改进的地下水微生物风险评价方法

一、简介世界卫生组织（以下简称WHO）和联合国儿童基金会（以下简称UNICEF）进行的相关评价认为，2000年初，世界有1/6的人口（约11亿）缺少安全的用水供给（WHO/UNICEF2000）。尽管世界各国在1980～1990年10年间做出了相关的努力，但是世界上能够获得安全用水供给的大部分人口仍然分布在发达国家（如图1所示）。图1用水供给得不到改善的世界人口区域分布图（WHO/UNICEF2000）为了解决发展中国家安全用水供给不足的问题，联合国开展了一系列活动，例如制定千年发展目标（以下简称MDGs），发展全球饮用水水质快速评价方法(WHO/UNICEF2000)等。其中，MDGs的首要目标是，到2015年使无法获得安全用水供给的人口所占的比率减少一半，同时确保环境的可持续发展能力。这里所说的安全用水供给是指能够供给无致病细菌、无病毒和高浓度有毒物质的水资源（WHO/UNICEF，2000；Howard等，2001）。在发展中国家，由于管道供水的费用比较高，而且可持续性令人质疑，因此许多农村和城市郊区仍然依赖于浅层地下水的供给。本文将要讨论的就是发展中国家浅层地下水的安全性评价和管理的方法，其中有以下几方面的内容：——承认全球化学污染物日益增加的重要性。——强调地下水微生物污染脆弱性评价的必要性。——强调未来水文地质学家面临的微生物风险评价的挑战。二、背景来自世界卫生组织和联合国儿童基金会2000年全球用水供给和卫生评价的结果表明：非洲农村地区47%的人口，拉丁美洲62%的人口和亚洲75%的人口无法获得水质良好的饮用水(WHO/UNICEF2000)。这些农村地区很多地方的主要水源就是浅层地下水，主要利用浅洞和机械或人工开挖的水井来取水。然而，由于不断从这些饮用水中检测出有毒的有机化学物质和高浓度的致病性微生物，所以对这些地区用水供给的安全性引起了全球性的关注。例如，世界卫生组织最近的研究已经证实，在阿根廷、孟加拉国、柬埔寨、中国、蒙古和坦桑尼亚，浅层地下水中的砷（>0.01mg/l）和氟化物（>1.5mg/l）的含量较高（WHO，2004）；另外，再加之来源于人类活动和农业生产的硝酸盐污染，更加强了对发展中国家地下水的关注（WHO，2004）。在发展中国家比较关注的是，使用微生物污染的浅层地下水所带来的对人类健康的不利影响。自从1854年英国医生JohnSnow发现地下水引发霍乱病事件之后，人们对饮用水微生物污染的重要性以及它对公众健康危害风险的认识增强了。这在发展中国家尤其重要，因为这些国家的卫生设施落后，卫生措施有限，所以许多浅层地下水很容易遭受微生物的污染。实际上，由Esrey等人在1990对流行病的研究表明，肠胃疾病的减少与良好的水质和卫生设施有密切的联系。防止发展中国家低收入群体腹泻疾病传播的控制措施就是减少水中的致病微生物（包括病毒，细菌，原生动物和寄生虫），控制浅层地下水水质（WHO，2004）。因此，下文将讨论一些确保浅层地下水微生物安全和化学物质安全的方法。三、风险评价与管理确保浅层含水层中微生物的安全性，依赖于良好的工程实践；“提高基础设施”就相当于“增强了供水的安全性”（例如，设计和建筑的投入越多，处理与保护地下水的效果就越好），本文将对这种观点产生置疑，在发展中国家，“安全”用水的获得不仅仅依赖于良好的工程实践。实际上，要了解发展中国家浅层地下水的安全性，就必须十分了解水资源供给中存在的“风险”。了解浅层地下水中微生物风险的核心问题是对水文地质中“来源—路径—受体”之间关系的正确评价，这里的“来源”被定义为灾害事件/环境（例如化粪池），“路径”是具有脆弱性的水的存在介质（例如土壤类型），“受体”是用来存储水源的基础设施（例如人工水井）。四、含水层途径习惯上，对风险的理解集中在微生物病原体的排泄源上，排泄源是通过含水层途径传输到达水受体的。这些已经考虑了比如污染物浓度，土壤的渗透性和孔隙度，与生理温度相关的土壤微生物的环境温度以及从排泄源到水受体之间的距离。许多多元的地下水脆弱性评价工具被开发出来，包括DRASTIC、EPIK、GOD和LEGRAND等(August，2004)。这些工具可以利用数据来描绘地下水供给保护区的边界（Foster等，2002）。在发展中国家这可能会最终建立起排泄源（例如沼池/粪池）和水受体（例如水井和地上凿洞）之间的安全距离。然而，要实现对供水区的保护还存在一些障碍，例如：可利用的数据资料有限，传统的土地利用政策复杂而又可变，不切实际的从用户到供水点之间的距离（Godfrey，2003）。五、局限性途径对最近在发展中国家研究的含水层途径与其它污染物路径进行了对比（Gelinas等，1996；BGS，2001；Howard等，2003）结果发现，质量很差的水井和地表高负荷高风险的排泄物在水源保护区（这篇文章中定义为与较大的截获区相对应的管道和水井等建筑结构）形成了短路。另外还发现，污染物从地表排泄源（与不完善的卫生条件有关系）开始扩散进入地下含水层，并沿着局限性途径运移，其中穿过质量差的地上凿洞和地表护坦的裂隙（与建筑的开裂和不完善的水井维护有关系）（Howard等，2003）。这些研究进一步说明，为了减少浅层地下水的污染风险，必须对影响局限性途径的优先流动路径的形成机制有一个比较彻底的认识。由此认为，在发展中国家，这些局限性路径比一般性含水层路径有更高的污染风险。六、未来面临的挑战童水文地质为学家目前波所面临的响挑战是如猛何有效地坛评价和管代理地下水扔的微生物潜污染风险满，从而确悠保发展中隙国家安全栽的饮用水芽供给。在勒第三版世松界卫生组疑织饮用水妈水质指导棚方针中（沸2004址），已提骆出要对水细安全评价祖方法进行挪根本性的办改变（劫WHO任，窗2004睁）。这就裁是水安全堵计划（以同下简称若WSP雷），它综壳述了全球淹可利用的愧微生物风市险的评价萝和管理方桑法（基于袍质量保证煮理论，而迁不是质量疯控制原理秀）。本文膜中的质量远保证被定躲义为对与烂地下水供数给相关的原风险的透馋彻理解，珠它可以通影过微生物桶质量控制状得以验证迁。庭传统方法返与卵WSP槐方法不同趴，它所要欧求的水质愉只是对最窗终得到的恨水源进行遵测试所控烫制（参看蔽图标2撒中传统方关法与动WSP榆方法的比污较）。而姿WSP大方法采用哲的控制措尊施和控制妙点是贯穿腊地下水的笑抽取、分隐布和采集多的整个过混程的，它长对于含水袭层的局限县性途径和稼整个含水烧层途径的率评价都是命适用的；疲WPS覆方法通过栗检查卫生痒设施以确质定和水源页的距离以熟及危害程其度；然后尸，利用选术择的物理搅—盗化学参数暖（例如温箱度，即pH骑和浊度，剖电导率）测进行监测沾，评价每叠个污染物滥进口控制群点的风险返。在每个茶控制点上运，利用选船择的微生醒物进行校锋验。这些零生物体（懒例如肠道脱球菌）的掘现状和顺许应性程度奥是一个需曲要进一步视研究的领般域。矮自藏1998污年以来，谊英国水工副程发展中法心（简称梦WEDC输）已经在纵孟加拉国书，加纳，滚印度，蒙老古，莫桑余比克和乌无干达实施签了一系列田调研活动程，评价这券种方成法在发展膜中国家的卸适用性。略研究的结巷果显示，仆WSP体方法尽管泻适用，但逮是仍然对虾数据资料吨有较大的毅依赖性。幕在发展中喘国家的农硬村地区，鞋受保护的吨地下水资法源在大区纺域内是分升散的，需既要一种快寄速的方法忘来评价地阔下水在局殿限性途径收上的脆弱件性。由于饮在发展中阻国家的许康多农村地间区，水文帮地质条件药的资料有睬限，还需欲要利用简误单的评价塘方法来替臣代忽WPS保。因此，累水文地质邮学家面临伍的挑战就篮是开发出爽能够应用赤于发展中伸国家偏僻双地区浅层净地下水污捎染的快速蛋风险评价兆方法。七、结论剃为了强调加千年发展青目标（森MDGs穴）纲要中供的全球目反标，水文申地质学家解们需要更抵适用于发肥展中国家址评价微生伞物