地下水里的病毒離我們多遠？

　　武漢新冠病毒阻擊戰還在繼續，鋪天蓋地的是口罩，酒精的采購信息。

　　為什么需要這些？因為病毒的傳播途徑使然。

　　人們知道了打噴嚏出來的病毒可以跑出幾米，就都帶上了口罩。知道了可能通過氣溶膠傳播，恨不得都套上防護服。知道了可能通過眼睛粘膜傳播，都搶起了護目鏡。這些緊密圍繞在我們身邊的傳播媒介值得我們最為關注，也是生態環境工作的重點。地下水，偏門，偏科，城市的地下水到我們身邊都已經經過了自來水廠的處理，何來病毒可言！然而，這是百密而無一疏的嗎？未必！

　　DE圍繞著地下水中的病毒類型，地下水中病毒遷移途徑，地下水中的病毒存活時間，如何消滅地下水中病毒，我國的地下水病毒疫情，五個方面對地下水與病毒的關系進行了全面梳理，并最后給出了我們能做的兩件事。

　　01 地下水中也有病毒！

　　造成水體污染的病菌主要有腸道細菌、卵囊體、真菌孢子以及病毒。其中病毒體積很小，且在自然界具有很高的存活率和很強的感染能力，因此成為人們關注的主要水體污染微生物。病毒是抗消毒能力最強的病菌，僅僅只需要一兩個病毒粒子就能對人體造成感染，因此即使是很小的可能性也必須引起足夠的重視。

　　地下水中存在著各種各樣的微生物細菌、病毒和一些無害的指示菌。目前,大腸桿菌、糞鏈球菌、鼠傷寒、砂門氏球菌、總大腸桿菌、糞便大腸桿菌、脊髓灰質炎病毒、噬菌體、鐵細菌、硫細菌、霉菌、腐化菌及酵母菌等是經常可以從地下水中檢測出來的。不同含水層和不同成因的地下水中細菌的數量和種類，由于介質條件的不同而有差別，而且不同菌種在地下水中存活的時間也有有所不同。

　　有史以來，地下水中曾發現并引起水媒病（指由水攜帶的微生物及毒性物質導致的疾病）傳染的致病菌有霍亂菌（霍亂病）、傷寒門氏菌、志賀氏菌等；地下水中病毒則主要包括脊髓灰質炎病毒、甲型肝炎病毒、胃腸病毒、ECHO病毒、諾如病毒等，且每種病毒有多種類型，對人體危害較大，引起的諸如天花、腦炎、狂犬病、黃疽、傳染性肝炎、急性腸胃炎等人體嚴重危害。

　　那么，通過文獻案例總結，我們發現國外很早就發現了地下水中的病毒情況。

　　1946年-1977年美國所發生的264起疾病暴發和62273例病人與污染的地下水（未處理過或處理不徹底）相關。這數字分別是總暴發起數和總病例數的48%和58%。糞池和污水池溢流是造成42%疾病暴發的原因，71%的疾病是使用了非市政系統未經處理過的地下水所引起。

　　研究人員曾在美國佛羅里達州移居者營地胃腸病暴發期間，從12.2米深井取378升水樣中分出了22/23埃可病毒復合物。水井離周邊固體廢物場30.5米，接近化糞池所在區中部。從其污水、含殘余氯0.4~0.6mg/L的可飲井水和在該營地生活的個別人糞便中都分離出了埃可病毒。在該營地生活6周以后發生了15例甲型肝炎。

　　研究人員也曾從密歇根州一家飯店從引起胃腸炎暴發的井水中分離出了似疫苗2型脊髓灰質炎病毒。

　　類似狀況，世界各地都曾出現。

　　1955年-1956年印度德里流行的傳染性肝炎是一個典型的水源細菌污染事例，估計總發病率為97600例，死亡率為0.9%。

　　以色列曾從一些3米深的井內采取了20-440升地下水樣。發現99份水樣中有20份為病毒陽性。所分離的病毒有B6型Coxsackie病毒，6和7型埃可病毒，1型脊髓灰質炎病毒，以及一些未鑒定型別的病毒。

　　英格蘭曾從兩份地下水樣中分離出了2型脊髓灰質炎病毒。

　　加納阿克拉地區的3口井曾分離出1型脊髓灰質炎病毒和B3Coxsackie病毒。這些水井是專門挖掘的，以供人消耗用水。

　　地下水中的已知病毒種類較多。我們也發現了目前地下水中躲的最深（深達2km）的病毒，和拍攝到的最小的細菌。

　　首先，疑似最深的病毒，發現于俄羅斯。

　　2019年1月16日，由莫斯科國立大學的專家參與的俄羅斯科學家團隊以命名，在托木斯克地區2公里深處發現了三種噬菌體病毒的DNA。莫斯科國立大學生物學家團隊發現了從兩公里深處提取的水中Caudovirales（有尾噬菌體目）的噬菌體病毒的DNA。

　　該井于20世紀50年代中期在托木斯克地區鉆探，以尋找石油。然而，科學家們研究發現了熱水。在水中檢測到三種屬于噬菌體病毒的環狀DNA。現在，這些序列已列入GenBank數據庫中，供世界各地的研究人員使用。未來，科學家計劃研究病毒在西西伯利亞地區其他地下含水層中的傳播，以及確定它們可以感染的細菌類型。

圖1 拍攝到迄今世界上最小的細菌體

　　此外，人類在2015年也拍攝到了地下水中的最小細菌。

　　據2015年《Nature Communications》報道，美國科學家首次拍攝到“極小細菌”的照片，它的體積平均為0.009立方微米。基于綜合電子顯微鏡成像以及對該細菌的DNA描述，研究人員發現這種細菌非常微小，150個極小細菌才相當于一個大腸桿菌，而15萬多個大腸桿菌疊加起來只相當于人類頭發直徑。

　　科學家是在地下水中發現這種極小細菌，并認為它們非常普遍。它們長有菌毛結構，很可能起到微生物交互作用，彌補生物合成能力。

　　02 地下水中病毒怎么遷移？

　　“花樣繁多”的地下水中的病毒，又是怎么一步步來到地下水中的呢？

　　想知道病毒在地下水中的遷移情況，首先要知道病毒的尺寸和性質。

　　病毒之所以能夠在土壤和地下水中發生遷移，主要是因為它的體積很小。如圖2所示，病毒粒子的大小為0.02-0.3μm，幾乎可以通過所有類型的土壤孔隙，甚至是有效孔徑最小的粘粒孔隙。因此，可以用膠體過濾或者溶質吸附來描述病毒的吸附過程。

圖2 地下水中污染物大小和不同介質的有效孔徑

　　目前已有一些病毒（主要甲型肝炎病毒）從污染源經若干距離而進入井水的流行病學證據。現在已普遍承認在地下水中，病毒在正常條件下可以遷移很長的距離。然而，影響病毒在地下水中遷移的特殊因素有待深入研究，比如飽和度，地表水流，水文地質條件等因素。

　　從宏觀上而言，病毒進入地下水的途徑多樣。

　　地下水中的細菌和病毒來源主要包括生活污水、醫院污水及垃圾滲濾液等，未經消毒的污水中含有大量細菌和病毒，通過污灌、滲坑（井）的滲透進入包氣帶和飽水帶，將對地下水造成生物污染。另外,下水管道泄漏、河堤滲漏、污水處理后復灌以及不合理的畜牧措施也可能造成地下水遭受病毒污染。

　　從微觀上來說，病毒在地下含水層中遷移也需經過層層關卡。

　　病毒附著的污染物在通過包氣帶向下運移時，會產生一系列復雜的物理、化學及生物作用。其中物理和化學作用對污染物的遷移產生較大影響：

　　物理作用效應主要包括機械過濾及稀釋作用，他們主要產生凈化效應。污水中的大腸桿菌可以遷移至較深土層，而病毒的包囊較小，在經過多孔土壤的過程中不易被過濾和凈化，隨著水分進入地下水系統的幾率較高，所以地下水病毒污染相對嚴重。疫區的土壤性質，含水層性質，地下水補徑排，開采情況都會直接影響病毒遷移狀況。

　　化學作用效應主要包括吸附、溶解、沉淀、氧化還原、pH值影響、化學降解、光分解及揮發作用等。而吸附是病毒遷移的主要影響作用。

　　病毒失活的生物作用會導致病毒衰減。

　　那么，我們不禁要問，病毒在地下水中能活多久？

　　03 地下水中的病毒能活多久？

　　嚴格估計病毒在天然水中的存活是困難的，因為病毒對影響其存活的各種因素的抵抗力不相同。有研究表明，一些病毒在地下水中可能至少存活28天。也有研究人員報導過有些病毒在地下水中的存活可達18天，也有實驗室實驗一些病毒在飲水中的存活超過了20天。因為地下水含水層中陽光的影響被消除，溫度較為穩定，病毒在地下水中很可能存活較長時間。

　　不少微生物致病菌、病毒和指示菌在地下水中能隨水一起流動，并可以生長較長時間，生存在地下水中的微生物是相對穩定的。微生物細菌的衰減速度K由dc/dt=-Kc求得，c為微生物濃度，t為時間。下圖列出了幾種微生物在地下水、地表水、海水中的衰減速度。

圖3 不同水體介質中微生物衰減速度

　　可以看出微生物細菌在地下水中比其在河水、海水中衰減得慢得多。另外，病毒比細菌在地下水中生存時間要長，且兩者間無相互關系，而細菌中糞鏈球菌最為穩定，大腸桿菌抗性最強。

　　由此可以看出，病毒在地下水中比其余水體介質的時間長，但是都會存在衰減的情況。

　　04 怎么消滅地下水中的病毒？

　　據《2018中國生態環境狀況公報》，我國約61%的城市居民以地下水為飲用水源，北方地區65%的生活用水、50%的工業用水和33%的農業灌溉用水來自地下水。

　　地下水是要用來喝的。對于地下水消毒，除了傳統的自來水廠沉淀加氯消毒的處理措施，即通過氯及其化合物在水中產生的次氯酸與微生物酶起反應，從而破壞微生物細胞中的物質交換而達到殺菌效果。

　　其實還能利用含水層自身微生物等“五花八門”的消毒方式。

　　德國伯恩市CSIRO地下水研究中心曾使用地下水含水層樣本去除脊髓灰質炎病毒。但是殺病毒的速度較慢，在使細菌興旺繁殖的條件下，病毒消失得最快。研究認為這可能是一種代謝作用，細菌或是正在利用病毒作為食物，或是正在產生某種能殺死病毒的物質。

　　有研究使用臭氧消毒，臭氧的殺菌作用與其高氧化電勢和容易通過微生物細胞膜擴散有關。它的殺菌能力比氯強，且作用快消耗量也比氯小。如在0.45mg/L臭氧作用下，經2分鐘水中脊髓灰質炎病毒死亡。同時，由于污染質的氧化和礦化，殺菌的過程也使得水氣味消失，色度降低。

　　也有研究使用銀離子消毒，銀的消毒效力較好，各種不同程度細菌污染的天然地下水中每升加人1mg的銀，經2小時后完全消毒。幾種細菌可以排成衰減的順序為：葡萄球菌>鏈球菌>痢疾菌>大腸桿菌。作為水消毒的清潔性指標的大腸桿菌，對銀的作用最穩定。如凈化后水中不含大腸桿菌,則上述所有細菌在水中更不存在。

　　然而，此類試驗需要區分病毒失活衰減的影響，相關研究有待深入。

　　05 國內有地下水引發的病毒疫情？

　　近些年，地下水作為直接飲用水源，也導致國內發生一些小規模的疫情。DE從疫情規模和原因兩方面總結了四件疫情。

　　2009年9月4-11日，廣東省某農村學校因生活用井水被GⅡ-4型諾如病毒污染引起胃腸炎暴發，共報告病例108例，經流行病學調查，使用受污染的井水作為生活用水為主要危險因素。

　　2014年11月26日-12月5日杭州市西湖區某校共發生諾如病毒胃腸炎病例82例。有多名學生因出現嘔吐、腹瀉等癥狀到醫院就診。根據病例臨床表現、流行病學調查以及實驗室檢測結果判斷該起疫情為諾如病毒GⅡ型引起的急性胃腸炎暴發，暴發的主要原因可能為食用受污染的井水，接觸傳播也是主要的傳播途徑。同時，停用井水前采集的學生宿舍生活用水菌落總數均超標，并且均能檢測出耐熱大腸菌群和總大腸菌群，而停用井水后采集的學生宿舍生活用水細菌常規指標均恢復正常，表明井水可能被糞便污染，間接印證了以上結論。

　　諾如病毒是引起成人和兒童急性病毒性胃腸炎的常見病原體。諾如病毒好發于冬春季，具有起病急、傳染性強、傳播速度快等特點，并且容易在幼兒園、學校等人群聚集場所暴發，成為嚴重的公共衛生問題。

　　2015年2月19-28日，浙江省臨海市江南街道沿岙村發生一起群體性腹瀉暴發疫情，春節期間該村村民陸續出現腹瀉患者，伴腹痛、惡心、嘔吐等癥狀。經臨海市疾病預防控制中心現場流行病學調查和實驗室檢測，證實是一起由村公共井水被糞便污染引起的輪狀病毒感染性腹瀉暴發疫情。結果本次暴發共發病165例，臨床表現以腹瀉、嘔吐為主，８例患者大便標本檢測出輪狀病毒。飲用公共井水可能是本次暴發的危險因素。該村并沒有提供市政自來水，飲用水來源主要有東部山上蓄水池的山水和居民區的一口公共井水。山水和井水通過管道流經半山腰的飲用水處理室后，經二氧化氯投加消毒裝置予以消毒，再合并成一條管道提供給居民使用。該村村民因嫌飲用水加氯消毒后氣味較大而不愿意使用，村飲用水管理員已多月未對該裝置添加二氧化氯，現場也發現消毒裝置已廢用較長時間。

　　2015年5月1日，江西省某村衛生室報告該村某磚瓦廠4月29-30日出現較多腹瀉病例。本次疫情共報告病例45例，病例標本中3份為諾如病毒陽性，3個水井水樣標本中細菌總數、大腸菌群均嚴重超標。結論本次疫情是一起由諾如病毒引起的急性胃腸炎暴發事件。暴發原因是直接飲用污染的2號井水所致，污染方式可能是因暴雨將病人嘔吐物直接沖刷入水井或者廁所排污渠滲漏入井。

　　06 后知后覺，我們要怎么辦？

　　據《2018中國生態環境狀況公報》，淡水環境狀況令人喜憂參半：一方面，2018年地表水質量得到改善，36個重點城市的黑臭水體基本消除；另一方面，“看不見”的地下水質量堪憂，全國地下水水質較好級以上的比例僅為33.4%，較差級和極差級分別達到51.8%和14.8%。人們以為深藏地下的水不易被污染、水質好，但現在看來，“看不見”的水遠沒想象中那么干凈。

　　地下水循環緩慢，自凈能力弱，污染情況不好改善。我國約61%的城市居民以地下水為飲用水源；北方地區65%的生活用水、50%的工業用水和33%的農業灌溉用水來自地下水。地下水一旦污染，危害的將是生活的方方面面。

　　我們已經看到，地下水引發的疫情主要來自于地下水被污染，而后直接被飲用。

　　因此，從兩方面我們可以將地下水疫情防患于未然。

　　第一，農村生活污水集中處理，更換飲用水源。

　　干凈的山泉水，純潔的井水，是可以喝的，前提是我們不能弄臟了。除了密集的工業園區廢水排放，農村生活污水的散亂差是上述幾次疫情的主因。今年中央一號文件再次提到農村生態環境問題，在一些使用地下水作為直接飲用水水源的地區，要從根本，從源頭防止地下水環境惡化。同時，應加強對農村飲用水的衛生管理工作，對飲用水源進行消毒處理．盡快將自備井水改成市政供水，切斷病毒進入人體的途徑。

　　第二，如果實在需要直接飲用自來水和地下水，煮沸再喝。

　　自來水出廠前經過層層處理和檢查，符合國家飲用水標準，但在儲存、管網運輸過程中可能發生污染，因此建議居民不要直接飲用自來水，煮沸會殺死或降低水媒病原體的活性，包括像隱孢子蟲一類的對化學消毒有抵抗力的原生動物，以及像輪狀病毒和諾如病毒一類太小而無法被過濾除去的病毒。即便水是渾濁的，煮沸也可以消除微生物和苯和氯仿一類的易揮發性有機化合物。經濟條件允許的話，可安裝凈水器，進一步過濾自來水或地下水，讓飲用水更安全。在肯尼亞、玻利維亞和贊比亞，凈水器的使用已經減少了30~40%的腹瀉病。

　　某種程度上而言，相較于圍在身邊的空氣和目能所及的地表水，看不見，摸不到的地下水令人放松警惕。無論是浙江的城區高校，還是江西的農村磚瓦廠，地下水都曾作為主要媒介引發了病毒疫情，這又提示我們，地下水病毒污染不得不防。從源頭做好防控，切換直接飲用途徑，飲用水從源頭到受體全程做好消毒，其實是可以避免的。這一串串的疫情暗示著，從底層的科研工作到應用層面的政策管理，是有些環節出現問題和漏洞的。這波疫情過后，期望政策聯動帶來地下水和病毒相關研究開花，飲用水安全有效落地，全方位筑牢衛生防預體系，而不僅僅是不吃野生動物而已。