水处理

水环境中病毒的那些事

2020-02-14 08:46:15 净水技术

自新型冠状病毒引发的肺炎疫情爆发以来,全国一致抗“冠”进入了关键期。随着新冠疫情的发展,新型冠状病毒有可能通过粪口传播这一发现引发了排污水行业极大的关注与讨论。医疗废水处理后进入市政污水管网,经污水处理厂处理后达标排放进入水体。病原体污染以及对人体的危害是倍受关注的全球性环境问题,介水传播病毒一旦未被及时防控,将借助水环境广泛传播,导致疫情的大规模爆发,严重威胁人群健康。由于水环境污染或水系传播而引起的病原体感染仍是当今世界上危害范围最广的环境问题。美国疾病控制预防中心(USCDC)的数据表明水媒性病原体引起的疾病死亡案例仍在各种疾病死亡人数的前列。

水环境中病毒的危害

水体中致病微生物主要包含三大类:细菌和病毒原生动物这是三类完全不同的微生物,从形态、结构、增殖方式上完全不同,而且这三类致病微生物对人类的致病机理和人类对相关疾病的治疗方法也不尽相同。

病毒通常由蛋白质外壳和核酸(DNA或RNA)构成,只有侵入活的敏感细胞才成为具有生命的微生物,而在宿主体外是不具有生命特征的大分子物质,但仍保留着感染宿主的潜在能力。各类水体中存在的大量颗粒物对病毒的吸附,大大延长了病毒的存活时间,从而保护病毒免于失活,使其有更多的时间接触潜在的宿主。国内外许多研究也表明,许多肠道病毒对环境的耐受力大大高于大肠菌群,且许多病毒的致病剂量要远小于细菌。病毒随着饮水、呼吸吸入和皮肤接触常常是人体通过水受到病毒感染的主要渠道。

由于病毒在水环境中的稳定性,使得介水传播的病毒性传染病更易造成暴发流行。典型的如1988年,我国发生甲型肝炎暴发流行.共有40余万人患病。2002年底到2003年上半年严重急性呼吸系统综合征(SARS)在我国等32个国家和地区暴发流行,8439人感染,死亡812人。2014年,我国报告发病数居前2位的病种就是其他感染性腹泻病和手足口病,发病人数共计229675例,死亡13例。进入21世纪之后的几年内,病原体污染事件频频暴发,SARS病毒、禽流感病毒等过去鲜为人知的病原体引起了前所未有的大面积危害和社会恐慌。

水环境中病原体的分布

病原体广泛存在于环境之中,几乎任何水体都含有病原体,水环境中的病毒主要来自受病毒感染的人体,肠道病毒感染的人所排泄的每克粪便中可含有1011个病毒颗粒,因此城市污水中含有大量的病原体,水体中的病毒污染主要来源是污水。污水排放后尽管被稀释了上千倍,但在水体中仍然可以检测到病毒,地区地表水中病毒的检测结果:受纳水体(河、海)的病毒污染有以下几个特点:(1)污染源很多,来源各异,因此常称作扩散污染;(2)病毒能被水有效的长距离的携带;(3)病毒常成群结团,或吸附于水中的固体物质上,其水中的平均浓度不能用以预测感染剂量;(4)部分病毒凝聚成小团块,增加了水介质的不均匀性;(5)病毒在水中的分布是离散的,而不是均质的。

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几种典型介水传播病毒

01 诺如病毒

诺如病毒(Norovirus,NoV)发现于1972年,可引起急性肠胃炎,多在冬季暴发流行。该病毒主要通过被污染的水源、食物、物品或与感染者接触而传播,传播途径以粪-口途径为主。世界卫生组织估计全球每年NoV感染死亡人数约3.5万人。

2014年2月,海宁市、海盐县2地,总计有400多名学生感染就医。

2014年1月,美国一艘前往加勒比海的游轮上有近700名乘客和船员感染。

02 轮状病毒

1969年,Mebus最早从犊牛中发现轮状病毒(Rotavirus,RV)。研究发现轮状病毒在环境中有很强的抵抗力,室温下存活于粪便中可达数月,多发于秋冬季节;多通过水源、空气或接触传播,也可通过粪-口途径传播,每年死亡人数大约为90万人。在我国,每年大约有1000万婴幼儿患轮状病毒感染性胃肠炎。

2015年临海市全村居住人口805人,共发现165例腹泻患者,罹患率高达20.50%。全世界每年因RV感染导致的婴幼儿死亡人数大约为90万人,其中大多数发生在发展中国家。

03 肠道病毒71型

肠道病毒71型(enterovirustype71,EV71)于1969年在加利福利亚患脑炎婴儿的粪便中首次被发现。EV71是一种具有较强致病性的肠道病毒,主要引起婴幼儿手足口病,曾在多个国家和地区暴发流行。此病毒可通过被感染者疱疹液、唾液或粪便污染的水源、物品等传播,亦可通过飞沫传播。

2008年3月,我国安徽阜阳出现了EV71的大规模暴发,共计患者3321例,其中22例死亡。在2012年我国共有2198442例手足口病患者,死亡人数567人。

04 戊型肝炎病毒

1983年Balayan等首先用免疫电镜从感染者的粪标本中发现了戊型肝炎病毒(hepatitisEvirus,HEV)。HEV主要通过被污染的水源或食物传播。全球每年大约有2000万病例,2011-2015年间,我国戊型肝炎共有139346人发病,死亡人数112人。

我们有办法知道它们的存在嘛?

细胞培养法、PCR法、RT—PCR法、免疫荧光试验、荧光定量PCR、电镜、电泳、核酸杂交、巢式或半巢式PCR、生物芯片技术随着科学技术的进步,我们有越来越多的方法能够检测到它们的存在。

水环境中病原体的存活

和细菌不同,进入水体中的病毒不能继续繁殖,所以病毒总数在水环境中随时间而减少,稀释、凝结和沉淀是病毒在环境中减少的因素。影响水环境中病毒存活的因素非常多,大部分影响因素非常复杂,许多因素有直接的相互影响,细菌和藻类的活性直接影响病毒的存活,同时它们又受到原生动物密度、捕食、pH、溶解氧、光和温度的影响。

病毒进入水体后吸附凝结和沉淀在悬浮颗粒上的病毒反而受到了保护,增加了其存活时间。进入环境中的病原体可以在不同的条件下存活相当长的时间,已知一些病毒在污水、自来水、土壤中可存活达数月之久。

世界卫生组织总干事谭德塞2月11日宣布,将新型冠状病毒感染的肺炎命名为“COVID-19”(Corona Virus Disease 2019)。与此同时,国际病毒分类委员会声明,将新型冠状病毒命名为“SARS-CoV-2”(Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2)。新冠被认为是SARS冠状病毒的姊妹病毒,所以我们找了SARS相关资料以作参考。

SARS冠状病毒在体外环境中的存活情况随温度而异,20℃避光条件下在医院污水、生活污水和脱氯自来水中只能存活2d,在粪便中可以存活3d,在生理盐水中可以存活14d,在尿液中可以存活17d;4℃情况下,SARS冠状病毒在上述各种水体中均可以存活14d以上,在粪尿中可以存活17d以上。

为了避免它们被释放到环境中去,我们需要努力消毒,消毒,消毒好吗?

在相同加氯量或余氯量情况下,氯制剂对SARS冠状病毒的灭活效果优于二氧化氯。当污水中游离余氯量保持在0.4mg/L(氯制剂)g()以上时可以保证完全灭活污水中的SARS冠状病毒,SARS冠状病毒在体外环境中存活时间短,对氯和二氧化氯敏感。

有研究表明,不管加氯量是多少,只要游离余氯量达到1.0mg/L以上,就可以杀灭生活污水中的SARS冠状病毒和指示微生物。总而言之,SARS冠状病毒在体外环境中存活时间较短,对常用消毒剂非常敏感;加之在SARS流行期间中国内地广泛、大量使用各种消毒剂进行环境消毒,以及夏季高温等因素的作用,使得环境中基本不会有SARS冠状病毒的残留。

此外,由于病毒的感染具有特异性,植物病毒不构成对人畜的危害。长期以来对水环境中植物病毒的存在及其对农业生产的危害并没有引起足够的重视,在国内鲜有研究。事实上水体中的植物病毒对于农业生产有重大的潜在危险性。同时植物病毒在水环境中的数量可能相当高,在自然条件下,动物或人类的吞咽作用,加之植物病毒的高稳定性,在动物的消化道中不会被灭活,可能导致远距离的传播。人类的活动如灌溉、施用液态人粪尿、消费生蔬菜和水果、堆肥农业废物和园艺废品等均可促进这类病毒的传播,造成水体环境中的植物病毒对农业生产的潜在威胁。


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