基于空气微生物多样性分析与定量危险评估的人工湿地环境安全研究

生活污水中含有多种病原微生物，其处理过程中产生的微生物气溶胶增加了工作人员及周边人群的健康风险。与传统污水处理工艺相比，人工湿地污水处理系统微生物气溶胶对环境空气质量和公众健康的影响更应该引起足够重视。本项目采用扫描电镜（SEM）、构建16SrDNA克隆文库和BIOLOG方法，从形态、基因和整体代谢水平，研究自由表面流人工湿地不同运行工况条件下微生物气溶胶形貌、粒径分布、结构与功能多样性变化，评价其对环境空气质量的影响；选择沙门氏菌和大肠杆菌作为目标微生物，确定微生物气溶胶中指示和病原微生物构成与相关性，通过定量微生物危险性评估（QMRA），评价其对人群健康的影响。研究结果可为人工湿地建设、运行、调控及安全评价提供依据，对于公共健康和生态安全有着十分重要的意义。

生活污水中含有多种病原微生物，其处理过程中产生的微生物气溶胶增加了工作人员及周边人群的健康风险。与传统污水处理工艺相比，人工湿地污水处理系统微生物气溶胶对环境空气质量和公众健康的影响更应该引起足够重视。本项目采用扫描电镜（SEM）、构建16S rDNA克隆文库、高通量测序和BIOLOG方法，从形态、基因和整体代谢水平，研究人工湿地微生物气溶胶形貌、粒径分布、结构与功能多样性，评价其对环境空气质量的影响；选择粪肠球菌与金黄色葡萄球菌，通过定量微生物危险性评估评价其对人群健康的影响。研究结果可为人工湿地建设、运行、调控及安全评价提供依据，对于公共健康和生态安全有着十分重要的意义。完成的主要工作内容如下:.(1) 采用扫描电镜分析了不同季节人工湿地生物气溶胶形貌和结构组成，确定了人工湿地污水处理系统生物气溶胶组成和结构的季节变化特征。.(2)分析了自由表面流人工湿地空气细菌和空气真菌浓度的日变化、月变化和季节变化，确定了细菌气溶胶、真菌气溶胶粒径分布和结构特征以及微生物气溶胶对环境空气质量的影响;比较分析了市区街道、海滨区域、饮用水水源地、城市生活垃圾填埋场和人工湿地5个功能区空气微生物的时空分布特征并对5个功能区空气微生物状况进行评价。.(3)以青岛市市区街道、海滨区域、饮用水源地、城市生活垃圾填埋场和人工湿地5个城市功能区为研究对象，应用BIOLOG方法分析空气微生物群落碳源代谢与功能多样性特征，阐明了空气微生物群落代谢特征与环境因子相关性。.(4)通过构建16S/18S rDNA克隆文库和RFLP方法分析了市区街道和人工湿地空气微生物群落结构和系统发育,表明不同功能区空气微生物群落结构、致病菌和条件致病菌存在差异，且同一功能区空气微生物群落结构、致病菌和条件致病菌也存在季节性差异，马赛菌在不同季节中均为人工湿地优势菌属。人工湿地空气微生物中未检测出大肠杆菌、沙门氏菌和产气荚膜梭菌,但存在粘质沙雷氏菌、恶臭假单胞菌、表皮葡萄球菌等致病菌或条件致病菌. .(5)采用高通量测序方法研究了人工湿地夏季空气细菌群落结构，比较分析了人工湿地与市区街道空气细菌优势菌群的差异性，确定了致病菌和条件致病菌类型和来源。.(6)使用AERMOD 模型评估人工湿地空气中病原微生物的扩散、迁移情况，开展模拟浓度值与实测浓度值比较，评估其对不同地点各类人群健康风险的影响。