2014年课题组对北京市14栋建筑集中热水系统进行冷热水水质对比调研, 其中包括大型酒店、医院、居民小区、高校和工厂, 调研发现随着水温的升高, 热水系统中TOC、DOC、COD_Mn、UV₂₅₄这些表征有机物的指标含量有所增加, 细菌总数和异养菌总数明显高于生活给水, 三卤甲烷含量增加, 电导率增加, 余氯降低。热水系统中消毒剂含量的减少降低了系统本身对微生物污染的抵御能力。含有大量细菌和有机物的生活给水经热水系统加热后进入生活热水系统, 在水温30～40 ℃的管段内, 细菌生长繁殖速率加快, 微生物污染风险增大, 增加了热水系统被军团菌、分枝杆菌等建筑管道机会致病菌定植污染的风险。

2016年课题组继续对集中热水系统建筑水质进行调研, 本次调研对象针对全国华中地区湖南、湖北、河南等地主要城市及北京市主城区, 具有代表性使用功能的大中型建筑物, 随机选取建筑内生活热水水质进行检测分析, 探索建筑物内集中热水系统水质情况, 评价集中热水系统水质。本次调研内容着重考察生活热水中军团菌和非结核分枝杆菌污染情况, 本次调研的时间为2种机会致病菌易大量滋生的夏秋季, 针对宾馆酒店、住宅、高校、医院、办公楼等建筑的集中热水供应系统, 热水水源为市政给水和二次供水的建筑, 其热水供应方式分为全日供应热水和定时供应热水2种。

由于调研及检测条件受限, 本次调研全指标检测22个采样点, 华中地区11个采样点只检测理化指标。

主要调查上述4类场所中的理化指标和微生物指标, 详细的调查场所数量、采样点分布及检测指标数量见表1。

本次采样自2016年8月起至11月9日止, 从33个建筑采样点采集水质样品, 较全面选取了使用集中热水供应系统的5类建筑, 包括医院、民用住宅、高校、宾馆酒店和办公楼。采样位置为建筑生活热水和生活给水末端 (水龙头和淋浴喷头) 用水。

参考我国《生活饮用水卫生标准》 (GB 5749) 及与微生物污染相关的指示指标, 检测内容包括:温度、pH、电导率、溶解氧、钙硬度、总碱度、余氯、溶解性总固体、耗氧量 (COD_Mn) 、浊度、菌落总数、异养菌、军团菌和非结核分枝杆菌共14项指标。样品采集和保存方法具体操作严格依照《生活用水标准检验方法—水样的采集与保存》 (GB/T 5750.2—2006) 施行。

为了考察管道机会致病菌在集中热水系统中的定植情况, 在采样现场条件允许的情况下尽量选取各个供水分区的水样以及相邻房间、相隔房间水样, 具体见表2。

本次试验采取现场快速检测分析与实验室检测分析相结合的方式开展。为了保证水质检测结果的可靠性, 本次试验理化及不致病微生物在北京工业大学、中国建筑设计研究院与具有认证资质的第三方检测同时进行, 试验结果相互验证。

因军团菌和非结核分枝杆菌属于生物危险等级较高的致病微生物, 试验需在微生物安全实验室完成。受实验室检测条件的限制, 本次非结核分枝杆菌、军团菌及异养菌试验在某疾病预防控制中心生物安全实验室完成, 具有高危致病性的非结核分枝杆菌试验在某疾控三级生物安全实验室进行检测, 军团菌试验在二级生物安全实验室进行检测。

本次检测理化微生物指标检测方法见表3。

(1) 每个广口采样瓶在使用前加入Na₂S₂O₃ (c=0.1 mol/L) 0.5 mL, 放于121 ℃高压蒸汽锅中15 min灭菌待用。

(2) 淋浴水采样点设置在浴室淋浴喷头处, 水龙头采样点设置于洗手盆水龙头处。水样采集前先对淋浴喷头和水龙头进行消毒, 采样前放水2 min后再开始采集。采样过程中禁止用水样涮洗已灭菌的采样装置, 以防止手指及其他物品对采样瓶口的沾污。

(3) 每个采样点依无菌操作取水样500 mL (用于检测非结核分枝杆菌的水样取100 mL) 。

(4) 为减小细菌数量的变化对结果的影响, 水样采集后尽快进行分析。水样采集时间与进行分析的时间之间的最大间隔时间不应高于8 h (转移时间≤6 h, 检测时间2 h) 。如果取样8 h内无法进行检测, 需将水样置于4 ℃环境冷藏, 采样和分析时间间隔不能超过24 h。

采样前或是采样后应立即将水样附好标签, 每件水样皆应标明详细的采样信息 (如名称、来源、数量、采集地点、采样人及采样时间) 。样品应尽快送实验室。为防止在运输过程中样品的损失或污染, 存放样品的器具应密封性好。同时在运送过程中, 应注意防止磕碰, 小心运送。

微生物检测的仪器设备和检测方法见表4。

理化指标主要检测项、仪器及检测方法见表5。

合计采样点为33个, 包括湖南、湖北、河南、北京多地酒店高校办公住宅等 (见图1) , 热水平均水温45.5 ℃, 高于46 ℃采样点个数为15个采样点, 其中医院热水样品检测水温较高, 5家医院平均热水水温为53.08 ℃, 最高点水温为59 ℃, 只有1个采样点水温低于46 ℃为43.4 ℃。18家酒店平均热水水温为46.3 ℃, 最高水温为52 ℃, 50%个采样点热水水温高于46 ℃。4个住宅类建筑平均热水水温为38 ℃, 4个采样点均不高于46 ℃, 最高水温为42 ℃。4所高校采样点只有南阳1所高校水温45.6, 其余北京3所校采样点热水水温均低于40 ℃最高水温为38 ℃。2所高级办公楼热水采样点热水水温平均温度为46 ℃ (见表6) 。

本次调研对全国33个采样点的冷水、热水中的钙硬度含量进行检测, 其中黄河以南 (长沙、武汉、南阳、平顶山、许昌及郑州等地) 10个采样点平均钙硬度为108.64 mg/L, 武汉地区样品钙硬度检测值均低于100 mg/L。北京地区24个采样点平均钙硬度365.79 mg/L, 最大钙硬度检测值, 超出仪器最高检测限500 mg/L。溶解性总固体和TDS规律一致, 数据显示总趋势冷水溶解性总固体高于热水溶解性总固体, 研究认为系热水水温升高, 水中暂时硬度结垢导致。对冷水、热水中的溶解氧含量进行检测, 冷水中溶解氧含量平均值为6.85 mg/L, 热水中溶解氧含量平均值为5.35 mg/L。水温升高, 热水系统出水溶解氧含量降低。本次调研检测样本中, 冷水样品余氯平均值0.076 mg/L, 热水样品余氯平均值0.036 mg/L, 61%的热水样品余氯检测值低于0.01 mg/L, 20%的冷水样品余氯检测值低于0.01 mg/L。23.33%冷水样品余氯检测值高于0.10 mg/L。

调研检测数据显示, 22栋建筑采集样品47个, 其中7幢建筑的生活热水水样中检出了军团菌阳性样本, 占建筑总数的31.81%;共检出军团菌的阳性水样11件, 占总样本数 (47) 的23.40%。检出的嗜肺军团菌血清型为分别为LP1型和LP2-14型, 其中LP2-14型占阳性样本总数的63.64%, 最易导致疾病的LP1型占阳性样本总数的27.27% (见表7) 。

阳性样本出现的建筑场所类别为酒店类和住宅类, 酒店类军团菌污染严重, 检测的10家酒店中, 6家生活热水水样中出现军团菌阳性样本, 占酒店类建筑的60%;4家小区住宅中, 1家水样呈阳性, 占本次检测住宅类建筑的25%。

综合分析各个建筑检出的军团菌阳性水样发现, 军团菌在同一建筑内多个采样点同时存在的情况较多, 个别酒店多个采样点中只有一个军团菌阳性。酒店1是一所位于核心商业区的5星级酒店, 在该酒店对6个不同房间 (包括同一楼层相隔房间和不同楼层、不同房间) 采集水样, 有1个房间的热水水样中检测出军团菌;另外, 该酒店的其他微生物指标也并不理想, 细菌总数2 300 CFU/mL, 余氯≤0.01 mg/L, 研究认为这一采样点可能长期无人使用, 导致管段内死水水质恶化, 管道中余氯消失, 水温降低, 存在致人感染军团菌病的风险。

在酒店4, 对4个房间 (其中包含一组相邻房间) 采样, 但3件阳性样本均在不同楼层不同房间检出, 细菌总数820 CFU/mL, 细菌总数远超出了我国《饮用水卫生标准》 (GB 5749) ;酒店7的6个采样点, 选取3个楼层每层2个相隔房间 (如822室和824室) 采样, 相隔房间未同时检出军团菌, 在2个不同楼层各检出1处水样呈阳性。其中酒店4的生活热水阳性率较高, 采样的3个楼层中均有房间出现军团菌阳性样本, 且LP1型、LP2-14型均存在, 军团菌普遍分布于此建筑的生活热水中, 可见这两家存在军团菌在集中热水系统中大量定植爆发的风险, 建筑内生活热水污染严重, 存在导致入住者患病的风险。需及时对系统进行清洗消毒, 并采用相应热水水质安全技术措施保障日后用水安全, 以防军团菌病的爆发。

在对住宅2进行采样时, 通过住户反映得知, 住宅2所在小区采用定时循环方式供应热水, 每天下午开始供应热水, 且全年热水供应温度普遍低于35 ℃, 本次对住宅2的淋浴和水龙头采样时, 放水10 min后水温仍然较低。热水采用定时循环方式供应, 水流停滞时间较长, 导致水温降低、水中余氯减少, 末端水温处于军团菌等微生物生长繁殖的舒适区间, 有利于微生物大量繁殖并附着在管壁上形成生物膜, 且易于军团菌等管道机会致病菌在该系统内定植生长。由此可知, 住宅3淋浴水中存在军团菌污染, 热水供应方式和热水循环效果较差导致了水流停滞、水温较低, 是引起军团菌滋生的主要原因。

经试验检测得出, 共有5幢楼建筑的生活热水水样中非结核分枝杆菌呈阳性, 占本次采样建筑总数的22.72%;共检出阳性样本7件, 占总样本数的14.89%;阳性水样来源于酒店和住宅类建筑。

采样的10家酒店中, 有4家 (酒店2、3、5、7) 生活热水水样中出现非结核分枝杆菌阳性样本, 占酒店类建筑的40%;采样的4家小区住宅中, 1家 (住宅3) 水样呈阳性, 占住宅类建筑的25%。出现阳性样本的建筑中, 住宅2、酒店2和酒店5, 阳性样本数和样本总数均为1件, 检出率为100%;酒店3阳性样本4件, 检出率为75%;酒店7阳性样本1件, 检出率为16.67% (见表8) 。

综合各建筑非结核分枝杆菌阳性水样的楼层房间分布可发现, 酒店3中, 同一楼层不相邻两房间、不同楼层的不对应房间的热水水样均有呈阳性的样本, 4个采样点中3个为阳性, 说明该酒店集中热水系统已被非结核分枝杆菌定植, 存在爆发感染非结核分枝杆菌的风险。在酒店3进行取样时发现, 此阳性点热水出水流量很小、水流流速较慢, 出水较长时间之后水温才能达到一定的热水温度。流量小、流速低有利于非结核分枝杆菌等微生物附着在管壁上形成生物膜;放水较长时间后水温才能达到热水温度, 说明支管末端水温较低, 为非结核分枝杆菌滋生提供了适宜的温度条件。此阳性点末端余氯检测值为0.08 mg/L, 该数值是本次调研中较高的余氯含量。同时该采样点异养菌51 CFU/mL, 菌落总数未检出、军团菌未检出。结合非结核分枝杆菌具有抗氯性, 可见, 用水末端存在消毒剂, 可以有效且很好地起到微生物抑制作用。因此, 虽然酒店3末端支管及末端用水点的水温较低、水流停滞造成了非结核分枝杆菌大量滋生, 但由于末端余氯含量较高, 使得其他微生物受到了抑制, 这就给我们一个启发, 即有效消毒剂的存在可以保障集中热水系统出水的水质安全。

在酒店7的6个采样房间中, 仅一处阳性水样, 且非结核分枝杆菌数多为不可计, 其他5处 (包括同一楼层不同房间和不同楼层不同房间) 检测均呈阴性, 说明该酒店集中热水系统还未被大面积污染。抽检样品与酒店入住率和淋浴使用率有关, 当生活热水末端淋浴使用率较低时, 末端水温降低, 水流停滞, 易在淋浴莲蓬头内使包括非结核分枝杆菌在内的微生物大量滋生, 同时形成生物膜。

在住宅场所中, 仅住宅2样本呈阳性, 值得注意的是在住宅2同时也检测出了军团菌, 此处采样点热水水质差, 生活热水末端出水水温32 ℃, 末端余氯含量0.028 mg/L, 菌落总数高达700 CFU/mL, 异养菌数多不可计, 军团菌8 CFU/mL, 分支杆菌10 CFU/mL, 所有微生物指标均不符合《饮用水卫生标准》 (GB 5749) , 说明此处建筑生活热水水质差, 微生物污染程度严重, 存在较高的感染风险。特别是此处建筑的热水温度, 是造成两种致病菌同时滋生的重要原因, 35 ℃处于很多微生物最适宜生长温度区间内, 给微生物生长繁殖提供了温床, 虽然有消毒剂存在, 但综合水温等因素, 水中微生物不能够被有效抑制。由此可见, 水温配合好的循环系统以及有效的消毒措施多方面综合手段相结合, 才能有利于保障生活热水水质的使用安全。

(1) 本次调研理化指标采样点33个, 综合数据来看, 影响生活热水水质的主要理化指标有水温、余氯、硬度, 调研结果显示, 水温、余氯和集中热水系统设置形式、使用性质都对集中热水系统出水水质有很大的影响。生活给水经过加热系统和输水循环管道系统之后, 水质已发生了根本性改变, 因此生活冷水与热水已不再适用于同一水质标准来衡量。

(2) 本次调研发现, 医院类建筑出水水温基本高于50 ℃, 这是一个值得欣慰的现象, 另外在医院热水系统中只有快速检测军团菌阳性一例, 实验室并未检出。笔者分析, 军团菌快速检出的一例阳性, 可能是存在于取水点口部, 由于医院场所的特殊性, 病菌来源并非水源, 因此实验室水样中并未检测的军团菌阳性。

(3) 住宅集中热水供应系统出水水温基本不高于45 ℃, 不符合我国现行《城镇给水排水技术规范》 (GB 50788) 中规定的生活热水出水温度45 ℃, 亦不符合本课题组编制《生活热水水质标准》 (CJ/T 521) 中所规定的46 ℃, 结合住宅一般都采用定时供应热水系统, 末端消毒剂含量低等因素, 使得住宅生活热水用水存在安全隐患。有力的一点是住宅用水集中用水频率高, 因此部分采样点并未出现管道机会致病菌阳性。但一些老旧小区生活热水水质仍需多加关注。

(4) 酒店类建筑水温基本都高于46 ℃, 但由于酒店类建筑集中热水系统的使用性质, 导致个别不常用水房间易滋生致病菌等微生物, 本次检测的10家酒店中, 有7家均出现了水质问题, 检测出的军团菌、非结核分枝杆菌阳性率较高, 污染严重。检测的10家酒店中4家检出军团菌, 4家检测出非结核分枝杆菌。出现了同一建筑同时检出军团菌和非结核分枝杆菌的情况, 包括:住宅2、酒店2和酒店7, 可见该3座建筑集中热水系统被管道机会致病菌定植, 存在微生物不稳定引起的水质安全的风险, 应引起足够的重视, 及时进行系清洗消毒, 并采取相应水质保障技术措施。

(5) 高校生活热水出水为混水阀出水温度, 应考虑学生寒暑假期间, 集中生活热水系统使用频率较低时的系统维护及水质保障措施。