城市污水系统微生物气溶胶产生及其安全防控策略
发布时间：2024-11-20 浏览次数：195
针对城市污水收集、传输与处理过程中存在高致病性病原微生物通过气溶胶途径传播的风险，总结分析了建筑排水、市政污水管网、污水处理厂全流程的微生物气溶胶产生特点及其潜在病原微生物传播风险。从气溶胶病原微生物排放浓度水平、病原微生物种类及其传播过程等方面，解析了污水系统全过程的微生物气溶胶产生特征及其传播风险情况。提出了针对污水系统微生物气溶胶传播风险安全防控的策略，可为污水系统微生物气溶胶产生的病原微生物传播风险认识与安全防控提供支持。
排水系统涵盖建筑排水（马桶等受水器具、建筑排水管道和化粪池等附属排水构筑物）、市政排水管网（雨水和污水管网）、污水处理厂等单元，其中污水收集、输送及处理过程承担卫生防疫、污水净化及水与物质资源循环利用等功能。
1 排水系统微生物气溶胶的产生特征
气溶胶是指固体或液体微粒稳定地悬浮于气体介质中所形成的分散体系，微粒粒径为0.01～10µm。当微粒含有细菌、真菌、病毒等微生物时称之为微生物气溶胶。由于微生物气溶胶中可能含有病原微生物，因此对人类健康存在一定风险。排水系统具有开放性和运行复杂等特征，在系统运行过程中存在病毒随气溶胶传播的潜在风险，比如确诊患者、疑似病例的粪便排泄物在排泄和输送过程中产生的气溶胶可能会促进病原微生物的扩散和传播。建筑排水马桶冲水和排水立管跌水、市政污水管道检查井跌水、溢流口污水溢流、污水泵站提升等过程均有产生气溶胶的潜在风险。污水处理厂的预处理单元、曝气区域、剩余污泥脱水过程等环节均会因水流扰动或曝气等作用，促进气溶胶的产生，存在污水中病原微生物向空气扩散的潜在可能。污水处理厂出水经过深度处理和消毒后，虽然也存在跌水过程产生气溶胶的情况，但因出水中病原微生物含量相对较低，能够引发病原微生物向空气扩散的风险则相对降低。排水系统这些扰动过程会导致富含微生物的颗粒进入空气，形成微生物气溶胶。
2 污水处理过程微生物气溶胶产生及其特性
目前我国具有排污许可证的污水处理厂（站）超过1万座，处理规模差异较大（每天几百吨至几百万吨）。采用相同污水处理工艺的污水处理厂规模越大，整体微生物气溶胶浓度越高。污水处理厂（站）的微生物气溶胶浓度主要受以下三方面因素的影响：
① 污水处理系统的活性污泥浓度
② 曝气方式
③ 空间特性（开放、封闭）
3 微生物气溶胶中潜在致病微生物种类
污水处理过程产生的微生物气溶胶中的微生物种类较多（如细菌、真菌、病毒等）。Yang等对比A2/O和氧化沟，发现不同污水处理工艺产生的微生物气溶胶的微生物群落结构存在显著差异。研究已经发现微生物气溶胶含有人类健康风险微生物，主要包括病原菌、真菌和病毒等。这些微生物可能通过呼吸道吸入、皮肤接触和摄入而感染人类（尤其是污水处理厂工作人员），并引起各种疾病如上呼吸道感染、痢疾等。
4 风险
参照世界卫生组织（WHO）认可的定量微生物风险评估（QMRA）框架，气溶胶病毒传播风险评估过程需要识别病毒危害、暴露途径、剂量-人体反应关系和风险表征。与普通人群相比，污水管网及污水处理系统的工作人员具有更高的生物气溶胶接触风险。有研究发现，污水处理厂工人具有甲型肝炎抗体的比例偏高，说明污水系统产生的气溶胶可能会对工人健康产生危害。
一般在封闭空间或者较近的传播距离内，气溶胶不断积累致使病原微生物处于相对较高的浓度水平，若同时处于湿度平衡状态，细菌或病毒则能保持较长的存活时间，从而增大密闭空间中暴露人群的传播风险，因此需要重视密闭空间及其附近位点的生物气溶胶产生的风险防控。
气溶胶携带病毒的长距离传播风险同样需要受到关注，大部分微生物气溶胶颗粒动力学直径<4.7 μm，很有可能会随风迁移几百米或更远距离，细小颗粒极易被吸入肺中，给免疫力较低的工人和附近居民造成潜在健康威胁，也可能造成人体过敏反应。
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