再生水的卫生安全问题探讨
再生水的卫生安全问题探讨 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，再生水卫生安全评价方法、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安全使用水平。提出再生水卫生安全的重要性及加强调查研究和基础跟踪研究的必要性。 关键词：污水 再生水 卫生安全评价 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健康问题一直受到广泛的关注。SARS疫情的发生，更使人们对再生水利用的关注点转向卫生安全问题。 本文将对目前再生水的卫生安全问题及其评价方法进行初步探讨，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；病原体的致病能力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；病原体的剂量反应关系不呈累积性。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类与数量，对于评价使用再生水可能对人体健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表明：总大肠菌群数并不足以反映病毒、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安全控制指标的科学性受到了挑战。不少研究者开始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(Fluorescent Antibody， 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。聚合酶链反应(PCR)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能够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(Shigella sp) 沙门氏菌(Salmonella sp) 沙门氏菌(Salmonella typhi) 霍乱弧菌(Vibriocholerae) 埃希氏大肠杆菌(Enteropathogenic-Escherichiacoli) 耶尔森氏菌(Yersinia sp) Campylobacter jejuni 痢疾肠胃炎伤寒霍乱多种肠胃疾病肠胃炎Campylobacteriosis(gastroenteritis) 病毒肝炎病毒(Hepatitis A Virus) 诺沃克病毒(Norwalk viruses) 轮状病毒(Rotaviruses) 脊髓灰质炎病毒(Polioviruses) 柯萨奇病毒(Coxsackie viruses) 艾柯病毒(Echovzruses) 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histolyiica(Entamoebahistolytica) 兰氏贾第鞭毛虫(Giardia Lamblia) 隐孢子虫(Cryptosporidium sp) Balantidium coli 阿米巴病肠胃炎肠胃炎肠胃炎寄生虫蛔虫(Ascaris sp) 绦虫(Taenia sp) 线虫属(Necatoramerwanus) 鞭虫属(Trichuristrichuria)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MPN109107106<2沙门氏菌MPN80008008<2志贺氏菌MPN10001001<2肠道病毒PFU500001500015000.002寄生虫卵800800.08<0.08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(CFU/ml)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 x 1O5-240 x 108240 x 1O3-160 x 104240 x 1O5-240 x 108240 x 1O3-540 x 103北京某污水处理厂进水出水240 x 1O5-240 x 108240 x 1O3-160 x 104240 x 1O5-240 x 108240 x 1O3-540 x 103天津某河道污水104-108，均值10710>2000，均值500 天津某二级污水处理厂出水103-106，均值10610>2000，均值100 天津某氧化沟出水103106，均值lO5未检出500，均值10 无锡某污水处理厂进水均值1411047>16000>16000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119236>16000>16000未检出检出柯萨奇、艾柯、脊髓灰质炎病毒，阳性率1667。 3 再生水卫生安全评价方法 目前评价再生水中病原体微生物对人体健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，以流行病学研究为基础，结合现有污水处理技术对病原体的处理效果，分析再生水回用的健康风险。世界各国现有的再生水回用水质标准多采用此法制定，如WHO污水回用于农业的安全指南、美国的回用水指南等。即现有再生水水质标准是依据再生水回用的经验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健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14MPN100mL，这一数值意味着实际当中将检测不出粪大肠菌，二级处理后应进行混凝、沉淀、过滤和消毒处理亚利桑那法规总大肠菌数不能超过22 MPN100mL(中间值)和25 MPN100mL(单个样品) 加利福尼亚(CAT-22，1978)法规粪大肠菌数不超过22 MPN100mL(每月不得少于一份样品中的大肠菌有机物不可超过23 MPN100mL)；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22MPN100mL(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25 MPN100 mL，二级处理加过滤和深度消毒；COD 20mg/l(年平均值)，TSS 5mgL(单样品) 佐治亚指南粪大肠菌数不能超过30 MPN100mL；要求经过生化处理(BOD 30mg/l，TSS 30mg/l) 爱达荷法规总大肠菌数不能超过22MPN100mL(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能超过100 MPN100mL(中间值)，2 000MPN100mL(单个样品) 北卡罗来法规粪大肠菌数不能超过1MPN100mL，要求经过三级处理(TSS月平均值为5rngL，日最大值10mgL) 新墨西哥指南粪大肠菌数不能超过1 000 MPN100mL 俄勒冈法规总大肠菌数不能超过22MPN100mL(中间值)和23 MPN100mL(单个样品)；要求二级处理后，应进行混凝、沉淀、过滤和消毒处理 得克萨斯法规粪大肠菌数不能超过75MPN100mL；经过氧化塘系统处理后最低应达到BOD20mg/l，采用其它工艺BOD应达到10 mg/l 犹他法规总大肠菌数和粪大肠菌数分别不能超过2 000 MPN100mL，200MPN100 mL(千均30d)；要求经过二级处理后BOD 25 mgL和TSS 25 mg/l(平均30 d) 华盛顿指南总大肠菌数不能超过22MPN100mL(平均值)和24 MPN100 mL(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200 MPN100mL，出水BOD不超过10mgl(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1 000 MPN100mL(几何平均数)，粪大肠菌数不能超过200MPN100mL；灌溉蔬菜的回用水的总大肠菌数不能超过2 400 MPN100mL(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50MPN100mL，最大允许值100MPN100mL；肠道线虫不超过1个/l；三级处理后接消毒处理 以色列(1978)规定总大肠菌数在50的样品中不超过2，2MPN100mL，在80的样品不能超过12MPN100mL；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200 MPN100mL 科威特标准总大肠菌数低于100 MPNmL；经过深度处理之后BOD和TSS均低于10mg/l 澳大利亚(新南威尔士)指南耐高温大肠菌数低于10MPN100mL(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22 MPN100mL，BOD和TSS均低于10mgL 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)指南为降低健康风险，粪大肠菌数(灌溉用水)<200MPN100mL，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健康风险。其评价程序与化学污染物风险评价程序相同，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；剂量反应关系评价：根据病原体的剂量反应关系，估算与人的实际暴露水平相似的条件下的感染概率；风险特征分析：依据暴露和剂量反应的假设，计算理论风险。 大多数病原体的剂量反应资料很难通过临床研究和流行病学调查
