来源:Frontiers of Environmental Science & Engineering 发布时间:2022/8/1 13:32:58
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FESE | 封面报道:中国再生水城市杂用气溶胶暴露评价及潜在军团菌风险

论文标题:Aerosol exposure assessment during reclaimed water utilization in China and risk evaluation in case of Legionella(中国再生水城市杂用气溶胶暴露评价及潜在军团菌风险)

期刊:Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者:Menghao Chen (陈梦豪), Liangliang Shi (史亮亮), Gang Liu (刘刚), Xiaojin Wu (吴效敬), Yun Lu (陆韻)

发表时间:01 Dec 2021

DOI:10.1007/s11783-021-1516-1

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https://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-021-1516-1

文章出版:Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16(7): 95

原文信息

题目:

Aerosol exposure assessment during reclaimed water utilization in China and risk evaluation in case of Legionella

作者:

Menghao Chen (陈梦豪), Liangliang Shi (史亮亮), Gang Liu (刘刚), Xiaojin Wu (吴效敬), Yun Lu (陆韻) ()

作者单位:

Tsinghua University, China

通讯作者邮箱:

luyun@tsinghua.edu.cn

关键词:

Legionella (军团菌);

QMRA (微生物定量风险评估);

Reclaimed water (再生水);

Aerosol (气溶胶);

Water reuse (水回用)。

文章亮点

•对再生水城市杂用中的中国人群暴露特征进行了调查。

• QMRA 评估了三种再生水利用情景的风险。

•风险明显高于世界卫生组织推荐的阈值(10-4 pppy)。

•风险因年龄、教育背景、地区和性别而异。

文章简介

再生水已被广泛运用缓解水资源短缺。然而,再生水中残留的病原微生物可能造成不利的健康风险。事实上,再生水的常见应用,如道路清洁,绿地灌溉或景观喷泉,往往会产生大量气溶胶,而吸入暴露含有病原体的气溶胶会引起疾病。但再生水利用过程中的气溶胶暴露研究很不充分。在再生水中的水源性病原体中,军团菌是最重要的机会性病原体之一,浓度范围为100至200000 CFU/L。吸入这种病原体可导致一种称为军团病的严重疾病。军团菌的传播主要通过气溶胶,大多数报告的军团病病例与温泉、冷却塔、空调系统有关。本研究通过7974份调查问卷获得了我国不同人群在再生水绿地灌溉、景观喷泉、道路浇洒场景下的暴露参数,通过实地检测和模拟实验测定了三种场景下再生水气溶胶暴露浓度和病原微生物水气传播系数,通过微生物定量评价方法对以上三种场景进行了风险评价。

结果显示,再生水利用的三个场景对人群有较高的军团菌感染风险,且明显高于世界卫生组织推荐的阈值(10-4 pppy)。据估计,用于绿地灌溉的再生水构成最大的风险,其次是景观喷泉,然后是道路清洁。每年的感染风险与年龄,教育背景,地区和性别相关。需要采取行动减少军团菌在水再利用过程中的暴露和潜在传播,比如在用于道路清洁和景观喷泉之前对储罐中再生水进行消毒,或者减少再生水在水箱中的保留时间也可以有效缓解军团菌的生长;在使用再生水时,应在公园的显眼处设置警示标志,避免娱乐活动与再生水利用时间的重合等。

图1 中国再生水水体中军团菌浓度

图2 与溅射点不同距离的相对湿度增量分布

图3 绿地灌溉(GI)和景观喷泉(LF)相对湿度增量频率分布

图4 三种暴露场景的细菌水-气分配系数k拟合曲线,A:道路清洁,B:绿地灌溉,C:景观喷泉

图5 道路清洁(RC)、绿地灌溉(GI)和景观喷泉(LF)三种暴露情景中不同亚群(性别(A)、年龄(B)、教育(C)和区域(D))的风险比较。NR表示北部地区,SER表示东南地区,SR表示南部地区,WR表示西部地区,CU表示大学本科学历,HS表示高中学历,JH表示中学学历,PO表示研究生学历。不同的字母表明的差异是显著的(p<0.01)

研究意义

再生水中残留的病原微生物可能造成不利的健康风险。然而,再生水城市杂用过程中产生的气溶胶暴露问题没有得到充分的研究。本研究的工作通过全国范围内的问卷调查,获得了中国人群在再生水道路浇洒、公园绿地灌溉和景观喷泉等场景下的暴露特征,调研了再生水中军团菌的浓度分布特征,证明了目前再生水的使用可能对人群造成较高的健康风险,提示了保障水回用的安全性至关重要。

作者简介

陆韻,清华大学环境学院长聘副教授,环境生物学教研所所长。学术方向为环境毒理与健康,是生物学与环境污染控制科学紧密结合的交叉学科,目前专注于水质安全。利用动物模型和分子生物学手段,从生物毒性和致病性角度识别新兴污染物及其毒性作用机理,研究水处理过程中污染物毒性的去除与转化,病原微生物环境赋存、变异、传播和控制,确定基于健康风险的污染物阈值,为水质安全保障提供控制目标和理论支撑。

陈梦豪,清华大学环境学院博士生,史亮亮,清华大学环境学院硕士生。陈梦豪学术方向为病毒在环境介质间的传播规律,深入理解病毒跨介质传播过程中活性衰减机制,为病毒在环境中的传播阻控提供理论和技术支撑。

摘要

Reclaimed water utilization provides an effective way to alleviate water shortage. However, the residual pathogens in the recycled water like Legionella, could be spread into the air as aerosols through water-to-air transmission process. Inhaling the aerosols by the people nearby increases their susceptibility to diseases. For estimating the health risks associated with the potential exposure of airborne Legionella emitted from the urban use of reclaimed water in China, nationwide questionnaire was designed to investigate the exposure habits of Chinese population in different scenarios. Quantitative microbial risk assessment (QMRA) served as the suitable explanatory tool to estimate the risk. The results indicated that annual infection probability of populations exposed to Legionella for three scenarios, 0.0764 (95% CI: 0.0032–0.6880) for road cleaning, 1.0000 (95% CI: 0.1883–1.0000) for greenfield irrigation, 0.9981 (95% CI: 0.0784–1.0000) for landscape fountain, were markedly higher than the threshold recommended by WHO (10−4 per person per year (pppy)) according to the concentration distribution of Legionella in the reclaimed water. An age-, educational background-, region- and gender-specific data in annual infection probability also showed different tendencies for some subpopulations. This study provides some detailed information on the health risks from the water reuse in China and will be useful to promote the safe application of reclaimed water in water-deficient areas.

期刊简介

《前沿》系列英文学术期刊

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