DOI 10.35776/VST.2022.12.08
УДК 628.316:544.772:614.446

Кофман В. Я., Вишневский М. В., Баурина А. В.

Биоаэрозоли на очистных сооружениях: источники, состав, санитарно-эпидемиологические риски (обзор)

Аннотация

Внимание к проблеме эмиссии биоаэрозолей в процессе очистки сточных вод возросло в связи с сообщениями об аэрозолизации сточных вод в качестве потенциального источника поступления в воздушную среду вируса SARS-CoV-2 во время недавней пандемии COVID-19, но уже и раньше поступали сведения о воздействии биоаэрозолей на здоровье людей с ослабленным иммунитетом, персонала очистных сооружений и населения прилегающих территорий. Эмиссия биоаэрозолей происходит на различных стадиях технологического процесса (механическая обработка, биологическая очистка, обработка осадков сточных вод). Количество образующихся биоаэрозолей зависит от гидродинамических условий обработки сточной воды, типа очистных сооружений (закрытые или открытые), состава сточных вод, применяемой технологии очистки, технических характеристик оборудования, мощности очистных сооружений, условий эксплуатации, скорости и режима аэрации, концентрации биомассы и фазы роста микроорганизмов. В биоаэрозолях присутствуют патогенные бактерии, в том числе резистентные к антибиотикам, грибы, являющиеся потенциальными возбудителями микогенных заболеваний, а также вирусы, способные выживать в течение длительного периода времени в сточных водах и передаваться воздушно-капельным путем. Применяемые методы анализа биоаэрозолей позволяют получить данные о присутствии, размере и жизнеспособности аэрозольных микроорганизмов, однако стандартной методологии отбора проб биоаэрозолей до сих пор не существует. В числе способов предотвращения образования и распространения биоаэрозолей получили широкое применение термическая и ультрафиолетовая обработка, использование воздушных фильтров и вентиляции. Разнообразные исследования в данной области направлены на применение гранулированного активированного угля, плавающих пластиковых шариков для изоляции водной поверхности, вакуумирования поверхности реакторов, компостирования осадков сточных вод с помощью мембранного покрытия, использование биофильтров, а также устройство ветровых барьеров вдоль границ очистных сооружений и систем вертикального озеленения.

Ключевые слова

сточные воды , вирусы , бактерии , очистные соо­ружения , биоаэрозоли , грибы

Дальнейший текст доступен по платной подписке.
Авторизуйтесь: введите свой логин/пароль.
Или оформите подписку

Список цитируемой литературы

1. Hendryx M., Luo J. COVID-19 prevalence and fatality rates in association with air pollution emission concentrations and emission sources. Environmental Pollution, 2020, v. 265, an 115126.
2. Holloway T. G., Williams J. B., Ouelhad D., Cleasby B. Process stress, stability and resilience in wastewater treatment processes: a novel conceptual methodology. Journal of Cleaner Production, 2020, v. 276, an 124434.
3. Li J., Zhou L., Zhang X., et al. Bioaerosol emissions and detection of airborne antibiotic resistance genes from a wastewater treatment plant. Atmospheric environment, 2016, v. 124, pp. 404–412.
4. Wang Y., Lan H., Li L., et al. Chemicals and microbes in bioaerosols from reaction tanks of six wastewater treatment plants: survival factors, generation sources, and mechanisms. Scientific Reports, 2018, v. 8 (1), pp. 1–12.
5. Sánchez-Monedero M. A., Aguilar M. I., Fenoll R., Roig A. Effect of the aeration system on the levels of airborne microorganisms generated at wastewater treatment plants. Water Research, 2008, v. 42 (14), pp. 3739–3744.
6. Wang Y., Li L., Xue S., et al. Characteristics and formation mechanism of intestinal bacteria particles emitted from aerated wastewater treatment tanks. Water Research, 2019, v. 163, an 114862.
7. Hung H. F., Kuo Y. M., Chien C. C., Chen C. C. Use of floating balls for reducing bacterial aerosol emissions from aeration in wastewater treatment processes. Journal of Hazardous Materials, 2010, v. 175 (1–3), pp. 866–871.
8. Korzeniewska E. Emission of bacteria and fungi in the air from wastewater treatment plants – A review. Frontiers in Bioscience, 2011, v. 3, pp. 393–407.
9. Han Y., Yang T., Yan X., et al. Effect of aeration mode on aerosol characteristics from the same wastewater treatment plant. Water Research, 2020, v. 170, an 115324.
10. Burdsall A. C., Xing Y., Cooper C. W., et al. Bioaerosol emissions from activated sludge basins: Characterization, release, and attenuation. Science of the Total Environment, 2021, v. 753, an 141852.
11. Singh N. K., Sanghvi G., Yadav M., et al. A state-of-the-art review on WWTP associated bioaerosols: microbial diversity, potential emission stages, dispersion factors, and control strategies. Journal of Hazardous Materials, 2021, v. 410, an 124686.
12. Bruni E., Simonetti G., Bovone B., et al. Evaluation of bioaerosol bacterial components of a wastewater treatment plant through an integrate approach and in vivo assessment. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2020, v. 17 (1), an 273.
13. Han Y., Li L., Liu J., Zhang M. Microbial structure and chemical components of aerosols caused by rotating brushes in a wastewater treatment plant. Environmental Science and Pollution Research, 2012, v. 19 (9), pp. 4097–4108.
14. Han Y., Wang Y., Li L., et al. Bacterial population and chemicals in bioaerosols from indoor environment: sludge dewatering houses in nine municipal wastewater treatment plants. Science of the Total Environment, 2018, v. 618, pp. 469–478.
15. Kowalski M., Wolany J., Pastuszka J. S., et al. Characteristics of airborne bacteria and fungi in some Polish wastewater treatment plants. International Journal of Environmental Science and Technology, 2017, v. 14 (10), pp. 2181–2192.
16. Sauter J., Van DenBerg H. H. J. L., Husman A. M. D. R. Atmospheric dispersion and transmission of Legionella from wastewater treatment plants: A 6-year case-control study. International Journal of Hygiene and Environmental Health, 2021, v. 237, an 113811.
17. Patentalakis N., Pantidou A., Kalogerakis N. Determination of enterobacteria in air and wastewater samples from a wastewater treatment plant by epi-fluorescence microscopy. Water, Air, & Soil Pollution: Focus, 2008, v. 8 (1), pp. 107–115.
18. Андреев В. А., Зачиняева А. В., Москалев А. В., Сбойчаков В. Б.; под редакцией В. Б. Сбойчакова. Медицинская микология: руководство. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. 208 с.
    Andreev V. A., Zachiniaeva A. V., Moskalev V. A., Sboichakov V. B. Edited by V. B. Sboichakov. Meditsinskaia mikologiia: rukovodstvo [Medical mycology: a guide. Moscow, GEOTAR-Media, 2008, 208 p.].
19. El Baz S., Imziln B. Can aerosols and wastewater be considered as potential transmissional sources of COVID-19 to humans? European Journal of Environment and Public Health, 2020, v. 4 (2), em0047.
20. Lin K., Marr L. C. Aerosolization of Ebola virus surrogates in wastewater systems. Environmental Science and Technology, 2017, v. 51, pp. 2669–2675.
21. Korzeniewska E., Filipkowska Z., Gotkowska-Płachta A., et al. Determination of emitted airborne microorganisms from a BIO-PAK wastewater treatment plant. Water Research, 2009, v. 43 (11), pp. 2841–2851.
22. Niazi S., Hassanvand M. S., Mahvi A. H., et al. Assessment of bioaerosol contamination (bacteria and fungi) in the largest urban wastewater treatment plant in the Middle East. Environmental Science and Pollution Research, 2015, v. 22 (20), pp. 16014–16021.
23. Han Y., Yang K., Yang T., et al. Bioaerosols emission and exposure risk of a wastewater treatment plant with A2O treatment process. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2019, v. 169, pp. 161–168.
24. Michałkiewicz M. Comparison of wastewater treatment plants based on the emissions of microbiological contaminants. Environmental Monitoring and Assessment, 2018, v. 190 (11), an 640.
25. Pasalari H., Ataei-Pirkooh A., Aminikhah M., et al. Assessment of airborne enteric viruses emitted from wastewater treatment plant: Atmospheric dispersion model, quantitative microbial risk assessment, disease burden. Environmental Pollution, 2019, v. 253, pp. 464–473.
26. Könemann T., Savage N., Klimach T., et al. Spectral Intensity Bioaerosol Sensor (SIBS): an instrument for spectrally resolved fluorescence detection of single particles in real time. Atmospheric Measurement Techniques, 2019, v. 12 (2), рр. 1337–1363.
27. Tian J. H., Yan C., Nasir Z. A., et al. Real time detection and characterization of bioaerosol emissions from wastewater treatment plants. Science of the Total Environment, 2020, v. 721, an 137629.
28. Patentalakis N., Pantidou A., Kalogerakis N. Determination of enterobacteria in air and wastewater samples from a wastewater treatment plant by epi-fluorescence microscopy. Water, Air, & Soil Pollution: Focus, 2008, v. 8 (1), pp. 107–115.
29. Lee B. U. Life comes from the air: a short review on bioaerosol control. Aerosol and Air Quality Research, 2011, v. 11 (7), pp. 921–927.
30. Hu X. R., Han M. F., Wang C., et al. A short review of bioaerosol emissions from gas bioreactors: Health threats, influencing factors and control technologies. Chemosphere, 2020, v. 253, an 126737.
31. Guo X., Wu P., Ding W., et al. Reduction and characterization of bioaerosols in a wastewater treatment station via ventilation. Journal of Environmental Sciences, 2014, v. 26 (8), pp. 1575–1583.
32. Bustami R. A., Belusko M., Ward J., Beecham S. Vertical greenery systems: A systematic review of research trends. Building and Environment, 2018, v. 146, pp. 226–237.