超越铅:弗林特水域与退伍军人病密切相关

腐蚀的管道富含致命军团菌的营养物质;其他城市面临风险

2016年1月13日,密歇根州弗林特市的弗林特水厂水塔。

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根据一项新的研究 (Environ. Sci. Technol. Lett. 2016, DOI:10.1021/acs.estlett.6b00192),密歇根州弗林特市受污染的水危机不仅导致儿童铅中毒,还可能导致两次退伍军人病爆发。当弗林特市在 2014 年将其饮用水源从休伦湖切换到弗林特河时,腐蚀性的河水为致命的军团菌创造了理想的生长条件。这项研究首次将管道腐蚀与社区范围内的疾病风险联系起来,为许多未能解决老化水管腐蚀问题的城市敲响了警钟。

退伍军人病是一种致命的肺炎,由吸入潜伏在饮用水管道内壁有机物中的嗜肺军团菌或其他种类的军团菌引起。该病在美国的发病率正在上升,过去 10 年病例增加了四倍。引人注目的疫情爆发通常发生在医院受污染的通风或热水系统中,监测和预防工作也主要集中在那里。

然而,美国大多数退伍军人病病例发生在私人住宅中,除了供水系统外没有其他共同联系,这突显了饮用水分配系统是疫情爆发的最终来源。“此外,实验室规模类型的研究表明,饮用水管道中的腐蚀会刺激军团菌的生长,”弗吉尼亚理工大学环境微生物学家兼该研究的作者Amy Pruden说。腐蚀性水溶解了管道中的保护性矿物质内衬,然后从旧铁管中浸出铁。铁是一种微量营养素,可促进军团菌繁殖。这种金属还会与氯消毒剂发生反应并使其失效,否则氯消毒剂会杀死细菌。


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Pruden 说:“我们的团队认识到,弗林特市的情况——老化供水系统中腐蚀性的新水源——非常适合军团菌生长。”因此,在 2015 年 10 月该市切换回休伦湖水之前,科学家们决定对弗林特市的水进行军团菌、铁和游离氯的采样。在采样时,弗林特市已经在 2014 年 6 月和 2015 年 5 月经历了退伍军人病爆发,但研究人员并不知情,因为公共卫生机构没有向公众通报疫情爆发情况。

由环境工程师 Marc A. Edwards 领导的弗吉尼亚理工大学团队,从弗林特市及其周边地区的家庭和医院收集了自来水样本,并通过使用定量聚合酶链反应方法计数军团菌特有的基因拷贝数,确定了军团菌浓度。他们将测量结果与他们和美国 EPA 在没有疫情爆发的情况下进行的美国基线水质调查以及仍然使用休伦湖水的弗林特市建筑物的测量结果进行了比较。

在使用弗林特河水的家庭中,科学家记录的军团菌浓度大约是基线调查中发现的浓度的七倍。研究人员在医院中测得嗜肺军团菌的平均浓度为 1,890 个基因拷贝/毫升,约为最近一项研究 (Mol. Cell. Probes 2015, DOI: 10.1016/j.mcp.2014.09.002) 建议的 4 个基因拷贝/毫升警戒阈值的 470 倍。在弗林特市超过一半的水样中,研究人员无法检测到任何氯,这在他们的预料之中,因为发生了腐蚀。该团队报告说,在使用休伦湖水的基线调查和对照组建筑物中未检测到可测量的铁,但在弗林特市的家庭和医院中发现了 51 ppb 的高浓度铁。在使用休伦湖水的建筑物中未检测到军团菌

特殊病原体实验室匹兹堡分部的负责人 Janet E. Stout 说:“本文表明,弗林特市的水质中断直接导致了军团菌细菌的存在以及随后发生的疾病病例。”她是美国领先的军团菌检测实验室。她和 Pruden 都支持呼吁环境保护署要求在饮用水系统中检测军团菌。“供水运营商需要了解,当供水服务中断时,退伍军人病风险可能会上升,应该通知社区,”她总结道。

本文经《化学与工程新闻》(© 美国化学学会)许可转载。该文章于 2016 年 7 月 25 日首次发表

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