再生水补给型水体中病原微生物的来源、归宿及其风险评估

我国北方地区,以污水处理厂出水等非常规水源补给为主的河/湖逐渐成为城市群下游河流的主导类型;以污水处理厂尾水为补给水源的湿地公园近年来亦大量涌现.在节约城市用水、改善生态环境的同时,污水所携带的病原体对环境安全和人类健康带来潜在的威胁.为评估水环境病原微生物污染的健康风险,深入了解水体中病毒的类型以及病毒污染与环境因素之间的关系,认识病原微生物在水环境系统中的迁移轨迹、人暴露风险点及暴露途径具有重要的意义.针对典型再生水补给型水体存在的公共卫生安全问题,借鉴同时探索污水流行病学方法,并结合微生物定量风险评估（QMRA）分析,通过“污染-风险评价-风险预警”的流程,可以实现病原微生物污染全过程风险管理,为城市水环境的管理和良性运行提供理论支撑.     

城市景观娱乐水体微生物风险评价

随着城市居民亲水娱乐活动日益增加,开展景观娱乐水体微生物风险评价,并以此为基础开展有效的风险管理,对于人口密集的城市区域尤为重要.以我国南方某城市3个典型景观娱乐水体为案例,采用定量微生物风险评价的方法框架,综合运用水质监测、社会调查、文献调研等方法开展暴露评价,并由此开展基于粪大肠菌(FC)、大肠埃希氏菌(EC)和肠球菌(ENT)的多微生物指标人体健康风险评价.结果表明,基于FC、EC和ENT的多指标微生物风险评价结果具有一定的一致性和可比性;位于城市居住区的B河段不宜作为人体直接或非直接接触的娱乐水体,其对公众健康的风险主要来源于用作家庭杂用水;位于城市公共开放空间的C河段和风景旅游区的E湖可以满足现有的景观娱乐功能要求,其对公众健康的风险主要来源于各种休闲娱乐活动;应重视与城市景观娱乐水体功能不匹配的无序利用(如作为家庭杂用水)对公众健康的风险.     

北运河粪源微生物分布特征及健康风险评价

河流微生物污染研究对流域水环境保护和公共卫生管理至关重要.本研究以海河流域北运河水系典型河流断面为研究对象,系统评估了北运河水系微生物污染特征及其健康风险.结果表明,北运河水系丰水期的粪源微生物污染严重,大部分断面菌群量超过105MPN·L~(-1),平水期和枯水期粪源微生物菌群量约为103～105MPN·L~(-1),变化不显著;流域内的农业河段粪源微生物最为严重,呈劣五类水体概率超60%,城市河段降雨前后粪源微生物含量变化更明显,部分河流断面的粪源微生物菌群量从103MPN·L~(-1)增长为106MPN·L~(-1); 2017年丰水期,北运河水系粪大肠菌群的单次暴露风险主要在0. 015～0. 035之间,莲花河、马草河、清河下、温榆河下为人体健康风险的关键敏感断面,需重点关注.     

再生水补给型景观水体微生物健康风险评价——以圆明园为例

再生水作为景观水体的非常规补给水源被全球各个国家广泛使用,而其内病原微生物的存在可能会通过不同传输途径对人体健康产生一定的威胁.因此,本文以粪大肠菌群（Fecal Coliform,FC）、大肠杆菌（Escherichia coli,EC）、肠球菌（Enterococcus,ENT）为研究对象,系统调查了圆明园景观水体中这3种指示微生物的污染特征,并运用定量微生物风险评价模型（Quantitative Microbial Risk Assessment,QMRA）量化了其对人体健康造成的潜在风险.研究结果显示,沿着园区内水体的流动方向,3种指示菌的浓度与入水时相比均出现了明显的增长,其中ENT和FC浓度最高值分别达到了入水时的14.3倍和17.6倍,增长情况最为明显.采用不同剂量-A反应方程表征的FC、EC、ENT单次暴露的健康风险值皆低于1.7×10^-2,处于风险可接受的范围;在年健康风险方面,职业人群的年健康风险远高于非职业人群;经过人工湿地工程的生态修复区域能够显著削减指示微生物浓度,同时在一定程度上降低病原微生物带来的健康风险,因此扩大生态修复范围可以进一步降低风险.     

2009-2019年温榆河指示微生物时空演变特征研究

温榆河是北京市城区主要的防洪和排水河道,具有以非常规水源补给为主的特点.选取FC、EC、ENT和SC等指示微生物指标和COD、氨氮等水质指标,系统分析2009-2019年温榆河流域指示微生物浓度时空变化与汛期对指示微生物浓度的影响及其影响因素.研究结果表明10年间温榆河流域在经过一系列治理措施后水环境质量明显改善,CO...     

海河流域平原河流非常规水源补给特性及其成因分析

统计分析海河流域水资源量和污废水入河量数据(2001—2012年)、降水量数据(1956—2012年),以及水资源利用、污废水排放、社会经济、人口等数据(1980—2012年),探究了海河流域平原河流非常规水源补给的特性及成因.结果表明,非常规水源补给的河流具有污径比高的特性:海河流域河流污径比高,平均污径比为35.7%,其中海河北系污径比最高,达到90.5%,滦河及冀东沿海污径比最低,为25.6%.降水量的持续减少、山前水库带对水资源的截留以及平原区水资源开发利用率的增加导致河流径流量减少,是海河流域平原河流非常规水源补给的一个主要原因:降水量持续减少,1956—1980年平均降水量为559 mm,至2012年平均降水量降低至502 mm;水库、闸坝等水利设施的建设使得73%的山区河流流量被水库截留;流域地表水资源平均开发利用率高达63%,这些均导致平原河流径流量持续减少.人口和社会经济快速发展导致污废水排放量增加,是海河流域平原河流非常规水源补给形成的另一个主要原因:工业产值、城镇人口数量均与污废水排放量显著正相关,复相关系数均超过50%.海河流域中部平原区河流以非常规水源补给将长期存在,考虑非常规水源水质水量的协同保障,对满足生态需水量、改善缺水河流生态环境等具有积极的作用.     

不同植被覆盖情景下景观水体水质改善效果模拟研究

再生水作为城市景观水体生态补水的主要水源,能够改善城市景观水体水污染状况,但水体内较高的氮磷物质易造成水体富营养化爆发水华现象,因此,研究水生植物群落对景观水体水质及水生态系统健康的维持意义重大.镜河是以再生水为补水水源的新建景观河道,为提升水环境质量,以流场、COD、氨氮及硝态氮为指标,应用MIKE 21和ECO L...     

暴雨径流对非常规水源补给城市河流水质冲击研究

选择北运河流域典型非常规水源补给城市河流(凉水河)为研究对象,阐述暴雨径流对非常规水源补给城市河流水体物理化学特征的影响.结果表明,非暴雨期间,凉水河水体p H和DO平均值分别为7.67和3.88 mg·L-1;耗氧物质COD和氨氮(NH+4-N)平均质量浓度分别为47.41 mg·L-1和8.39 mg·L-1;富营养化元素总氮(TN)和总磷(TP)平均质量浓度分别为16.34 mg·L-1和1.45 mg·L-1.暴雨期间,雨水径流汇入收纳水体后,COD、NH+4-N、TP平均质量浓度明显上升,最高值分别达到108、14.24、3.02 mg·L-1.在空间分布上,COD、NH+4-N、TN和TP质量浓度变化趋势随土地利用类型变化特征趋于一致,从城镇区至农村区,均呈逐渐上升趋势.     

非常规水源补给城市河流表层沉积物重金属污染及风险评价

非常规水源补给城市河流水环境问题日益严重.因此,本文采集了凉水河水系表层沉积物,分析了6种重金属元素的污染特征,并采用富集系数法和潜在生态危害指数法,分别进行了重金属的来源解析和风险评价,以期为非常规水源补给河流的治理提供参考.结果表明,凉水河水系表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量的均值分别为0.65、65.68、49.73、24.23、24.63和120.36 mg·kg-1,大部分元素超过了背景值.其中,Cd和Cu在整个区域沉积物中的富集系数均值分别高达10.45和2.59,Zn在凉水河上游和中游沉积物中的富集系数分别达到2.54和2.27,Pb在凉水河中游沉积物中的富集系数为1.64,均存在明显的人为输入过程,可能主要来自污水处理厂出水及周边城市生活污水和农田退水.潜在生态危害指数表明,凉水河水系沉积物整体上达到了强生态危害(RI=302.46),尤其是干流中游河段(RI=395.66);而沉积物质量基准结果表明,除个别样点外,凉水河水系沉积物基本无毒性.     

再生水补给城市河湖水生态系统构建及管护技术体系研究应用—以圆明园为例

提出了"再生水水源补给城市河湖水生态系统构建及管护技术体系",并在圆明园开展了推广应用,设计建设了近70 hm2再生水水源补给城市河湖水生态系统构建及管护示范区.结果表明,该技术可有效改善水体景观、水质及水生态状况:浊度明显降低,示范区浊度大多小于3NTU(饮用水浊度国家标准1NTU),感官效果明显优于修复前;总磷平均...     

温榆河氨氮污染控制措施的效果模拟

以城市退水为主要补给水源的北京市温榆河呈现以氨氮(18.68 mg·L-1)污染为主的特征.针对温榆河的水质改善需求,本研究以氨氮为目标污染物,采用QUAL2K河流水质模型和情景分析方法,对温榆河污染防治与水质改善措施的效果进行量化评估.模拟结果表明,提高污水厂的处理量和排放标准是改善温榆河水质的关键,可降低温榆河北关闸断面氨氮浓度29.66％;建设旁路离线河流净化器可削减5.57％的氨氮污染,是温榆河水质改善的有效措施.本研究提出的包括改善上游来水水质、干流截污、支流污染控制、污水厂提标改造、建设旁路离线河流净化器和生态河道等措施在内的综合实施方案,可使得温榆河的水质全程达到地表水V类标准.     

北京温榆河流域微生物污染调查研究

随着工业化和城市化进程的加快,我国河流普遍受到了不同程度的水质污染,而微生物指标对于水质评价具有重要作用.本研究选取细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群以及SC噬菌体、F噬菌体作为指示微生物对北京市温榆河开展了历时一年多的调查研究,结果表明,除了有机污染和富营养化问题外,温榆河流域的微生物污染非常突出.温榆河上游已经受到了一定程度的微生物污染,微生物浓度(以粪大肠菌群为例)波动较大(5.01×10²~5.37×10⁶个·L^-1);下游受清河、坝河等排水河道的影响,微生物污染普遍严重(均值达6.3×10⁶个·L^-1以上),与地表水Ⅴ类水质标准(GB 3838—2002)相比FC浓度平均超出两个数量级.统计分析显示,温榆河微生物污染受季节的影响并不显著(p>0.05),表明人为因素很可能是其主要影响因素.温榆河处于微生物高污染水平,可能威胁地下水水质和农作物质量安全,应从源头加强微生物风险控制.     

城市河流异养菌耐药状况及微生物群落结构特征

为深入了解城市河流中细菌的耐药状况和微生物群落结构特征,在西安市浐河和灞河河段8个采样点以及某污水处理厂二级出水排放口采集水样,利用细菌培养技术、PCR检测和DGGE(变性梯度凝胶电泳)分析技术,对河流中异养菌耐药率、四环素抗性基因以及微生物群落结构进行研究. 结果表明:浐河和灞河水样中异养菌对SMZ(磺胺甲恶唑)、TET(四环素)、CIP(环丙沙星)和CTX(头孢噻肟)的平均耐药率分别为18.3%、6.2%、2.7%和1.3%,耐药率高低顺序与污水厂排放水中的异养菌相同. 城市河流中异养菌浓度与其耐药率并不存在显著的相关性. 与上游河段相比,污水厂排放口下游河段的异养菌浓度没有明显增加,但对多种抗生素的耐药率却有所升高. 浐河和灞河中四环素抗性基因主要是tetA和tetB,检出率分别为100%和75%,这意味着城市河流中异养菌对TET的耐药性可能主要通过编码外输泵蛋白的抗性机制来实现. 污水厂排放水进入城市河流,并未显著影响河流中的微生物群落结构,但却使某些原有的敏感物种消失,而病原菌或条件致病菌在邻近污水厂排放口的下游河段则有所增加.      

北运河水体中荧光溶解性有机物空间分布特征及来源分析

利用激发发射矩阵荧光光谱(EEMs)并结合平行因子分析(PARAFAC),研究了北运河荧光溶解有机物(fluorescent dissolved organic matter,FDOM)的荧光组分及其空间分布特征,并对各河段FDOM的来源进行了分析.结果表明,北运河水体FDOM的组分中,代表类腐殖物质的组分含量较多,占总荧光强度平均比例的76.18%,而类蛋白质物质占23.82%.各组分荧光强度与氮、磷等污染物呈显著相关关系,说明FDOM与氮、磷等元素的迁移转化有关系;溶解性有机质呈现出明显的空间分布格局,从上游到下游为先降低后升高.上游区域的FDOM含量受工业废水和沿岸农业径流的影响,溶解性有机质含量较高;中游区域主要受少量生活废水排放的影响,溶解性有机质含量较低;下游区域FDOM来源于周边畜禽养殖废水、生活污水、乡镇工业废水和农田退水等,该区域类蛋白物质的相对丰度明显增加,溶解性有机质含量最高.污水处理厂出水中DOM的含量较高,表明污水处理效果有待进一步提高.     

拉林河水环境质量现状与污染源分析研究

为了解拉林河流域的水环境质量及污染物来源,在平水期,对拉林河干流沿线进行现场勘查及断面水质监测。结果表明:拉林河上游沙河子镇断面水质呈Ⅰ类~Ⅱ类(除总氮外),中游五常市下游断面呈Ⅲ类~劣Ⅴ类,下游入松花江口断面呈Ⅲ类~Ⅳ类。拉林河黑龙江省境内沿河村镇每年排放的生活污水、垃圾、畜禽粪污、化肥、农药产生的CODcr、氨氮、总氮、总磷的贡献量分别为10万吨、1.69万吨、2.96万吨、2 881吨。     

福建省敖江下游抗生素抗性基因分布特征

河流流域的下游往往是各种大小城镇聚集之处,快速城市化等人类活动导致了城市河流环境剧烈改变.抗生素抗性基因是一种新型污染物,城市河流中抗生素抗性基因的传播和富集可能对城市人口健康和城市生态安全造成潜在的危害.本研究采用高通量定量PCR技术,研究福建省连江县城区上游、城区下游和河流入海口这3个采样点的抗生素抗性基因污染情况和分布特征.结果表明:(1)敖江流域连江县城区下游河流抗生素抗性基因丰度达到了3.9×10~(10)copies·L~(-1),显著高于城区上游和河流入海口的丰度(P0.05);(2)城区下游检测出了129种抗生素抗性基因,显著高于城区上游检测出的79种,而河流入海口的抗性基因种类仍然高达118种,表明河流水体环境中抗生素抗性基因一旦出现,就很难自然消减;(3)城市河流环境是抗生素抗性基因的一个重要存储库.     

感潮河流环境需水量预测及敏感性分析--以深圳河为例

以深圳河为研究区域,应用～维非恒定水质模型计算了感潮河流的环境需水量,并针对污染负荷、补水水质、潮汐和污水厂尾水处置等因素对环境需水量的影响进行敏感性分析．结果表明,随着污染负荷和补水本底污染物浓度的增加,环境需水量分别成近似线性和指数函数增加;大、小潮时深圳河的环境需水量差别不大,但涨、落潮的影响却不能忽略;将污水厂尾水输送到流域外排放或将尾水资源化后作为河道补水可以大大减少环境需水量因此,掌握环境需水量的变化规律,对于感潮河流水环境综合治理中截污、补水、污水厂尾水处置等方案的决策具有重要的指导意义．     

北京城区水体中PPCPs的分布特征及潜在风险

采集北京城区河流34个表层水样和23个沉积物样品,采集后海、前海和西海这3个城市湖泊10个表层水样和5个沉积物样品,应用HPLC-MS/MS技术对表层水样及沉积物样品中10种药物及个人护理品(PPCPs)进行检测分析,发现河流表层水样和城市湖泊表层水样中PPCPs的浓度范围分别为N.D.~655 ng·L~(-1)和N.D.~252 ng·L~(-1).在河流表层水样中,10种PPCPs的检出率范围为0~100%,其中咖啡因的检出率为100%,磺胺甲唑、地尔硫卓和泰乐菌素均未检出;在湖泊表层水样中,10种PPCPs的检出率范围为0~100%,其中对乙酰氨基酚、林可霉素、咖啡因和阿奇霉素的检出率为100%,磺胺甲唑、地尔硫卓、泰乐菌素及卡马西平都未检出;河流沉积物和城市湖泊沉积物中PPCPs的含量范围分别为N.D.~1 709ng·g~(-1)和N.D.~35.9 ng·g~(-1),在河流表层沉积物中,10种PPCPs的检出率范围为4%~96%,其中甲氧苄啶的检出率最高,泰乐菌素的检出率最低;在湖泊表层沉积物中,10种PPCPs的检出率范围为0~100%,其中地尔硫卓的检出率最高,咖啡因、泰乐菌素和卡马西平均未检出.从各河流看,永定引水渠、凉水河、通惠河及坝河表层水体及沉积物中PPCPs的含量较高,永定河、昆玉河表层水体中PPCPs的含量较低.应用风险商值(RQ)模型评价北京城区各河流及湖泊表层水体与沉积物中PPCPs残留对生态环境的影响,发现北京城区河流及湖泊表层水体中的10种PPCPs的RQ值均低于0.1,对河流生态环境具有低风险.城区河流及湖泊沉积物中,对乙酰氨基酚对永定引水渠、通惠河及坝河底栖生态环境具有中等风险;林可霉素对永定引水渠、温榆河、通惠河、护城河、坝河、凉水河及后海底栖生态环境具有中等风险;甲氧苄啶对永定引水渠、清河、温榆河、通惠河、护城河、坝河、亮马河、凉水河及后海底栖生态环境具有中等风险;阿奇霉素对亮马河及凉水河底栖生态环境具有中等风险,对永定引水渠、清河、温榆河、通惠河、坝河及后海底栖生态环境具有高风险.