废水监测如何跟踪COVID-19感染

通过污水监测准确识别社区COVID-19感染的变化正在接近现实。的一项研究斯坦福大学和密歇根大学研究人员已经确定了一种方法，不仅可以检测废水样本中的病毒，还可以跟踪感染率是上升还是下降。

测试的废水——一个健壮的来源COVID-19那些感染了病毒的粪便,可以用于更负责跟踪和补充信息公共卫生官员依靠在评估努力包含病毒,如加强公共卫生措施甚至疫苗时可用。

该测试通过识别和测量SARS-COV-2(导致COVID-19的病毒)的RNA形式的遗传物质进行工作。“这项工作证实，污水中SARS-CoV-2 RNA浓度的趋势与社区中新冠病毒感染的趋势一致。废水数据补充了临床测试的数据，并可能提供更多关于社区内COVID-19感染的见解，”斯坦福大学土木和环境工程教授亚历山大·伯姆(Alexandria Boehm)说。

在美国努力应对破纪录的每日传播率之际，获取更多信息以跟踪激增并为当地社区的公共卫生政策提供信息，仍然是管理病毒的关键。COVID-19很难跟踪，许多无症状或轻症病例未被发现。那些确实接受了检测的人仍然可能在收到检测结果之前传播感染，从而抑制了快速识别、治疗和隔离以减缓传播。更快地发现病例高峰可以让地方官员在疾病达到一个关键临界点之前更快地采取行动，在这个临界点上，传播变得难以控制，住院治疗淹没了当地的卫生系统。

通过废水RNA监测来追踪COVID-19正在全国范围内取得进展，并可能在人们识别出病毒症状的前几天向决策者发出可能爆发疫情的警告。病毒RNA可以在污水处理设施中从污水中分离出来，并通过复杂的技术回收过程进行识别，废水中的相对数量与病例数相关。任何拥有连接下水道系统的厕所的人都可以定期沉积这些生物样本，使废水取样成为社区中关于COVID-19的包容性信息来源。

考虑到这一点，研究人员试图通过比较两种形式的废水中检测病毒的能力来提高对COVID-19的废水监测的有效性和准确性，这两种形式的废水主要是液体流入或沉淀的固体(沉淀在水槽中)。目前的研究大多集中在进水样品;然而，研究小组注意到许多病毒对固体有亲和力，预计这些样本中的病毒浓度更高，这可能提高检测和一致性。

研究人员发现，与液体样品相比，沉淀的固体样品浓度更高，对SARS-CoV-2的检测能力更好。“这些结果证实了我们早期的想法，即以废水中的固体为目标，将导致在社区中对COVID-19进行敏感和可重复的测量。这意味着当病例仍然相对较低时，我们可以追踪上升趋势，”密歇根大学土木与环境工程副教授克里斯塔·威金顿(Krista Wigginton)说。Wigginton和Boehm共同领导了这项研究。

随后，研究人员从2020年3月中旬至7月中旬对圣何塞-圣克拉拉区域废水设施的约100个沉淀固体样本进行了测试，统计了每天的浓度数字。利用统计模型，他们将这些浓度与该县提供的COVID-19确诊病例进行了比较。他们的结果跟踪了该县的病例趋势，5月和6月都在减少，7月达到顶峰。

这项研究为确定新的疫情、发现热点、确认病例减少和为公共卫生干预提供信息提供了一种可能的方法。随着学校重新开学，该技术可以在各地区实施，以确定社区病毒传播是否正在减少。它也有可能用于缺乏强大的个体临床测试资源的地区，例如伊利诺伊州的测试站点在测试结束后提前关闭。

研究人员指出，仍然需要一些信息来更好地理解废水测试的局限性，并改进可以收集到的信息。病毒在废水中的衰变速度、病毒RNA在患病时脱落的程度和时间，以及不同污水厂的不同操作，都有可能影响结果。未来对这些因素的研究可能有助于更好地了解病例趋势。

该团队正在启动一个试点项目，在24小时的周转时间内，每天对加州8个废水处理厂进行取样。该试点旨在更好地了解哪些类型的近乎实时的数据对公共卫生官员有用。实施该团队和试点研究制定的方法和框架，未来还可用于监测污水中传播的COVID-19之外的病原体。

- Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE Media and Technology，cvavra@cfemedia.com．