再生水的卫生安全问题探讨

　　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]。




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。

　　(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：①危害识别：识别再生水中可能含有的人们关注的病原体；②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；③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；④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得到,所以该方法的应用很受限制。Hass(1983年)[8]最早对饮用水微生物的危险度进行了定量研究。他根据已有数据,研究并发现β-泊松模型能很好地表达传染的概率,见式(1)。
　　　　Pi = 1 - (1 + N/β)-α　　　　(1)
　　式中 Pi--传染概率；
　　　　α, β--曲线界定参数；
　　　　N--暴露量。
　　用该模型还可估测临床疾病的危险度,饮用水轮状病毒疾病的死亡率及霍乱病的危险度。后来又提出了指数模型来评价沙门氏菌、隐孢子虫、贾第鞭毛虫等,见式(2)。
　　　　Pi=1 - e-γN　　　　　(2)
　　式中Pi--传染概率；
　　　　γ--曲线界定参数；
　　　　N--暴露量。
　　随着再生水应用的日益普及,这些模型已被应用于再生水的病原体风险评价。常用模型及相应参数见表6[8,9]。
　　利用以上模型对圣彼得斯堡(St.Petersburg)再生水厂出水用于高尔夫球场、公园、学校和大商业区景观灌溉时对人体健康的风险评价结果见表7。
表6 不同微生物的最佳拟合剂量～反应模型与参数

微生物	最佳模型	模型参数
沙门氏杆菌 隐孢子虫 贾第鞭毛虫 霍乱弧菌 轮状病毒 艾柯病毒12	指数式 指数式 指数式 β-泊松 β-泊松 β-泊松	γ=0．00752 γ=0．00467 γ=0．0198 α=0．49，β=1073．2 α=0．24，β=0．42 α=0．374，β=186．7

　　一般在进行病原微生物风险评价时,认为可接受的年风险概率应小于1 x 10-4。从以上评价结果看,经过高级处理和消毒的再生水用于绿化、灌溉和景观娱乐时可基本保证卫生安全。
4 结语
　　(1)再生水卫生安全问题已受到广泛的关注,只用大肠菌群或粪大肠菌群作为再生水的生物学指标,尚不能反映再生水中所有病原微生物存在情况。随着检测技术的发展,病毒和病原虫正在成为关注的生物学指标。
　　(2)再生水经过有效的处理工艺处理和消毒后,可以使水质和病原微生物降低至安全使用水平。
　　(3)我国再生水利用仍处于起步阶段,应继续加强对再生水安全性的基础研究和跟踪研究,提出再生水的生物学指标、标准和检测方法。