魏源送研究组在CKDu病区地下水源饮用水安全保障方面取得新进展

近年来，中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室魏源送研究组通过与斯方深入合作，在CKDu病区地下水源饮用水安全保障方面取得新进展，主要包括CKDu病区地下水水质特征、地下水有机物组成及微生物学特征、地下水源纳滤膜技术研发与应用等方面，相关研究成果近期以研究论文陆续发表于Journal of Hazardous Materials(Titus, et al. 2021, 403, 123816), Journal of Environmental Sciences(Makehelwala, et al. 2020, 88, 326-337),Science of the Total Environment(Makehelwala, et al. 2019, 660, 865-875)等。

针对斯里兰卡CKDu病区地下水水质底数不清、地下水源饮用水安全保障现状及需求，研究组在斯里兰卡CKDu高发的北中省开展了系统的现场调研解析，明确了CKDu高、低和非发病区 (HR、LR、NR)干、湿季地下水的水化学特征、溶解性有机物（Dissolved organic matter, DOM）特性、细菌群落组成、抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes，ARGs）等特征，初步阐明了溶解性有机物与Ca2+、SO42-的相互关系。研究表明，CKDu病区地下水属于地下水中主要微生物属于变形菌门（Proteobacteria），并以潜在病原微生物不动杆菌（Acinetobacter）、假单胞菌（Pseudomonas）和气单胞菌（Aeromonas）为主，并且气单胞菌在CKDu高发区显著特异性富集；地下水中ARGs以多重耐药性（Multidrug resistance）和β-内酰胺类（β-lactamresistance）为主，CKDu高发区特异性富集了β-内酰胺类抗性基因cphA，这与CKDu高发地区此类抗生素的使用有关，说明CKDu高发区对当地地下水环境产生了一定的影响。

图1. CKDu高发地区地下水WQI及其对地下水微生物群落组成和抗生素抗性组的影响。

基于此，研究团队创新地把溶解性有机物纳入水质指数（Water quality index, WQI），据此对所调查的CKDu病区地下水进行了水质评价，明确了CKDu病区的地下水水质状况；通过工艺优化、处理效能评价与膜污染控制研究，开发了以纳滤膜技术为核心的CKDu病区地下水源饮用水安全保障“吸附-除F-软化-NF-消毒”工艺路线，并与碧水源公司合作开发了20t/d的地下水纳滤膜处理装置。自2018年9月以来，该装置已在斯里兰卡CKDu病区Sirimapura村庄稳定运行两年有余，设备出水水质均远优于斯里兰卡饮用水水质标准(SLS 614-2013)，为当地164户居民（约750人）和1300名小学生提供了优质饮用水，得到了斯里兰卡政府和居民的一致好评。

图2. 斯里兰卡Sirimapura村庄地下水源纳滤膜饮用水站工艺流程及当地群众取水现场

以上研究工作得到了中国国家自然科学基金委与斯里兰卡国家科学基金联合研究项目(21861142020)，中国科学院一带一路项目(121311KYSB20190071)，国际科学组织合作研究计划联盟(ANSO-CR-KP-2020-05)，中国科学院中国-斯里兰卡水技术研究与示范联合中心项目，中国科学院中国-斯里兰卡联合教育研究中心，CAS–TWAS 院长奖学金项目、中国政府奖学金项目(CSC No. 2015GXYG44)等项目支持，并培养了2名斯里兰卡博士生Titus Cooray和Madhubhashini Makehelwala。

水污染控制实验室

2020年12月21日