近日，我院水质安全团队于鑫教授课题组在环境领域高水平期刊Water Research上发表了题为“Hidden risks: Simulated leakage of domestic sewage to secondary water supply systems poses serious microbiological risks”的研究论文。本研究系统性的探讨了二次供水系统遭遇不同水平的生活污水污染后贮水箱内水质的变化及可能产生的微生物学风险，这一工作对二次供水系统的水质安全保障具有重要的参考价值。
饮用水安全是关系国计民生的重大问题，而生物安全是对饮用水安全的基本要求。
关于二次供水系统污染事件的报道络绎不绝，主要包括污水倒灌、长时间疏于管理和维护导致水箱和管道破损渗漏、清洗不及时导致的供水设施自身污染。其中，因生活污水中含有大量的高致病性病原微生物，如Campylobacter、Escherichia coli、Salmonella、Shigella和Norovirus等，当二次供水系统因污水倒流或管道破损而被污水污染后，将严重威胁住户的用水安全。针对这一类突发污染事件的关注点主要集中在应急处理方面，还未有详细的研究来探讨二次供水系统中因遭遇生活污水污染诱导的水质的改变和病原微生物赋存。
关于二次供水系统污染的报道络绎不绝，其中生活污水污染最为严重。本研究通过qPCR和高通量测序等方法，对不同水平的生活污水污染下二次供水系统的水质理化参数及微生物群落的变化进行了为期长达70 d的中试研究。
结果表明，生活污水进入模拟贮水箱后，其带来的大量有机物会迅速消耗水体中的氯消毒剂。高污染水平（污染指数≥1/1000）常伴随着浊度和氨氮浓度的显著增加（p < 0.05）和感官指标的异常变化。虽然只有在高污染水平下才发现微生物群落结构存在显著变化，但qPCR结果显示污染水箱中细菌16S rRNA基因和一些病原菌特异性基因片段的丰度会随着污染水平的增加而增加，即使在难以察觉的污染水平下也能检测到病原菌的特异性基因片段。特别是，污染水箱中大肠杆菌和粪肠球菌的高丰度和高检出率表明它们可以用于二次供水系统遭遇生活污水污染的早期预警。
此外，随生活污水而来的微生物似乎在进入二次供水系统后会很快失去可培养性，但在贮水箱内滞留期间可以恢复其活性。在高污染水平的贮水箱内，不锈钢挂片生物膜生物量在初始阶段增长较快，而在较长的接触时间后，生物膜生物量趋于与对照贮水箱内相同。本研究强调了污水污染即使在难以察觉的程度上也会带来很高的微生物风险，可以为二次供水系统早期预警和预防污染提供科学建议。
结果表明：
（1）低水平生活污水污染难以通过常规水质参数检出，只有当污染水平超过某一阈值（污染指数>1/1000）可以通过理化水质参数，如氨氮、气味、颗粒、细丝等检出。
（2）生活污水进入二次供水系统后，其带来的大量有机物会消耗水体中的氯消毒剂。随着生活污水而来的微生物更容易进入VBNC状态，二次供水系统中的水停滞可能有助于其可培养性的恢复。
（3）只有高水平的生活污水污染（污染指数≥1/1000）才能显著改变二次供水系统中微生物群落结构。然而，低水平的生活污水污（污染指数1/6000）就可以引入多种病原微生物，这表明极低水平的生活污水污染也可能带来严重的微生物风险。
（4）污染水箱内细菌总数及相关病原菌的生物量会随着污染程度的增加而逐渐增加。以大肠杆菌和粪肠球菌为代表的肠道细菌即使在难以察觉的水平（污染指数1/6000）也可以进行预警，而该污染水平下的水质理化参数的变化并不明显。
论文的通讯作者为我院于鑫教授，第一作者为于鑫教授2017级联合培养博士毕业生胡东。该研究得到国家自然科学基金委和厦门市科技局的资助。
文、图 | 胡东
责任编辑 | 于鑫
排版 | 吴晓倩
