【摘要】：近年來,污水再生回用已成為世界各國緩解水資源危機的重要手段,城市污水經(jīng)處理后被廣泛回用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、市政、景觀娛樂等多個途徑。然而,再生水中存在各種污染物質(zhì),其中,種類繁多且危害顯著的致病微生物是限制污水再生回用的關(guān)鍵因素。為確保污水回用的安全性,需對再生水中典型病原微生物引起的健康危害進行量化評估。傳統(tǒng)危害評價方法是通過:危害識別、暴露分析、劑量-響應(yīng)分析和風險評定四個典型步驟,對典型病原體引起的危害發(fā)生概率進行定量估計,并以此為依據(jù),對污水再生回用的安全性進行評價。然而,危害發(fā)生概率并不能說明病原體造成的健康損傷及其嚴重程度,更不能定量描述其對人類身體健康、心理健康、社會活動等其他方面造成的綜合影響。因此,需在傳統(tǒng)風險概率分析的基礎(chǔ)上,采用其他健康評價指標,對典型環(huán)境病原微生物引起的健康危害進行延伸評估。傷殘調(diào)整壽命年(DALY)是由世界衛(wèi)生組織(WHO)提出的用于量化疾病負擔的健康評價指標,該指標可對疾病爆發(fā)后,特定健康結(jié)局包括:傷殘和死亡引起的健康壽命損失進行量化估計。由于水環(huán)境中病原微生物的暴露同樣可導(dǎo)致患病結(jié)局,因此,DALY亦可用于環(huán)境病原微生物疾病負擔的量化評估,所得結(jié)果不僅可確定關(guān)鍵危害因子與危害傳播途徑,還可對水環(huán)境安全性進行綜合評價。本研究在對傳統(tǒng)風險評估方法及疾病負擔定量方法進行系統(tǒng)回顧的基礎(chǔ)上,針對污水再生回用過程中典型腸道病原微生物引起的健康危害,提出基于傷殘調(diào)整壽命年的腸道感染疾病負擔定量分析方法及其理論體系,同時,針對疾病負擔量化過程中患病率數(shù)據(jù)的缺失,進一步提出可用于DALY量化的患病率計算模型,在此基礎(chǔ)上,將患病率量化與疾病負擔分析方法用于實際污水回用案例中的典型腸道病原微生物健康危害效應(yīng)的定量評估。主要研究工作和主要成果如下:(1)水媒性腸道感染疾病負擔定量分析的理論基礎(chǔ)。水環(huán)境中的致病微生物包括:細菌、病毒、原蟲和寄生蟲。病原微生物與人體暴露接觸可引起水傳播疾病,即水媒性感染疾病的爆發(fā)流行。水環(huán)境中病原微生物的暴露量可根據(jù)病原體暴露濃度檢測結(jié)果與不同途徑下對病原載體的攝入體積調(diào)查結(jié)果的乘積來進行估算。病原體引起的感染風險可采用指數(shù)模型或Beta-Poisson模型進行估計,模型參數(shù)可根據(jù)實驗數(shù)據(jù)或疾病爆發(fā)數(shù)據(jù)擬合結(jié)果來確定。感染后的患病風險可采用流行病學調(diào)查、人體/動物實驗分析和模型計算法進行估計,其中,結(jié)果可靠且應(yīng)用廣泛的是模型計算法。水環(huán)境中的典型病原微生物的疾病負擔計算通常忽略相對罕見的死亡結(jié)局,僅考慮患病結(jié)局下的健康壽命損失,因此,疾病負擔可表示為患病率、傷殘權(quán)重與疾病持續(xù)時間的乘積。根據(jù)WHO規(guī)定的可接受疾病負擔標準值10~-66 DALYs/人/年,將疾病負擔計算結(jié)果與該標準值進行比較,即可對水環(huán)境安全性進行客觀評價。(2)再生水回用的腸道感染疾病患病率計算方法研究。與污水再生回用密切相關(guān)且研究相對較充分的幾種典型腸道病原微生物包括:傷寒沙門氏菌、志賀氏菌和腸道病毒。其中,傷寒沙門氏菌可引起傷寒,志賀氏菌感染可引起細菌性痢疾,腸道病毒感染可引起呼吸道、消化道和神經(jīng)系統(tǒng)疾病等。典型污水回用途徑包括:農(nóng)田灌溉、城市綠化、景觀娛樂和市政雜用,主要接觸方式為:呼吸吸入。根據(jù)實地調(diào)查結(jié)果或參考相關(guān)暴露標準,并采用針對呼吸吸入途徑的暴露量計算公式,本研究對不同回用途徑下病原微生物的暴露量計算方法進行討論。根據(jù)已有病原微生物的感染率量化計算模型及其參數(shù)值,本研究對再生水中典型腸道病原微生物的感染風險量化評估方法進行論述。通過對疾病發(fā)展過程及其影響因素分析,本研究提出并構(gòu)建基于暴露量的患病率量化計算模型,并根據(jù)所獲得的人體實驗數(shù)據(jù),采用極大似然估計法對再生水中典型腸道病原微生物的模型參數(shù)值進行估計。在此基礎(chǔ)上,本研究進一步根據(jù)DALY計算方法及其疾病參數(shù)值,對再生水中典型腸道病原微生物引起的疾病負擔量化方法進行論述。本研究所提出的腸道感染疾病患病率量化計算方法將感染風險評估結(jié)果進一步延伸到以腸道感染疾病為觀測結(jié)局的患病風險,進而實現(xiàn)從病原體暴露數(shù)據(jù)到疾病負擔量化數(shù)據(jù)的成功轉(zhuǎn)化。(3)實際污水再生回用案例腸道感染疾病負擔定量分析。以西安市北石橋污水處理廠二級出水為研究對象,參考以往研究數(shù)據(jù),對二級出水中典型腸道病原微生物:志賀氏菌、傷寒沙門氏菌和腸道病毒的暴露濃度及分布特征進行研究。結(jié)果顯示,二級出水中,志賀氏菌、傷寒沙門氏菌和腸道病毒的暴露濃度均服從對數(shù)正態(tài)分布,50%累計概率濃度均值分別為:3.1×10~2 copies/L,1×10~2 copies/L和1.4 copies/L。西安市污水主要回用途徑包括:城市綠化和道路降塵,主要接觸途徑為:呼吸吸入。通過暴露量計算、患病率分析與DALY計算,本研究對西安市城市污水處理廠二級出水直接回用的疾病負擔進行量化評估。結(jié)果顯示,二級出水中傷寒沙門氏菌和腸道病毒引起的疾病負擔均在WHO規(guī)定的可接受疾病負擔范圍內(nèi),但志賀氏菌的疾病負擔較WHO標準略高,因此,二級出水直接回用存在健康隱患,需對其進行消毒處理。據(jù)估計,在90%~99%安全性水平下,對二級出水中典型腸道病原菌的log去除率需求為3~4-log,而對典型腸道病毒的log去除率需求為5~8-log。另外,對二級出水經(jīng)不同膜分離工藝處理后回用的疾病負擔進行計算,結(jié)果顯示,超濾、納濾、反滲透出水中,典型腸道病原微生物引起的疾病負擔均在WHO規(guī)定的可接受范圍內(nèi),但微濾出水中典型致病菌引起的疾病負擔較WHO標準略高,因此,微濾出水回用仍存在健康隱患,需對其進行消毒處理。據(jù)估計,在90%~99%安全性水平下,對微濾出水中典型腸道病原菌的log去除率需求為3~4-log,而對典型腸道病毒的log去除率需求為3~5-log。(4)疾病負擔定量分析方法的應(yīng)用與發(fā)展前景論述。以往疾病負擔研究主要應(yīng)用于世界各國疾病負擔統(tǒng)計計算、區(qū)域疾病負擔順位計算、以及指定病種疾病負擔的追蹤評估等。由于水環(huán)境中病原微生物的暴露亦可引起疾病負擔,因此,近年來DALY還被應(yīng)用于水環(huán)境領(lǐng)域健康安全評價。該方法是以水環(huán)境中典型病原微生物的暴露為出發(fā)點,通過暴露量計算與患病率分析,將病原微生物的暴露數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可用于疾病負擔量化的疾病輸入數(shù)據(jù),并通過DALY計算,對指定環(huán)境病原微生物引起的疾病負擔進行量化評估。相比傳統(tǒng)風險分析結(jié)果,疾病負擔評估是對傳統(tǒng)風險概率分析的深化與擴展,以健康損失為落腳點對水環(huán)境安全進行評價,其結(jié)論更可靠且論據(jù)更充分。在未來針對環(huán)境領(lǐng)域的疾病負擔研究工作中,DALY還可用于其他環(huán)境領(lǐng)域,如大氣、土壤,以及其他環(huán)境污染物,如化學有害物質(zhì)的健康危害定量評估。根據(jù)疾病負擔評估結(jié)果,通過針對危害干預(yù)措施的成本-效益分析,可進一步計算不同健康危害干預(yù)措施實施條件下,避免一例疾病負擔所需的經(jīng)濟成本,通過比較即可確定最優(yōu)資源配置方案,以此為基礎(chǔ)為環(huán)境危害管理提供科學有意義的指導(dǎo)。
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703;R574

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 應(yīng)錫鈞;張潤松;李明艷;陳志健;;嵊州市農(nóng)村飲用水中重金屬污染物潛在健康風險評價[J];中國衛(wèi)生檢驗雜志;2017年10期

2 張紅見;姜麗麗;張黎輝;汪世軍;;確定環(huán)境保護風險基準的方法[J];輻射防護;2015年06期

3 董妍;胡文忠;何煜波;姜愛麗;馮可;李曉博;;多重PCR快速檢測兩種致瀉性大腸桿菌方法的建立[J];食品工業(yè)科技;2015年21期

4 王磊;范超;解明明;;數(shù)據(jù)挖掘模型在小企業(yè)主信用評分領(lǐng)域的應(yīng)用[J];統(tǒng)計研究;2014年10期

5 宋紅梅;高偉利;李麗婕;田潤;史艷;徐保紅;;游泳池水中FRNA噬菌體檢測初探[J];中國衛(wèi)生檢驗雜志;2014年16期

6 郭寶羨;黃健利;鐘凌;姚海燕;陳錦鐘;;2012年漳州市部分公共場所中央空調(diào)冷卻水軍團菌污染情況調(diào)查[J];預(yù)防醫(yī)學論壇;2014年05期

7 劉言正;王曉昌;陳榮;;DALY在城市污水再生回用健康風險評價中的應(yīng)用[J];中國給水排水;2013年01期

8 霍雅琴;;論技術(shù)悲觀主義及其警示作用[J];西北人文科學評論;2011年00期

9 單體剛;徐玉娟;;焦化污水深度處理回用技術(shù)的選擇[J];河北化工;2011年10期

10 張蕊媛;雷磊;劉欣;;環(huán)境內(nèi)分泌干擾物五氯苯酚的毒性評價研究進展[J];環(huán)境科學導(dǎo)刊;2010年02期

相關(guān)博士學位論文 前5條

1 吉錚;城市污水及再生水中典型病毒的賦存及分布特性研究[D];西安建筑科技大學;2014年

2 田華;基于過程的地下水污染風險評價[D];西安科技大學;2011年

3 張崇淼;水環(huán)境中腸道病原體的PCR檢測方法與健康風險評價研究[D];西安建筑科技大學;2008年

4 邱峰;新型腺病毒載體制備及以其為趨化因子基因載體的腫瘤免疫治療和機制研究[D];重慶醫(yī)科大學;2005年

5 李梅;城市污水再生回用系統(tǒng)分析及模擬預(yù)測[D];西安建筑科技大學;2003年

相關(guān)碩士學位論文 前7條

1 劉言正;傷殘調(diào)整壽命年（DALY）在污水再生回用健康風險評價中的應(yīng)用研究[D];西安建筑科技大學;2012年

2 王麗娜;高密度沉淀技術(shù)在污水強化處理中的試驗研究[D];山東建筑大學;2011年

3 朱乾德;平原河網(wǎng)典型區(qū)域非點源污染規(guī)律與調(diào)控模擬研究[D];南京水利科學研究院;2010年

4 孫群;人工濕地中指示和病原微生物動態(tài)分布特征研究[D];青島理工大學;2009年

5 吳俊;過氧乙酸與紫外線對腸道病毒的滅活效果研究[D];華中科技大學;2009年

6 王娟;小麥秸稈對硝基苯和苯胺吸附效果研究[D];蘭州理工大學;2009年

7 周兵;一種酸性蝕刻液可循環(huán)再生工藝的研究[D];中南林業(yè)科技大學;2008年

，

本文編號：2616608