《中国给水排水杂志》-2013年第11期(1)

书给水排水Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．１１２０１３１水业导航城市饮水生物致病风险控制技术发展的历史观哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室李圭白梁恒瞿芳术１现行城市饮水生物致病风险控制技术城市饮水安全性主要是指生物安全性和化学安全性两方面，而生物安全性是首先要保证的。为保证饮水的生物安全性，开发出了一系列生物致病风险控制技术。２０世纪以前，城市饮水不洁，导致水介烈性细菌性传染病（霍乱、痢疾、伤寒等）的大流行，对城市居民的生命健康构成重大威胁。在此背景下，人类于１９０２年首先将氯用于生物致病风险控制，将其与前处理（慢滤、混凝、快滤等）相结合，组成所谓“常规工艺”，基本控制住了疾病的流行。２０世纪中叶，发现水介病毒性传染病（肝炎、脊髓灰质炎等）的流行，采用投氯前深度除浊技术，也基本控制住了疾病的流行。因而，氯在保障人类的城市饮水的生物安全性的历史中，作出过重大的贡献。２０世纪７０年代，首次在饮水中检出氯的消毒副产物———三氯甲烷。三氯甲烷被证明具有致癌作用。随后检出了更多对人体有毒害的氯化消毒副产物及微量的人工合成有机物，使人类面临新的重大饮水安全性———化学安全性问题。在此背景下，人们开发出所谓的“深度处理”工艺，即在常规处理工艺后增设臭氧—活性炭，该工艺能有效去除水中微量有机污染物，并使氯化消毒副产物的生成得到了一定程度的控制，故获得推广。但该工艺并没有彻底解决氯化消毒副产物的问题，以致后来饮水生物致病风险控制技术的发展，基本沿着两个方向进行：一个方向是安全氯化技术———减少氯化消毒副产物的生成，如加强氯与水的混合，减少水在清水池中的短流，以提高消毒效果；采用氯胺消毒；提高去除氯仿前质的效率；采用复合消毒剂等。另一方向是寻找氯消毒的替代技术，如臭氧消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒等。臭氧是于１９０６年在法国首先用于城市饮水生物致病风险的控制，其消毒效果好，随后在欧美等地推广；臭氧虽不生成氯化消毒副产物，但也能生成有毒害的消毒副产物，如有致癌作用的溴酸盐，以及醛、酮等。二氧化氯于１９４４年首先在美国用于城市饮水生物致病风险控制，消毒效果好，随后在欧美等地推广；二氧化氯虽不生成氯化消毒副产物，但其还原产物—次氯酸盐也是有毒害的消毒副产物。紫外线消毒于１９１０年首先在法国用于城市饮水生物致病风险控制，消毒效果好，几乎不产生消毒副产物，随后在欧美等地推广。尽管替代消毒技术近年来得到了迅速发展，但到目前为止，氯消毒在世界范围内仍然应用最广，这使氯化消毒副产物的问题远未得到解决。２０世纪末，又出现了以“两虫”（即贾第鞭毛虫和隐孢子虫致病原生生物）为代表的新的重大饮水生物安全性问题，其中包括藻类、红虫、剑水蚤以及生物稳定性等问题。贾第鞭毛虫的孢囊和隐孢子虫卵囊有很强的抗氯性，氯消毒难以将之灭活。红虫、剑水蚤也具有较强抗氯性。臭氧和紫外线对“两虫”虽有较好的灭活效果，但如遇到设备或前处理事故等情况发生时，消毒效果会下降，仍难于完全避免“两虫”疾病的暴发。自来水厂出厂水中仍含有相当数量的微生物。现今《生活饮用水卫生标准》（ＧＢ５７４９—２００６）要求水中菌落总数不超过１００ＣＦＵ／ｍＬ；而据研究天然水中能生成菌落的微生物为１％左右，这就意味着１ｍＬ水中可能存在约１００００个微生物，这当中包括许多条件病原体。此外，据世界卫生组织发布的《饮用水水质准则—卫生标准及相关资料》（深圳市水务集团有限公司译，人民卫生出版社，２００３）一书中的介绍，消毒后水中残存的微生物许多具有自我修复功能，有的能在水中继续存活相当长的时间，使之具有致病风险，如表１所示。２给水排水Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．１１２０１３表１消毒后水中残存微生物的致病风险种类病原体健康重要性主要感染途径ａ配水系统中存活状况ｂ抗氯性ｃ相对感染剂量ｄ重要的动物贮主细菌空肠弯曲菌（Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒｊｅｊｕｎｉ，Ｃ．ｃｏｌｉ）高Ｏ中等低中等是致病埃希氏菌（ＰａｔｈｏｇｅｎｉｃＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ）高Ｏ中等低高是伤寒沙门氏菌（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａｔｙｐｈｉ）高Ｏ中等低高不是其他沙门氏菌（Ｏｔｈｅｒｓａｌｍｏｎｅｌｌａｅ）高Ｏ长低高是志贺氏菌（Ｓｈｉｇｅｌｌａｓｐｐ．）高Ｏ短低中等不是霍乱弧菌（Ｖｉｂｒｉｏｃｈｏｌｅｒａｅ）高Ｏ短低高不是小肠结肠炎耶尔森氏菌（Ｙｅｒｓｉｎｉａｅｎｔｅｒｏ－ｃｏｌｉｔｉｃａ）高Ｏ长低高（？）是军团菌（Ａｅｒｏｍｏｎａｓｓｐｐ．）中Ｉ可增值中等高不是铜绿（绿脓）假单胞菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）中Ｃ，ＩＮ可增值中等高（？）不是气单胞菌（Ａｅｒｏｍｏｎａｓｓｐｐ．）中Ｏ，Ｃ可增值低高（？）不是非结核分枝杆菌（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍａｔｙｐｉｃａｌ）中Ｉ，Ｃ可增值高？不是病毒腺病毒（Ａｄｅｎｏｖｉｒｕｓｅｓ）高Ｏ，Ｉ，Ｃ？中等低不是肠道病毒（Ｅ