王曉昌教授接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪:污水處理應(yīng)基于病毒設(shè)定風(fēng)控目標(biāo)
導(dǎo) 讀
近日,《柳葉刀—消化病學(xué)和肝病學(xué)》發(fā)表了荷蘭研究人員在污水處理廠中檢測出新型冠狀病毒的文章,研究人員通過分析廢水中是否存在新冠病毒及病毒強(qiáng)度來估計(jì)社區(qū)感染總數(shù)。人們在關(guān)注疫情控制的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生疑問,污水處理廠檢測出新冠病毒,那么污水凈化、消毒過程能否有效殺滅新冠病毒?處理后排放的凈化水會(huì)不會(huì)對(duì)人和自然產(chǎn)生影響?
為此,《中國科學(xué)報(bào)》就城市污水處理工藝對(duì)新冠病毒的去除效果等大眾關(guān)注的問題采訪了國合環(huán)境研究院院長王曉昌教授。
《中國科學(xué)報(bào)》:科學(xué)家已經(jīng)在生活污水中檢測出新冠病毒,所幸生活污水通過城市排水管網(wǎng)集中到污水處理廠,經(jīng)消毒處理后排放出去,這一過程中,城市居民基本上沒有接觸機(jī)會(huì),我們是不是不用擔(dān)心此類問題。
王曉昌:以前我們對(duì)于飲用水安全問題討論的比較多,但污水處理后排放到環(huán)境水體,或深度處理后再利用,同樣存在人體接觸的安全性問題。比如,再生水用于城市綠化時(shí)進(jìn)行噴灌,道路降塵時(shí)進(jìn)行噴灑,都會(huì)形成水氣溶膠被人們吸入。
另外,再生水用于公園水景補(bǔ)水,難免在親水、戲水活動(dòng)中與我們發(fā)生直接接觸。因此污水處理水或再生水中病毒殘留的問題也需要得到重視。尤其是新冠病毒感染爆發(fā)之后,生活污水中也有此類強(qiáng)感染性病毒存在的風(fēng)險(xiǎn),這也會(huì)增加人們對(duì)再生水利用安全性的擔(dān)心。
《中國科學(xué)報(bào)》:在污水處理過程中,目前針對(duì)病毒去除有哪些措施。
王曉昌:污水處理歷來關(guān)注水中病原體的有效去除或滅活,包括細(xì)菌、病毒,原生動(dòng)物和蠕蟲等。但處理水的病原體通常以指示性細(xì)菌為控制指標(biāo),如糞大腸菌或總大腸菌。但是,病毒和細(xì)菌在細(xì)胞結(jié)構(gòu)、繁殖方式、活體大小和感染性方面差別很大,因而在污水處理各個(gè)環(huán)節(jié)中的去除特點(diǎn)也不同,也就是說,以細(xì)菌為指標(biāo)達(dá)到預(yù)期的安全性不一定表明沒有病毒感染的風(fēng)險(xiǎn)。
但是,這并不意味著針對(duì)病毒的控制我們必須采取附加的處理措施。常規(guī)的污水處理通常包括一級(jí)沉淀、二級(jí)生物氧化和沉淀、化學(xué)消毒等過程,因?yàn)椴《镜拇笮≡诩{米量級(jí),易于附著于固體顆粒表面,各沉淀單元的固液分離,尤其是活性污泥絮體的沉淀分離,都能使病毒在很大程度上得到去除。
近年來各種膜技術(shù)也應(yīng)用于污水深度處理,其對(duì)病毒的去除效率比傳統(tǒng)的沉淀和過濾更高。然而,處理廠末端要采用氯消毒劑或紫外光照射進(jìn)行化學(xué)消毒,這是保障殘余病毒得以充分滅活的.重要環(huán)節(jié)。
應(yīng)當(dāng)說,通過對(duì)目前采用的各種處理方式的進(jìn)一步強(qiáng)化,實(shí)現(xiàn)處理水或再生水病毒風(fēng)險(xiǎn)的有效控制是完全可能的。
另外,在細(xì)胞結(jié)構(gòu)上,病毒是單個(gè)或多個(gè)核酸分子組成的基因組,外面有一層蛋白質(zhì)保護(hù)性衣殼。各種氯消毒劑主要作用于病毒的衣殼,而紫外光照射則直接作用于內(nèi)部的核酸,因此后者可能對(duì)病毒滅活更為有效。
迄今對(duì)于病毒滅活的研究都是針對(duì)污水中以腸道病毒為主的常見病毒,尚無關(guān)于水中新冠狀病毒滅活的研究報(bào)道。但從原理上,各種病毒的滅活機(jī)制應(yīng)當(dāng)差別不大。
《中國科學(xué)報(bào)》:未來人類可能會(huì)和新冠狀病毒,包括其他未知病毒長期共存,在污水處理方面我們應(yīng)該做些什么。
王曉昌:新冠病毒疫情已經(jīng)發(fā)生,且在全球范圍內(nèi)尚無很快平息的跡象,因此污水處理也面臨這類病毒控制的新要求。前面我講了,污水排放和再生水標(biāo)準(zhǔn)中,糞大腸菌或總大腸菌是病原體控制指標(biāo)。
然而大量研究表明,要將致病風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受水平,對(duì)病毒的去除要求遠(yuǎn)高于對(duì)病原菌的去除要求。也就是說,針對(duì)病毒控制的新要求,用指示性細(xì)菌作為..指標(biāo)可能會(huì)低估病毒的健康風(fēng)險(xiǎn)。
隨著分子生物學(xué)檢測技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,水中病毒的快速檢測已不再是技術(shù)難題。能否在污水處理和再生回用的水質(zhì)基準(zhǔn)或技術(shù)要求中設(shè)定病毒控制目標(biāo),將是科技界需要考慮的新問題。對(duì)于新冠病毒這樣的新型病毒,污水處理技術(shù)界還了解不多,尚需要通過大量研究和實(shí)踐積累新的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。
實(shí)際上,就常見病毒而言,它們在水中的存活時(shí)間、增殖和消亡規(guī)律等與動(dòng)態(tài)機(jī)制相關(guān)的問題,我們也研究的并不深入??梢哉f,在污水環(huán)境排放和再生水利用的病毒風(fēng)險(xiǎn)控制方面,仍然任重而道遠(yuǎn)。