【摘 要】
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再生水是城市景观娱乐和市政杂用的重要水源,其回用安全性备受人们的关注。喷泉、景观瀑布、绿地喷灌和道路喷淋降尘等多种回用方式都会通过喷洒雾化作用在空气中形成难以沉降的微小液滴。水中的细菌可附着于液滴上,以气溶胶的形式广泛散播,经口鼻呼吸进入人体,导致感染。然而目前对于细菌气溶胶相关风险研究尚显不足。本研究利用模拟喷洒实验和人群调查,系统研究了喷洒环境中的细菌气溶胶空间分布规律和各类人群的暴露特征,在
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再生水是城市景观娱乐和市政杂用的重要水源,其回用安全性备受人们的关注。喷泉、景观瀑布、绿地喷灌和道路喷淋降尘等多种回用方式都会通过喷洒雾化作用在空气中形成难以沉降的微小液滴。水中的细菌可附着于液滴上,以气溶胶的形式广泛散播,经口鼻呼吸进入人体,导致感染。然而目前对于细菌气溶胶相关风险研究尚显不足。本研究利用模拟喷洒实验和人群调查,系统研究了喷洒环境中的细菌气溶胶空间分布规律和各类人群的暴露特征,在此基础上定量评价了细菌气溶胶的吸入性风险,旨在为再生水安全回用提供科学依据。本研究主要以大肠杆菌NK5449作为试验菌株,配制不同浓度的细菌喷洒水源,使用Bio Sampler采样器和安德森六级空气采样器采集模拟喷洒装置周围的细菌气溶胶,使用平板培养计数法研究细菌气溶胶的饱和时间特性、浓度和粒径空间变化规律、雾化因子和滞留时间特性,并采用流式细胞术检测细菌气溶胶活性。通过问卷调查和实地拍摄获取人群在观看喷泉、互动喷泉、绿地喷灌和道路喷淋降尘中的年暴露频率和单次暴露时间,基于微生物定量风险评价模型来计算人群通过呼吸途径吸入细菌气溶胶的单次健康风险和年健康风险。研究结果表明,喷洒装置周围的细菌气溶胶浓度在喷头开始喷洒的第8 min之后达到饱和。细菌气溶胶浓度与空间位置和水源中的细菌含量有关。在距离喷头1～4 m内,当喷洒水源中的细菌浓度为5×10~2CFU/m L、2×10~3CFU/m L、5×10~4CFU/mL和5×10~5CFU/mL时,喷洒装置周围空间内的细菌气溶胶总浓度分别为0～（1.1×10~4±708）CFU/m~3、0～（8.6×10~4±1.1×10~4）CFU/m~3、（28±6）～（1.3×10~6±2.3×10~4）CFU/m~3和（56±13）～（1.5×10~7±1.7×10~5）CFU/m~3,并且细菌气溶胶浓度随着与喷头之间水平距离的增大而逐渐降低。在喷洒雾化形成的细菌气溶胶中,存在大量活的非可培养状态的细菌,流式细胞术测得的细菌气溶胶浓度比平板计数的结果高约3个数量级。雾化因子随着与喷头之间水平距离的增大而逐渐降低,1.5 m高,1 m、2 m、3 m和4 m远处的雾化因子(m L water/m~3air)分别为:30.25、8.52、0.81和1.33×10-3。细菌气溶胶粒径分布与水源细菌浓度无关,粒径峰值在2.1～4.7μm之间,其浓度占比超过50%。细菌气溶胶在不同位置处的滞留时间与喷洒水源细菌浓度有关,当喷洒水源细菌浓度为10~2CFU/m L、10~3CFU/m L、10~4CFU/m L和10~5CFU/m L时,喷洒装置关闭后,喷头周围的细菌气溶胶滞留时间分别为15 min、20 min、25 min和30 min。南北地区、不同性别和不同年龄段人群的暴露参数均有所差异。从平均值来看,我国成人在观看喷泉、互动喷泉、绿地喷灌和道路喷淋降尘中的暴露频率和时间分别为:11.3次/年,23.4 min/次;6.9次/年,26.1 min/次;18.5次/年,2.21 s/次;35.5次/年,2.15s/次。儿童在上述四种喷洒场景中的暴露频率和时间分别为:11.4次/年,18.3 min/次;8.5次/年,26.1 min/次;9.8次/年,2.21 s/次;21.2次/年,2.15 s/次。不同性别、不同地区人群的暴露参数均符合对数正态分布。以大肠杆菌作为风险评价指标,浓度取值为U.S.EPA《景观娱乐用水标准》中规定的浓度限值（126个/100m L）。人群暴露在观看喷泉、互动喷泉、绿地喷灌和道路喷淋降尘中的平均单次健康风险分别为:4.1×10-9～1.5×10-8、6.8×10-9～1.4×10-8、8.5×10-10～2.1×10-9和1.2×10-9～2.9×10-9。年均暴露健康风险分别为:3.5×10-8～1.5×10-7、3.7×10-8～1.1×10-7、4.4×10-9～2.8×10-8和1.3×10-9～8.2×10-8。按照流式细胞术测得的气溶胶中的活细菌浓度计算,人群暴露在上述四种场景中的风险均相应提高约3个数量级。人群在观看喷泉和互动喷泉下的吸入性健康风险较高,但都未超过10-4的可接受年风险水平。
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