再生水的卫生安全问题探讨

1、再生水的卫生平安问题讨论摘要：阐述了污水和再生水中的病原微生物,介绍了国内外再生水卫生学控制指标及标准,再生水卫生平安评价方法、评价模型及评价实例,认为再生水经适宜的工艺处理和消毒后,可以使水质和病原微生物降低至平安使用程度。提出再生水卫生平安的重要性及加强调查研究和根底跟踪研究的必要性。关键词：污水再生水卫生平安评价生物学指标随着全球淡水资源短缺日趋严重,再生水作为解决水资源短缺最有效的途径已广泛地应用于景观环境、工业冷却水、灌溉、城市杂用和地下水回灌等诸多方面。由于再生水中可能含有细菌、病毒、寄生虫等病原体,再生水利用的环境与安康问题一直受到广泛的关注。SARS疫情的发生,更使人们对再生水

2、利用的关注点转向卫生平安问题。本文将对目前再生水的卫生平安问题及其评价方法进展初步讨论,以加强这方面的研究与对策。1污水和再生水中的病原微生物与化学污染物相比,水中病原体具有以下特征1：病原体在水中的分布是离散的,而不是均质的；病原体常成群结团,或吸附于水中的固体物质上,因此其水中的平均浓度不能用以预测感染剂量；病原体的致病才能取决于其侵袭性和活力,以及人的免疫力；一旦造成感染,病原体可在人体中繁殖,从而增加致病的可能；病原体的剂量反响关系不呈累积性。一般认为,人被感染传染病应具备三个条件2：有病原体的存在；具有一定的病原体浓度；易感染体以被感染方式接触病原体。研究污水与再生水中病原微生物的种

3、类与数量,对于评价使用再生水可能对人体安康造成的影响具有非常重要的意义。美国环保局列出了污水、污泥中可能存在的各种不同的病原菌、病毒、原生动物和寄生虫的名单,见表12。表2是美国城市污水处理过程中病原微生物的去除效果2,表3为某国污水处理前的生物学指标,表4为我国部分城市污水处理前后生物学指标35。2再生水卫生学控制指标及其标准检测污水和再生水中所有的病原微生物是不切合实际的。实用和可行的方法是检测既能指示粪便污染又能反映污水处理和消毒效果的微生物。常用的指示微生物是总大肠杆菌和粪大肠杆菌。因为总大肠杆菌在环境中的出现,尤其是粪大肠杆菌的出现,意味着水体受到了动物和人类粪便的污染,也意味着许多

4、相关病原体的存在。肠道致病菌与自然界作用的方式和大肠杆菌相似,所以总大肠菌群数的降低程度可间接反映致病菌相应数量级的减少。但国内外的研究成果说明：总大肠菌群数并缺乏以反映病毒、原生动物和寄生虫的存在,许多肠道病毒对化学消毒剂的抵抗力更大。以总大肠菌群数和粪大肠菌群数作为卫生平安控制指标的科学性受到了挑战。不少研究者开场寻找可替代的指示微生物或可直接检测病原微生物的方法。免疫学法和分子生物法在环境微生物学中的应用增加了在自然界中(如土壤和水)病原体微生物含量较低的时候被检出的可能性。荧光抗体(FluresentAntibdy,FA)法可用于个别病原体如贾第鞭毛虫和隐孢子虫的定性和定量的测试。聚合

5、酶链反响(PR)方法学的应用有助于检测到低含量的病原体微生物。这些灵敏度高的检测方法虽然使得监测更加准确,但一般只有有限的实验室可以具备相应的人员和设备条件,分析时间需要长达4个星期。因此,现有世界各国再生水回用水质标准中,卫生学控制指标仍以总大肠杆菌和粪大肠杆菌为主。表5列举了部分国家和地区以及世界卫生组织再生水用于非限制性灌溉时的卫生学指标要求6。表1未经处理生活污水、污泥中的病原体病原体分类病菌疾病细菌志贺氏菌(Shigellasp)沙门氏菌(Salnellasp)沙门氏菌(Salnellatyphi)霍乱弧菌(Vibrihlerae)埃希氏大肠杆菌(Enterpathgeni-Eshe

6、rihiali)耶尔森氏菌(Yersiniasp)apylbaterjejuni痢疾肠胃炎伤寒霍乱多种肠胃疾病肠胃炎apylbaterisis(gastrenteritis)病毒肝炎病毒(HepatitisAVirus)诺沃克病毒(Nralkviruses)轮状病毒(Rtaviruses)脊髓灰质炎病毒(Pliviruses)柯萨奇病毒(xsakieviruses)艾柯病毒(Ehvzruses)传染性肝炎急性肠胃炎急性肠胃炎急性骨髓灰白质炎流感流感原生动物内阿类已属histlyiia(Entaebahistlytia)兰氏贾第鞭毛虫(GiardiaLablia)隐孢子虫(ryptspridiu

7、sp)Balantidiuli阿米巴病肠胃炎肠胃炎肠胃炎寄生虫蛔虫(Asarissp)绦虫(Taeniasp)线虫属(Neatraeranus)鞭虫属(Trihuristrihuria)蛔虫病绦虫病钩口线虫病鞭虫病表2美国城市污水处理过程中微生物的去除效果微生物每100毫升污水中的个数未处理水一级处理水二级处理水三级处理水*粪大肠菌PN1091071062沙门氏菌PN800080082志贺氏菌PN100010012肠道病毒PFU500001500015000.002寄生虫卵800800.080.08贾第鞭毛虫10000500025003注：*包括混凝、沉淀、过滤和消毒。表3某国典型城市污水处理

8、前生物学指标微生物每毫升污水中的个数总大肠菌105-109粪大肠菌104-105沙门氏菌1-100贾第鞭毛虫0.1-100隐性孢子虫0.1-1寄生虫卵0.01-10肠道病毒10-100表4我国部分城市污水生物学指标采样点菌落总数(FU/l)总大肠菌群(个/l)粪大肠菌群(个/l)沙门氏菌(个/l)病毒北京某污水处理厂进水出水240 x15-240 x108240 x13-160 x104240 x15-240 x108240 x13-540 x103北京某污水处理厂进水出水240 x15-240 x108240 x13-160 x104240 x15-240 x108240 x13-540 x

9、103天津某河道污水104-108，均值107102000，均值500天津某二级污水处理厂出水103-106，均值106102000，均值100天津某氧化沟出水103106，均值l5未检出500，均值10无锡某污水处理厂进水均值14110471600016000未检出检出柯萨奇、艾柯、脊髓灰质炎病毒，阳性率5833。出水均值1192361600016000未检出检出柯萨奇、艾柯、脊髓灰质炎病毒，阳性率1667。3再生水卫生平安评价方法目前评价再生水中病原体微生物对人体安康的影响主要有两种方法7。(1)现实风险评价方法。也称低技术低费用控制风险方法,以流行病学研究为根底,结合现有污水处理技术对病

10、原体的处理效果,分析再生水回用的安康风险。世界各国现有的再生水回用水质标准多采用此法制定,如H污水回用于农业的平安指南、美国的回用水指南等。即现有再生水水质标准是根据再生水回用的经历和对现有污水处理技术可有效地去除病原体的认可为前提制定的。表5再生水用于非限制性灌溉的水质标准制定机构或地区类型根据公众安康提出的水质要求美国环保局(EPA,1992)指南所有样品中，粪大肠菌数不能超过14PN100L，这一数值意味着实际当中将检测不出粪大肠菌，二级处理后应进展混凝、沉淀、过滤和消毒处理亚利桑那法规总大肠菌数不能超过22PN100L(中间值)和25PN100L(单个样品)加利福尼亚(AT-22，19

11、78)法规粪大肠菌数不超过22PN100L(每月不得少于一份样品中的大肠菌有机物不可超过23PN100L)；二级处理后要有过滤和消毒处理科罗拉多指南总大肠菌数不能超过22PN100L(中间值)；出水需经氧化、混凝、沉淀、过滤和消毒处理佛罗里达法规以30d为期，在75的样品中粪大肠菌数不能超过25PN100L，二级处理加过滤和深度消毒；D20g/l(年平均值)，TSS5gL(单样品)佐治亚指南粪大肠菌数不能超过30PN100L；要求经过生化处理(BD30g/l，TSS30g/l)爱达荷法规总大肠菌数不能超过22PN100L(中间值)；二级出水要求混凝、沉淀、过滤和消毒处理印第安纳法规粪大肠菌数不

12、能超过100PN100L(中间值)，2000PN100L(单个样品)北卡罗来法规粪大肠菌数不能超过1PN100L，要求经过三级处理(TSS月平均值为5rngL，日最大值10gL)新墨西哥指南粪大肠菌数不能超过1000PN100L俄勒冈法规总大肠菌数不能超过22PN100L(中间值)和23PN100L(单个样品)；要求二级处理后，应进展混凝、沉淀、过滤和消毒处理得克萨斯法规粪大肠菌数不能超过75PN100L；经过氧化塘系统处理后最低应到达BD20g/l，采用其它工艺BD应到达10g/l犹他法规总大肠菌数和粪大肠菌数分别不能超过2000PN100L，200PN100L(千均30d)；要求经过二级处

13、理后BD25gL和TSS25g/l(平均30d)华盛顿指南总大肠菌数不能超过22PN100L(平均值)和24PN100L(单个样品)；最低要求经过包括过滤的二级处理怀俄明法规粪大肠菌数不能超过200PN100L，出水BD不超过10gl(日均值)加拿大(阿尔伯达)法规(在大于20的样品中)总大肠菌数不能超过1000PN100L(几何平均数)，粪大肠菌数不能超过200PN100L；灌溉蔬菜的回用水的总大肠菌数不能超过2400PN100L(在任何一天)塞浦路斯(1997)标准粪大肠菌数在每月80的样品中不超过50PN100L，最大允许值100PN100L；肠道线虫不超过1个/l；三级处理后接消毒处理

14、以色列(1978)规定总大肠菌数在50的样品中不超过2，2PN100L，在80的样品不能超过12PN100L；二级处理或相当于二级处理(例如：长期贮存过程)接消毒处理约旦法规粪大肠菌数低于200PN100L科威特标准总大肠菌数低于100PNL；经过深度处理之后BD和TSS均低于10g/l澳大利亚(新南威尔士)指南耐高温大肠菌数低于10PN100L(中间值)；最低处理要求二级处理和过滤，出水浊度不超过2NTU沙特阿拉伯法规总大肠菌数低于22PN100L，BD和TSS均低于10gL突尼斯(1975)法规法律肠道线虫小于等于1个/l，最低处理要求稳定塘或相当工艺世界卫生组织(1989)指南为降低安康

15、风险，粪大肠菌数(灌溉用水)200PN100L，肠道线虫1个/l；要有一级、二级处理过程，适当增加过滤和消毒过程(2)定量风险评价方法。也称高技术高费用低风险方法。它定量地评价再生水在回用过程中暴露于病原体的人类安康风险。其评价程序与化学污染物风险评价程序一样,包括：危害识别：识别再生水中可能含有的人们关注的病原体；暴露评价：确定再生水在使用过程中,人暴露于病原体的途径、持续时间和暴露量；剂量反响关系评价：根据病原体的剂量反响关系,估算与人的实际暴露程度相似的条件下的感染概率；风险特征分析：根据暴露和剂量反响的假设,计算理论风险。大多数病原体的剂量反响资料很难通过临床研究和流行病学调查得到,所

16、以该方法的应用很受限制。Hass(1983年)8最早对饮用水微生物的危险度进展了定量研究。他根据已有数据,研究并发现-泊松模型能很好地表达传染的概率,见式(1)。Pi=1-(1+N/)-(1)式中Pi-传染概率；,-曲线界定参数；N-暴露量。用该模型还可估测临床疾病的危险度,饮用水轮状病毒疾病的死亡率及霍乱病的危险度。后来又提出了指数模型来评价沙门氏菌、隐孢子虫、贾第鞭毛虫等,见式(2)。Pi=1-e-N(2)式中Pi-传染概率；-曲线界定参数；N-暴露量。随着再生水应用的日益普及,这些模型已被应用于再生水的病原体风险评价。常用模型及相应参数见表68,9。利用以上模型对圣彼得斯堡(St.Pet

17、ersburg)再生水厂出水用于高尔夫球尝公园、学校和大商业区景观灌溉时对人体安康的风险评价结果见表7。表6不同微生物的最正确拟合剂量反响模型与参数微生物最正确模型模型参数沙门氏杆菌隐孢子虫贾第鞭毛虫霍乱弧菌轮状病毒艾柯病毒12指数式指数式指数式-泊松-泊松-泊松=000752=000467=00198=049，=10732=024，=042=0374，=1867表7圣彼得斯堡再生水厂出水用于景观灌溉年风险概率微生物接触类型IIIIIIIV轮状病毒(a)2.3x10-63.7x10-69.3x10-62.3x10-5艾柯病毒(b)7.3x10-91.2x10-83x10-87.3x10-8隐孢子虫1.3x10-62.1x10-65.3x10-61.3x10-5贾第鞭毛虫3.5x10-65.8x10-61.5x10-53.5x10-5注:I通过气溶胶接触的个体,0.1Ld,365da；II高尔夫运动者和公园参观人员,1ld,60da；III居民用户,1Ld,150da；IV一般用户,1Ld,365da一般在进展病原微生物风