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]：①有病原体的存在；②具有一定的病原体浓度；③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1[2]。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[3～5]。
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MPN | 109 | 107 | 106 | 16000 | 未检出 | 检出柯萨奇、艾柯、脊髓灰质炎病毒，阳性率58．33％。 | | 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16．67％。 |
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
[table][tr][td]制定机构或地区[/td][td]类型[/td][td]根据公众健康提出的水质要求[/td][/tr][tr][td]美国环保局(EPA, 1992)[/td][td]指南[/td][td]所有样品中，粪大肠菌数不能超过14MPN／100mL，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[/td][/tr][tr][td]亚利桑那[/td][td]法规[/td][td]总大肠菌数不能超过2．2 MPN／100mL(中间值)和25 MPN／100mL(单个样品) [/td][/tr][tr][td]加利福尼亚
(CA／T-22，1978) [/td][td]法规[/td][td]粪大肠菌数不超过2．2 MPN／100mL(每月不得少于一份样品中的大肠菌有机物不可超过23 MPN／100mL)；二级处理后要有过滤和消毒处理 [/td][/tr][tr][td]科罗拉多[/td][td]指南[/td][td]总大肠菌数不能超过2．2MPN／100mL(中间值)；出水需经氧化、混凝、沉淀、过滤和消毒处理 [/td][/tr][tr][td]佛罗里达[/td][td]法规[/td][td]以30d为期，在75％的样品中粪大肠菌数不能超过25 MPN／100 mL，二级处理加过滤和深度消毒；COD 20mg/l(年平均值)，TSS 5mg／L(单样品) [/td][/tr][tr][td]佐治亚[/td][td]指南[/td][td]粪大肠菌数不能超过30 MPN／100mL；要求经过生化处理(BOD 30mg/l，TSS 30mg/l) [/td][/tr][tr][td]爱达荷[/td][td]法规[/td][td]总大肠菌数不能超过2．2MPN／100mL(中间值)；二级出水要求混凝、沉淀、过滤和消毒处理 [/td][/tr][tr][td]印第安纳[/td][td]法规[/td][td]粪大肠菌数不能超过100 MPN／100mL(中间值)，2 000MPN／100mL(单个样品) [/td][/tr][tr][td]北卡罗来[/td][td]法规[/td][td]粪大肠菌数不能超过1MPN／100mL，要求经过三级处理(TSS月平均值为5rng／L，日最大值10mg／L) [/td][/tr][tr][td]新墨西哥[/td][td]指南[/td][td]粪大肠菌数不能超过1 000 MPN／100mL [/td][/tr][tr][td]俄勒冈[/td][td]法规[/td][td]总大肠菌数不能超过2．2MPN／100mL(中间值)和23 MPN／100mL(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 [/td][/tr][tr][td]得克萨斯[/td][td]法规[/td][td]粪大肠菌数不能超过75MPN／100mL；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 [/td][/tr][tr][td]犹他[/td][td]法规[/td][td]总大肠菌数和粪大肠菌数分别不能超过2 000 MPN／100mL，200MPN／100 mL(千均30d)；要求经过二级处理后BOD 25 mg／L和TSS 25 mg/l(平均30 d) [/td][/tr][tr][td]华盛顿[/td][td]指南[/td][td]总大肠菌数不能超过2．2MPN／100mL(平均值)和24 MPN／100 mL(单个样品)；最低要求经过包括过滤的二级处理 [/td][/tr][tr][td]怀俄明[/td][td]法规[/td][td]粪大肠菌数不能超过200 MPN／100mL，出水BOD不超过10mg／l…(日均值) [/td][/tr][tr][td]加拿大(阿尔伯达)[/td][td]法规[/td][td](在大于20％的样品中)总大肠菌数不能超过1 000 MPN／100mL(几何平均数)，粪大肠菌数不能超过200MPN／100mL；灌溉蔬菜的回用水的总大肠菌数不能超过2 400 MPN／100mL(在任何一天) [/td][/tr][tr][td]塞浦路斯(1997)[/td][td]标准[/td][td]粪大肠菌数在每月80％的样品中不超过50MPN／100mL，最大允许值100MPN／100mL；肠道线虫不超过1个/l；三级处理后接消毒处理 [/td][/tr][tr][td]以色列(1978)[/td][td]规定[/td][td]总大肠菌数在50％的样品中不超过2，2MPN／100mL，在80％的样品不能超过12MPN／100mL；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 [/td][/tr][tr][td]约旦[/td][td]法规[/td][td]粪大肠菌数低于200 MPN／100mL [/td][/tr][tr][td]科威特[/td][td]标准[/td][td]总大肠菌数低于100 MPN／mL；经过深度处理之后BOD和TSS均低于10mg/l [/td][/tr][tr][td]澳大利亚(新南威尔士)[/td][td]指南[/td][td]耐高温大肠菌数低于10MPN／100mL(中间值)；最低处理要求二级处理和过滤，出水浊度不超过2NTU [/td][/tr][tr][td]沙特阿拉伯[/td][td]法规[/td][td]总大肠菌数低于2．2 MPN／100mL，BOD和TSS均低于10mg／L [/td][/tr][tr][td]突尼斯(1975)[/td][td]法规／法律[/td][td]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 [/td][/tr][tr][td]世界卫生组织(1989)[/td][td]指南[/td][td]为降低健康风险，粪大肠菌数(灌溉用水) |
