供水处理变化制止军团病爆发

揭示隐藏脆弱性的爆发

当大急流城(明尼苏达州)的34名居民在2023年至2024年间患上军团病,其中2人死亡时,这次爆发引发了一项调查,该调查将重新塑造人们对水传播疾病如何在相信其水供应安全的社区中出现的理解。罪魁祸首是肺炎军团菌,这种细菌导致一种严重形式的肺炎,对老年人和免疫功能低下的个体特别危险。

使大急流城爆发不同寻常的不是病原体本身——军团菌爆发在美国经常发生,通常与冷却塔、热水浴缸和大型建筑管道系统有关。不同寻常的是来源:该市的地下水供应,根据广泛的假设即从地下含水层提取的地下水自然免受微生物污染,该供应在没有消毒的情况下进行了分配。

来自明尼苏达大学双城分校的研究人员在《新兴传染病杂志》上发表了他们的发现,现已记录了当该市对其水供应实施氯胺消毒时发生的情况——这些结果对依赖类似未处理地下水系统的全国社区具有影响。

由莫莉·布莱德索领导的研究团队,包括蒂姆·拉帕拉、玛雅·阿德尔格伦、阿普尔瓦·戈埃尔和雷蒙德·霍扎尔斯基,对大急流城的供水系统进行了全面分析,以了解不仅爆发的原因,而且为什么在这个特定的时间在这个特定系统中发生。

他们的调查确定了地下水中可同化有机碳(AOC)的高水平——这一发现对于理解爆发机制至关重要。AOC是水中溶解的有机化合物的量度,细菌可以将其用作食物。虽然地下水通常含有比地表水更低水平的有机营养物,但大急流城的供应含有足够的AOC以支持分布系统管道和基础设施中军团菌的强劲生长。

这一发现挑战了水处理中的一个基本假设。如蒂姆·拉帕拉教授所指出的,许多小城镇或农村镇依赖未处理的地下水,假设它自然受到保护。当地下水中营养物质低时,该假设成立。但是当有机碳水平高时——无论是由于地质条件、地表水源的渗透,还是含水层化学的变化——水可以像地表水一样轻易地支持病原体的生长。

基于调查结果,大急流城对其水供应实施了氯胺消毒。氯胺是通过将氯与氨结合形成的化合物,由于其在分布网络中维持剩余消毒的能力,被广泛用于市政供水系统。与相对迅速消散的游离氯不同,氯胺在管道中的持久性更长,提供可持续的抗菌保护,覆盖分布系统的最遥远端点。

结果是毫无疑问的。在实施氯胺处理后,供水系统中军团菌水平变得无法检测。更重要的是,在消毒系统启动后,没有报告新的军团病病例。通过供水处理实践中的单一战略改变,爆发被完全制止。

这代表了研究人员所描述的第一个有文件记录的证据,即通过先前未经处理的地下水的消毒来制止军团病爆发。虽然地表水的氯胺处理是大多数市政当局的标准做法,但将其应用于先前被认为足以安全分配而无需处理的地下水系统是相对较新的干预。

大急流城案例的含义远远超出了单个明尼苏达城市。在整个美国,数千个社区——主要是较小和农村社区——在没有消毒的情况下分配地下水。这些系统为数百万人提供服务,他们像大急流城的居民一样,可能在不知不觉中饮用支持细菌生长的水。

全国地下水系统中AOC升高的患病率没有很好的表征,正是因为对其进行测试并不是许多公用事业的供水质量监测的标准部分。大急流城的经验表明,监测中的这一差距可能使社区面临可预防的疾病风险。

军团病本身可能被诊断不足。症状——发热、咳嗽、呼吸困难、肌肉酸痛——与许多常见呼吸道疾病重叠,明确诊断需要专门的实验室检测。公共卫生部门注意到在过去二十年中报告的军团病病例中稳定上升,但仍不清楚这种增加在多大程度上反映了真实的上升事件率而不是改进的检测和报告。

研究团队的发现转化为全国供水公用事业的几个可行建议。首先,依赖未处理地下水的社区应评估其供应中的AOC水平和其他细菌生长潜力指标。与爆发调查的费用和可预防疾病的人工成本相比,此测试相对便宜。

对于识别出升高AOC的系统,氯胺消毒代表一种经过验证的干预措施,在市政供水处理中具有良好的记录。所需的基础设施易于理解且可从多个供应商获得,使实施对资源有限的较小公用事业也是可行的。

除消毒外,研究人员建议持续监测指示细菌生长潜力的供水质量参数,包括AOC、异养菌板数和整个分布系统中的剩余消毒剂水平。这种持续监测方法可以在问题显现为疾病爆发之前发现新兴问题。

也许大急流城爆发最重要的教训是未经测试假设的危险。地下水本质上安全的信念在许多社区中几代人来一直是供水管理实践的基础。在大多数情况下,这个假设是合理的——通过深层地质构造过滤的地下水中的微生物污染确实低于地表水。

但合理的假设与经验证的安全性不同。大急流城爆发表明,地下水系统中可能存在——或发展——支持危险病原体生长的条件,并且通过疾病爆发而不是主动测试来发现这一点的后果以住院治疗和死亡来衡量。

明尼苏达大学团队的工作既提供了证据,也提供了应对此漏洞的路线图。由AOC监测和其他供水质量指标指导的战略性消毒实施可以有效地防止通过供水基础设施传播疾病。现在的问题是全国各地的社区和供水公用事业是否会在其爆发强制采取行动之前根据这一证据采取行动。

本文基于Medical Xpress的报道。阅读原文。