城市街区及建筑小区供水系统生物风险识别与评价

时间：2020-11-04 10:06:31 来源：给水排水 作者：尹文超等

导读

城市供水系统是重要的公共服务设施，全球范围内由于供水系统污染引起的公共卫生事件频繁发生，特别是生物污染引起的聚集性疾病更多，而街区、小区和建筑作为供水系统的“最后一公里”,由于系统类型多样、相关环节复杂、管理单元繁多等原因，可能的生物风险点更值得关注。概述生物污染在世界各地街区及建筑小区供水系统中出现的案例及其研究进展，对细菌、病毒、微型动物几种主要的生物风险进行了分类分析，详细阐述了在街区以下主要层级的生物风险分布，并对当前的生物风险评估方法进行了分析，展望了未来的研究方向，可侧重于街区以下层级生物风险识别体系的构建，生物污染风险评估方法的研究，加快推进相关法规标准的建立，并建立系统化的控制措施。

0 引言

城市饮用水水质安全问题是重大社会安全问题。饮用水供水系统生物污染事件屡见报道，发生频率虽然不高，但影响广泛，危害用户健康，且可能导致水源性疾病的暴发流行，引发社会恐慌。中央全面深化改革委员会第十二次会议中，强调把生物安全纳入国家安全体系，系统规划国家生物安全风险防控和治理体系建设，反映出党中央对生物安全的高度关注。饮用水生物安全保障是国家生物安全体系的重要组成部分，而其中建筑与小区供水系统生物安全保障更是重中之重。一方面，建筑小区饮用水生物污染事件频发，水质安全堪忧，居民健康风险增加；另一方面，饮用水在进入市政管网时生物指标必须达到国家生活饮用水水质标准，但在供水末端，却缺乏相应的标准及有效管控。因此，笔者对建筑与小区供水系统生物风险识别与评价的研究现状及进展进行综述，为今后相关研究和实践提供理论支撑。

1 饮用水供水系统中生物风险概述

生物风险存在于饮用水供水系统各个环节。Park等研究发现螺旋菌在苏格兰东北部供水管网系统中普遍存在。Quti等对供水管网管垢中微生物进行分析，检测出真菌、大肠杆菌、异养菌等微生物，且广泛存在于不同地区的供水管网中。Moreira和Bondelind对2000-2014年间微生物饮用水源性暴发进行了综述，暴发原因分为原水污染，处理环节缺陷和管网故障。Kwon等研究发现，通过过滤和消毒工艺可以显著降低微生物含量。饮用水供水系统中，市政供水领域关于微生物的研究、相关标准均较多，处理技术相对成熟，生物风险整体可控。

而在建筑与小区给水系统中，由于余氯不足、维护管理不善等原因，微生物生长繁殖，造成水质的二次污染。据文献研究，北京市1990-1998年间共发生88起水质污染事件，其中29起发生于建筑与小区层面。丛泽等对北京市于1996-2006年10年间发生的93起水污染事件分析发现，17%为二次供水污染事件，65%为自备水源井污染事件，且生物污染约为总污染事件的79%。重庆二次供水检测站相关资料显示，二次供水细菌总数合格率为92%。Li等研究发现，二次供水系统服务的公共建筑水龙头中，细菌16S rRNA基因、军团菌和分枝杆菌基因标记物的数量高于自来水。

目前，对建筑与小区供水系统潜在生物风险的研究有限，深度及精度不足，亟需展开广泛研究。针对建筑与小区供水系统中生物风险研究的进展，笔者将从生物污染类型、风险点分布和风险评估方法等方面进行论述。

2 建筑与小区供水系统中的生物污染类型

建筑与小区供水系统中生物污染种类包括细菌、病毒、微型动物等。WBDOSS对美国1971-2006年期间发生的465起公用给水系统污染事件开展了调查，结果表明，寄生虫污染事件130起，细菌污染事件111起（其中军团菌污染24起），病毒污染事件54起。根据相关文献总结，我国建筑与小区供水系统中常见生物污染类型包括轮状病毒、甲肝病毒、诺如病毒、军团菌、大肠杆菌、红虫等。

2.1 细菌

生活饮用水细菌污染是介水传播疾病尤其是腹泻的主要原因，其中军团菌污染在建筑与小区供水系统中经常发生。军团菌喜水、嗜热怕冷，对氯气具有耐受性。常规饮用水处理工艺中，加氯消毒的方式并不能有效消除军团菌，其常隐匿于管网管垢、储水池池壁生物膜中。除此之外，空调冷凝水和冷却塔循环水的管道系统，由于温度较高，加之流动性差，为军团菌的大量增殖提供了理想的生存环境。另外，军团菌在阿米巴等原虫细胞内寄生，可以通过阿米巴原虫及其包囊的庇护抵御消毒的作用。陶黎黎等在上海市8所医院开展了供水系统中的军团菌污染调查，结果表明军团菌属污染在医院供水系统中较为普遍，污染浓度高，存在较高的安全风险。

2.2 病毒

各类微生物中，病毒形体微小，无细胞构造，抗性强，常规饮用水处理工艺难以全部去除。其中，以肠道病毒、肝炎病毒、轮状病毒居多，造成腹泻、肝炎等多种疾病。自20世纪50年代开始，轮状病毒引发的腹泻曾在我国20多个省市发生过，其流行范围几乎遍及全国。2004年，四川某地因饮用水甲肝病毒污染，导致123名学生患病。2006年3月，湖南某乡镇小学因饮用水污染暴发甲肝疫情，52名学生患病。诺如病毒是全世界急性非细菌性胃肠炎爆发的最常见原因。2006-2013年，据统计，我国共报告诺如病毒感染疫情56起，病例共计4 979例，且呈现逐年递增趋势。

2.3 微型动物

美国的Malloch团队首次于爱德华州供水系统中发现摇蚊幼虫的存在。1960年代，英国环境保护署调查发现无脊椎动物广泛存在于英国各地大部分供水系统中。Christensen等在2011年的报道中指出在丹麦没有进行加氯消毒的供水系统中，发现了栉水虱、小型无脊椎动物和环节动物。红虫主要有颤蚓、水丝蚓和摇蚊幼虫，喜生活于流动缓慢的淡水中。相关文献显示，美国的洛厄尔城及英国的艾塞克斯城均发生过饮用水红虫污染事件。在我国，建筑与小区饮用水红虫污染事件在南方城市频发，并常于二次供水池中发现。李贤冠对深圳市建筑与小区给水污染事件进行研究，结果表明，红虫在市政供水系统中并未监测到，但二次供水系统中多次发现红虫的存在。尹文超等综述了世界各地曾发生的无脊椎动物污染饮用水的案例，并提出有必要对实际饮用水系统中由无脊椎动物带来的安全风险进行系统的评估。

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