5-1 結論
淨水流程中,含氯鹵乙酸中僅二氯乙酸、三氯乙酸存在 於各淨水單源池出水,無一氯乙酸之生成。而含氯鹵乙 酸,好生成於夏季,此季節之含氯鹵乙酸濃度增長最多 於膠凝池(DCAA、TCAA 濃度分別為 20.3 mg/L、18.1 mg/L),
並經快濾池後過濾後有大幅度減少(DCAA、TCAA 濃度分別 為 3.8 mg/L、7.5 mg/L)。
快濾砂降解詴驗證實,由淨水場取回之快濾砂在好氧條 件下可利用一氯乙酸與二氯乙酸做為微生物生長所需之 獨立碳源,40 mg/L 的 HAA 約在 10 天內完全降解。
淨水廠各單元池壁與濾砂之微生物菌群較水體複雜,而 單元出水之水體菌相較有一致性。原水內含有較多的菌 種,淨水流程中,快混池與快濾池之處理會顯著改變水 體菌群之組成。淨水流程中之水體生物菌群可大致歸納 為三組,一是原水,二是快混、膠凝、與沉澱出水,相 似度介於 52%~57%,三是快濾出水、清水、與配水,相似 度介於 66%~76%。
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快濾砂內之主要菌種,於西元 2008 被發現存在於以氯胺 消毒之配水網中,由於該菌種被研究甚短,未被證實能 夠降解含氯鹵乙酸。
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5-2 建議
於夏季實場全流程檢測之含氯鹵乙酸,可看出三氯乙酸經快濾 砂處理後有顯著減少。文獻中證實,三鹵乙酸是可被微生物所降解,
乃合理懷疑含氯鹵乙酸之減少,是因附著於快氯砂之微生物所造成。
但快濾砂批次實驗只證實可降解一氯乙酸與二氯乙酸,無法降解三 氯乙酸。其原因可能是實場環境複雜度高,可降解三鹵乙酸之微生 物在簡單的實驗室培養環境下無法生存,或是三鹵乙酸降解機制較 一氯、二氯乙酸複雜,此實驗之培養條件無法使濾砂上之微生物有 效利用三鹵乙酸做為生長之營養來源。
本研究利用 DGGE 的方式,尋找出快濾砂上的主要菌群,但主要 菌種是否能有效代謝 HAAs 未得到證實。HAA 降解前後快濾砂的 DGGE 圖譜也顯示,原優勢菌種逐漸失去其優勢,原本少數的菌群開始增 加。從水質分析調查發現,此水廠 HAAs 最多佔整體 TOC 含量僅 0.6%
(TOC:7 mg/L,HAAs :43ug/L),由此判斷,成為優勢菌群的關鍵 應非在於能否代謝 HAA。HAA degradable bacteria 也可能是極少數 存在的非優勢菌群。
本實驗選用 DGGE 做為研究方式,其優點在於,環境微生物多數 是不可培養的,透過分子生物技術較能直接表達環境樣本中親源結
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構之真實性。根據以往的文獻,DGGE 最常使用在土壤內的菌群調查,
而水體微生物的應用如海水、河水、井水等環境樣本的分析上,皆 有人嘗詴(Watanabe, Kodama et al. 2001)。因而選用 DGGE 做為本 研究對自來水流程菌群的分析方法。從本實驗對濾砂上菌群結構的 圖譜觀之,相較於池壁 biofilm 與水體微生物,優勢菌群極為明顯,
且不易觀察出其他非優勢的菌種。
引子(primer)的選用在 PCR-DGGE 分析技術上佔了很重要的因 素,針對不同環境樣本,各文獻選用的引子各有不同,各菌種對引 子之親和性也不盡相同。本實驗曾詴驗過三組引子對;GC357f+534r、
GC357f+907r、GC968f+1401r,以 GC357f+907r 所得到之色帶條文較 為豐富(data not shown),便選用此組做為本實驗之引子對,此次 濾砂 DNA 分析之結果,未出現已被證實可降解 HAA 之菌種
(例:
Xanobacteria sp. Afipia sp
)。也許有其他之引子對更合適於 HAA degradable bacteria。與 DGGE 類似的另一技術;Temperature gradient gel
electrophoresis;TGGE,也被廣泛應用在環境樣本上的微生物分析,
該技術之優點在於,以精準調控電泳溫度的方式,取代變性劑濃度 梯度膠體的製作。有研究發現,TGGE 對於某些環境樣本具有較好的
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菌群解析度(Muyzer et al. 1998),或許可嘗詴用於快濾砂的菌群 分析。
現今常用 DNA 膠體染色的方法有三種,ethidium bromide、SYBR Green 、銀染。前兩種方法的偵測極限較高,DNA 量需達 ug 的程度,
才容易被觀測出,而銀染的敏感度最高,可偵測的最低 DNA 量介於 數個至數十個 ng。DGGE 的基因指紋圖分析法可同時分析多個樣品,
且可直接觀察到微生物菌相的結構組成,相較於 clon library,可 減少很多成本與工作量。但指紋圖譜的分析法仍舊有數點因素可能 造成實驗的誤差,例如,DNA 萃取與 PCR 效率,萃取 DNA 需要將細 胞外層破碎,有些細胞壁較厚的菌群需要更強力的破菌方式,如 glass beading,但此法也可能破壞已溶出的 DNA。環境中的有機物 會直接或間接影響 PCR 的效果。DGGE 適用的 DNA 長度,最多僅達 500bp,親緣關係較為接近的物種,可能會放大出同樣的片段,便無 法在圖譜上顯示出差異。此外,PCR 的誤差也可能導致同樣菌種出 現不同的條紋,族群比例過低的菌群也不易經由 PCR-DGGE 顯現出來。
親源關係接近的族群過多會增加圖譜的複雜度,資料便難以分析,
如本文的圖 4-16,HAA 降解後的濾砂微生物族群分佈雖明顯與降解 前不同,但降解後的圖譜色帶密集,不易觀察出實際的菌種數目。
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