權系數矩陣判斷
各樣本所屬灰類, 并畫出三角坐標圖[15]。
各類別白化權函數為式(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的不合格率結
果如表2 所示。菌落總數與總大腸菌群超標明顯, 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、耐熱大
腸菌群、大腸埃希氏菌及總大腸菌群均有超標現(xiàn)象,
表 2 各監(jiān)測點水質監(jiān)測結果不合格率(%)(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 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的監(jiān)測分析與風險評估 2617
且總不合格率最高。因此, 有必要對該監(jiān)測點進行風
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安全風險程度
進行聚類劃分[16]。
3.2.1 建立樣本矩陣
對微生物四個指標構建的樣本矩陣如下:
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　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 確定各指標極性
生活飲用水中菌落總數、總大腸菌群、耐熱大腸
菌群及大腸埃希氏菌含量越高, 安全風險程度越大,
所以微生物類指標均為正極性指標。
3.2.3 確定各指標類別界限
計算各指標平均值與標準差, 確定高、中、低類
別界限如表3 所示。
表 3 各檢測指標的類別界限
Table 3 Category threshold of evaluation index
指標名稱
不合格指標類別界限
高 中 低
菌落總數 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 計算權系數矩陣
將各指標序列數值代入各自白化權函數中, 得
到相應的權系數矩陣。
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
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
... ... ...
「||||||||||||
?
　
　
　
?
||||||||||||
| |
| |
| |
| |
| |
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| |
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| |
」
3.2.5 確定各指標權重
菌落總數是指標性微生物指標, 大腸菌群是食品
污染常用指標, 耐熱大腸菌群與大腸埃希氏菌是致病
菌指標[17,18], 賦予權重為: 菌落總數: 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 計算綜合權系數矩陣判斷各樣本所屬灰類,
并畫出三角坐標圖
該監(jiān)測點不合格樣本中, 低風險類型比重為
79%, 中風險為16%, 高風險為5%。
2618 食品安全質量檢測學報第 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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| |
| |
| |
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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
綜合權系數矩陣
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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| |
? 」
　　　　　　　　　　　　　　　√
　√
　　　　　　　　　　　　　　　　
三角坐標圖(圖1)可以直觀地反映該監(jiān)測點生活
飲用水安全風險的評估結果。等邊三角形的三個頂點
分別代表高風險(high)、中風險(middle)、低風險(low),
三條邊所在的坐標軸分別為高風險坐標軸(Y Axis)、
中風險坐標軸(Z Axis)、低風險坐標軸(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—高風險坐標軸; Z Axis—中風險坐標軸;
X Axis—低風險坐標軸
4 討 論
通過本次檢測分析, 可推測該市生活飲用水水
質情況: (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(不合格率為25.27%)、總大
腸菌群(不合格率為27.42%)是導致生活飲用水不合
格的主要原因, 存在發(fā)生腸道傳染病的可能性, 所以
應該針對這兩項指標進行預防控制; (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(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, 結果表明,
79%屬于低風險類型, 處于可控狀態(tài)。但還有21%不
屬于低風險范疇, 為了將風險降到最低, 該監(jiān)測點相
關監(jiān)督管理部門應當排查污染源, 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險降到最
低, 提出如下建議: (1)積極宣傳生活飲用水水質污染
的危害性, 提高民眾的環(huán)保意識; (2)加大投入力度,
采用先進的技術與設備凈化自來水, 加強集中供水
水質的凈化處理; (3)有關政府部門應加強管理, 嚴格
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
為食品質量與安全。
E-mail: Sunyyfighting@163.com
黃登宇, 博士, 副教授, 碩士生導師,
主要研究方向為食品衛(wèi)生檢測。
E-mail: Huangdy1110@126.com

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