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贾第鞭毛虫(Giardia)和隐孢子虫(Cryptosporidium)是两种严重危害水质安全的原生寄生虫,主要通过饮用水和食品等途径传播疾病,由于卵囊和孢囊的表面包裹着一层较厚的囊壁,因此具有非常强的环境抗性,常规消毒工艺的氯浓度不能有效灭活隐孢子虫和贾第鞭毛虫,它们通过水厂构筑物进入供水管网,威胁人们健康。
1 什么是两虫?
贾第鞭毛虫(Giardia)和隐孢子虫(Cryptosporidium)(以下简称“两虫”)是两种严重危害水质安全的原生寄生虫,主要通过饮用水和食品等途径传播疾病,由于卵囊和孢囊的表面包裹着一层较厚的囊壁,因此具有非常强的环境抗性,常规消毒工艺的氯浓度不能有效灭活隐孢子虫和贾第鞭毛虫,它们通过水厂构筑物进入供水管网,威胁人们健康。传统检测手段有严重的滞后性,不能及时准确的报告水中有关两虫的信息。
隐孢子虫存在于70%的地表水中,可耐受传统的氯气处理,最糟糕的是感染后无特效药,全球范围内曾经爆发几次感染,其中最有名几次都发生在美国。隐孢子虫是单一细胞原生动物,约3-7mm 。有微小隐孢子虫、鼠隐孢子虫和贝氏隐孢子虫三种,主要寄生在被感染的动物体肠道内,易感人群为免疫缺陷者(如爱滋患者)、儿童、老人、医务人员等,传播方式以粪-口,手-口途径为主,污染的水源和空气均可传播。
贾第鞭毛虫是单一细胞原生动物,约10-15mm,含4对鞭毛和双核。人、动物共染,被孢囊污染的水和食物均可传播,是我国人体常见的寄生原虫。
贾第鞭毛虫的形态
2 两虫对于人类有什么危害?
隐孢子虫和贾第鞭毛虫(简称“两虫”)是两种严重危害水质安全的病原性原生动物。城市供水系统中的隐孢子虫和贾第鞭毛虫直接威胁饮用水安全,并同时对城市水环境带来生态和健康风险。隐孢子虫/贾第鞭毛虫感染后无特殊临床症状,无预防疫苗,绝大多数抗生素无效,治疗依赖于人体自身的抵抗力,水源性感染已成为最大的感染源,但隐孢子虫/贾第虫的孢/卵囊对传统的水处理法中氯化消毒有抗性,膜过滤法也不能完全去除。所以早在 1996 美国疾病预防控制中心就将隐孢子虫感染列入国家必须申报的传染病名单,2002年将贾第鞭毛虫感染列入国家必须申报的传染病名单,并提出了相应的检测方法。2006年中国卫生部将隐孢子虫和贾第鞭毛虫检测写入《生活饮用水卫生标准》GB/T 5750-2006中,,规定两虫检测为非常规检测项目,并提出了相应的检测方法。
隐孢子虫和贾第鞭毛虫产生的卵囊和孢囊对环境有很大的抗性,人体只要摄入几个就会生病。贾第鞭毛虫致病剂量为10~100个活孢囊,隐孢子虫致病剂量仅为1~10个活卵囊。
主要感染方式:主要通过患病动物粪便中的卵囊污染食物和饮用水而感染人畜。主要易感人群为:儿童、老人或免疫力低下的人群。发病症状:头晕、恶心、腹痛、呕吐、腹泻、低烧甚至死亡等。
3为什么进行两虫检测?
首先,可减少水处理的要求,如果水中隐孢子虫越多,就需更多的处理以达到降低的目的
其次,保护公众,因为隐孢子虫可威胁你的生命。还有,来自于公众压力,所有的消费者都希望饮用水安全。最后,疾病爆发后成本极高,比如影响旅游者,关闭公共服务,要求煮沸饮用,一旦发生感染,对于供水公司有潜在法律上的影响等。以及基础研究的目的。
4 我国两虫检测的情况?
为了保障饮用水安全,实施优质供水,国家建设部在2005年6月1日正式实施的《城市供水水质标准》(CJ/T 206-2005)中增加了贾第鞭毛虫和隐孢子虫的微生物指标。要求:<1个/10升水。国家卫生部在2006年12月29日发布的《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)中增加了贾第鞭毛虫和隐孢子虫的微生物指标。要求:<1个/10升水。在实验方法的淘洗/浓缩部分,首先主要推荐了Envirochek方法(Pall公司),供选的还有其他方法。为了完成国标的检测要求,开展行之有效的“两虫”检测工作,建立“两虫”检测实验室势在必行。我国一些供水企业和研究部门已经开始了这方面的工作。
5 当前两虫检测的方法是什么?
当时在美国密尔沃基爆发了感染事件,40万人被感染,其中160人直接死亡。在美国乃至全球产生了巨大影响,之后美国环保局出台了两虫检测的方法,也就是行业的金标准。
美国EPA于1996年12月起草,于1999年1月修正并通过测定隐孢子虫的1622(EPA-821-R-99-001)方法,在此基础上能同时测定隐孢子虫和贾第鞭毛虫的1623 (EPA-821-R-99-66)方法于1999年4月被批准进行样本分析。EPA1623 方法中首先推荐并在实验中采用的是Pall公司的Envirochek滤器进行实验。
6 如何来进行检测?
实验操作方法是按照美国EPA1623方法,同时根据卫生部、建设部的新标准进行的,并在EPA1623方法的基础上进行完善,根据多次实验总结出的经验,形成了一套科学有效的两虫检测方法。质控回收率达到25%以上,整个实验过程可以在7小时左右完成,准确、及时的报告实验结果,灵敏性高(10ml样品中只有一个孢囊或卵囊也能被检测到),测定干扰少,背景干净(磁珠具有高度的选择性,保证只有孢囊、卵囊被分离出来),操作简单、省时省力。
主要分为如下5个部分:
1) 采样与过滤过程
需要如下主要仪器:Pall公司蠕动泵,Pall公司PE软管,Pall公司Envirochek滤囊,Pall公司Envirochek HV滤囊。同时需要超纯水以及质控试剂盒等。
Pall公司Envirochek囊式过滤器,是美国EPA推荐的首选产品,EPA1623以此滤器作为标准规范流程演示。也是国家卫生部在《生活饮用水卫生标准》中推荐的首选产品,同时也是仲裁时要求使用的产品。美国EPA的研究表明回收率和实验的相对标准偏差均稳定且优于其他可替代产品。
Envirochek囊式滤器在野外和实验室都能方便的使用,可在野外收集多个水样。在过滤和淘洗过程中操作简便,节省操作时间,无需其他复杂的装置,无需拆卸、安装和清洗,使用极其简单。采用1um的绝对孔径,保证了100%截留两虫和100%的卵囊孢囊完整性检测。过滤的水头损失小。同时洗脱率达到80%以上。能有效过滤高浊水, 其可过滤超过1000升的自来水,及50升的源水。一次性使用,密封外壳,可以避免交叉污染的可能性, 淘洗过程中配合使用的Pall公司Shaker摇臂淘洗振荡器可同时淘洗8个水样。
2) 淘洗与离心浓缩过程
Pall公司Envirochek滤囊或Envirochek HV滤囊,Pall公司Shaker摇臂淘洗振荡器
进口250ml锥形离心管,大容量低速离心机等仪器设备。试剂:Pall 公司Laureth -12 试剂,Tris 试剂,EDTA,消泡剂A等。
用淘洗缓冲溶液将滤囊上的物质洗脱下来,洗脱物通过离心作用,使卵囊和孢囊沉淀在离心管底部,去掉离心管中的上清液,收集到含卵囊和孢囊的液体。
3) 免疫磁分离过程
在每个侧平壁试管中加入缓冲液,然后加入离心后收集到的液体,再加入隐孢子虫卵囊分离磁珠和100微升贾第鞭毛虫孢囊分离磁珠。将试管放在样品混合器上旋转。混合均匀后,将侧平壁试管取下,放置在磁极MPC-1上,进行摆动,摆动后马上弃去上清液。用试剂水冲洗试管中的磁珠,并将其全部转移至1.5ml微量离心管中。将微量离心管放置在磁极MPC-S上,进行摆动,摆动后弃去上清液。向微量离心管中加入HCl,涡旋混合,使卵囊和孢囊从磁珠上解离下来。将含有卵囊和孢囊的纯化液转移到井形载玻片中。
4)染色制片过程
卵囊和孢囊在井形载玻片上被荧光染色液和DAPI溶液着色。涂片干燥后,在涂片上加一滴DAPI染色液,用蒸馏水清洗。在涂片上加一滴荧光染色液, 用固定缓冲溶液清洗。最后加一滴封片胶,盖上盖玻片后,就可以在显微镜下观察。
5) 镜检过程
在40X物镜下扫描整个样品,开启蓝色荧光激发滤光块进行观察,扫描直径约4~6微米呈苹果绿的隐孢子虫卵囊和长约8~18微米,宽约5~15微米,呈苹果绿色的贾第鞭毛虫孢囊。在40X物镜下扫描整个样品,开启紫外荧光激发滤光块进行观察,可见隐孢子虫卵囊中个至多有4个明显的天蓝色的核;贾第鞭毛虫孢囊中有2~4个天蓝色的核。在100X油镜下开启DIC相差配件观察孢囊和卵囊,能看到突起、茎、褶皱等内外部形态结构。用两种荧光和微分干涉相衬(DIC)法对着色样本进行检验。观察每一个载玻片,对符合隐孢子虫卵囊和贾第鞭毛虫孢囊大小、形状、荧光特性的对象进行定性、定量分析。
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