塞奎奥塔泉（Sequiota Spring）中粪便指示菌和潜在水源性病原体的时间变化：从下水道到泉水的过程

《Frontiers in Microbiology》：Temporal changes in fecal indicator bacteria and potential waterborne pathogens at Sequiota Spring: from sewer to spring

karst环境中，维修污水管道后，人类粪源指示菌（如Bacteroides dorei）减少46倍，Legionella稳定，证实其有效降低污染及病原体风险。

　　在本研究中，科学家们聚焦于一个特定的自然环境——喀斯特地貌中的Sequiota泉，探讨了人类粪便污染对水体的影响，并评估了修复漏水的下水道设施对改善水质的效果。这一研究对于理解水体污染来源、评估基础设施对环境的影响以及提高水资源的可持续性具有重要意义。Sequiota泉是密苏里州奥扎克山脉的一个重要淡水资源，不仅为周边河流提供水源，还支持丰富的水生生态系统，包括许多濒危或特有物种。因此，研究该泉的水质变化，尤其是与人类和水禽相关的粪便污染情况，有助于揭示污染来源并采取相应的治理措施。

研究采用了多种科学方法，包括微生物来源追踪（MST）和高通量DNA测序技术。通过MST，研究人员能够识别特定于人类粪便的微生物标记物，如*Bacteroides dorei*，并观察其在不同时间段内的变化。研究发现，从2020年到2022年，*B. dorei*的序列比例从56%降至4%，表明人类粪便污染显著减少。与此同时，通过16S rRNA基因测序，研究人员还检测了其他潜在的水生病原体，如*Enterobacteriaceae*和*Arcobacteraceae*家族中的细菌，这些细菌与*E. kobei*和*A. cryaerophilus*等物种有关。这些细菌的序列比例在修复后也明显下降，进一步支持了人类粪便污染减少的结论。相比之下，*Legionella*相关的序列在研究期间保持稳定，这可能与其在腐蚀管道和原生生物宿主上的生长特性有关。

为了更全面地了解污染的变化，研究人员还收集了24个水样，涵盖2019年的夏季和冬季，以及2020年和2022年的夏季。这种时间跨度的设计使得他们能够对比修复前后的污染情况，并评估季节性因素对水质的影响。此外，水禽相关的粪便指示菌（FIB）在研究期间保持在较低水平（约300个细胞/升），这表明修复工作对减少人类污染具有显著效果，而水禽污染则未受到明显影响。这一发现对于区分不同污染源具有关键意义，同时也强调了在污染控制中需要关注人类活动的影响。

研究中使用的分子技术，如高通量DNA测序和qPCR，为识别和量化水体中的微生物提供了高精度的数据支持。通过这些技术，研究人员不仅能够检测出污染的微生物，还能够分析它们的分布模式和变化趋势。例如，使用qPCR检测到的*E. coli*浓度在2019年和2020年较高，但在2022年显著下降，这与修复工作的时间点相吻合。这些结果表明，修复漏水的下水道系统对减少人类粪便污染具有积极作用。然而，研究人员也注意到，降雨量和季节变化可能对水体微生物的浓度产生一定影响，因此在分析结果时需要综合考虑这些自然因素。

从生态学角度来看，Sequiota泉的水质变化不仅影响人类健康，还对水生生物的生存至关重要。水禽和人类粪便污染的不同影响表明，针对不同污染源采取针对性的治理措施是必要的。例如，水禽粪便污染在夏季较为常见，而人类粪便污染则可能在雨季因地表径流和下水道渗漏而加剧。因此，研究结果强调了在修复基础设施的同时，还需要对水禽活动和农业活动等非点源污染进行监控和管理。

此外，研究还揭示了某些细菌在不同时间点的分布变化。例如，*Bacteroidaceae*家族中的*E. coli*和*A. cryaerophilus*等物种在修复后出现显著减少，而*Legionella*相关的序列则保持相对稳定。这一现象可能与这些细菌的生存环境和传播途径有关。*Legionella*细菌通常在腐蚀的管道和原生生物宿主上生长，因此即使在修复工作完成后，它们仍可能在特定条件下维持一定水平。这种现象提示我们在进行污染治理时，还需要关注其他潜在的病原体，如*Legionella pneumophila*，它与 Legionnaires' disease 的发生密切相关。

通过多方面的数据分析，包括 Bray–Curtis 相似性指数和非度量多维尺度（NMDS）分析，研究人员能够进一步探讨不同时间段内水体微生物群落的结构变化。这些分析结果显示，尽管在某些季节内微生物组成有所波动，但总体趋势表明，修复工作显著改善了水体的微生物组成。此外，研究还涉及对不同细菌家族的详细分类和分布分析，为未来的生态研究和污染治理提供了基础数据。

本研究的结论强调了分子技术在污染源追踪和水质评估中的有效性。通过高通量测序和qPCR等方法，研究人员能够精确地识别和量化不同污染源的微生物，并评估其对水体的影响。这些数据不仅有助于理解Sequiota泉的污染状况，还为其他类似环境的污染治理提供了参考。然而，研究也指出，虽然修复工作对减少人类粪便污染有显著作用，但还需要进一步研究以全面评估所有可能的污染来源和其对生态系统的长期影响。

总的来说，这项研究展示了如何利用现代分子生物学技术在实际环境中追踪和评估污染源，为环境保护和公共卫生管理提供了科学依据。通过识别和修复关键的污染源，可以有效改善水质，保护生态系统，并降低潜在的健康风险。未来的研究可以进一步探索这些微生物在不同环境条件下的行为和传播机制，以及它们对水体生态系统的影响。