贾第鞭毛虫病及其水媒传播控制

贾第鞭毛虫病及其水媒传播控制 第23卷第2期 2007年1月 中国给水排水 CHINAWAIER&WASn,WATER V01.23No.2 Jan.2o07 贾第鞭毛虫病及其水媒传播控制 李青松,高乃云,陈国光,蒋增辉,乐林生.,吴今明4 (1.同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海200092;2.上海市供水 调度监测中心,上海200002;3.上海市自来水市北有限公司,上海200086;4.上海市 水务局,上海200003) :介绍了水中贾第鞭毛虫的检测方法和相应的水质指标.摘要概述了各种消毒剂对 贾第 鞭毛虫的灭活效果及国外去除水中贾第鞭毛虫的方法,并提出了预测,减少和控制 贾第鞭毛虫病暴 发的基本对策. 关键词:贾第鞭毛虫;水媒疾病;检测方法;水质指标 中图分类号:TU991文献标识码:B文章编号:1000—4602(2007)02—0005—04 GiardiasisandItsWater.borneTransmissionControl LIQing—song,GAONai—yun,CHENGuo—guang,JIANGZeng—hui, LELin.sheng.WUJin—ming4 (1,StateKeyLaboratoryofPollutionControlandResourceReuse,TongjiUniversity,Shangh ai 200092,China;2.ShanghaiMunicipalWaterSupplyDispatchingandMonitoringCenter, Shanghai200002,China;3.ShanghaiWaterworksShibeiCo.Ltd.,Shanghai200086, China;4.ShanghaiWaterAuthority,Shanghai200003,China) Abstract:TheGiardiaLambliadeterminationmethodinwaterandrelatedwaterqualityindex es wereintroduced.TheinactivationeffectofGiardiaLambliabydifferentdisinfectantsanditsr emovaltech— nologiesfromwateratabroadweredescribed,andtheprimarycountermeasurestoforecast,re duceand preventtheoccurrenceofGiardiaLambliawereproposed. Keywords:'GiardiaLamblia;water-bornedisease;determinationmethod;waterqualityin — dexes 贾第虫病是一种由贾第鞭毛虫(GiardiaLam— blia)引起的水媒传播疾病,国外对其发生,症状,影 响以及贾第鞭毛虫的采集,检测,去除已进行了 深入研究,而国内对饮用水中贾第鞭毛虫的相关研 究较少. 1检测方法 1984年美国给水行业最先开始检测贾第鞭毛 虫和隐孢子虫,采用了硫酸锌一罗果氏碘法?.目 前比较先进的分析检测手段包括ICR方法(Infore— mtionCollectionRule),EPA1623方法J,聚合酶链 反应(PolyrmeraseChainReaction,PCR),反转录 PCR(RT—PCR),嵌套PCR(nesttedPCR),荧光杂 交(FluorescentinsituHybridisation,FISH),流式细 胞技术等,还有不少研究中用沙鼠进行动物感染性 试验来检测贾第鞭毛虫孢囊,此法能较好地反映水 中贾第鞭毛虫孢囊的感染性. 基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目(2002AA601130);国家科技攻关计划重大项目资(2003BA808A17) ? 5- 第23卷第2期中国给水排水w,^watergasheat.com 美国2001年公布了EPA1623方法作为测定贾 第鞭毛虫孢囊的标准方法.EPA1623法主要包括3 个步骤: ?抽滤.用PallGelman滤囊对一定体积的 水样进行过滤后,在摇臂振荡器上用配制的淘洗液 对滤囊进行淘洗,并对淘洗后的液体进行离心浓缩. ?免疫磁分离.将水样离心浓缩后的液体再 悬浮后转移到加有sL一缓冲液的侧平试管,加lO0 再悬浮后的Dynabeads@Giardia.Combo试剂至同 一 侧平试管中涡旋混合1h后进行磁粒浓缩捕获孢 囊,然后使孢囊与磁粒解离,并将解离后的样品转移 到装有NaOH溶液的井形玻片中(标准方法中同时 加入Dynabeads@Cropto-Combo试剂). ?免疫荧光检验.在井形玻片内加入染色液 和固定介质后盖上盖玻片进行镜检.用波长为450 — 480nm及330—385nm的荧光显微镜观察.贾 第鞭毛虫孢囊呈椭圆形,(8,12)txm×(7,10) txm,孢囊壁会发出苹果绿的荧光,囊壁清晰. 参照美国的EPA1623方法,我国正在制定中的 《饮用水中肠贾第鞭毛虫和隐孢子虫卫生标准》也 采用了磁分离荧光抗体检测法作为贾第鞭毛虫的标 准检测方法. 目前检测贾第鞭毛虫孢囊的方法均为半定量的 方法,都有一定的缺陷.如EPA1623法难以反映被 检测孢囊的活性与感染性.EPA1623法和动物感 染性试验都需要有经验的分析人员,分析时间较长, 方法成本昂贵,试验条件比较高,并且缺乏针对 性,精度高. 2贾第鞭毛虫的去除与灭活方法 自从发现贾第虫病以来,许多水处理专家都致 力于通过改进常规水处理工艺和应用新技术来提高 对贾第鞭毛虫的去除率.常规的水处理工艺及氯消 毒方法能够去除大量的无机物,有机物和微生物,但 通常无法影响孢囊的活性;由于其体型较小,常规的 混凝沉淀和滤池过滤无法对其进行有效去除.宗祖 胜等利用免疫荧光分析技术对南方某市饮用水 源水,自来水厂出水和污水处理厂进,出水中贾第鞭 毛虫和隐孢子虫(两虫)的污染状况进行了调查,并 就自来水厂常规处理工艺对两虫的去除特性进行了 研究.结果显示:该市饮用水源水中的两虫密度分 别为2,120个/100L和0,24个/l00L,自来水厂 出水中两虫密度分别为0—12个/1000L和0,8 - 6- 个/1000L,在运行状态良好的情况下,混凝沉淀对 两虫的去除率分别为86%和90%,过滤对其去除率 分别高达97%和91%,但这依然达不到美国所要求 的贾第鞭毛虫去除率>99.9%的标准.经调查上海 市区主要自来水源水中贾第鞭毛虫的密度为0,24 个/lOL,在出厂水中均未检出_4J,表明现有的传统 工艺对贾第鞭毛虫的去除还是比较有效的. 研究表明臭氧,二氧化氯,紫外线(UV)和过滤 等对贾第鞭毛虫有较好的灭活和去除效果. 2.1氯消毒 贾第鞭毛虫对氯消毒具有较强的抵抗性,传统 的氯化消毒对贾第鞭毛虫的灭活效果不佳.在余氯 浓度较高(2—3m#L)时需要较长的接触时问才能 达到3.1g的灭活率. 根据动物感染性试验,Clark等基于一级反应 动力学提出了贾第鞭毛虫灭活中描述CT值与浓 度,pH,温度之间关系的数学模型: CT:0.9847co'粥pH_710'(1) 式中C——消毒剂残余浓度 卜反应温度,? 2.2臭氧消毒 臭氧是有效的饮用水消毒剂.当CT值很小 时,臭氧对贾第鞭毛虫基本上没有灭活效果,而当 CT值达到一定值时,贾第鞭毛虫的存活率随CT值 的增加而直线下降.Bing-MuHsu等的中试研究 表明,预臭氧氧化可以有效破坏卵囊的结构,改变贾 第鞭毛虫卵囊的表面性质,使其易于被昆凝中形成 的絮体包裹而得以去除.当贾第鞭毛虫孢囊浓度为 (114-4-40)个/m时,经0.3—3.5mg/L的臭氧处理 后出水中未检出贾第鞭毛虫孢囊. 2.3紫外线消毒 紫外线也能有效灭活贾第鞭毛虫.Andrew 等研究了紫外线对贾第鞭毛虫孢囊的灭活效果. 结果表明:紫外线在254nm时对贾第鞭毛虫孢囊有 明显的灭活效果,照射剂量为10mJ/cm(9.3, 11.7mJ/cm)左右时灭活率达到2一lg,照射剂量在 2O一4OmJ/cm时灭活率可达3.1g.此外,还可用 TiO来增强紫外线的灭活效果,JongHoLee等_8将 粒径为20,30nm的TiO:胶质溶液涂在紫外灯外 部(厚度为200nm)做成UV/TiO光反应器,研究结 果表明:与未加TiO相比,UV/TiO光反应器增加 了对贾第鞭毛虫的灭活速率;对pH值较低的溶液 WWW.watergasheat.corn李青松,等:贾第鞭毛虫病及其水媒传播控制第23卷第2 期 反应初期有较高的灭活速率,对pH值较高的溶液 反应后期有较高的灭活速率;反应时通入O可以提 高对贾第鞭毛虫的灭活速率. 由于使用uV灭活贾第鞭毛虫时不会产生副作 用,因而UV是颇具前途的灭活贾第鞭毛虫的方法. 2.4二氧化氯消毒 二氧化氯是一种控制贾第鞭毛虫孢囊的有效消 毒剂.当pH值为6—9时,欲达到1.1g的灭活率, c值需达5(mg?min)/L(20oC)一21(mg? min)/L(0.5?);欲达到3一lg的灭活率,CT值需达 19(mg-rain)/L(15?)一63(mg?min)/L(0.5 oC).Jadwiga等?的研究发现用浓度为1mg/L 的二氧化氯接触1min后对贾第鞭毛虫孢囊的灭活 率为60%,增加接触时间,提高二氧化氯的浓度有 助于提高对贾第鞭毛虫孢囊的灭活率. 2.5过滤 过滤是去除贾第鞭毛虫孢囊的最有效方法.微 滤与纳滤膜的孔径比贾第鞭毛虫小一个数量级,因 而可以有效地拦截贾第鞭毛虫孢囊.一般认为,只 要微滤和超滤系统完好无损且操作正确,则它们能 完全去除贾第鞭毛虫孢囊.近来的研究表明,微滤 和超滤对贾第鞭毛虫孢囊的去除率可达(4—6). 1g_l1]. 粒状活性炭过滤对贾第鞭毛虫孢囊的去除效果 较好,Kamnis等的研究表明,在粒状活性炭滤池 出水中贾第鞭毛虫孢囊的检出次数和数量均比隐孢 子虫卵囊少,后者比前者更易于穿透活性炭滤池. States等?3J的研究结果表明,膜过滤出水水质可达 到或优于美国目前的法规要求.在正常运行时,膜 过滤对贾第鞭毛虫孢囊的去除率>6.1g,即使进水 水质发生变化,出水中致病原生动物的数量也都在 检出限以下. 3水质标准中的贾第鞭毛虫指标 水质标准中的贾第鞭毛虫(GiardiaLamblia)孢 囊指标是衡量水质是否安全的一个重要指标. WHO认为控制微生物污染是极其重要的,因为致病 微生物危害极大,它能够在同一时间使大量的饮用 者染病.与化学污染不同,致病微生物造成的发病 频率与其感染能力,毒性和人的个体免疫力密切相 关;感染一旦发生,致病微生物就可以借助宿主迅速 繁殖,因此对于致病微生物不存在"容忍下限"(tol— erablelowerlimit),也就是说饮用水中不允许有任何 ?一7? 致病微生物存在. 在贾第鞭毛虫等微生物指标项目和指标值方 面,我国的水质标准与国际三大水质标准相比有较 大的差距.在《城市供水水质标准》(CJ/T206— 2005)中才对贾第鞭毛虫,隐孢子虫了推荐性 指标. 蒋增辉等H对上海市区主要水厂出水水质的 调查表明,出厂水浊度普遍小于0.20NTU,且未检 测出一例贾第鞭毛虫孢囊或隐孢子虫卵囊,虽然此 结果与原水中孢囊和卵囊数量较低有直接关系,但 也说明控制浊度是减少或消除两虫的有力手段. 为了把主要微生物的风险降到每年万分之一, 美国《加强地表水处理规则》(ESWTR)及《加强地 表水处理规则暂行条例》(IESWTR)规定水中贾第 鞭毛虫<0.0009个/100L,同时要求出厂水浊度< 0.3NTU的几率?95%.美国地表水处理规则 (2002一O1一O1实施)要求采用地表水或受地表水 直接影响的地下水的给水系统对隐孢子虫,贾第鞭 毛虫必须有99%以上的去除率或灭活率.1988年 英国公布要求饮用水中贾第鞭毛虫及隐孢子虫<1 个/10L.目前这两项指标已被列入《上海自来水 2010年水质目标》和2005年6月颁布的《城市供水 水质标准》中. 4建议与探讨 4.1检测方法 目前国内仅澳门自来水公司,中山医科大学,深 圳自来水公司,上海供水调度监测中心等单位掌握 了EPA1623标准检测方法.因此,应加强对检测方 法的研究与改进,减少试验过程中孢囊的丢失,提高 回收率,减少试验时间,提高效率,遇到紧急事故时 应在几分钟或几小时内完成检测.检测结果应能反 映出贾第鞭毛虫卵囊的感染性与活性.为了防止贾 第虫病的暴发,应建立完善,可靠的监控体系. 4.2饮水安全 目前国内尚未开展大规模的贾第鞭毛虫等致病 原生动物的调查,因此对饮用水中的贾第鞭毛虫的 安全性还很难进行客观评价.应尽快完善贾第鞭毛 虫的分析检测手段并尽早开展源水和出厂水中的分 布调查. 控制贾第鞭毛虫首先要保证出厂水达标.此外 还要采取措施切实保护好水源水. 以臭氧化+生物活性炭技术为主导的城市水厂 第23卷第2期中国给水排水www.watergasheat.com 深度净化工艺是去除病原微生物的有效途径,由于 投资大,技术难度高,现有水厂的深度净化工艺改造 只能逐步推进.为此在加快臭氧化生物活性炭技术 改造的同时,还要充分挖掘现有设备和构筑物的潜 力,采取有效的技术措施强化常规净化工艺. 4.3供水中贾第鞭毛虫风险的间接判断 建议定期(每月或每季度)检测原水和出厂水 中贾第鞭毛虫孢囊的含量并对饮用水进行风险评 估.美国,英国,日本等国已对风险评估作了较多研 究并制订了相应标准.由于贾第鞭毛虫的测定较困 难,因此应研究替代性指标,经模型试验及生产验 证,相对较好的替代性指标为:滤后水浊度<0.1 NTU的几率/>95%;粒径>2m的颗粒数<504-/ mL;厌氧菌孢子<2个/100L. 新的《城市供水水质标准》已于2005年6月1 日实施,目前我国大多数自来水厂还不能实施采用 美国的贾第鞭毛虫检测方法,因此研究浊度,颗粒物 等指标与贾第鞭毛虫的相互关系,以找出替代性指 标与指示生物正成为水处理领域的一个研究方向. 参考文献: [1]MarkWL,WilliamDN.Giardiaandcryptosporidiumin rawandfinishedwater[J].JAWWA,1995,87(9):54 — 61. 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