挪威一起因空气除尘设施被污染而导致的军团病暴发

David

Clinical Infectious Diseases 2008;46:61–69

An Outbreak of Legionnaires Disease Caused by Long-Distance Spread from an Industrial Air Scrubber in Sarpsborg, Norway
挪威一起因空气除尘设施被污染而导致的军团病暴发
Karin Nygård,1  Øyvind Werner-Johansen,3 Svein Rønsen,4  Dominique A. Caugant,1  Øystein Simonsen,5.  Anita Kanestrøm,5  Eirik Ask,6  Jetmund Ringstad,5  Rune Ødegård,7  Tore Jensen,2  Truls Krogh,1  E. Arne Høiby,1  Eivind Ragnhildstveit,5  Ingeborg S. Aaberge,1 and Preben Aavitsland1

1Norwegian Institute of Public Health and 2Geodata, Oslo, 3Municipal Health Services, Sarpsborg, 4Municipal Health Services and 5Østfold Hospital Trust, Fredrikstad, 6Telelab, Skien, and 7Norwegian Institute for Air Research, Kjeller, Norway

Received 22 June 2007; accepted 24 August 2007; electronically published 30 November 2007.

Presented in part: 6th International Conference on Legionella, Chicago, Illinois, October 2005 (abstract 154).

Reprints or correspondence: Dr. Karin Nygård, Div. of Infectious Disease Control, Norwegian Institute of Public Health, Pb 4404 Nydalen, NO-0403 Oslo, Norway (karin.nygard@fhi.no).
Background.  On 21 May 2005, the Norwegian health authorities were alerted by officials from a local hospital that several recent patients had received the diagnosis of legionnaires disease; all patients resided in 2 neighboring municipalities. We investigated the outbreak to identify the source and to implement control measures.

Methods.  We interviewed all surviving case patients and investigated and harvested samples from 23 businesses with cooling towers and other potential infection sources. The locations of the businesses and the patients' residences and movements were mapped. We calculated attack rates and risk ratios among people living within various radii of each potential source. Isolates of Legionella pneumophila were compared using molecular methods.

Results.  Among 56 case patients, 10 died. The case patients became ill 12–25 May, resided up to 20 km apart, and had not visited places in common. Those living up to 1 km from a particular air scrubber had the highest risk ratio, and only for this source did the risk ratio decrease as the radius widened. Genetically identical L. pneumophila serogroup 1 isolates were recovered from patients and the air scrubber. The air scrubber is an industrial pollution-control device that cleans air for dust particles by spraying with water. The circulating water had a high organic content, pH of 8–9, and temperature of 40°C. The air was expelled at 20 m/s and contained a high amount of aerosolized water.

Conclusions.  The high velocity, large drift, and high humidity in the air scrubber may have contributed to the wide spread of Legionella species, probably for >10 km. The risk of Legionella spread from air scrubbers should be assessed.

麦苗

这篇文章挺有意思，本人翻译了一下，真诚希望各位专家提出改正意见，以提高英语水平。

因原稿有些错误,现修改复发.

[ 本帖最后由 麦苗 于 2008-3-5 22:10 编辑 ]

David

将翻译贴出来方便大家学习
挪威一起由空气洗涤器引发的军团菌病爆发

军团菌病（Legionnaires disease，LD）1976年首次发现在美国费城的退伍军人聚会上，参加人员中发生了很严重的肺炎。这种细菌主要通过人体吸入污染的气溶胶而发病，被称为嗜肺性军团菌。军团菌病主要发病为成年人，吸烟、有长期肺部疾病、年老、免疫力低下是发病的主要危险因素。在欧洲军团菌占所有社区获得性肺炎致病菌的1.9%，住院肺炎病人的4.0%，ICU肺炎病人的7.9%。多种可产生气溶胶的装置与疾病的发生有关，如冷却塔、蒸发式冷凝器、空调系统，食品杂货店的薄雾机、淋浴，尤其是冷却塔可以造成较大范围污染气溶胶的播散。
LD在450万人口的挪威是一种罕见疾病，自1980年，每年只有不到25名病例报道，大约有一半的病例是境外旅行感染。此前，挪威只有一起爆发报道。医生如发现单发或暴发军团菌病例要立即向地区卫生官员报告，再上报挪威公共卫生机构（NIPH）。
2005年3月21日，设在NIPH 的24小时服务电话收到Fredrikstad医院医务科报告，最近几天，有不同于平常明显增多的18名肺炎病人，其中3名已经确诊为军团菌肺炎，经初步面谈表明没有共同暴露史。同天市卫生官员立即开始爆发调查，本文记述了挪威最大的军团菌爆发事件调查情况，证明空气洗涤器是一个新的军团菌贮源。
方法
背景：Østfold医院为25万地区居民提供临床医疗微生物服务，包括2个工业城市Fredrikstad 和Sarpsborg的12万居民。由这两个地区的卫生官员和来自NIPH的流行病学专家成立多学科专家暴发控制小组，协调开展调查和采取公共卫生措施。
环境调查：调查所有的冷却塔包括已有注册的冷却塔和小型未登记的冷却塔。现场从设备管理者处获取以下信息：操作管理程序、日常清洁消毒、环境条件包括PH和循环水温度，还有前2月的非规律事件，如操作开始的周期、事故，设备运行中的问题。从这些信息和设备地点，评估每处设备成为暴发污染源的可能性，一些设备被排除。通过媒体发布公告督促未注册冷却塔的公司与市职能部门联系。政府和媒体公布了可疑设备，对所有设备进行了评估，考虑与爆发有关的进行深入调查，然后将所有可疑污染源的位置信息纳入地理信息系统（GIS）。
流行病学调查：告知当地医师注意并放宽尿可溶性抗原检测，加强监测和查找病例。当地微生物检测科和暴发控制小组间建立起直接联系。提示欧洲和国内其它地区的医师询问军团菌感染病人是否到过感染区。
一名病例被确认，理由：（1）患有肺炎，（2）实验检测为嗜肺性军团菌1型感染，（3）发病在2005年3月1日到4月，（4） 出事或发病前两周生活或到过这两市。
调查所有的病人及其亲属发病前2周内的活动和外出情况。把每位病人的每日活动和居住地点标注在GIS上，还有从国家人口登记处获得的Fredrikstad和Sarpsborg两地居民的准确住址信息。
采用回顾性队列研究的方法，分析暴露于每个潜在污染源的发病风险。居住地距污染源远近代表暴露程度。只纳入5月份登记的病例。
假设居处地离污染源近的居民罹患率高，距离越远越低。围绕每个潜在的污染源划分了5个环形区域，从1000米-10,000 米半径范围逐渐增加。按渐增的半径范围计算居民罹患率，每个潜在污染源按5个区域计算RR值。此外，以居住在距污染源110000米外居民为参照，与划定的各环形区域相比较，我们认为只有真正的污染源会随着距离增加发病风险减少。
微生物学调查：实验室证据以分离出嗜肺性军团菌1型或尿可溶性抗原检测阳性为准。收集存活病人咳痰或死亡病例肺组织，用缓冲活性炭酵母琼脂培养基进行培养，确定血清型和基因型特征。从3月24日监测开始收集相关冷却塔和类似设备，当地河流和湖泊及其它可疑污染源的环境标本。采集循环水水样，另用涂抹法采集潮湿的物体表面样本。实验在当地实验室进行，采用标准程序分离军团菌和异养细菌计数。提取的军团菌送往NIPH鉴别病人血清型和基因型。采用两种不同基因方法来检测病人与环境分离株，并设立对照株，用两对不同引物进行随机扩增多态性分析（采用快速随机扩增多态性分析盒），用HaeIII酶进行限制性片段长度多态性分析。
气溶胶播散调查：利用每小时气象播报信息提供风向和风速，室外25米高温度，8—15米大气温度稳定性数据。采用AirQUIS和高斯阵喷模式描述相关时期内潜在污染源排放出的气溶胶传播和扩散状况。我们假定气溶胶微粒2.5mm大小，管道直径1米，出口风速为3米/秒，喷射速度为100克/秒。模式结果反映相对1公里方形位点内的气溶胶平均相对浓度。计算每小时这些地带的气溶胶平均相对浓度并纳入同期的GIS。以3月16日发病的中期时间为参照减去7天的潜伏期，推算有害气溶胶排放集中在3月7-11日。
因为不知道不同排放点气溶胶发散速度，模型给出的浓度只能是一个参照依据。而且，因为排风量和建筑导致的湍流影响，模型不能代表烟流当时的播散状况。
将烟流分布模型按层引入GIS，然后计算在发病潜伏期内因居住或外出暴露于不同烟流播散区域病人的构成比。
结果：
流行病学描述：共确诊56例病人，发病时间为3月12日到25日，13-17日为高峰。病人平均年龄为69岁（从35–94岁，中位数70岁），共有33名男性和23名女性。50人有基础性疾病，其中有肺部疾病，特别是长期阻塞性肺部疾病，高血压，心脏疾患者最多。10人死亡，病死率17.8%，均为老年人，年龄68–94岁，平均为80岁，都有基础性内科疾病。32个病人住在Sarpsborg，19位在Fredrikstad，两地感染率分别为6.4/万和2.7/万。5个病人是游客，4个发病在3月的6-10日，1个发病在3月的16-18日。年龄特异性发病率在Sarpsborg居民中随年龄增加而增加，而在Fredrikstad年龄60-69岁发病最多。
环境调查：对23家公司或机构的41个气溶胶排放装置进行评估，包括31个冷却塔，6个空气洗涤器，3个带有喷雾装置的干式冷却器和1个生物处理厂。23个公司或机构中的15个不具有污染条件，因为他们在爆发期间没有开启，或采取了高标准的管理控制方法，或距离发病的主要居民区较远。余下8个被认为是可疑污染源并进一步深入调查。没有按照国家规范要求操作的5个冷却塔被立即关闭。
微生物检测：10个病人中培养出军团菌血清1型，6个取自死亡病人的肺组织，4个取自存活病人的咳痰。用一对引物扩增后，所有分离株显示为同一类型，然而用第2对引物扩增后，有2例不同，这2个分离株用第2对引物扩增后呈现另外的单一条带。用HaeIII限制性片段长度多型性显示这两个相同的分离株虽然其它方面与别的分离株相同，但缺失1个大的限制性片段。这两个有微小差异的分离株来自1个3月7-9日到过Fredrikstad病人和1个居住在Sarpsborg的病人。3月23-26日期间，总共从两地15家公司/机构的冷却塔和其它可能污染源采集了76份环境标本，从E公司的冷却塔、F公司的空气洗涤器和它的下游河水中分离出军团菌1型，只有空气洗涤器和河水标本用基因学方法证明与病人标本一致。
队列研究：通过回顾性队列研究，我们发现只有一个传染源就是F公司的空气洗涤器，随着居住地向中心位置靠近，LD罹患率和相对危险度增加。
气溶胶散布装置：爆发期间，每日平均温度为6-10℃， 空气相对湿度50%–80%。风向沿西北—东南轴线变化，平均风速3–6米/秒。F公司空气洗涤器的烟雾模型最符合病例分布特点。
污染源：F公司采用多种木制成分生产木制化学品如纤维素、粘合性木质素和分散剂、酵母产品、生物乙醇，化学香精。为保护环境采取了一些措施减少污染向空气和水中排放，其中有空气处理设备如空气洗涤器和废水的生物降解处理设备。
出问题的空气洗涤器原用于自理清洁木质素生产中吹干工艺产生的空气，这种空气与外部新鲜空气混合进入洗涤器，经喷水处理后混合气体遇水冷凝，空气中污染物和灰尘微粒进入水中，排放出带有湿气的气体。进入洗涤器处理的空气为80-90℃高温，用于喷淋的水在洗涤器中循环使用，由于大流量的气溶胶通过管道，必须不断地用冷水（10-12℃）替换，以保持水温低于40℃。空气洗涤器中循环水量不超过4m3，水流速度小于20米/秒。洗涤器内桶常规每3-4周用高压热水清洗一次，距爆发最近的一次清洁是3月底，但没有进行消毒，清洁时循环水移入储存桶，然后重新用于空气洗涤器。没有人工清洁泵和管道，桶壁和管道有层结实的水垢利于生物膜的形成。6月8日关闭了空气洗涤器，开始执行新的清洗消毒方法，复用后采集样本做军团菌培养以评估处理方法。对能产生气溶胶，利于军团菌生长和传播的所有设备操作制定新的国家规范。
讨论
我们证明一家工厂的空气洗涤器是此次挪威最大军团菌爆发的污染源，到目前为止共有56人发病，其中10人死亡。流行病学和微生物学调查、气溶胶播散模型和空气洗涤器内军团菌的生长条件评估都证明空气洗涤器是一个新的军团菌爆发污染源。爆发警报后，对这一地区实行了以往用于社区获得性军团菌治疗的经验性治疗。尽管采用尿酶检测容易发现爆发和新发病例，但我们认为可能还有许多较轻微的病例没有被发现。
直到最近，军团菌传播的最大范围被认为在3公里内。然而，2003在法国Pas-de-Calais地区的冷却塔引发的军团菌爆发中范围达6-7公里。此次爆发显示传播范围甚至更远，虽然只证明3公里范围内危险性增加与地域差别明显，但8位病人称他们从没有到过污染源10公里范围内，这表明空气洗涤器比冷却塔传播范围更大，它排出的空气具有压气，达到较高风速。污染的空气洗涤器排出的气体风速为20 m/s，飘水4–5 m3/h，这远高于带有相同循环水量的冷却塔所排放的气体风速和飘水量，因此更利于空气洗涤器中军团菌的传播。高排放位置和排放风速也可能造成紧靠洗涤器处气体密度低，这正好解释为什么当地工人中没有发病。
还有一种假设，同一时期有2个以上的污染源排放相同的军团菌菌株，引起远距离的传播。但是，调查结果表明只能有一个污染源：（1）军团菌爆发相当罕见，整个地区所有病例都发生在相同短时间内，2城市间没有差别；（2）只在一个城市罹患率随年龄增加而增加，这一地区正是洗涤器所在位置；（3）只在这一地区随着接近污染源而罹患率增加；（4）从爆发病例中分离的军团菌只与1个环境样本吻合。因此，我们认为不可能有多个污染源。
采用回顾性队列调查设计从多个冷却塔和类似的设备找出污染源，虽然不知道准确暴露时间和暴露期，但我们有充分理由认为年长者留在家里的时间更多，可以用居住地代表暴露情况，并且有关人员活动的信息相比居住地更易于导致错误和偏倚。这个方法要依靠GIS系统，GIS存有当地每位居民住处的全部信息，当怀疑有多个疑似污染源的时候，这个方法也能用于其它军团菌爆发调查。如果不能获得完整的居民登记，可以收集病例的家庭住址和人群样本进行病例对照研究。由于没有气溶胶模块，我们的传播模型没有设计不同成分微粒、二次气溶胶形成，以及由于浓缩、蒸发、凝结过程所引起的微粒大小变化间的交互作用，因此模型结果只显示气溶胶烟雾和稀释烟雾传播方向和范围的一般特征，目的是判断气雾源点与病人居住地间关系，而不评估实际的密度水平。
经鉴定病人标本的军团菌血清型与空气洗涤器是同一型别，而不是其它可疑污染源充分证明F公司与此次爆发有关。但是，其它地区报道可以在相临的冷却塔检测到同种军团菌，因此微生物结果要与流行病学和环境学调查结果一起解释。难以解释为什么空气洗涤器经过几年运行后，突然引起了大的爆发，传染曲线表明污染排放至多持续了几天，洗涤器具备富养环境，容易生成厚的生物膜后剥脱，可以使循环水和排出的气溶胶中军团菌密度突然增高。
前提是距空气洗涤器的空气入口200米范围内有一个带有开放式通风水池的生物处理设备，这些水池能贮藏高密度的军团菌，影响空气洗涤器的微生物环境。
重要的是在军团菌爆发时需要考虑所有可能的气溶胶产生装置，此次爆发中更为突出，爆发显示范围至少有10公里，表明工业空气洗涤器在某种条件下可以成为高效的气溶胶播散器。GIS的有效性在爆发调查中也得到证明。

怡之秋

值得关注和发人深省。。。。谢谢老师，问好。

小港弯

谢谢David老师！近来我院老年科肺部感染有所增加，下载学习了会注意这方面因素。