使用人类粪便污染类似物评估雨水污染

由于淡水资源有限，对雨水资源的收集利用是应对人口增长和气候变化带来的淡水资源紧缺的选择。雨水收集和利用（SCU）项目能提供很大一部分市政用水需求。然而，雨水中微生物污染程度和所需处理的不确定性是实施SCU项目的障碍。在基础设施恶化的区域，雨水径流可能会被人类粪便污染，这些地区未经处理的废水从下水道网络渗出到雨水收集网络，存在无家可归者营地，或发生卫生下水道溢流（SSO）。对人类粪便污染的估计可以为雨水处理目标的选择提供信息。

Alja’fari等人使用观察到的人类微生物源追踪（MST）标志物和潜在人类传染性病原体（PHIPs）的检测和浓度来调查源自人类粪便的雨水微生物污染。对人类MST标志物和PHIP数据进行统计分析，并应用于估计人类粪便污染类似物（HFCA）。

潮湿和干燥天气、雨水流和进水废水中的人类 MST 标志物检测（图1）。在潮湿天气流量中检测到人类 MST 标志物比干燥天气流量下的高。

图1潮湿天气流量、干燥天气流量和进水废水中的人类 mst 标记物，图源自参考文献

潮湿天气流量和进水废水中病毒病原体（图2）和原生动物病原体（图3）检测。病毒（腺病毒、诺如病毒 GI+GII 和肠道病毒）和原生动物（贾第鞭毛虫和小隐孢子虫）病原体以高度可变的浓度存在，并且在潮湿天气流量中以显着频率（39 % - 74.3 %）检测到。雨水中 PHIP的浓度和检测频率表明，对于需要处理人类暴露的用途，需要对雨水进行处理。

图2潮湿天气流量和进水废水中的病毒病原体。图源自参考文献

图3原生动物病原体潮湿天气流量和进水废水的箱线图。图源自参考文献

人类粪便污染类似物（HACF）评估结果

潮湿和干燥天气流中基于 MST 的人类 HFCA 的排序和随机选择模拟结果（表1）和潮湿天气流中基于PHIP的HFCA的随机选择和排序模拟（表2）。

表1 HFCA 基于人类 MST 标记，使用排序和随机选择蒙特卡洛模拟（每次 n = 1000 次迭代）。表源自参考文献

表2基于 PHIP 的 HFCA 使用排序和随机选择蒙特卡洛模拟。表源自参考文献

与以前的污水检测结果相比较，发现基于人类 MST 标志物的潮湿天气流量的第95个百分位HFCA（10−1.5）以往估计的污水稀释范围内，即 10−1到 10−3，此外基于人类 MST 标志物的中位HFCA（10−4.5）比之前建议的污水类似物低端低近一个数量级。潮湿天气流量中基于 PHIP 的 HFCA 的第 95 个百分位范围，10−3.3（基于贾第鞭毛虫）至 10−0.1（基于诺如病毒 GI+GII）相近于以往提供的基于病原体的污水HFCA，10−3到 10−1。这些结果表明使用人类病原体和微生物来源追踪标志物都能估计 HFCA。

但与人类 MST 标志物相比，病毒病原体的数据点数量较少（表 3），在潮湿天气流中的检测频率较低（诺如病毒 GI+GII 除外），地理多样性较少。综合而言，人类 MST 标志物的统计分布比病毒病原体的统计分布更合适。此外，与诺如病毒 GI+GII 外，拟合到人类 MST 标志物的统计分布覆盖的百分位范围比病毒病原体的统计分布更宽（表 3）。

表 3雨水中人类 MST 标志物和 PHIP 浓度的数据集、描述性统计量和拟合优度总结。表源自参考文献

参考文献：Assessing human-source microbial contamination of stormwater in the U.S