再生水补给型景观水体微生物健康风险评价——以圆明园为例

再生水作为景观水体的非常规补给水源被全球各个国家广泛使用,而其内病原微生物的存在可能会通过不同传输途径对人体健康产生一定的威胁.因此,本文以粪大肠菌群(Fecal Coliform,FC)、大肠杆菌(Escherichia coli,EC)、肠球菌(Enterococcus,ENT)为研究对象,系统调查了圆明园景观水体中这3种指示微生物的污染特征,并运用定量微生物风险评价模型(Quantitative Microbial Risk Assessment,QMRA)量化了其对人体健康造成的潜在风险.研究结果显示,沿着园区内水体的流动方向,3种指示菌的浓度与入水时相比均出现了明显的增长,其中ENT和FC浓度最高值分别达到了入水时的14.3倍和17.6倍,增长情况最为明显.采用不同剂量⁃A反应方程表征的FC、EC、ENT单次暴露的健康风险值皆低于1.7×10^-2,处于风险可接受的范围;在年健康风险方面,职业人群的年健康风险远高于非职业人群;经过人工湿地工程的生态修复区域能够显著削减指示微生物浓度,同时在一定程度上降低病原微生物带来的健康风险,因此扩大生态修复范围可以进一步降低风险.

再生水补给型水体中病原微生物的来源、归宿及其风险评估

我国北方地区,以污水处理厂出水等非常规水源补给为主的河/湖逐渐成为城市群下游河流的主导类型;以污水处理厂尾水为补给水源的湿地公园近年来亦大量涌现.在节约城市用水、改善生态环境的同时,污水所携带的病原体对环境安全和人类健康带来潜在的威胁.为评估水环境病原微生物污染的健康风险,深入了解水体中病毒的类型以及病毒污染与环境因素之间的关系,认识病原微生物在水环境系统中的迁移轨迹、人暴露风险点及暴露途径具有重要的意义.针对典型再生水补给型水体存在的公共卫生安全问题,借鉴同时探索污水流行病学方法,并结合微生物定量风险评估(QMRA)分析,通过“污染-风险评价-风险预警”的流程,可以实现病原微生物污染全过程风险管理,为城市水环境的管理和良性运行提供理论支撑.

2009—2019年温榆河指示微生物时空演变特征研究

温榆河是北京市城区主要的防洪和排水河道,具有以非常规水源补给为主的特点.选取FC、EC、ENT和SC等指示微生物指标和COD、氨氮等水质指标,系统分析2009—2019年温榆河流域指示微生物浓度时空变化与汛期对指示微生物浓度的影响及其影响因素.研究结果表明10年间温榆河流域在经过一系列治理措施后水环境质量明显改善,COD和氨氮的平均浓度分别削减约25%和65%,FC基本达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅳ~Ⅴ类水标准,EC和ENT大部分流域接近或符合USEPA阈值,SC平均浓度下降约44%,温榆河微生物污染得到一定程度的改善,但仍未能全部达到水功能区划目标,尤其是温榆河上游沙河水库区域近年来微生物污染较为严重.汛期会引起FC、EC和ENT浓度的明显上升,加剧微生物污染.

再生水补给型城市景观水体中抗生素抗性基因的污染特征——以圆明园为例

由于抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)对环境和人类健康存在潜在威胁而逐渐受到人们的重视,高人口密度城市中典型景观水体是ARGs储存库和传播媒介.本研究采用实时荧光定量PCR技术,研究了圆明园不同点位的ARGs污染情况和分布特征.结果表明:园区中ARGs的绝对丰度范围在n.d.(未检出)~1.08×10^9copies·L^-1之间;园区进水口目标ARGs的丰度低于末端,表明封闭的水体可能为ARGs的积累提供了理想培养基.在所检测基因中,磺胺类ARGs占主导,ARGs的绝对丰度依次为:sulII>sulI>mefA>tetQ>tetM>ermB.磺胺类ARGs与指示微生物粪大肠菌群和大肠杆菌间存在显著相关性,表明指示微生物在ARGs的传播中可能起着关键作用.

基于FIB的北京温榆河流域粪便污染物分布特征和源解析

目前,北京市温榆河流域存在着较为严重的粪源微生物污染问题,对流域周边暴露人群的健康带来了潜在的威胁.为了明确温榆河粪便污染的分布特征及宿主来源,本研究采用传统培养法与定量聚合酶链式反应(qPCR)分别对常规粪便指示细菌(Fecal indicator bacteria, FIB),包括粪大肠菌群(Fecal Coliform, FC)、大肠杆菌(Escherichia coli, EC)与肠球菌(Enterococcus,ENT)和溯源FIB,包括不同宿主来源的特异性生物标记进行检测,并探究其相关性.研究结果表明,流域内粪源微生物污染较为严重,常规FIB浓度介于0~4.38×10^7 CFU·L^-1之间,溯源FIB处于1.37×10^6~4.29×10^10 copies·L^-1之间.从时空分布来看,由于来水中各大支流及污水处理厂的贡献,从温榆河起点沙河闸至终点北关闸,所有的指示菌浓度呈现出大幅度的升高趋势.其中,龙道河为干流来水中粪便污染的首要地域,污水处理厂的尾水可能是清河河口及坝河处微生物污染的主要来源;降雨径流对粪源微生物含量的时空变化存在着非常显著的影响,使得FIB最高可达2个数量级的增长.微生物溯源结果显示温榆河流域内的粪源微生物来源主要为人类粪便污染,而非畜禽粪便污染,这同北京市近年来有关畜禽养殖管控密切相关.相关性分析表明,虽然FC与EC、ENT之间皆存在着统计学意义上的显著正相关性,但传统的FIB指标与拟杆菌及人源拟杆菌指标之间不存在显著相关性.本研究通过传统FIB培养和微生物溯源方法结合,明确了北京温榆河粪源污染程度及其主要来源,为北京温榆河污染防控提供了新的思路.