污水再生利用微生物控制标准及其制定方法探讨

污水再生利用的关键是水质安全保障和风险控制.微生物风险是再生水安全利用过程中需要优先控制的重要问题.本文系统探讨了我国现行污水再生利用标准中的病原微生物控制要求,分析了基于病原微生物指示指标浓度控制的必要性与不足,提出了引入微生物去除能力保障控制的必要性,并详细介绍了其制定方法与保障措施.今后,需进一步深入探讨基于浓度控制与保障能力控制相结合的污水再生利用微生物控制方法,以期为我国再生水安全利用提供技术支撑.     

再生水雾化导致的病原微生物暴露剂量计算方法研究

呼吸吸入是再生水利用过程中病原微生物的主要暴露途径之一.本研究提出了呼吸途径病原微生物暴露剂量的计算方法.首先根据再生水中病原微生物的浓度、喷洒强度和再生水雾化效率因子（雾化效率因子取值一般在0.003～0.01之间）,确定再生水喷洒过程中病原微生物的排放强度.然后参考大气污染物扩散模型计算微生物气溶胶的分布,并考虑病原微生物在环境中的衰减,得出空气中病原微生物浓度.病原微生物的衰减计算与其自身衰减因子和环境影响因子有关.根据微生物种类的不同,其在空气中的衰减因子在-0.23～0 s^-1之间,而环境对微生物的影响因子在0.016～73之间.最后结合呼吸速率和暴露时间求得呼吸途径的暴露剂量.根据易感人群年龄、性别和活动强度的不同,日平均呼吸速率在4.5～17 m³·d^-1之间,小时平均呼吸速率在0.3～3.2 m³·h^-1之间.本研究提出的方法可直接用于计算再生水利用于农业灌溉、园林绿化以及水景喷泉过程中因再生水雾化导致的病原微生物暴露剂量.     

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.     

甲基叔丁基醚的水质基准阈值和生态风险评估

基于甲基叔丁基醚(MTBE)对水生生物的急性毒性和慢性毒性数据,推导了MTBE的淡水水生生物的水质基准阈值。结合我国典型区域地表水以及加油站附近水体MTBE的暴露浓度,对MTBE的生态风险进行评估。结果表明:用评价因子法推导的MTBE水质基准阈值为23. 6 mg/L,用物种敏感度分布法推导的MTBE短期水质基准和长期水质基准分别为138. 06,0. 25 mg/L,2种方法推导的基准值有显著差异,最终选用物种敏感度分布法推导的基准作为淡水水生生物水质基准推荐值。另外,采用商值法和联合概率分布法对MTBE的生态风险进行评估,结果发现,我国地表水中MTBE在短期暴露下不会对水生生物生存生长产生风险,但在低剂量长期暴露下,MTBE会对我国部分区域的水生生物的繁殖存在潜在风险。     

太湖双酚A的水质基准研究及风险评价

水质基准是制定水质标准的重要科学依据,制定符合我国实际情况的水质基准已成为当前的迫切需求.BPA（bisphenol A,双酚A）是一种典型的内分泌干扰物,基于太湖流域的人群暴露参数和生物累积系数,采用HJ 837-2017《人体健康水质基准制定技术指南》推荐方法,推导出太湖BPA的人体健康水质基准为0.738 μg/L,通过太湖儿童暴露参数得到保护儿童BPA的人体健康基准为0.628 μg/L（6~ < 9岁）、0.821 μg/L（9~ < 12岁）、0.620 μg/L（12~ < 15岁）,与成人基准差异不大.基于太湖流域水生生物的毒性数据,采用SSD（species sensitivity distribution,物种敏感度分布）法得到水生生物慢性基准为0.189 μg/L.使用RQ（risk quotient,风险商值）法评价太湖水体中BPA暴露所造成的健康与生态风险,结果表明,太湖中有0.03%区域面积水体存在较高健康风险,有2.03%区域面积水体存在较高的生态风险.另外,采用联合概率曲线法进一步分析生态风险发现,太湖水体中BPA对1%与5%的水生生物造成危害的概率分别为0.71%和0.33%.研究显示,我国太湖水体中BPA暴露造成的健康与生态风险处于可接受水平.      

微生物定量风险评价

微生物定量风险评价是一种以定量的方式评价人暴露病原微生物后发生健康不良风险的可能性,它包括危害识别、危害表征、剂量-反应评价、暴露评价和风险表征。通过危害识别和危害表征识别和量化病原因子后,利用剂量-反应评价确定病原暴露水平(剂量)与相应健康不良结果的严重程度和发生频度(反应)之间的关系。在剂量-反应评价中,指数模型和β-泊松模型是最常用的剂量-反应模型。风险表征是在整合危害识别、危害表征、剂量-反应评价和暴露评价的基础上,利用静态微生物风险评价模型或动态微生物风险评价模型定量估计在特定暴露条件下相关人群发生不良影响的可能性和严重程度,包括伴随的不确定性。微生物定量风险评价有助于理解和管理病原危害,获得的定量信息能更好地确定病原微生物风险的大小,权衡和改进病原风险控制措施。文章评述了微生物定量风险评价过程和模型,并以三峡库区万州饮用水隐孢子虫风险为例介绍如何实施微生物定量风险评价,期望为我国微生物定量风险评价研究提供有益的参考。     

扑草净水环境质量基准及风险评估

选择田间使用量大的扑草净为研究对象,分析了扑草净在南四湖流域地表水中的空间分布,推导了扑草净的水质基准,通过定性与定量风险评估方法评估了扑草净的生态风险.结果表明,南四湖流域28个地表水采样点中扑草净浓度为0~667.7ng/L,平均值为69.2ng/L.搜集筛选了15种水生生物慢性毒性数据,利用物种敏感度分布法,推导出扑草净的水质基准为82.4ng/L.使用商值法评估南四湖流域生态风险,结果表明,扑草净生态风险最高区域位于NS09,主要来源是地表径流与雨水冲刷.采用联合概率曲线法进一步分析生态风险,发现南四湖水体中扑草净对1%~5%的水生生物产生危害的概率为11.2%~6.4%.总体来看,南四湖流域扑草净的生态环境风险处于较低水平.     

再生水回用于景观水体的风险分析与经验对策

本文简要介绍了再生水回用于景观水体的工程现状,从病原微生物的控制问题、氮磷营养物质导致的水华问题以及微量有毒有害污染物对人体的潜在健康风险等三方面着手,阐述了再生水回用于景观水体存在的风险,并在水质标准、再生水处理工艺以及景观水体水质保育等角度提出相应的经验对策。     

我国环境空气颗粒物质量基准研究框架及研究体系的构建

空气颗粒物来源广泛、组成复杂,我国目前尚未有一套基于完整科学理论和足量实测数据支持的颗粒物基准体系,导致其来源、暴露水平、健康和环境风险信息量不足,相关标准制、修订的依据不足. 解析了美国环境空气质量管理的模式,并追踪了美国基准文件的发布历程和世界卫生组织导则值的发布和修订历程. 辨析了环境空气颗粒物质量基准与标准的内涵,分析了空气颗粒物质量基准研究对环境空气质量标准制/修订的支撑作用. 综合国外环境基准体系框架构成和已有研究成果,结合国内空气颗粒物质量基准研究现状和存在的问题,基于“污染源—环境空气浓度—暴露水平与剂量—健康/环境效应与风险”的各环节研究方法与目标,提出了“2-4-4”基准研究框架体系,即颗粒物质量基准研究包括空气颗粒物人体健康基准和空气颗粒物环境效应基准两部分,其中人体健康基准包括颗粒物污染特征与来源解析、个体暴露、剂量-效应关系及人体健康效应四部分,空气颗粒物环境效应基准包括颗粒物对生态系统、能见度、建筑物和材料、气候的影响四部分. 建议我国应开展大气污染健康影响前瞻性队列研究和对生态环境影响研究,采用多种方法,包括近期发展的暴露组学方法,系统研究空气颗粒物特别是PM_2.5载带的有毒有害组分对公众健康的危害和风险;基于我国人群或区域调查结果,建立我国空气颗粒物特别是PM_2.5环境质量基准体系,定期发布质量基准文件.      

锦州湾沉积物中重金属污染的潜在生物毒性风险评价

选择污染严重的锦州湾表层沉积物作为研究对象,运用2套由生物效应数据库法导出的沉积物质量基准(ERL/ERM和TEL/PEL)评价了锦州湾沉积物中重金属的生物毒性风险.同时与地累积指数对重金属污染的评价结果进行了比较.结果表明,潜在生物毒性风险评价和重金属污染评价所反映的结果相一致,可以相互补充和借鉴.基于生态效应数据库法的沉积物质量基准可以有效的评价重金属潜在生物毒性风险.     

再生水灌水水平对土壤重金属及致病菌分布的影响

为了探讨再生水不同灌水水平对土壤重金属、活性微生物和典型环境致病菌分布的影响,采用室内土柱灌水实验,研究再生水、自来水不同灌水水平对土壤重金属Cd、Pb、Cu、Zn和土壤细菌、真菌、大肠菌群、大肠埃希氏菌分布的影响.结果表明：相同灌水水平下,与自来水灌溉处理相比,再生水灌溉处理下土壤重金属含量略有提高,但仍远低于《土壤环境质量标准》[GB15618-1995]限值,因此短期再生水灌溉不会造成土壤重金属污染;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌溉相比非充分灌溉提高了表层土壤Cd、Pb含量,Cu、Zn含量无明显差异.此外,相同灌水水平下,再生水灌溉相比自来水显著提高了表层土壤细菌总数和大肠菌群、大肠埃希氏菌数量,对土壤真菌总数影响不大;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌溉相比非充分灌溉显著提高了表层土壤细菌和真菌总数及大肠菌群、大肠埃希氏菌数量.土壤重金属与土壤活性微生物及典型环境致病菌之间的相关性分析表明,土壤Cd、Pb、Zn含量与土壤细菌、真菌总数及大肠菌群、大肠埃希氏菌数量之间呈正相关性,推断较低含量重金属对土壤活性微生物及典型致病菌的生长繁殖存在一定程度上的刺激作用.因此,再生水灌溉促进了土壤活性微生物的繁衍,并且在一定程度上增加了土壤重金属和环境致病菌的污染风险;合理控制再生水灌水水平可以有效阻控土壤重金属和致病菌含量.     

Detection of Human Enteric Viruses in Freshwater from European Countries

The transmission of water-borne pathogens typically occurs by a faecal–oral route, through inhalation of aerosols, or by direct or indirect contact with contaminated water. Previous molecular-based studies have identified viral particles of zoonotic and human nature in surface waters. Contaminated water can lead to human health issues, and the development of rapid methods for the detection of pathogenic microorganisms is a valuable tool for the prevention of their spread. The aims of this work were to determine the presence and identity of representative human pathogenic enteric viruses in water samples from six European countries by quantitative polymerase chain reaction (q-PCR) and to develop two quantitative PCR methods for Adenovirus 41 and Mammalian Orthoreoviruses. A 2-year survey showed that Norovirus, Mammalian Orthoreovirus and Adenoviruses were the most frequently identified enteric viruses in the sampled surface waters. Although it was not possible to establish viability and infectivity of the viruses considered, the detectable presence of pathogenic viruses may represent a potential risk for human health. The methodology developed may aid in rapid detection of these pathogens for monitoring quality of surface waters.     

城市污水再生回用于景观水体水质安全保障技术

研究了再生水回用于景观水体时可能存在的水质安全性问题,并提出了保障再生水安全回用的处理工艺。研究表明,城市污水再生水回用于景观水体时,存在着卫生学安全、毒理学安全、富营养化以及底质二次污染等危害。为了满足景观水体的水质标准,需要重点控制的水质指标有病原性微生物、有毒有害有机物、重金属、氮磷植物性营养物质、悬浮固体。以城市污水厂二级出水作为再生水原水时,推荐采用的工艺有:二级处理混凝沉淀过滤消毒、二级处理过滤活性炭吸附消毒以及二级处理膜处理消毒工艺。     

再生水道路降尘化学污染物的健康风险评价研究

利用健康风险评价的方法,以北京市某再生水利用工程为依托,对再生水用于道路降尘时接触人群的暴露水平和健康风险进行了调查和实验研究,建立了再生水用于道路降尘的健康风险评价模型,提出了再生水对职业人群和公众的暴露参数,对再生水中氯仿等19种主要污染物的健康风险进行了定量评价,结果表明,再生水用于道路降尘职业人群致癌的总危险度为8.47×10^-6;非职业人群致癌的总危险度为3.78×10^-6.     

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...     

城市污水再生利用化学污染物健康风险评价

随着城市污水回用工程增多,再生回用水的安全性问题日益受到人们的重视,回用水中化学污染物造成的人体健康风险计算评价成为要解决的重要问题,建立再生水回用造成的健康风险评价方法成为亟待解决的问题.在对城市污水中重金属检测结果的基础上,对常见的再生水回用途经,通过实例介绍了随机分析方法在健康风险评价中的应用.     

免疫磁珠分离与实时定量PCR技术联合检测水中轮状病毒的研究

建立了一种免疫磁珠分离技术联合实时定量PCR快速定量检测水中轮状病毒的方法.通过制备能够分离水中轮状病毒的特异免疫磁珠,优化分离条件,建立了免疫磁珠分离前处理方法,并与逆转录、实时定量PCR结合,成功用于水中轮状病毒的检测.研究发现,在1 mL水样中加入10 μL轮状病毒免疫磁珠、0.25 μL Tween 20、孵育2 h可达到较好的分离效果;免疫磁珠可用于3%牛肉浸膏等常用病毒洗脱液中的轮状病毒的分离,表明该分离技术能与已有的病毒浓集方法良好地整合.免疫磁珠分离技术与实时定量PCR联合用于检测水中轮状病毒,全过程需时约5 h,检测限为1×10⁴　copies/mL(相当于3～4　PFU/mＬ),检测结果与细胞病变试验检测结果有良好的线性相关关系（R²=0.981 6）,表明其能较好地表征水样的病毒感染风险.对接种已知量的轮状病毒的污水处理厂二级出水、再生水、地表水、自来水等水样的实验表明,该法可用于各种水样中轮状病毒的检测.     

生物炭对非常规水源灌溉下土壤-作物病原菌的影响

采用根箱实验,基于定量PCR技术研究非常规水源（再生水和养殖废水）灌溉及生物炭添加后根际土、非根际土及玉米根部病原菌的赋存情况.结果发现,灌溉时间、土壤类型可显著影响土壤中病原菌的整体分布.相较于蒸馏水灌溉下根际土、非根际土的单个病原菌,再生水灌溉下病原菌变化为-0.74~0.17个数量级,养殖废水灌溉下为-0.14~0.60个数量级.生物炭对土壤中病原菌的影响因灌溉水源、灌溉时间而改变,可使再生水及养殖废水灌溉下病原菌检出量最高降低0.35、0.39个数量级.但再生水及养殖废水灌溉可使玉米根部病原菌检出量最高增加1.17、2.20个数量级,生物炭又使非常规水源灌溉下其检出量最高增加0.60、1.08个数量级,带来潜在的健康风险.