粪大肠菌(生长于人和温血动物肠道中的一组肠道细菌)

粪大肠菌（英文名：fecal coliforms），又称为耐热大肠菌，是一群在44.5℃培养24~48h能发酵乳糖、产酸产气的需氧和兼性厌氧革兰阴性无芽孢杆菌，主要由大肠杆菌组成，还包括与粪便污染无直接相关性的其他菌株，例如肺炎克雷伯菌。

粪大肠菌包括埃希菌属（埃希氏菌属）、柠檬酸菌属（柠檬酸杆菌属）、肠杆菌属（Enterobacter）及克雷伯氏菌属（Klebs-iella）。其在营养琼脂上的菌落一般表现为光滑、低凸、湿润、表面有光泽、边缘整齐等特点。粪大肠菌能竞争性抵御致病菌的进攻，同时还能帮助合成维生素K2，与人体是互利共生的关系。粪大肠菌侵入人体一些部位时，可引起感染，如腹膜炎、胆囊炎、膀胱炎及腹泻等。人在感染粪大肠菌后的症状为胃痛、呕吐、腹泻和发热。感染可能是致命性的，尤其是对孩子及老人。检测方法有滤膜法、多管发酵法、酶底物法和纸片快速法。中国《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）明确规定了粪大肠菌群的Ⅰ～Ⅴ类标准限值，其限值浓度分别为200个/L、2000个/L、10000个/L、20000个/L、40000个/L。《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2022）规定指标为总大肠菌群/(MPN/100mL或CFU/100mL)，限值为不应检出。

中国地表水粪大肠菌群分布中，长江、黄河、珠江等主要水系及京杭大运河、西湖等水域均有不同程度污染，辽阳汤河水库等部分水库污染较轻。地下水方面，西南、华北、华东、西北部分区域存在粪大肠菌污染，重庆老龙洞暗河流域等污染较严重。

分类

粪大肠菌群是一群需氧及兼性厌氧的，在37℃生长时能使乳糖发酵，在48h内产酸产气的革兰阴性无芽孢杆菌。因此粪大肠菌不是单纯的一科、一属或一种细菌，而是性状相似的一群细菌，主要是肠杆菌科中的埃希菌属（埃希氏菌属）、柠檬酸菌属（柠檬酸杆菌属）、肠杆菌属（Enterobacter）及克雷伯氏菌属（Klebs-iella）中的一些细菌。气单胞菌属（Aeromonas）的某些细菌也具有大肠菌群的一些性状，也归入此群内。

分布情况

地表水

粪大肠菌群含量的空间分布特性为南北无明显差异，东部水域含量高于西部水域含量，下游水体含量高于上游水体含量，近岸水体含量高于远岸水体含量，人为干扰严重的水体含量高于干扰轻的水体含量。降雨径流对粪大肠菌群含量的时空变化存在非常显著的影响，同时水体有机化合物含量、富营养化程度、盐度及温度等物理化学特性也影响着粪大肠菌群在水体中的分布。

长江水系流域范围较大，面积约180万km2。全流域内多年粪大肠菌群含量变化范围为20～108个/L，河段内自上而下粪大肠菌群污染情况为：三江源自然保护区生态环境较好，人为干扰较少，整体水质较好；宜宾段2001年粪大肠菌群含量处于103～105个/L量级，丰水期含量最高、平水期次之、枯水期最低，三大河流岷江含量最高、长江次之、金沙江最低；重庆段1999和2005年均存在粪大肠菌群超标的情况，其中2005年城区排污口附近粪大肠菌群含量超标最为严重；三峡库区巴东段2002年和2004年粪大肠菌群含量平均值多在104个/L左右；长江口水体粪大肠菌群含量基本在103个/L以上，局部排污口附近达109个/L以上。

黄河水量偏少，水体自净能力相对较差。黄河流域多年粪大肠菌群含量变化范围为1.79×104～1.2×107个/L，如兰州段2001—2006年粪大肠菌群浓度均在104个/L以上，超标情况比较严重；而渭河及其支流的粪大肠菌群含量变化范围为103～106个/L，局部高达107个/L以上。

珠江水系水质相对较好，但城市河段的粪大肠菌群污染情况依然严重，如广州段2004—2006年间珠江前航道粪大肠菌群含量均值变化范围为1.007×106～1.227×106个/L；广州市河段2008—2009年中大码头和鱼珠码头微表层、表层粪大肠菌群含量年均值范围为(2.45±0.73)×106～(7.01±2.43)×106个/L。

海河水系污染较为严重，城市生活污水的排入是导致粪大肠菌群含量偏高的主要原因，海河天津段1997年入境时粪大肠菌群含量约为103个/L，出境时粪大肠菌群含量约为105个/L，表明城市生活污水大量排入。北京温榆河上游粪大肠菌群含量明显低于下游粪大肠菌群含量。

松辽水系粪大肠菌群含量变化范围较大，辽河流域含量明显高于松花江流域含量。松花江吉林段2001—2005年粪大肠菌群含量范围为580～4760个/L，辽河流域辽南少水区及辽东多水区粪大肠菌群含量变化范围为10～5.4×106个/L，大辽河（抚顺段）2005年粪大肠菌群含量为4.0×104～ 2.6×107个/L。

除前述几大水系外，其他水系粪大肠菌群含量亦较高，水体受到较为严重的粪便污染，如京杭大运河扬州段和杭州段2004年和2006年粪大肠菌群含量为281～1.16×105个/L。

西湖1999年3条入溪河流粪大肠菌群含量均在105个/L以上，其中1999年6月暴雨后湖内粪大肠菌群含量1.6×104个/L。武昌东湖1988—1989年粪大肠菌群含量变化范围为700～4.4×107个/L，其中水果湖污染最为严重。洞庭湖1993年大肠菌群含量平均值为7834个/L。洱海部分水域的粪大肠菌群含量超过国家Ⅱ类水质标准值（2000个/L）近26倍，但枯水期时粪大肠菌群含量较低，均达到Ⅱ类水质标准。

辽阳汤河水库2009年各时期各测点的粪大肠菌群含量均小于90个/L，枯水期和平水期为清洁水，丰水期则轻污染；参窝水库各时期各测点均小于260个/L，水质都比较好，枯、平、丰水期均为轻污染。海南沙河水库2003年6月粪大肠菌群含量略高，达1000 个/L。

地下水

以重庆老龙洞暗河流域为例，其微生物污染极为严重，粪大肠菌含量远超国家水质标准。该地区地下水中的粪大肠菌主要来源于农业活动、城镇和企业污水以及居民区的废水排放等。此外，贵州省某区域的地下水也存在粪大肠菌污染，且其分布与河流补给、人畜粪便渗入等因素密切相关。

部分城市的地下水受到粪大肠菌污染，且污染趋势有所加重。例如，河北省的邯郸市、唐山和承德等地，地下水中的粪大肠菌数量增加，这可能与当地的生活污水排放、农业面源污染以及工业废水下渗等因素有关。

部分地区地下水水质较差，粪大肠菌是主要的污染指标之一。如山东省一些地区的地下水受到粪大肠菌污染，其来源可能包括农村旱厕、养殖场粪便渗漏以及地表水体的补给等。

地下水水质中氯化物、硫酸盐、硝酸盐等指标含量有所增加，部分地区也检测到粪大肠菌的存在。例如，西安市、安康等地的地下水受到一定程度的粪大肠菌污染，这与当地的农业活动、生活污水排放以及特殊的地质条件有关。

性状

总大肠菌群是指一类在37℃下24小时内发酵乳糖产酸产气、需氧及兼性厌氧的革兰氏阴性的无芽孢杆菌，包括埃希氏菌属、柠檬酸菌属、克雷伯氏菌属、肠杆菌属等细菌，其在营养琼脂上的菌落一般表现为光滑、低凸、湿润、表面有光泽、边缘整齐等特点，它们来自人畜粪便及自然环境，能间接指示粪便污染。

检测方法

检测程序

粪大肠菌群的检测程序如下图：

操作程序

按大肠菌群MPN计数法稀释方法进行。

每个样品，选择3个适宜的连续稀释度的样品匀液（液体样品可以选择原液），每个稀释度接种3管月桂基硫酸盐胰蛋白胨（LST）肉汤，每管接种1mL（如接种量需要超过1mL，则用双料IST肉汤），36℃±1℃培养24h±2h，观察管内是否有气泡产生，24h产气者进行复发酵试验，如未产气则继续培养至48h±2h。记录在24h和48h内产气的IST肉汤管数。未产气者为粪大肠菌群阴性，产气者则进行复发酵试验。

在10-1个~10-5个连续稀释度中确定最适的3个连续稀释度方法如下：

1.有一个以上的稀释度3管均为阳性。选择3管都是阳性结果的最高稀释度及其相连的两个更高稀释度（表1-1是关于MPN计算阳性结果的选择示例。示例a、示例b，表中带下划线的数字对应的接种样品量为最终选取的最适稀释度）；在未选择的较高稀释度中还有阳性结果时，则顺次下移到下一个更高3个连续稀释度（表1-1示例e）；如果中间有某个稀释度没有阳性结果，但更高稀释度有阳性结果，则将此阳性结果加到前一稀释度，进而确定3个连续稀释度（表1-1示例d）；如果不能按照这个原则找到3个合适的稀释度，则选择前一个较低的稀释度（表1-1示例e）；

2.没有任何一个稀释度3管均为阳性。如果没有一个稀释度的3管均为阳性，则选择三个最低稀释度（见表1-1示例f）；如果在更高的没有被选择的稀释度还有阳性结果，将此阳性结果加到选择的最高稀释度，进而确定三个连续稀释度（表1-1示例g）。MPN计算阳性结果的选择示例见表1-1。

用接种环从产气的LST肉汤管中分别取培养物1环，移种于预先升温至44.5℃的EC肉汤管中。将所有接种的EC肉汤管放人带盖的44.5℃±0.2℃恒温水浴箱内，培养24h±2h，水浴箱的水面应高于肉汤培养基液面，记录EC肉汤管的产气情况。产气管为粪大肠菌群阳性，不产气为粪大肠菌群阴性。定期以已知为44.5℃产气阳性的大肠杆菌和44.5℃不产气的产气肠杆菌或其他大肠菌群细菌作阳性和阴性对照。

根据证实为粪大肠菌群的阳性管数，查粪大肠菌群最可能数（MPN）检索表（表1-2），报告每克（毫升）粪大肠菌群的 MPN值。

实验原理

在特定温度下培养特定的时间，总大肠菌群和类大肠菌群都能产生β半乳糖苷酶，将选择性培养基中的无色底物邻硝基苯β-D-吡喃半乳糖苷（onpg）分解为黄色的2-硝基酚。统计阳性反应出现的菌落数量，查最可能数（most probable number，MPN）表，分别计算样品中总大肠菌群和粪大肠菌群的浓度值。

最可能数又称稀释培养计数，是一种基于泊松分布的间接计数法。利用统计学原理，根据一定体积不同稀释度样品经培养后产生的目标微生物的阳性数，查表估算一定体积样品中目标微生物存在的数量（单位体积存在目标微生物的最可能数）。

实验仪器

1.采样瓶：具螺旋帽或磨口塞的100mL、250mL、500mL广口玻璃瓶。

2.高压蒸汽灭菌锅：可调至121℃。

3.恒温培养箱：允许温度偏差(37±1)℃、(44.5±0.5)℃。

4.程控定量封口机：用于97孔定量盘的封口。

5.三角瓶、试剂瓶、量筒、移液管等。

水质粪大肠菌检测

滤膜法（HJ347.1-2018）

【适用范围】地表水、地下水、生活污水和工业废水。

【采样容器】玻璃瓶。

【采样方法】采样前灭菌，采样时不得用样品洗涤

【固定剂】硫代硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠。

【保存方法】10℃保存。每125mL 容积加入0.1mL的硫代硫酸钠溶液去除活性氣，每125 mL容积加入0.3mL的EDTA去除重金属。

【保存期】10℃以下冷藏不超过6h。

【采样量】不少于250mL。

【容器洗涤】121℃高压蒸汽灭菌20min 备用。

【检出限】接种量100mL时为10CFUL，接种量500mL时为2CFUL。

【质量保证和质量控制】-。

【结果表示】以CFU/L表示。

以上内容参考：

多管发酵法（HJ347.2--2018）

【适用范围】地表水、地下水、生活污水和工业废水。

【采样容器】玻璃瓶。

【采样方法】采样前灭菌，采样时不得用样品洗涤。

【固定剂】硫代硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠。

【保存方法】10℃保存。每125mL容积加入0.1mL的硫代硫酸钠溶液去除活性氯，每125mL容积加入0.3 mL的EDTA去除重金属。

【保存期】10℃以下冷藏不超过6h。

【采样量】不少于250mL。

【容器洗涤】121℃高压蒸汽灭菌20min备用。

【检出限】15管法20MPN/L，12管法3MPN/L。

【质量保证和质量控制】一

【结果表示】以MPNI表示。

以上内容参考：

酶底物法（HJ1001-2018）

【适用范围】地表水、地下水、生活污水和工业废水。

【采样容器】玻璃瓶。

【采样方法】采样前灭菌，采样时不得用样品洗涤。

【固定剂】硫代硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠。

【保存方法】10℃保存。每125mL容积加入0.1mL的硫代硫酸钠溶液去除活性氯，每125mL容积加入0.3mL的EDTA去除重金属。

【保存期】10℃以下冷藏不超过6h。

【采样量】不少于250mL。

【容器洗涤】121℃高压蒸汽灭菌20min备用。

【检出限】10MPN/L。

【质量保证和质量控制】一。

【结果表示】以MPNI表示。

以上内容参考：

纸片快速法（HJ755-2015）

【适用范围】地表水、地下水和废水。

【采样容器】玻璃瓶。

【采样方法】采样前灭菌，采样时不得用样品洗涤。

【固定剂】硫代硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠。

【保存方法】10℃保存。0.10g/mL硫代硫酸钠溶液0.2mL去除活性氣，0.15g/m EDTA0.6mL去除重金属。

【保存期】10℃以下冷藏不超过6h。

【采样量】200 mL。

【容器洗涤】一。

【检出限】20MPN/L。

【质量保证和质量控制】-。

【结果表示】以MPNI表示。

以上内容参考：

环保标准

总大肠菌群和粪大肠菌群是世界各国环境管理中最具代表性的卫生学指标，美国、欧盟、法国、德国、意大利、英国及俄罗斯等均以总大肠菌群、粪大肠菌群（耐热大肠菌群）/大肠埃希氏菌作为基本的微生物学指标。

中国《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）明确规定了粪大肠菌群的Ⅰ～Ⅴ类标准限值，其限值浓度分别为200个/L、2000个/L、10000个/L、20000个/L、40000个/L。此外，《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）、《海水水质标准》（GB3097-1997）、《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）、《渔业水质标准》（GB11607-1989）、《地下水质量标准》（GB/T14848-1993）等都对总大肠菌群或粪大肠菌群限值做了明确规定。

总大肠菌群和粪大肠菌群也是中国控制水污染物排放的重要指标，现行的《医疗机构水污染物排放标准》（GB18466-2005）、《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）、《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）、《生物工程类制药工业水污染物排放标准》（GB21907-2008）、《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）、《肉类加工工业水污染物排放标准》（GB13457-1992）等排放标准都规定了总大肠菌群或粪大肠菌群的排放限值。随着国家对环保监督力度的加大，迫切需要对水体总大肠菌群和粪大肠菌群进行快速测定，以提高工作效率，加大对重点污染源的监督力度。