人类病毒在地下水中的传输与衰减：吸附诱导的界面失活评估及聚集现象的证据

《Environmental Science & Technology》：Transport and Attenuation of Human Viruses in Groundwater: Assessment of Adsorption-Induced Interfacial Inactivation and Evidence of Aggregation

　　

摘要

病毒在地下水中的传播是导致水传播疾病爆发的重要途径，对公共卫生构成重大威胁。然而，关于病毒传播和衰减的机制目前仍不完全清楚。本研究以人类肠道病毒柯萨奇病毒（CV-A16）为研究对象，结合实验分析、双标记方法（TCID₅₀和RT-qPCR）以及逐步建模策略，分析了病毒在异质沉积物中传播和衰减过程中的灭活、界面灭活及吸附作用。静态批量实验表明，CV-A16在水相中的灭活速度明显较慢，需要106–191天才能使病毒传染性降低90%，而在饱和沉积物中这一过程仅需约12天。柱状实验结果显示，动力学吸附-解吸是主要的衰减机制，而与表面相关的界面灭活则是另一个重要途径，且该效应会随着病毒吸附的增加而增强，表明存在吸附-灭活的耦合过程。进一步分析显示，从粗砂到粉砂，病毒的灭活速率常数在0.002到0.004分钟^–1之间，这说明细粒沉积物中病毒与固体的相互作用更为活跃。此外，激光粒度分析以及病毒聚集体透射电镜观察结果表明，病毒在传播过程中会形成聚集体，而ζ电位的变化则提示这一过程很可能发生在传播的早期到中期阶段。通过研究物理滞留与生物灭活之间的相互作用，本研究为提高对病毒传播的预测精度以及地下环境中病原体相关健康风险评估的准确性提供了理论框架。