某MBR出水中贾第虫的健康风险评价

论文导读：介水贾第虫病的暴发时有发生。对我国北方某市A再生水厂进出水水样进行采集。风险评价。膜生物反应器，某MBR出水中贾第虫的健康风险评价。
关键词：贾第虫，再生水，风险评价，膜生物反应器
 

蓝氏贾第鞭毛虫（以下简称“贾第虫”）是一种致病性肠道原生动物，介水贾第虫病的暴发时有发生[2]，。根据美国1998-2002年贾第虫观测数据，报道的病例为全国每年19700-24200例[1]，在1993-2002年之间，美国有21次源于饮水、7次源于娱乐用水的贾第虫病爆发报道。虽然我国还没有出现过源于饮用水的贾第虫病暴发报道，2006年颁布的《生活饮用水卫生标准》（5749-2006）将其列在非常规检验项目中，限值小于1个/10升[3]。

近年来，城市污水再生利用已经成为我国解决越来越严重的水资源不足问题的重要手段之一。众所周知，城市污水是人类活动排放污染物的载体，各种病原微生物最终都会进入城市污水。研究结果表明，一些污水处理厂及再生水出水中含有肠道病毒、肠道病原菌[4-6]以及隐孢子虫和贾第鞭毛虫[7-11]。城市再生水用于农业灌溉、市政杂用、商业娱乐等用途时，可能会直接或间接地与人体接触。因此，城市再生水的微生物安全问题值得关注。对于肠道菌、病毒，氯消毒非常有效。但是，隐孢子虫和贾第鞭毛虫具有很强的氯耐受性。膜分离与活性污泥法有机结合的膜生物反应器（MBR）因为具有良好的颗粒物拦截效果，被认为是解决耐氯性病原微生物传播的有效手段，并已经在工程上得到一定的应用。但至今为止，由于缺乏系统的评价，有关MBR出水的生物安全性并没有一个定论。截止目前为止，对水中肠道微生物的调查以及定量风险评价已有大量研究，但是对再生水中贾第虫的调查及风险评价还没有全面深入的研究[12-14]，在国内更是缺少这方面的报道和信息。国外对贾第虫的风险评价评价研究也主要集中在饮水方面，也有少量再生水的研究[9]。

本研究针对我国北方采用MBR的某城市再生水厂（设计规模3万吨/天）的出水进行了为期四个周的连续采样，分析了水中隐孢子虫和贾第虫的存在水平，并采用剂量-效应指数模型对其中含量较高的贾第虫感染风险进行了评价。

1材料与方法

1.1样品采集

对我国北方某市A再生水厂进出水水样进行采集。博士论文，膜生物反应器。该再生水厂的原水为城市污水，采用预处理－厌氧（A）－膜生物反应器（MBR）－加氯消毒工艺，MBR采用某国产中空纤维膜组件。目前实现部分出水（约7000－8000吨/天）补充景观河道，预期部分还将将用于工业、绿地灌溉等。取样期间的常规水质指标为：浊度0.548-1.57 NTU；溶解氧3.86-5.44mg/L；CODMn 5.843-10.338 mg/L；总大肠杆菌1.05×104 -9.25×104 MPN/L；粪大肠杆菌1.0×106-6.0×106 CFU/L。

2010年7-8月一个月内连续四周取再生水厂出水，第一个周为周一至周五，第二至第四个周，每周三取样，共计8个样品，样品体积为10 L。水样24小时内运抵实验室，4℃冷库保存。96小时内完成浓缩、纯化、染色，中间暂停时于4℃黑暗保存。染色后48小时内完成镜检[15 ]。博士论文，膜生物反应器。

1.２显微镜检计数

本研究采用密度梯度分离/免疫荧光技术进行隐孢子虫和贾第虫检测 [16]。通过浓缩、分离纯化、染色、分别在FITC、DAPI、DIC视野下对贾第虫进行确认。再生水进出水的隐孢子虫和贾第虫回收率分别为18%-31%卵囊和24%-95%包囊，能够满足检测要求。

处理每一批样品以纯水做空白，空白样无两虫检出，确保实验过程无污染。同时以纯水加标样品作为阳性控制，镜检阳性样品，50%以上的卵囊和包囊结构完整。

结果表示为浓度水平，即镜检的阳性数量（如果无卵囊检出，认定数量为＜1）/ 镜检样品体积[17]。 检测结果表明，MBR出水中仅存在贾第虫。因此，风险评价仅考虑贾第虫。

1.3 风险评价

检出的出水贾第虫浓度用于评价使用再生水灌溉的公共绿地致使贾第虫感染的风险。

该风险评价采用的是剂量-效应指数模型[18]

P=1-exp(-N/K)式（1）

其中P为日摄入一定量病原体而感染的可能性，与平均暴露水平N相关；K-反映该污染物致病效力的参数， 其中Giardia 的K值为50.5(95% 置信区间, 27.9–102.1) [19]。

由日风险值用以下模型推算出多重独立暴露途径引起的累积感染风险。博士论文，膜生物反应器。

Pn=1－(1－P)n 式（2）

Pn为年感染几率，n为暴露次数。

日平均暴露水平：

N = C×10-DR×V 式（3）

其中C－两虫浓度 (包囊/L)； DR - 消毒效率。博士论文，膜生物反应器。根据再生水厂和中试出水中卵囊浓度来评价，再生水厂出水中包囊浓度为8个样品平均值。再生水出水经过氯消毒、紫外（UV）消毒或臭氧消毒后直接回用。氯对贾第虫包囊消毒效率为0.5 log[20]，UV和臭氧的消毒效率均为3 log[21-22]。博士论文，膜生物反应器。用户通过常规户外活动使用的设施接触再生水浇灌的植物，暴露量（V）按照公共绿地使用者一天内一次暴露于5 mL再生水[23]。暴露次数（n）为一周一次，即按全年52次计。另外，由于包囊厚壁对环境因素的强烈抵抗力，不考虑干燥、光照、捕食或其他因素对包囊灭活作用。

根据文献报道，本研究以1.00×10-4作为可接受的风险值[24]。

2结果与讨论

表2 A再生水厂出水的贾第虫检出浓度

表3 绿地灌溉再生水的贾第虫年风险值估算

2.1 A再生水厂的贾第虫存在水平

表2所示为为检测期间贾第虫浓度的数据，在四个周的采样周期中，再生水样品贾第虫阳性率为100%，，范围在21－95个/10L,平均浓度6.74个包囊/L（表3）。A再生水厂出水中检出的包囊含量比Ryu[6]的针对再生水不同消毒出水的调查结果（0.0046－0.365个/L）高1到3个数量级，可能存在较大风险。国外有关研究表明污水中蓝氏贾第虫的含量在10-10000个包囊/L [25-28]，说明污水再生系统中贾第虫的污染状况差异较大。国内很少有再生回用水的贾第虫污染检测，但对作为再生水原水的污水及污水处理水有一些报道，如上海某污水厂出水检出贾第虫阳性率为75%，最高含量为56个/10L。有调查显示深圳的某些污水处理水中也有贾第虫检出。A再生水厂位于工业园区，其进水为园区生活污水和工业废水，其贾第虫污染来源还有待于进一步探索。该厂采用预处理－厌氧－好氧（MBR）－加氯消毒工艺，目前处于调试和部分出水阶段，还没有正式供水，但部分出水已经回用于园区一条景观河道和排污河水质改善。

一般来说，MBR具有较好的颗粒物去除效果，通常MBR出水具有较低的浊度。但本研究发现，运行中MBR出水浊度较高，表明膜组件可能出现部分断丝现象。由于MBR具有良好的颗粒物拦截效果，活性污泥和贾第虫都在系统内高度富集。当膜组件出现断丝现象时，高度富集的贾第虫就有可能泄漏到出水中。因此，使用MBR进行再生水处理必须考虑膜组件破损时的生物安全性问题。

2.2 再生水中贾第虫的年风险值

表3列出了按照式（1）和（2）的计算的再生水浇灌的日风险值和年风险值。如果A再生水厂的出水采用氯消毒，其年风险值达1.09×10-2。如果采用臭氧或UV消毒，年风险值降低至3.47×10-5。博士论文，膜生物反应器。本研究涉及的再生水为非饮用水，但其暴露途径有与人体接触的可能，例如该再生水厂规划中将进行市政杂用中的浇灌，通过常规户外活动有与人体接触的可能，也存在感染可能性。污水处理出水中的包囊对氯有耐受性，氯消毒的灭活效果不佳[29-30]，使再生水具有超过可接受年风险值的贾第虫感染风险。

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