有效處理市政供水系統(tǒng)中的軍團(tuán)菌

1. 軍團(tuán)菌和軍團(tuán)菌病

        最早的軍團(tuán)菌病爆（Legionnaires’ disease）發(fā)于1976的7月美國賓西法尼亞州東南部費(fèi)城的Bellevue-stratford旅館，當(dāng)?shù)刂莨�眾健康辦公室記載有221人得了一種“怪病”，癥狀表現(xiàn)為高燒、打冷顫、肌肉疼痛、頭痛、干咳、導(dǎo)致呼吸困難等等，最終34人經(jīng)醫(yī)治無效相繼死亡。1979年1月，亞特蘭大疾病控制和預(yù)防中心(CDC)研究證實，其元兇是存在于水龍頭和水槽中的一種致病微生物。醫(yī)學(xué)界后來把這種病命名為“軍團(tuán)菌病”。經(jīng)再次驗證，結(jié)果表明軍團(tuán)菌（Legionella）和軍團(tuán)菌病并不是一種新的細(xì)菌和新疾病，早在50年前（1925年）當(dāng)?shù)丶部刂行木蛙妶F(tuán)菌的細(xì)菌組織化驗結(jié)果和引起類似疾病的記錄。1軍團(tuán)菌是一類細(xì)菌的統(tǒng)稱，主要存在于水中（特別是熱水）、環(huán)境中和土壤中。至今為止，有至少43種軍團(tuán)菌被人們所認(rèn)知，其中超過半數(shù)的軍團(tuán)菌能導(dǎo)致人類疾病。由軍團(tuán)菌所以發(fā)的軍團(tuán)菌病是一種由環(huán)境引發(fā)的疾病，在水中或土壤中的軍團(tuán)菌利用液滴或空氣作為傳播介質(zhì)最終進(jìn)入人體。所以，軍團(tuán)菌病不是一種通過人與人之間傳播的接觸性傳染病。通常情況下，嗜肺軍團(tuán)桿菌會引發(fā)以肺炎為主的急性感染性疾病，根據(jù)病情輕重分為：軍團(tuán)菌病和龐提阿克熱。21995年，美國微生物學(xué)會(American society for microbiology)報道，在接受特別看護(hù)的病人中有15%-30%的病人是感染了軍團(tuán)菌.美國疾病控制和預(yù)防中心(CDC)評估，在美國境內(nèi)每年有10，000至15，000人感染軍團(tuán)菌病。美國職業(yè)安全與衛(wèi)生總局(OSHA)評估，每年有超過25，000個發(fā)病例，導(dǎo)致4，000人死亡。1 2003年4月，在我國爆發(fā)的非典型肺炎，是一組疾病，是相對于由肺炎鏈球菌(S. pneumoniae)引起的“典型肺炎(typical pneumonia，TP)”而言的。引起AP暴發(fā)和流行的病原體往往有多種，除新型冠狀病毒外，嗜肺軍團(tuán)菌 (Legionnairespneumophile，Lp)也是關(guān)鍵致病菌之一。

2. 軍團(tuán)菌的生長條件和傳播途徑

        水中的軍團(tuán)菌屬于熱水微生物，最初在表面水體（湖、池塘、河流還有小溪）中發(fā)現(xiàn)了此類細(xì)菌，之后在地下水中也發(fā)現(xiàn)了此類細(xì)菌。軍團(tuán)菌喜好在生物膜中或是地表水體表面的粘土或粘液中生長，因此很容易進(jìn)入市政飲用水的管網(wǎng)系統(tǒng)中。除去管網(wǎng)內(nèi)傳播，軍團(tuán)菌還可以在熱水系統(tǒng)、空氣加濕系統(tǒng)、噴霧器和空調(diào)供水系統(tǒng)中茁壯生長和繁殖。事實上，軍團(tuán)菌并不是以單個游離式存在于水體當(dāng)中的，而是寄生于原生動物內(nèi)或者與變形蟲共生存在于矩陣狀的生物膜中。正式這樣的共生關(guān)系，使得軍團(tuán)菌可以僥幸逃過飲用水中常用的氯消毒方法。如果飲用水系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)有軍團(tuán)菌的存在并且達(dá)到一定檢出數(shù)量，將可能引起大規(guī)模的軍團(tuán)菌病爆發(fā)。對于人類而言，感染軍團(tuán)菌病的主要途徑為：吸氣和吸入（飲水過程中）兩種。一旦軍團(tuán)菌被吸入人體（含有軍團(tuán)菌的微小水滴體積小于5.0微米）可以深入人體的肺部，在最佳溫度（人體內(nèi)溫度）條件下迅速的生長和繁殖，最終導(dǎo)致人體的免疫系統(tǒng)受到破壞，感染了軍團(tuán)菌病。

        為了更好的控制水中的軍團(tuán)菌，對軍團(tuán)菌生長和繁殖的條件進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：

        • 滯留的水環(huán)境和繁雜的管道系統(tǒng)，有益于軍團(tuán)菌生長；

        • 水溫在20至55攝氏度之間（實驗室數(shù)據(jù)）是軍團(tuán)菌生長的最佳溫度；

        • pH值在5.0至8.5之間為最佳條件；

        • 水中的沉淀物、結(jié)垢、存積無和生物膜，不僅能為軍團(tuán)菌的生長提供支持，還能夠為軍團(tuán)菌提供共生的微生物；

        • 其他微生物包括藻類和細(xì)菌，他們可以為軍團(tuán)菌提供生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)；

        • 水中的原生動物和變形蟲可以可以幫助軍團(tuán)菌在苛刻的環(huán)境中（含氯）安全生長和繁殖。

        與熱水系統(tǒng)、溫泉浴場供水系統(tǒng)等等，如果沒有“精心”的處理市政飲用水系統(tǒng)應(yīng)該同樣被認(rèn)為是一種潛在的軍團(tuán)菌病根源。因此，之前有人說過 “你不會因為飲用有軍團(tuán)菌的水，而被感染軍團(tuán)菌病”，這樣說是一種對人們安全不負(fù)責(zé)任的說法，更是一種不正確的說法。

3. 市政供水（飲用水）系統(tǒng)和處理必要性

        之前一些水處理專家把絕大多數(shù)的注意力放在應(yīng)用化學(xué)方法控制冷卻塔、熱水系統(tǒng)和蒸氣系統(tǒng)中的軍團(tuán)菌。英國健康與安全部門就曾表示，經(jīng)他們的研究表明除冷卻塔外，還有很多重要的軍團(tuán)菌源。1998年，科學(xué)家Hodgson和Casey對上千個樣品進(jìn)行分析，由于軍團(tuán)菌引起的軍團(tuán)菌病的主要來源比例如下：

        • 冷卻塔                       6.26%

        • 市政供水（飲用水）系統(tǒng)       7.01%

        • 熱水系統(tǒng)                     12.03%

        由此可見，市政供水系統(tǒng)中軍團(tuán)菌的控制應(yīng)當(dāng)受到更多的重視。市政供水系統(tǒng)能為軍團(tuán)菌提供生長和繁殖所需要的條件，并且相對于其他軍團(tuán)菌源頭而言，市政管網(wǎng)系統(tǒng)有更多的出口例如：自來水龍頭、洗浴噴頭。一旦水中或系統(tǒng)中有軍團(tuán)菌的存在，除去飲用之外，人們有更多的機(jī)會與之接觸接觸。同時，市政供水系統(tǒng)還和幾乎城市中每一個建筑物相連接，其中包括住宅、商業(yè)區(qū)、寫字樓、醫(yī)院和看護(hù)中心等等，一旦有軍團(tuán)菌存在，就極容易造成軍團(tuán)菌病的傳播和軍團(tuán)菌病的爆發(fā)。最早通過市政供水系統(tǒng)而引發(fā)的軍團(tuán)菌病爆發(fā)是在1980年，在一家英國的醫(yī)院里。之后在1980至1992年之間，英國20家大型醫(yī)院之中就有19家有由于供水系統(tǒng)所引起的軍團(tuán)菌病爆發(fā)的報告。1市政供水系統(tǒng)根據(jù)各地的要求都會進(jìn)行消毒處理，但是市政供水的消毒要求（除澳大利亞）一般是以大腸桿菌的數(shù)量來界定的，并不包含軍團(tuán)菌類的檢測和限值。在終端用戶使用前，飲用水會通過一個龐大而且漫長的供水管網(wǎng)進(jìn)行輸送，在消毒藥劑的功效在不斷的削減的同時，飲用水與更大面積的生物膜進(jìn)行接觸。如果采用不當(dāng)?shù)南�毒方式，飲用水中可能成為潛在的病源�?/p>

4. 市政供水系統(tǒng)的消毒方法

        市政供水系統(tǒng)的消毒方法有很多，如熱沖擊法、氯消毒法、紫外消毒法、臭氧消毒法、銅銀電離法和二氧化氯消毒法等等，這里介紹四種最為常用的消毒方法，根據(jù)特點(diǎn)做一些基本的比較。

        熱沖擊法

        這種方法是采用通過對水進(jìn)行熱（超過60攝氏度）或者用高溫水（65度以上）對整個管網(wǎng)進(jìn)行沖洗30分鐘。

        缺點(diǎn)：熱沖擊法是一種臨時消毒法，較適用于熱水系統(tǒng)，對管網(wǎng)材質(zhì)要求較高，不適宜大規(guī)模的實際應(yīng)用于供水系統(tǒng)。同時能耗極大，難以達(dá)到預(yù)期消毒效果。

        氯消毒法

        氯消毒法根據(jù)消毒目的可分為：臨時或補(bǔ)救消毒和持久性消毒。臨時消毒采用在水中加入遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過飲用水標(biāo)準(zhǔn)的氯（20至50mg/L游離氯）對整個管網(wǎng)進(jìn)行沖洗。而持久性消毒是在飲用水中加入定量的氯（1至2mg/L游離氯）貫穿整個管網(wǎng)直至終端用戶。

        缺點(diǎn)：臨時氯消毒會嚴(yán)重腐蝕管網(wǎng)，消毒的同時所產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物（致癌物質(zhì)）會嚴(yán)重影響人們的健康。而且有實驗證明，在pH=7.4，游離氯濃度達(dá)到2.5mg/L的條件下，軍團(tuán)菌仍然可以存活超過10分鐘。5 持久氯消毒法所使用的1至2mg/L的游離余氯是抵抗生物膜的最小量，但是并不能對軍團(tuán)菌起到殺菌效果。同時游離氯的量還會引起管道的腐蝕，飲用水口感和氣味等等問題，而更為重要的是氯消毒過程中所產(chǎn)生的致癌消毒副產(chǎn)物。

        臭氧消毒法

        臭氧消毒法屬于強(qiáng)氧化劑，較低的劑量就可以起到殺菌效果。

        缺點(diǎn)：臭氧會造成管網(wǎng)的腐蝕，同時由于半衰期短，很難在一個動態(tài)的供水系統(tǒng)中保持一個穩(wěn)定的臭氧劑量。臭氧對管網(wǎng)中的生物膜影響很小，在流動的或者復(fù)雜的管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)對軍團(tuán)菌沒有明顯的效果。

        紫外線消毒法

        紫外線消毒法屬于點(diǎn)源消毒法，不向飲用水中添加任何的化學(xué)藥劑，也沒有任何的化學(xué)殘留物。紫外線波長在250至280納米之間的紫外線線光波均可以有效的作用于軍團(tuán)菌的DNA結(jié)構(gòu)。1紫外線消毒設(shè)備可以在水通過的同時，對水中的軍團(tuán)菌進(jìn)行徹底的滅活。早在1984年，美國陸軍醫(yī)學(xué)研究中心就有研究證實，紫外線消毒技術(shù)是一種有效殺滅水中軍團(tuán)菌的技術(shù)。特別是嗜肺軍團(tuán)菌(Legionella pneumophila)和其余六類軍團(tuán)菌對紫外線非常敏感，很低的紫外線劑量就能有效的去除這些種類的軍團(tuán)菌。6與其他任何技術(shù)相比較，紫外線速度最快。匹茲堡大學(xué)有實驗證明，達(dá)到軍團(tuán)菌log5的去除率時，紫外消毒技術(shù)僅需要大約20分鐘（紫外線劑量為30mJ/cm2），氯消毒法（5至6mg/L）和臭氧消毒法（1至2mg/L）大約需要3小時。

        缺點(diǎn)：是一種點(diǎn)消毒方法，不能有效的作用于管網(wǎng)中生物膜，同時固體懸浮顆粒物的濃度削弱紫外線強(qiáng)度，結(jié)垢會影響消毒效果。

5. 結(jié)論

        目前看來，尚沒有一種消毒方法是可以完全去除管網(wǎng)中的軍團(tuán)菌的同時，有效作用于管網(wǎng)中的生物膜。因此相對理想的殺滅管網(wǎng)中軍團(tuán)菌的方法是將過濾法與紫外消毒相結(jié)合，匹茲堡大學(xué)實驗證明此種方法可以完全去除軍團(tuán)菌，實驗周期長達(dá)4個月，管網(wǎng)中沒有發(fā)現(xiàn)任何的軍團(tuán)菌。8或者是將紫外消毒與氯有效的結(jié)合，這樣保障了供水安全和高品質(zhì)的引用水，同時也符合飲用水多級屏障的國際新概念。