2023年《安全环境环保技术》之煤炭企业环境监测技术研究.docx

煤炭企业环境监测技术研究 ：环境卫生作业的生活垃圾、粪便、保洁区域等均可能成为病毒传播的载体，危害日常居民生活和环境卫生作业人员的健康。归纳分析了包括SARS冠状病毒在内的一些病毒的体外生存特征，包括消毒、杀灭域值，以及环境卫生作业人员和公众的病毒暴露途径，讨论了防控环境卫生作业过程中病毒感染风险的措施。 1 引言 环境卫生作业是以生活源废物收集、清运、转运和处理为手段实现环境卫生保障目标的公益事业，城乡环境卫生的作业对象包括：道路及其他公共场所清扫和保洁，生活垃圾收集、运输和处理，以及粪便收集、运输和处理[1]。环境卫生作业对象是与人体密切接触的废物或人体排泄物，在产生过程中可能附着、沾染各类致病微生物和有害物质，可能成为感染源和污染源。在环境卫生作业过程中，废物存在多种暴露场景，可能将感染源传播至作业人员和一般居民，特别是在疫情爆发期间，暴露和传播风险更需要引起关注。为防止病毒感染的危害，保护居民和环卫作业人员的健康，需要强化环境卫生作业对象感染传播的防控措施。 病毒在物体外表、粪便、尿液、水、气溶胶中能存活数小时甚至数十天。因此，环境卫生作业针对的垃圾、粪便、保洁物均可能成为病毒传播的载体，危害日常居民和环境卫生作业工作人员的健康。例如，希腊研究人员对血清样本的测试结果说明，与没有职业性接触废物的受试者相比，城市固体废物收运人员的甲型肝炎抗体阳性比例更高，但无统计学显著性（分别为40%和34%，p = 0.4）[2]。因此，环境卫生作业是疫情防控的重要环节。但是，已有的相关感染性物质防控规程一般均是明确针对从医疗机构产生的医疗废物。例如：HJ 421—2023医疗废物专用包装袋、容器和警示标志标准，GB 19217—2022医疗废物转运车技术要求（试行），医疗废物集中处置技术标准（试行）（环发[2022]206号），HJ/T 177—2023医疗废物集中燃烧处置工程技术标准和HJ-BAT-8医疗废物处理处置污染防治最正确可行技术指南（试行）等。但是，对于疫情爆发期间，非医疗机构或集中隔离点的居住区、办公区等日常产生的垃圾、粪便和公共设施保洁废物，环卫作业人员应如何开展环境卫生作业，公众应如何进行环境卫生防护，籍以防控病毒传播，尚缺乏明确的数据支持和操作指南，多以经验判断为主，或过于谨慎，或过于轻忽。 目前，由于尚未有2023年初引发疫情的新型冠状病毒（曾用名：2023-nCoV、SARS-CoV-2）的环境卫生研究数据。故本研究参考其他相关病毒研究成果，综述了包括SARS冠状病毒（SARS-CoV）在内的一些病毒的体外生存特征，包括消毒、杀灭域值，以及环境卫生作业人员和公众的暴露途径，讨论了防控环境卫生作业过程中病毒感染风险的措施。 2 代表性病毒的生存和杀灭特征 2.1 病毒及其传播途径 病毒是由遗传物质核酸（DNA或RNA）与蛋白质构成的非细胞形态微生物，通过在特定的活生物（即宿主）细胞内复制进行繁殖，营严格的寄生生活。在宿主细胞外，病毒能以无生命活动的生物大分子状态存在，并长期保持其侵染活力；遇到宿主细胞，那么通过吸附、侵入和脱壳、生物合成（核酸和蛋白质）和装配、释放子代病毒而显示其典型的生命特征。病毒的结构包括由核酸构成的核心（基因组）和包围着核心的衣壳（蛋白质）。有些病毒（如冠状病毒）在衣壳外还覆盖着一层嵌合了蛋白质或糖蛋白的类脂双层膜，称为包膜。包膜的结构与病毒的宿主专一性和侵入等功能相关[3]。 表1列出了代表性人类致病病毒及其结构和传播途径[4]。病毒可侵染原核生物和真核生物。按照寄生宿主的不同，可分为细菌病毒（噬菌体）、植物病毒、昆虫病毒和动物病毒。病毒对宿主细胞的侵染和生命活动常导致寄生细胞的裂解，从而引发疾病。与人类疾病相关的病毒属于动物病毒的范畴，如可引发呼吸道疾病的冠状病毒[5]。病毒可通过不同途径在宿主个体之间传播。主要包括：①接触传播，直接或间接接触（或吸入）传染源（患者）的血液、分泌物（汗液、唾液、眼泪、母乳、精液或阴道分泌物等）、呼出的气体或飞沫、呕吐物、排泄物（粪便、尿液）、内脏器官等，病毒可经由皮肤、呼吸道或黏膜（眼结膜、口腔粘膜）而感染易感者[6]；②气溶胶传播，气溶胶是由固体或液体小质点（如患者传染源喷嚏、咳嗽、说话的飞沫）分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系；③蚊虫传播，通过蚊和蜱虫叮咬而传播；④母婴传播，通过胎盘、产道、母乳喂养等方式由母亲传播到婴儿[7]。 2.2 代表性病毒在不同环境介质中的存活时间 病毒的存活时间取决于离体状态下的抵抗力，即在细胞外，病毒体结构及活性基团对不利因素的适应性。受胞外环境中一系列因素的影响，包括生物因素（病毒结构、其他微生物的存在、有机物）、物理因素（温度、湿度、紫外线）和化学因素（pH、盐度、抗病毒物质）等[13]。 表2详细列举了文献中包括冠状病毒在内的一些动物传染病毒在粪便、尿液、垃圾、水、物体外表等介质中的存活特征。根据SARS-CoV在不同材质物体外表的加标实验结果说明，感染性物质的浓度较高时，室温条件下SARS-CoV在干净枯燥的纸、防渗透一次性材料（PPE防护服，聚丙烯材质，聚乙烯涂层）和棉质布料上的存活时间分别可达24 h、2 d和24 h；而浓度低时，仅分别存活5 min、1 h和5 min[14]。受牛冠状病毒（BCoV）污染的蔬菜外表，在4 °C条件下，BCoV可存活2~14 d[15]。而SARS-CoV在水中的存活时间更长，20 °C条件下，在医院污水、市政污水、去氯自来水中均能存活3 d；在磷酸缓冲溶液中更是大于14 d[16]。室温条件下，呼吸道样本（鼻咽抽吸物、喉咙和鼻拭子）中的SARS-CoV可存活7~10 d；4 °C时可超过27 d[14]。根据上述数据推测，含水率低的垃圾成分可能有利于缩短病毒的存活时间，有利于降低病毒传播的风险。因此，防止投弃和收运过程中干湿垃圾成分相互沾污，防止受感染性物质污染程度高的废物与污染程度低或未受污染废物的相互沾污，进而采取废物分类分流措施，应有利于防控生活垃圾作业过程中冠状病毒的感染风险。 20 °C时，SARS-CoV在粪便中的存活时间可达3 h至5 d[14, 16]；4 °C时，那么可大幅延长至17 d以上[16]。该病毒在尿液中的存活时间更长，无论是20 °C还是4 °C，存活时间均超过了试验时的17 d[16]。埃博拉病毒（EBOV）在尿液中的存活时间也是长于在粪便中的，约为后者的2倍，达30~64 d[17-18]。但是，猪瘟病毒（CSFV）在猪粪中的存活时间反而高于在猪尿中[19]。在低浓度牛粪悬浮液中，BCoV的存活时间反而高于在高浓度牛粪悬浮液[15]。因此，还不能确定粪便和尿液两者哪一个的病毒传染风险更高，是否需要粪尿分流。但是，依然可推测出病毒在粪尿中的存在时间高于其他环境介质。因此，在疫情爆发期间，粪尿沾污垃圾（例如：成人和婴儿尿布、卫生巾、公共厕所中的废纸篓投弃物）应与其他生活垃圾分类分流处理。 而且，无论何种病毒和环境介质，温度的影响均极其显著，低温会大幅延长病毒的存活时间。CSFV的存活时间可由5 °C时的66 d，缩短至20 °C时的4.8 d，在30 °C时仅0.85 d[19]。因此，在冬季低温条件下，环境卫生作业的病毒防控更为严峻。 高pH似乎会延长病毒在粪便中的存活时间，但目前仅有1篇文献述及pH的影响。研究人员发现，SARS-CoV加标试验中，粪便样本pH为 6~7，病毒在20 °C时的存活时间为3 h；粪便样本pH为 7~8、8和9，病毒存活时间分别为6 h、1 d和5 d[14]。脊髓灰质炎病毒在pH 为 9的粪便样本存活时间也高于pH为 6~7样本[14]。但是，pH的影响规律还需要更多的研究证据。如果低pH确实有利于缩短病毒存活时间，那么分类湿垃圾在收集贮存运输时可能形成的低pH环境（pH4~6）就可能对于病毒防控是有利的。 而且，尿液的储存浓度和温度对于致病菌和病毒的存活时间影响很大。尿液中的氨浓度高，会影响微生物活力。因此，延长尿液存留时间有利于灭活微生物。研究发现，氨的阈值浓度约为40 mM NH3（例如，2.1 g/L NH3-N在24 °CpH为8.9的环境中），低于该阈值，所有研究的微生物（鼠伤寒沙门氏菌，粪肠球菌，鼠伤寒沙门氏菌噬菌体28B、MS2和Φ×174）均会持续更长的时间，而与温度（4、14、24、34 °C）无关。上述结果说明，尿液稀释率（研究了尿水比1:0、1:1、1:3）对于病原体灭活非常关键。在低于20 °C的温度下，噬菌体数量减少非常缓慢。因此，在低于20 °C下存留的尿液中含有依然保持感染性病毒的风险很高[20]。 2.3 病毒污染物的杀灭域值和消毒要求 表3 列示了数种消毒剂、洗涤液对病毒的灭活效果，分析了反响时间、药剂种类和浓度的影响。 常用的以丙醇、乙醇、苯扎氯铵等化合物配制的洗手液作用30 s后，SARS-CoV的杀灭对数值均为4.25以上[23]。杀灭对数值，或平均对数折减因子，即Log10Reduction Factor，反映了处理措施灭活微生物的效力[24]，杀灭对数值≥3~4可认为病毒去除有效[23]。1%浓度的家用洗涤剂室温下作用5 min后的杀灭对数值即可达4；延长作用时间至10、20、30 min后的灭活效果未见显著提升[14]。各类外表消毒剂均可使SARS-CoV的杀灭对数值超过3.25；但是，将作用时间从30 min延长至60 min后的灭活效果相同[23]。 在相同条件下，次氯酸钠对SARS-CoV的灭活效果要优于二氧化氯[16]。10 min消毒时间后，次氯酸钠溶液（10 mg/L氯）的余氯（0.4 mg/L）可到达SARS-CoV的根本灭活要求。但是，假设要使得SARS-CoV、f2噬菌体（一种病毒指示物）、大肠杆菌的灭活效果均能到达100%，那么次氯酸钠溶液需浓度40 mg/L氯、消毒时间30 min、余氯0.82 mg/L[16]。研究数据也说明，采用含氯化合物进行化学消毒时，SARS-CoV要比大肠杆菌和f2噬菌体更容易灭活[16]。 最近，研究人员[25]在瑞典克尼夫斯塔大型污水处理厂进水中鉴定出了腺病毒、诺如病毒、沙波病毒、副猪病毒、戊型肝炎病毒、星状病毒、pecovirus、小核糖核酸病毒、细小病毒和gokushovirus。发现该污水处理厂采用的处理工艺（活性污泥法+氯化铁化学处理+澄清池）能将除腺病毒和细小病毒外的其他所有病毒浓度降低1~4个数量级；进一步补加臭氧（添加量6 mg/L，实测进水中1~3 mg/L，出水中0.1~0.3 mg/L）处理环节后，能再减少1~2个数量级（腺病毒效果差一些）。这项研究结果说明，通过常规污水处理工艺可以降低几乎所有病毒的数量；进一步采用臭氧处理后，上述几种病毒的数量可以降低到检测限以下。 3 环境卫生作业过程的病毒传播途径及防控方法 3.1 病毒传播途径 由上述致病病毒生理特征的初步分析结果可知，以冠状病毒代表的呼吸道疾病病毒沾染至环境卫生作业对象后，不能增殖。但是，除非执行严格的消毒程序，病毒可以长时间（一般为数天）保持感染潜力；病毒通过环境卫生作业过程传播的主要途径是接触和气溶胶传播。因此，环境卫生作业时的病毒传播环节，主要包括：收集点、清运过程和处理处置过程。 1）收集点：包括道路保洁、公共设施卫生保洁、垃圾桶和垃圾箱房等。在这些场所，病毒源为可能沾染于垃圾外表的残存，主要传播途径为接触和气溶胶传播，传播对象包括环卫作业人员和公众。在低温、低湿度条件下48h后，中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）仍可被检出，其气溶胶化过程中的稳定性未见降低[26]。在20 °C、湿度50%时，人类冠状病毒HCV/229E在气溶胶颗粒中的半衰期最长为(67.33± 8.24) h；湿度30%时，可减至(26.76± 6.21) h；湿度50%时，6 d后还能检测出20%感染性病毒；低温6 °C时的HCV/229E病毒存活时间远高于20 °C[27]。另一有关湿度影响的研究也指出