农村集中生活饮用水中条件致病菌的定量监测与风险评价

摘要

农村集中供水工程是“美丽乡村建设”的重要内容，主要包括：小型集中供水模式和城镇管网延伸模式，有效降低了化学性污染物水平，而微生物指标合格率仍然较低。条件致病菌是近年来新发的饮用水病原微生物，不能通过现行《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）评价其危害，其在农村生活饮用水中潜在的微生物安全风险仍然较大。本论文对农村不同集中供水模式下的生活、饮用水中的条件致病菌时空分布特征进行定量监测和系统研究，并采用定量微生物风险评价方法（QMRA）和蒙特卡洛模型方法，预测对其在供水过程的播散机制和健康风险，研究结果可为农村集中供水工程的微生物安全监控提供科学依据。主要结论如下：　　（1）农村集中式供给饮用水中条件致病菌和微生物种群结构时空分布特征　　农村集中供给生活饮用水中余氯含量普遍不足、季节性波动大（夏季较低），即使在城镇管网延伸模式下，管网末梢浓度也难以得到保障。两种供水模式下均检出条件致病菌（qPCR法），包括大肠杆菌（E.coli）、鸟分枝杆菌（M.avium）、假单胞菌（Pseudomonas spp.），铜绿假单胞菌（P.aeruginosa）和宿主原虫—棘阿米巴属（Acanthamoeba spp.），最高分别可达4.92、3.75、3.73、7.01、3.74log10（gene copies/mL）。在小型集中模式下，部分农村饮用水在夏季检出总大肠菌群（＜2CFU/100mL），其条件致病菌基因拷贝数也较城镇管网延伸模式下的高（p＜0.05）。农村集中式饮用水的条件致病菌季节性变化显著，需要特别关注夏季高温条件下各类条件致病菌的播散风险。QMRA结果表明，鸟分枝杆菌（M.avium）年平均感染概率超过世界卫生组织（WHO）（10-3）和美国EPA（10-4）阈值，存在一定的健康风险。高通量测序结果表明，农村饮用水中的微生物种群结构和优势菌群丰度存在季节性差异；小型集中供水模式下的微生物种群丰富度和均匀度比城镇管网延伸模式下的更高，潜在的微生物安全风险需要进一步关注。　　（2）农村生活用热水系统中条件致病菌和微生物种群结构的分布特征　　农村家庭生活用热水系统会改变管网末端龙头水中的水质理化指标和总生物量，热水系统出水不适宜直接作为饮用用水。不同模式下的供水水质变化对热水系统中的条件致病菌含量、微生物种群结构和优势菌群类别影响较大。qPCR结果表明在小型集中模式的供水条件下，农村热水系统中需要关注大肠杆菌（E.coli）、鸟分枝杆菌（M.avium）、假单胞菌属（Pseudomonas spp.）和铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）等条件致病菌的播散风险，最高含量分别达4.56、4.03、2.50和5.38log10（gene copies/mL）；在城镇管网延伸模式下，需要重点关注棘阿米巴属（Acanthamoebaspp.）等宿主原虫的播散风险，其含量最高可达4.70log10（gene copies/mL）。与末端龙头饮用水相比，农村热水系统中稳定的水温使得条件致病菌的季节性差异降低，但微生物种群结构、优势菌群存在显著性差异。在小型集中供水模式下，热水系统中的优势菌属为栖热菌属（Thermus），而在城镇管网延伸模式下则为不动杆菌属（Acinetobacter）。QMRA预测结果表明，铜绿假单胞菌（P．aeruginosa）年平均感染概率低于世界卫生组织（WHO）（10-3），但部分高于美国EPA（10-4）阈值，存在一定健康风险。

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