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大流行疫情中水和废水处理的挑战和潜在研究方向和研究进展

2021/1/1 13:34:03      点击:

上海水处理设备www.szxqhb.com】近日,西安理工大学水利水电学院赵亚乾教授团队与西班牙、法国等大学团队合作在国际知名期刊ChemicEngineerJournal上发表了题为 Wheredowstandtooversethecoronavirusinaqueouandaerosolenvironment?Characteristoftransmissandpossiblcurbstrategi综述论文,通过总结已发表文献(含预印本)新闻通讯和科学网站等关于SA RS-CoV-2可能的环境传达研究,旨在全面介绍冠状病毒在水、污泥和气溶胶环境中的传达特性,尤其是水和废水环境中的传达特征,进而揭示可能的遏制战略。

全文速览

新型严重急性呼吸综合症冠状病毒(SA RS-CoV-2具有强传播性,已累计超过7000万人感染,222个国家和地区造成170万以上患者死亡。尽管SA RS-CoV-2主要传达途径是通过呼吸道飞沫和直接接触,但水和废水、气溶胶也是重要的潜在传达途径。尽管尚无直接证据佐证在COVID-19迸发期间存在粪-口传播和空气传播,但SA RS-CoV-2水和气溶胶中的检出和可感染性证明了病毒传达的风险。乡村和农村的水循环、封闭及半封闭场所都存在病毒传达的风险和隐患。改进和消除这些隐患可进一步遏制病毒的传达及其引发的继续大流行。本文总结了有关SA RS-CoV-2可能的环境传达方式方面的最新研究,详细讨论了其在水和废水、气溶胶中传播的可能性、生存特性以及SA RS-CoV-2灭活方式。同时,本文探讨了类似大流行疫情中水和废水处理的挑战和潜在研究方向和研究进展嘉兴纯水设备

引言

过去的二十年中,冠状病毒已引起三次大规模疫情。水、空气、土壤是可能冠状病毒传播的重要媒介。原污水及二级处置后的出水中,甚至用于乡村灌溉的非饮用水中都检出SA RS-CoV-2RNA 新冠病毒感染者的粪便和尿液中也检测到具有污染性的冠状病毒。另一方面,越来越多的证据标明SA RS-CoV-2可以在气溶胶中存活。因此,除了呼吸道飞沫和直接接触之外,环境中冠状病毒的存在引起人们对其它可能的传达途径高度关注。图1本文论述框架结构图。

1本文论述框架

图文导读

新冠病毒感染者可能含有SA RS-CoV-2粪便、尿液、唾液和各种呼吸道分泌物,都有可能将以各种途径进入环境中,尤其是乡村水环境中。图2归纳了世界各地水环境中对SA RS-CoV-2RNA 检出报道。

2世界各地水和废水中检出SA RS-CoV-2报道

含冠状病毒的废物/废水可由多种途径进入水环境,进而危害公共健康(图3可能的途径有:1废水的收集和处置不充分;2未经处置的污水直排进入水体;3使用被污染了水源。同样,破损的污水管网也是潜在污染途径。与城市的集中式水处置系统不同,欠发达地区的大部分农村的供排水模式为分散式供排水,且未经处理。农业和畜牧业是潜在病毒的主要来源,已有猫、狗和貂等动物被冠状病毒感染的报道。

3水和废水中冠状病毒在乡村(a和农村(b传达途径

水环境中冠状病毒的生存特性与废水特性(水温、pH有机物、悬浮物等)密切相关。目前,关于冠状病毒在水和废水中的生存特性研究较为有限。SA RS-CoV-2可以在室温下于pH3-10坚持稳定。同时,SA RS-CoV-2室温(20°C下的废水和自来水可存活数天(1.6天以上)而在50°C70°C水环境下,其将在数分钟失活。因此高温可使冠状病毒迅速失活。冠状病毒在低温存活能力强,冬季需要特别注意,以防止第二波疫情迸发。

惯例废水处置工艺(活性污泥工艺)可有效去除SA RS-CoV-2利用活性污泥法去除病毒的机制主要为污泥的吸附和沉淀池的沉淀分离。而病毒失活主要依靠消毒工艺和化学氧化剂。紫外线可破坏病毒基因组和蛋白,化学氧化剂可破坏包膜结构,建议采用紫外线和化学氧化消毒联合的方法以更高效地灭活冠状病毒。

饮用水处置过程中,絮凝、沉淀和过滤均可在一定水平上去除病毒。氯消毒是一种常见的饮用水消毒方法。WHO建议在pH<8.0条件下接触至少30分钟后,使游离氯≥0.5mgL-1虽然强氧化剂(例如臭氧和氯)可以有效地灭活污泥中病毒,但是处置利息较高并可能发生致癌物。而石灰稳定法是一种经济可靠的方法,但污泥量的增加不可小觑,所以在处置医院和集中式医疗中心的废水过程中产生的污泥必需严格依照危险废物规定进行处置。同时值得注意的处置饮用水、废水和污泥的水务工人面临直接表露的风险。这些风险不只来自可能涉及病毒或病毒RNA 水和/或污泥,嘉兴纯水设备还来自于污水中气溶胶的逸出。

4冠状病毒在气溶胶中的传达途径概述(a和可能的预防和控制策略(b

已经在一些相对不通风区域的空气中的气溶胶中检测出SA RS-CoV-2RNA 阳性,如医院洗手间、合唱厅、餐厅、健身房等。病毒在空气中的存活取决于多种因素,例如环境温度、风速和方向以及相对湿度。MERS-CoV可在25°C79RH条件下,雾化60min后仍坚持可感染性,而SA RS-CoV-2气溶胶中甚至可维持3小时以上。较高的环境温度将有助于遏制SA RS-CoV-2传达,而较低的温度可能会增加其传播。

生态学、环境科学在病毒追踪、传达、健康流露等方面起着关键作用。迄今为止对新冠状病毒如何在水和废水系统传达的解甚少,因此迫切需要进一步的研究。多学科的合作将从科学的角度加速与病毒的战斗,以建立科学的控制和预防策略。1更全面地了解环境介质中病毒的特性及环境行为,有利于制定更加科学的控制战略,提供从医务和水务工作者的人身平安动身的可靠的改进方案;2完善多环境介质中SA RS-CoV-2定性和定量监测,即在污水管网中选择代表性的采样点,对受感染者粪便和尿液中的活病毒和RNA 浓度进行监测,并进一步量化废水样本中的病毒载量以估算人群中的感染数。利用社区范围内的废水监测体系,对社区感染情况进行监测,以此对社区内轻微或无症状的病患进行准确调查;利用排水管道和污水处置厂范围内的采样和监控体系对区域内的冠状病毒的传达方位进行更好更快的估算。3开发从水和废水中去除SA RS-CoV-2工艺。面对目前继续和未来可能再次发生的大流行疫情,应针对性的开发专一性模块化水媒介病原体处理工艺。同时需要对在激进污水处置中如何减少或防止曝气产生的可能携带病毒的生物气溶胶,作进一步的探究;4亟需开发具有利息效益的紫外线和化学消毒冠状病毒的分散水处理工艺,应用于不发达偏远地区水处理;5防范环境次生风险。大规模和过度使用的消毒剂、抗病毒和消炎药产生的药物残留和代谢产物最终将排入环境中。对于由此发生的潜在环境次生风险,需评估其排放造成的生态破坏,并在最大水平上减轻它影响。

总结

水和废水、污泥和气溶胶均可能是冠状病毒潜在传达途径。尽管尚无直接证据证明在COVID-19迸发期间粪便传达,但如果不及时采取相应的预防和控制策略,城乡水循环下病毒传播的现状将可能进一步恶化。同时应考虑到相关的其他环境风险,为中低收入国家和偏远农村地区,需要针对性的开发含有冠状病毒消毒工艺的分散式水和废水处置设施。而越来越多的证据标明,气溶胶中SA RS-CoV-2可能是正在进行的COVID-19大流行的主要原因,因此加强建筑通风系统和个人防护措施对于最大水平地降低风险至关重要。

对病毒传达和生存特征的更全面了解是建立可靠控制战略的基础,快速而精确的病毒监控工具是至关重要的废水监测应该成为实时追踪社区,甚至公共建筑中疫情演变的战略工具和捕捉病毒进化的强大盟友。将废水中的精确传感器与机器学习战略相结合,将为在某些社区出现症状之前做出预测提供有价值的方案。

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