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微生物气溶胶广泛存在于自然环境中,但城市污水处理厂中微生物气溶胶的特殊性及其对相关人群的潜在负面健康效应已引起越来越多的关注。本研究以城市污水处理厂为对象,开展了微生物气溶胶分布特征及其逸散源的研究,识别污水处理厂微生物气溶胶中潜在致病菌,为污水处理厂微生物气溶胶风险控制提供科学依据。 通过对比研究,考察了用于微生物气溶胶监测的自然沉降法、固体撞击法、液体冲击法和滤膜法等4种采样的方法,以及微生物培养、克隆文库、Illumina高通量测序技术等3种分析方法,研究了每种方法的特点、适用条件,以及能确定的微生物气溶胶的群落特征,通过综合评价不同方法的利弊,确定固体撞击式采样法(Andersen六级采样器)、滤膜法(总悬浮颗粒物采样器,流量为100min/L时,采样最短时长为4h)和高通量测序技术(Illumina Miseq)分别为可行的污水处理厂微生物气溶胶采样方法和分析方法。 对我国华北地区、长三角和珠三角地区10座典型污水处理厂(站)进行了现场调查研究,涉及A2/O、氧化沟和SBR三种常用工艺,共计布置了61个采样点,进行了21次现场监测。基于Illumina Miseq对微生物气溶胶群落结构的解析表明,污水处理厂的细菌气溶胶和真菌气溶胶具有显著的地域差异性和污水处理工艺差异性,在同一地域,污水处理厂进水段的细菌群落组成具有高度的相似性;在门类水平上,细菌气溶胶主要以厚壁菌门、变形菌门、放线菌门和拟杆菌门为优势菌门;子囊菌门、纤毛门和担子菌门为真菌气溶胶优势菌门。统计结果显示,可培养细菌气溶胶浓度(最高为51590CFU/m3)远远高于真菌气溶胶的浓度(最高为1873CFU/m3),两者与风速和光照强度均呈现显著的负相关关系(p<0.01);在通风条件差、湿度高的室内,细菌和真菌气溶胶的浓度和粒径(3.3-4.7μm)均高于室外污水处理单元处;在调研的污水处理厂,具有稳定气象条件的室内工段或者加盖设备内的TSP浓度分布较其它工况下的浓度稳定。 对污水处理厂微生物气溶胶进行了源解析,结果表明,污水处理厂细菌气溶胶的主要源包括污水、污泥和污水处理厂上风向的环境空气。在具有污水处理设施的房间内,细菌气溶胶群落组成明显与室外污水处理单元不同,污水/污泥是室内细菌气溶胶的主要逸散源,而环境空气对室外污水处理单元微生物气溶胶的浓度和组成具有明显的影响,主要取决于气候条件。研究发现,污水处理厂的污水和污泥中含有丰富的肠杆菌科细菌,而污水厂上风向环境空气中几乎检测不到这类菌,因此,肠杆菌科细菌可以作为污水处理厂微生物气溶胶标识菌。监测结果表明,室内细菌气溶胶中含有较大比例的肠杆菌和机会致病菌,而室外细菌气溶胶所含比例极少。不同地域污水处理厂的肠杆菌科细菌群落结构具有较高的相似性,共鉴定到18属共30种,其中13个菌属为肠杆菌科致病菌;肠杆菌属,Escherichia-Shigella和拉乌尔菌属为肠杆菌科细菌优势菌属。