另一种方法在沐浴水法规对公共卫生保护海滩

文摘

新方法应该被认为是美国环境保护署(EPA)移动迅速开发新滩监测指引,到2012年底,这些指导原则作为基础的国家和地区与沿海地区的海洋和大湖娱乐水域可以制定和实施监控方案。我们描述和说明一个可能的方法来海滩监管称为“全面工具箱内部审批流程(CTBAP)。“CTBAP包含三个组件。第一种是“工具箱”组成的一个库存对监控目标的指导方针,一系列的测量技术,改善水质和指导通过源识别和预防方法。第二个两个组件实现的原则。这些包括第一,“灵活性”,鼓励和发展一个个性化的海滩最适合当地情况的管理计划和第二,“一致性”的管理计划,以确保一致的国家公共卫生保护水平。这种方法的结果说明通过一个案例研究在研究南佛罗里达海洋沙滩休闲。这个案例研究探讨了不同的监控目标基于两个不同的卫生端点(皮肤和肠胃疾病)和建议研究海滩,海滩监管程序主要关注预防来源。

1。介绍

越来越多的健康问题与在受污染的水域游泳。在全球范围内,估计,每年有超过1.2亿例胃肠道疾病和估计超过5000万例更严重的呼吸道疾病与wastewater-polluted沿海水域游泳和洗澡(1]。自1950年代以来,流行病学研究设计评价之间的关系在点source-impacted游泳海滩和健康风险(即。、胃肠疾病、呼吸道、眼睛、鼻子和咽喉疾病);他们认为所有这些疾病症状增加nonswimmers[相比,游泳2,3]。爆发疾病预防控制中心的报告也证实疾病在美国正在发生从在受污染的水域游泳4]。多余的疾病与沿海水污染也会导致重大的经济负担。在奥兰治县的一项研究中,CA,估计每年330万美元超过疾病成本新港和亨廷顿海滩沐浴在海洋水域(5]。

Swimming-related疾病是主要暴露于微生物病原体,这可能通过点源进入水如污水排放口。然而,最近发生在有其他疾病研究已经证明,明显非点源海滩(6,7),甚至可能从沙滩联系8- - - - - -10]。这些发展强调正在进行的挑战海滩经理和公共卫生专业人员在监测海滩环境和保护其用户的健康11,12]。应对这一挑战,我们提供关于现有法规背景信息;描述一个可能的替代方法考虑到现有的规定;然后这种替代方法适用于研究南佛罗里达休闲海洋海滩来说明一个可能的替代方法的结果。

1.1。美国当前的监管

在美国联邦层面,管辖权娱乐水域通过提供清洁水法案(公告)。美国环保署公告提供的管辖权两种方法控制水质。首先,它提供了管辖权规范的污染物排放海域的美国。具体来说,加入调节代表点污染源排放,即工业、市政等排放通过管道或人工沟渠等交通工具。第二,公告提供的权限设置接入点地表水标准。水体不得超过污染物水平超出许用值取决于他们的“指定用途”(游泳、洗澡、冲浪、滑水、等等)。在大多数情况下,问题的排放许可的权限和设置指定使用标准由环保局委托美国,从而为美国提供完整的权威来实现,也就是说,监控合规,允许,和执行。

海滩环境评估和沿海健康(海滩)法案,2000年加入一项修正案,提出海滩水质指南30符合条件的国家和地区与沿海地区的海洋和五大湖。这些指导方针包括限制肠球菌在海洋水域和两个肠球菌和大肠杆菌在淡水中。single-maximum值,以及每月的几何平均数,是推荐的行为(13]。尽管所有30个州海滩的影响遵循这些指导方针,许多州采用独特的额外的参数集来评估安全的娱乐水域(表1)[14]。在U。年代水监测包括粪便的措施大约3000海滩指标细菌,导致18500年关闭或咨询天2009年发行的休闲海滩(14)(图1)。

十七岁的30个州海滩法案预先关闭至少他们的一些海滩后明显降雨。28个州的不同抽样根据季节和抽样更经常在夏天。22个州不同的频率采样的基础上使用和人类使用较高的样本更经常在海滩。25州基地取样的位置在使用或接近可能的污染来源。两个州(马萨诸塞州和夏威夷)测试水域制药将与人类污水排放的化学物质。七个州在效果预测模型的海滩;其中许多已被证明是更有效的比培养监测技术(15]。四个州接壤墨西哥湾飓风后关闭海滩。德州监视器,创伤弧菌除了肠球菌和夏威夷补充道c . perfringens微生物测试。纽约和罗德岛利用卫生调查监测工作,考虑环境参数(如潮汐阶段,野生动物,和海藻)。新罕布什尔州在地方每月都会发布一个网络系统基于自我报告的疾病从游泳中获得在某些海滩(14]。佛罗里达沿海海滩每周监控其全年使用肠球菌随着粪便微生物指标。佛罗里达适用于2004年的美国环保署休闲水质标准(RWQC)单个样本和几何平均发行海滩报告(16]。

1.2。国际法规

国际法规包括世界卫生组织(世卫组织)和欧盟(EU) (17,18]。世卫组织方法不同于我们传统监测指南海滩粪便污染的敏感性(即。,各种粪便来源的可能性达到水)考虑在确定监测标准(17]。海滩没有已知人类粪便污染点源允许更高级别的比那些粪便微生物指标。

欧盟(18)调节采样计划(采样频率、采样的位置和采样时间),包括藻类和/或其毒素作为人类健康风险的指标(19),最重要的是,“海滩水配置文件”的要求在欧盟所有的海滩。海滩水配置文件是一个重要的监管,因为它需要评估海滩物理,地理和水文条件以及潜在的污染源。这些概要文件被更新时,每2 - 4年(即取决于他们的历史。,是否确定为优秀,很好,足够了,还是贫穷)[18]。

2。方法,目前海滩规定的替代方法

该方法是基于一个替代方法,考虑现有的海滩法规。很明显,美国规定重点污染物排放为粪便微生物指标和监测水平,而国际法规更加依赖容许水质量水平,这包括一个期望的灵活性基于敏感性的海滩。

具体来说,我们提出的建立一个有效的标准我们称之为“综合工具箱内部审批流程,(CTBAP)”(图2)。CTBAP是基于三个步骤,包括库存和两个实现的原则。库存(又名综合工具箱,所有的方法和工具来解决休闲水质。这些包括指导来源识别和预防,以及监测目标和技术指导。实现的两个原则是“灵活性”,这是被纳入当地海滩监管计划和“一致性”提供一个一致的水平的公共卫生保护在国家层面。一致的国家层面的卫生防护意味着监控目标提供相同级别的风险,无论地理位置。所以设置允许细菌指标水平在一个一致的价值,目前实行通过美国法规,健康风险将被设置在一个一致的水平。这种方法背后的基本理论是允许和期望状态,县,甚至beach-specific灵活性,与一个国家批准全国可比人类健康水平的机制保护。的方法和技术替代方法将被纳入所有。

这个国家所有与初始组织在联邦政府层面将创建一个资源的本地团队(包括管理者和科学家以及其他各方在特定的当地条件)方面有经验的可以使用战略当地海滩管理计划最适合他们。国家所有,除了提供监控目标的选择和技术,还应该包括指导采样时间、位置、频率和方法;预测建模(预测和短时预测)需要美国所有企业提供;信息交流沙滩海滩玩的条件;卫生调查方法;源跟踪/示踪研究方法;健康风险研究技术包括微生物风险评估量化、流行病学研究中,自我报告系统;污染防治方法通过基础设施建设、社区教育、动物控制,等等。施将由国家监管机构需要不断更新跟不上而获得的知识领域的新进展娱乐水质监测和污染防治。

专门提供“灵活性”州和地方监管机构海滩,我们建议(1)易感性的容许范围的目标基于海滩粪便污染的方法和(2)一个备抵附加在欧盟措施和控制方法。我们相信灵活性的概念也可以进一步包括保障多个证据建立整体安全水平。目前休闲水质监测,例如,一些州包括多个措施,但这些措施通常是独立的;如果超出阈值对测量,然后发出一个顾问。另一个组件的“灵活性”范式是允许安全评估基于集成的证据。一个集成的证据是一致的方法用于空气质量标准。例如,对于空气质量标准,测量多个成分,以及它们结合的共同开发一个“风险”指数,即空气质量指数(AQI) [20.]。类似的方法可以作为一个选项包括CTBAP过程开发标准休闲洗浴,集体在多个证据可以用来评估疾病的概率。这些措施可以包括多个证据的微生物指标,结果从建模、天气状况,额外的微生物指标(包括可能的病原体),和其他因素。

第二个原则,即“一致性”,建立一个全国卫生保护水平一致。提供太多的灵活性州的人们的一个担忧是,健康保护不平等。这可能是一个国家的解决方案和不同的专家团队在国家机构(如美国EPA)可以定期审查拟议的海滩各州的监管计划。特异性的海滩上,科学的当前状态,和经验以及海滩监管计划的其他海滩,这个小组将批准或推荐某些修改海滩监管计划。这将允许对特定站点的发展计划,是可以接受的,而且与其他海滩监管计划。因此,基线使用不是一个单一的微生物标准,这可能会给一种虚假的平等保护(因为推荐指标在不同执行不同的海滩和在不同条件下),但一个团队的专家评审员会评估健康风险。

为了实现这种方法,海滩监管机构应给予合理的时间来开发他们的海滩监管计划发布后的施莱环保局。在此之前,传统的标准可能仍然有效。批准计划数量的增加,一个矩阵可能产生类似Boehm et al . 2009年提出的11]。矩阵,这些作者推荐是基于某些因素(如气候条件和污染源),以及任何其他因素被认为是重要的国家和/或当地的监管机构。虽然这个方向海滩监管建议为即将到来的年,数十年迅速随着科学的进步,这种做法也将比传统方法难以应用的海滩最初规定,需要更大的负担本地监管机构和EPA海滩。因此,这种方法的实际实现将取决于当这种方法变得可行的在地方和国家的水平。

3所示。结果,成果应用建议的方法

说明的一些方面的推荐方法,一种专门研究非点源海滩作为案例研究。假设存在一个全面的工具箱上面提出的指导可能派生,随着当地条件知道这个海滩,海滩监管计划可能被开发。下面是不同方面的讨论可能包含在这样一个海滩监管计划,将被提交给国家监管委员会审查和批准。鉴于海滩案例研究研究,实际的数据海滩可用以指导适当的监控技术的发展目标和源识别/预防措施被包括在海滩监管计划。监管机构对海滩不研究可能需要一些知识与任何可用的研究类似的海滩的沙滩(类似的污染源,地理区域、海滩使用,资源,等等)为了发展他们的特定站点海滩监管计划。

3.1。海滩水概要

案例研究的海滩位于弗吉尼亚关键在迈阿密戴德县,佛罗里达州,美国在地理上分为“亚热带”平均环境温度24.8°C。这个海滩是县唯一的海滩,让宠物(21]。考虑到免费入场,海滩位于中央位置访问的许多县的居民,海滩可以成为拥挤尤其是在周末和假期,在小时当海滩是开放的(从黎明到黄昏)22]。

广泛的评估研究的海滩附近没有发现来自点源污染的海滩(如污水排放口、没有电梯,和交叉连接污水排水管风暴),或不太明显的非点源的来源(如化粪池)(23]。这个海滩通常符合监管监控标准但定期(例如,0.9 times per year averaged from 2002 to 2012) has been placed under a beach advisory due to microbial water quality violations (Florida Healthy Beaches Program Database).

在研究海滩,微生物指标水平变化显著的空间(位置)和暂时的(时间)24- - - - - -26),经常观察到其他海滩(27- - - - - -30.]。Enterococci,当前所使用的微生物目标推荐海洋水域和监管机构在研究海滩,基于采样的位置不同,与高水平观察附近的海岸线和低水平观察到海外。假设这些空间差异是由于Enterococci释放从潮间带区域微生物被认为再生砂和坚持31日- - - - - -33]。颞可变性是现场由潮汐、降雨,太阳辐射的影响31日,34,35]。

考虑到广泛的beach-specific数据,很明显,任何监测目标(即。,such as Enterococci) should include a monitoring technique that considers both spatial and temporal variability for the study beach (Table2)。如果从海岸线Enterococci沙子被认为是与人类健康有关,监测技术应该这样设计这个Enterococci信号是最明显的。这将意味着采样地点和时间,预计将微生物浓度升高时,大多数人可能会暴露在这些水域(即。后,在早上高峰颠峰或降雨事件,并尽可能接近海岸线)。然而,如果一个Enterococci和人类健康之间的关系研究海滩被认为是由海上Enterococci来源,如无意污水泄漏,监管者可能考虑发展抽样策略,目标这些来源。这将导致采样地点和时间,从沙来源微生物浓度预计将至少(即。,during noon and afternoon, after peak low tide, avoiding sampling after rain events, and sampling offshore possibly at waist deep waters) (Table2)。在这种情况下,Enterococci水平升高将显示一个新的离岸和有潜在危险的污染来源。目前样品收集在腰深水符合关注识别近海污水的影响和避免高背景水平与非点源的来源源自潮间带。

3.2。和疾病监测目标端点

监控目标可以包括微生物、化学、水文、或健康风险的另一个指标,而疾病端点包括胃肠道、皮肤、呼吸道、眼睛和耳朵的疾病。最常见的疾病端点评估传统休闲游泳是胃肠疾病(GI)。一个常见的方法来比较潜在的疾病监测目标端点是通过流行病学研究。这是通过识别人类的健康结果之间的关联和监控目标。在美国绝大多数的海滩,一个流行病学研究专门为海滩不可用,因此类似的海滩或流行病学研究等方法定量微生物风险评估(QMRA) [36)可以用来帮助确定适当的监控目标。

在随机对照研究海滩,流行病学研究与综合水微生物和环境监测已经完成6,34,37]。在流行病学研究中,自我报告的风险增加皮肤、呼吸道和消化道疾病与娱乐有关洗澡(6]。统计上显著的协会之间的观察(a)皮肤病和Enterococci水平取决于膜过滤,(b)皮肤疾病和24小时的前期降雨,和(c)呼吸道疾病和水温的倒数37]。环境条件和微生物评估在这项研究中被发现统计与自我报告的胃肠道疾病。然而,研究结果确实表明胃肠道疾病和两个F之间可能的模式⁻大肠杆菌噬菌体,贾第虫属spp。,被发现(表15总研究的4天3)[34),在3的5天发现了多余的胃肠疾病最高(见表由星号(*)代表人数3)。鉴于“灵活性”的原则,这些目标,F⁻大肠杆菌噬菌体,贾第虫属spp。应该因此视为增加用于评估水质的施莱在这个网站。

关于疾病的端点,我们实现的灵活性的概念通过多个端点(健康的考虑34)(表2),这是基于测量健康端点从超过一种类型的疾病(例如,胃肠道、皮肤和呼吸系统)。使用此方法,监管机构可能防止更广泛的健康影响,可能导致从洗澡,从其他污染源,因此除了人类污水含有肠道病原体。然而,多个健康端点,当应用到数据用于研究海滩,是由皮肤疾病的增加报告给他们的优势相对于其他疾病。因此,案例研究的沙滩上,多个健康端点方法可能被认为是一个微生物目标将用于评估风险从皮肤疾病和另一个目标是用来评估胃肠道疾病。

3.3。源识别和预防

尽管监控是海滩上的一个重要方面的规定,源识别之后,源预防的关键是建立安全的海滩环境长期可持续的方式。这种关注也符合环保局通过公告管辖减少污染物排放。然而,海滩研究异形网站没有识别点污染源。相反,一些非点源的来源确定了包括降雨径流(31日),游泳者脱落(38,39),狗的粪便(21),和沙扩散(40,41]。这样的观察不仅研究观察到海滩,还在美国和许多其他海滩网站之外(11,15,42]。所有这些来源接触沙滩和/或直接发布的沙滩。此外,分析沙滩的网站已经确定了潜在的病原微生物包括原生动物,单独,真菌,细菌,金黄色葡萄球菌(43,44]。

重点应该因此补救的沙来源通过多种方式,例如控制径流(45)和固体废物控制(46鸟,限制宠物的数量,47),通过提供淋浴和减少人类脱落(43]。

地址需要纠正非点源的扩散污染来源,各种源识别技术(48)需要提供海滩所有的监管机构为了他们这些技术包括在海滩监管计划。卫生调查方法,微生物源示踪研究技术和跟踪方法需要简化,更容易获得监管机构通过包含在所有。一旦确认了来源,通过所有的指导,海滩监管机构可以进行各种来源的预防技术作为他们的海滩监管计划的一部分。

4所示。讨论和结论

海滩的复杂性系统,特别是海滩不是由点源污染(34),意味着需要更多的新颖的和综合的方法,以更有效地保护游泳者的健康,同时限制逆向约束可能导致不必要的海滩关闭和经济损失5]。CTBAP提出开发一个全面的工具箱提供了一个潜在的库存监控目标,测量技术,指导来源识别和预防。实现将基于“灵活性”的原则,鼓励国家确定自己的目标,因为他们开发沙滩管理计划和“一致性”,其中包括一个计划在国家层面的评估,确保一致的水平的人类健康保护。

为此,研究具体建议海滩了这里关注控制排放和提供更多的灵活性在接入点允许水平。上述研究海滩的主要污染源是作为储层的砂指示器和致病微生物接种在沙滩上人为和英汉动物来源。因此,持续监测所需的砂和补救建议防止沙子成为微生物不断污染水源通过潮汐作用和降雨等环境条件。这是除了前面提到的(即源预防技术。,runoff diversion and treatment and bather and dog source remediation and prevention) to preemptively limit sand and water pollution.

的范围内当前美国法规,据悉,美国环保署已有限的权力,包括限制调节水只是沙滩上的沙粒(相对于调节)。在这个限制,考虑到需要控制污染源,建议,作为实施计划的一部分,考虑将砂措施作为监控程序的一部分。理想的海滩管理计划应该包括注重维护砂质量改善水质量的一种手段。建立理想的施莱,在联邦一级,会承认砂作为潜在来源,理想情况下,施也为测量提供指导,建模和修正这些微生物沙来源。

对接入点,容许水平没有发现关系之间的研究网站粪便细菌指标和肠胃疾病。现场指标水平强烈取决于环境条件可能不是相关病原体的担忧,因此缺乏健康的关系。然而,考虑到潜在的协会与皮肤疾病,Enterococci应该仍然在这个海滩的监测标准。因此,推荐的标准应该包括Enterococci,海拔在价值观的理解可能表明一个潜在的皮肤疾病风险与胃肠道疾病的健康风险。这个监管机构应该考虑在决定是否将海滩报告基于这一指标。如果这样的警告,建议风险沟通策略考虑的潜在疾病的结果(例如,推荐淡水淋浴后使用海滩)。

Enterococci也会有利于评估潜在的污水污染海洋来源;因此采样协议应包括取样,如前所述,水平将是基于采样时间和地点(即低。、抽样waistdeep水在中午或下午)。高水平在这些情况下应该认真对待,因为他们可能表明其他离岸粪便污染源的影响(例如,从停泊的船只)除了预期的沙扩散的主要来源。

也推荐这个海滩研究确定的F⁻大肠杆菌噬菌体,贾第虫属仕达屋优先计划。可以作为指标gastrointestinal-related疾病之前考虑到流行病学结果有限,因此他们的监控程序。这可能是通过另外一种方法比传统的流行病学研究,如微生物风险评估量化。如果进一步的研究保证其使用,F⁻大肠杆菌噬菌体可以添加监控目标随着Enterococci,贾第虫属仕达屋优先计划。可能是用来确认目标肠胃健康风险的存在。拟议的海滩接入点监测监管计划类似于现有的这个海滩除了抽样计划的不同理解如何使用Enterococci和解释其水平,强调源头预防(如狗的排泄物污染最小化,径流管理、固体废物管理、等等),和潜在的补充监测(F⁻大肠杆菌噬菌体,贾第虫属spp)协助预测胃肠道疾病。

实施“全面工具箱在审批过程中,“这个研究站点将大大受益于指导对最小化影响沙来源,将受益于指导评估的措施⁻大肠杆菌噬菌体,贾第虫属spp,将受益于指南样本收集和处理,并将受益于评估指南非传统疾病端点等皮肤疾病。这些组件可以被添加到施一次批准通过联邦一级审查委员会从而确保类似的国家保护水平通过这个面板。

作者承认发展CTBAP需要大量的额外资源。评估的建议,将经批准的方法纳入联邦政府维护所有需要验证的替代方法在连续的基础上,建立共识和相当多的与美国的接触和海滩经理。实施CTBAP因此需要相当大的投资时间和资源由联邦政府和州政府,长期投资,收益最终通过改善水质和公共卫生。所隐含的德怀特et al ., (5],过剩的疾病相关成本休闲游泳的许多每年数亿美元的两个加利福尼亚海滩。考虑所有的海滩在全国范围内,带来的可能是实质性的投资旨在改善方法监测和改善水质的休闲海滩网站。

确认

这项研究的部分资金由美国国家科学基金会(NSF)和国家环境卫生科学研究所(NIEHS)海洋和人类健康中心迈阿密大学罗森斯蒂尔学校(NSF 0 ce0432368/0911373)和(NIEHS P50 ES12736);一个NSF活在海洋和人类健康;养和ERDF收敛资助欧洲环境和人类健康中心(埃克塞特大学)。

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