血吸蟲病防控中漁船糞便無(wú)害化衛(wèi)生設(shè)施的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)

周杰 任光輝 湯義虎 喻鑫玲 李廣平 夏蒙 羅志紅*

我國(guó)血吸蟲病主要流行于長(zhǎng)江中下游十二個(gè)省、直轄市(自治區(qū))，湖南省是我國(guó)血吸蟲病流行的重要疫區(qū)之一，控制人畜糞便污染是消除血吸蟲病的關(guān)鍵，糞便無(wú)害化處理是控制血吸蟲病的重要公共衛(wèi)生措施。2004年以來，湖南省實(shí)施了“以控制傳染源為主”的綜合防治策略，尤其是2016年以后洞庭湖區(qū)實(shí)施淘汰牛羊等家畜傳染源，血吸蟲病疫情下降到歷史最低時(shí)期，但是隨著家畜傳染源得以控制，人群傳染源尤其是重點(diǎn)人群漁船民傳染源在血吸蟲病流行與傳播中的權(quán)重將會(huì)提升，如何控制漁船民糞便已經(jīng)成為當(dāng)前血防工作的重要內(nèi)容。本文旨在通過介紹一種基于血吸蟲病防控的漁船民糞便無(wú)害化衛(wèi)生設(shè)施，實(shí)現(xiàn)漁船民糞便的無(wú)害化處理，為控制與消除漁船民傳染源提供一種實(shí)用性工具。

材料與方法

一、無(wú)害化衛(wèi)生設(shè)施的設(shè)計(jì)

該套裝置按照國(guó)際海事組織海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)《國(guó)際防止船舶造成污染公約》、《修訂的船舶機(jī)器處所生活污水防污染設(shè)備指南和技術(shù)條件》(MEPC159(55)號(hào)決議)和中華人民共和國(guó)海事局《國(guó)內(nèi)航行海上船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2011)、《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2011)、《糞便無(wú)害化衛(wèi)生要求》(GB7959-2012)進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)。設(shè)計(jì)單位由湖南省血吸蟲病防治所與沅江市精一科技機(jī)械制造有限公司承擔(dān)。

二、實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)與設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

1.蟲卵準(zhǔn)備：健康新西蘭大白兔30只，2.5～3.5 kg，雄性，(購(gòu)自湖南斯萊克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限責(zé)任公司，日本血吸蟲陽(yáng)性釘螺購(gòu)自江蘇省寄生蟲病研究所)。每只兔定量感染1 000～1 200條尾蚴。感染42 d后剖殺10只兔，取肝臟，加適量1.2% NaCl，置DS-1型高速組織搗碎機(jī)連續(xù)搗碎制成勻漿液。勻漿液先后過50目、100目、200目分樣篩，收集最后濾液經(jīng)260目尼龍紗絹集卵，加1.2% NaCl洗滌沉淀，經(jīng)3～5次反復(fù)離心分層并除去肝渣，直至呈現(xiàn)金黃色純凈蟲卵。用1.2% NaCl將蟲卵稀釋成100個(gè)/ml，4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

2.室內(nèi)分組實(shí)驗(yàn)：調(diào)節(jié)室溫至25℃，取10 ml已計(jì)數(shù)蟲卵液(100個(gè)/ml)，復(fù)溫30 min。60℃(5、10、15 min)進(jìn)行加熱殺卵實(shí)驗(yàn)，每個(gè)溫度每個(gè)時(shí)間作10個(gè)樣瓶，同時(shí)以25℃作平行對(duì)照。每隔2 h(共7 h)收集已孵化毛蚴進(jìn)行鏡下計(jì)數(shù)，計(jì)算每瓶的毛蚴孵化數(shù)。

3.設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：以陰性牛糞模擬人糞，按重量分50 g、100 g、200 g、400 g四組，每組平行做10份(瓶)，每瓶加入新鮮活成熟蟲卵液10 ml(100個(gè)/ml)?；靹蚝髮⑴＜S放入用260孔/25.4 mm尼龍絹包裹并用棉線嚴(yán)密捆扎。將糞包投入已調(diào)至60℃大型糞污處理器中，計(jì)時(shí)10 min。取出糞包，尼龍篩過篩，集卵，于25℃光照培養(yǎng)箱孵化。同時(shí)，作未處理的對(duì)照(洗凈NaCl)和1.2% NaCl對(duì)照，每隔2 h(共7 h)收集已孵化毛蚴進(jìn)行鏡下計(jì)數(shù)，計(jì)算每瓶的毛蚴孵化數(shù)。

三、統(tǒng)計(jì)與分析

收集所有數(shù)據(jù)錄入Excel 2007及SPSS 18.0，采用配對(duì)t檢驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果孵化率進(jìn)行分析。

結(jié) 果

一、流行區(qū)域背景

洞庭湖位于湖南省北部，是典型的湖沼型血吸蟲病流行區(qū)[1,2]，同時(shí)也是我國(guó)著名的魚米之鄉(xiāng)。洞庭湖現(xiàn)有湖面面積2 740平方公里，魚類113種，每年漁獲量1.5～3萬(wàn)噸，由于漁業(yè)資源豐富，每年開漁期(7～10月)均聚集了大量的漁民在湖區(qū)從事捕撈作業(yè)，據(jù)湖南省畜牧水產(chǎn)局統(tǒng)計(jì)，湖區(qū)專業(yè)捕撈漁民有13 344戶、44 982人(其中來自江蘇、山東、安徽、湖北、四川等外省的漁民863戶，3 128人)。漁民由于職業(yè)及生產(chǎn)生活習(xí)慣等原因，居住、捕撈均在船上，其血吸蟲病感染率明顯高于當(dāng)?shù)鼐用馵3]，發(fā)放糞便收容器及在漁民聚集點(diǎn)建立公廁在一定時(shí)期內(nèi)起到了減少污染源的作用，但是由于措施落實(shí)過程中存在不方便及不衛(wèi)生的原因，公廁離?？奎c(diǎn)太遠(yuǎn)，上岸使用不方便，以及管理缺失，導(dǎo)致公廁形同虛設(shè)，漁民依然保持糞便直接入水的習(xí)慣(見圖1)，造成洞庭湖區(qū)水域污染嚴(yán)重[4,5]。

圖1 洞庭湖漁船民直排廁所

二、無(wú)害化衛(wèi)生設(shè)施設(shè)計(jì)原理

1.有機(jī)物降解：以好氧菌為主的活性污泥菌在充氧的條件下消解有機(jī)物質(zhì)變成無(wú)害的二氧化碳和水。

2.膜組過濾：利用MBR膜生化法的糞便無(wú)害化衛(wèi)生設(shè)施(生活污水處理器)，因MBR膜的膜孔平均膜孔徑0.20 μm，而血吸蟲蟲卵個(gè)體遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于膜的孔徑，故血吸蟲蟲卵都被截流污水處理器內(nèi)。

3.紫外線及高溫滅殺：采用紫外線照射與高溫將活性污泥排放周期內(nèi)排放的污水(可能含血吸蟲蟲卵等有害蟲卵)先通過船用多功能生活污水高溫滅菌箱進(jìn)行高溫滅殺后(60℃，10 min)，再向河湖排放，達(dá)到血吸蟲蟲卵等有害蟲卵的零排放標(biāo)準(zhǔn)。

三、糞便無(wú)害化處理流程(見圖2)

圖2 糞便無(wú)害化處理流程圖

1.糞水、污水有機(jī)物降解。在一級(jí)曝氣柜內(nèi)以好氧菌為主的活性污泥菌團(tuán)形成象棉絮狀帶有粘性的絮體吸附有機(jī)物質(zhì)，在充氧的條件下消解有機(jī)物質(zhì)變成無(wú)害的二氧化碳和水，同時(shí)活性污泥得到繁殖，在作為菌膠團(tuán)營(yíng)養(yǎng)的有機(jī)污染物質(zhì)減少時(shí)細(xì)菌成饑餓狀態(tài)以致死亡，死亡的細(xì)菌就成為附著在活性污泥中的原生物和后生動(dòng)物的食物被吞噬，糞便污水中95%以上是易消解的有機(jī)物質(zhì)，完全被氧化。

2.過濾消毒清潔。沉淀柜內(nèi)沉淀后的上清液流入膜柜，為膜組創(chuàng)造了良好的運(yùn)行條件。膜柜內(nèi)置有浸沒式膜組，同時(shí)也通過曝氣參與生化反應(yīng)，所以又稱膜生物反應(yīng)器(MBR)。該設(shè)備采用HF-MBR-10-PVDF中空纖維超濾材料(膜孔徑<0.2 μm)，由真空泵抽吸滲過膜的清水，所過濾水再經(jīng)過紫外線消毒殺菌，就可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，排放至舷外，或船上清水艙。所排放的水質(zhì)達(dá)到國(guó)際海事組織MEPC.159(55)決議標(biāo)準(zhǔn)：(1)耐熱大腸桿菌排放標(biāo)準(zhǔn)為100/100 ml；(2)懸浮固體總量排放標(biāo)準(zhǔn)為35 mg/L；(3)5天生活需氧量(BOD5)排放標(biāo)準(zhǔn)為25 mg/L；(4)化學(xué)需氧量排放標(biāo)準(zhǔn)為125 mg/L；(5)PH值排放標(biāo)準(zhǔn)為6～8.5。

3.污泥高溫滅菌后排放。污泥排放周期視污水水質(zhì)和負(fù)荷而定，一般6～9個(gè)月左右排放一次多余污泥是適當(dāng)?shù)?。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，從取樣口用100 ml量筒取出含有懸浮物的液體，靜置半小時(shí)后，如沉淀物界面超過60%時(shí)，此時(shí)應(yīng)將污泥放至舷外或排入船廠提供的溢流柜。所有污泥排放前進(jìn)入高溫滅菌箱，采用60℃加熱10 min滅殺大腸桿菌及血吸蟲卵等寄生蟲卵，再進(jìn)行排放。

四、無(wú)害化衛(wèi)生設(shè)施設(shè)計(jì)圖(見圖3～圖5)

五、實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)中，60℃(5、10、15 min)加熱后孵化實(shí)驗(yàn)顯示毛蚴孵化數(shù)均為0，對(duì)照組的平均孵化數(shù)為434.0±76.1，對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=18.01，P均<0.05)(見表1)。血吸蟲卵經(jīng)過60℃加熱5 min后毛蚴無(wú)法孵出。

圖3 船用無(wú)害化衛(wèi)生設(shè)施(帶MBR膜、紫外滅菌箱)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

圖4 船用無(wú)害化衛(wèi)生設(shè)施(帶高溫滅殺蟲卵箱)坐便器設(shè)計(jì)圖

圖5 漁船民糞便無(wú)害化衛(wèi)生設(shè)施外觀

六、設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)中，采用了溫度計(jì)對(duì)高溫滅殺設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)水溫測(cè)定，所測(cè)水溫穩(wěn)定后浮動(dòng)在(60±1)℃，符合產(chǎn)品溫度設(shè)計(jì)。在設(shè)備中，對(duì)不同蟲卵負(fù)荷糞便采用了60℃，10 min加熱后，所取出的糞包經(jīng)25℃光照培養(yǎng)箱孵化7 h后均未發(fā)現(xiàn)有毛蚴孵出，而對(duì)照組孵化平均數(shù)為489.4±91.7，按照配對(duì)t檢驗(yàn)進(jìn)行分析，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=16.841，P均<0.05)(見表2)，說明設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用水溫穩(wěn)定，設(shè)備滅殺血吸蟲卵達(dá)到了預(yù)期效果。

表1 實(shí)驗(yàn)室中60℃下不同加熱時(shí)間毛蚴孵化情況與室溫毛蚴孵化情況對(duì)比表

注：t=18.01，P<0.05

表2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備測(cè)試中不同蟲卵負(fù)荷糞便毛蚴情況與常溫孵化情況對(duì)比表

注：t=16.841，P<0.05

討 論

血吸蟲病是一種人畜共患疾病，是嚴(yán)重危害人民身體健康、影響與制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大傳染病，主要流行于全球76個(gè)國(guó)家和地區(qū)，在我國(guó)流行已有2100多年的歷史[6,7]。經(jīng)過60多年的努力，我國(guó)血防工作取得了巨大的成就[8]。特別是近十年實(shí)施“以控制傳染源為主”的綜合防治策略以后，血吸蟲病流行范圍也大幅度縮小，疫情進(jìn)一步減輕[9]，2015年全國(guó)達(dá)到血吸蟲病傳播控制標(biāo)準(zhǔn)。但是我國(guó)感染人群和高危人群的數(shù)量并沒有減少，仍面臨嚴(yán)峻的疫情反彈風(fēng)險(xiǎn)[10]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年全國(guó)尚有血吸蟲病人5.5萬(wàn)[11]，主要受威脅人群達(dá)2.3億人[12]。其中湖南省尚有血吸蟲病患者2萬(wàn)余人，占全國(guó)病人數(shù)的36.4%。許多研究證明在湖沼型血吸蟲病流行區(qū)傳染源主要是牛及漁船民，牛及漁船民的糞便管理是控制血吸蟲病流行的關(guān)鍵[13～15]，漁船民生產(chǎn)生活方式明顯不同于其他人群，其感染率遠(yuǎn)超過血吸蟲病傳播控制標(biāo)準(zhǔn)，是洞庭湖區(qū)血吸蟲病防控的難點(diǎn)及重點(diǎn)[16]。

洞庭湖漁民傳染源的控制始于20世紀(jì)70年代，目前針對(duì)漁民傳染源的主要的防控措施有健康教育、大規(guī)模人群化療、發(fā)放糞便收容器、建立漁民聚集點(diǎn)公廁所、及捕魚期間發(fā)放防護(hù)膏藥等綜合防治措施，但是當(dāng)前的漁民傳染源的綜合防治措施未能從根本上突破原有的防治模式，很難發(fā)揮出理想的作用[17]。專業(yè)漁民出行困難，且流動(dòng)性大，難以普及義務(wù)教育，整體文化程度低，40%的漁民只有小學(xué)及以下文憑。漁民對(duì)血防知識(shí)的知曉率、血防態(tài)度正確率和血防價(jià)值觀正確率均不高[18]。文化程度低已成為制約漁船民提高血吸蟲病防治知識(shí)、意識(shí)和接受措施的重要因素[4]，發(fā)放糞便收容器及在漁民聚集點(diǎn)建立公廁在一定時(shí)期內(nèi)起到了減少污染源的作用，但是由于措施落實(shí)過程中存在不方便及不衛(wèi)生的原因，公廁離停靠點(diǎn)太遠(yuǎn)，上岸使用不方便，以及管理缺失，導(dǎo)致公廁形同虛設(shè)，漁民依然保持糞便直接入水的習(xí)慣，造成洞庭湖區(qū)水域污染嚴(yán)重[4,5]。

漁民由于職業(yè)及生產(chǎn)生活習(xí)慣等原因，居住、捕撈均在船上，其血吸蟲病感染率明顯高于當(dāng)?shù)鼐用馵3]，漁船民流動(dòng)性大，反復(fù)感染，化療難以到位，糞便直接排入湖中，污染洲灘，是湖區(qū)血吸蟲病傳播的重要傳染源[19～23]。吳昭武[20]報(bào)道1985年洞庭湖流動(dòng)漁船民感染率為46.1%；蘇業(yè)群[21]等報(bào)道，1989年?yáng)|洞庭湖水系居民的血吸蟲病感染率為21.6%；曾慶仁和李岳生[3,8]報(bào)道，2001年?yáng)|洞庭湖區(qū)專業(yè)漁民血吸蟲病流行情況呈現(xiàn)“三高一低”現(xiàn)象，感染率高(68.9%)、感染度高(Geo-EPG為66.5±4.4)、肝、脾受損率高(58.5%和19.8%)，化療率低(23.3%)。2004年全國(guó)血吸蟲病流行病學(xué)調(diào)查顯示，湖南水上流動(dòng)人員的血吸蟲感染率為37.3%[6]，2009年周杰報(bào)道，洞庭湖區(qū)重點(diǎn)區(qū)域?qū)I(yè)漁民的血吸蟲病感染率仍在40%左右，該結(jié)果表明，漁民血吸蟲病感染率依然保持在一個(gè)很高的水平[24～27]。另外在洞庭湖沿岸如湘陰、沅江、岳陽(yáng)樓區(qū)等城鎮(zhèn)、湖島地區(qū)如青山島、明朗山島等有螺洲灘，無(wú)牛羊等敞放家畜，但常是漁船?？考盎顒?dòng)場(chǎng)所，漁民是這些洲灘的主要傳染源[17]，漁民在血吸蟲病傳播的作用不可低估，是除了牛等家畜的另一主要傳染源。近年來，洞庭湖漁民這個(gè)“特殊困難群體”[28]的生產(chǎn)生活問題引起了湖南省委省政府的高度重視，2008年開始，省政府撥?？罨I建漁民定居點(diǎn)，鼓勵(lì)漁民上岸、轉(zhuǎn)產(chǎn)，并實(shí)行洞庭湖休漁期制度，這些舉措對(duì)于保護(hù)洞庭湖生態(tài)環(huán)境，保護(hù)漁業(yè)資源，改善漁民生存狀態(tài)，減輕湖州糞便污染，控制人群感染均起到了一定的積極作用[29]。另外，最近幾年農(nóng)村合作醫(yī)療的普及與晚期血吸蟲病項(xiàng)目救助的開展，對(duì)于減輕漁民經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)及提高其治療血吸蟲病的積極性起到了一定的效果，加上三峽建壩運(yùn)行后，洞庭湖水位持續(xù)偏低，水淹洲灘時(shí)間推遲，退水時(shí)間偏早，對(duì)釘螺生態(tài)及漁民血吸蟲感染機(jī)會(huì)均產(chǎn)生影響[30]，自2010年起，我省漁船民血吸蟲病感染率出現(xiàn)了一定程度的下降，但湖區(qū)漁船民仍然是湖南省血吸蟲病重要傳染源，隨著洞庭湖區(qū)環(huán)境保護(hù)封洲禁牧與家畜傳染源的淘汰，湖南省漁民在洞庭湖區(qū)的血吸蟲病傳播中作用將可能上升[16]。

此次研發(fā)的基于血吸蟲病防控中漁船民糞便無(wú)害化衛(wèi)生設(shè)施，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備驗(yàn)證的方法進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果顯示：所研發(fā)的漁船民糞便無(wú)害化衛(wèi)生設(shè)施分別采用降解、過濾、消毒、高溫滅殺的方式殺滅血吸蟲卵具有顯著的效果，實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)均證明實(shí)驗(yàn)組(60℃，10 min)具有完全滅殺血吸蟲卵的效果，該設(shè)備的研發(fā)填補(bǔ)了湖南省乃至全國(guó)漁船“廁所革命”的空白，在湖南省及我國(guó)漁船民血吸蟲病防控中具有開創(chuàng)性意義，為其他同類行業(yè)衛(wèi)生廁所研發(fā)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)洞庭湖區(qū)乃至長(zhǎng)江流域漁船民改廁工作具有推廣應(yīng)用價(jià)值，對(duì)控制湖區(qū)血吸蟲病傳染源與推進(jìn)湖南省消除血吸蟲病進(jìn)程具有重要意義。