汙水監測有望揭示新冠病毒感染人群的真實規模

對於新冠病毒是否存在糞-口傳播的爭論，目前仍然沒有結論。在關注糞-口傳播風險的同時，研究人員稱基於廢水的流行病學研究，能為新冠病毒在大規模人群中的感染水準提供數據。

在全球檢測試劑有限，無法讓大多數人接受新冠病毒檢測的情況下，目前國際上十幾個團隊的科研人員希望通過分析含有新冠病毒的廢水，對城市總體感染水準做出判斷。

他們還表示，如果病毒卷土重來，汙水監測也可以作為早期預警信號。

比檢測試劑更有效地估計無症狀感染規模

目前為止，研究人員已經在荷蘭、美國和瑞典的汙水中檢測到了這種病毒的蹤跡。此前已經有數據表明，新冠病毒能夠通過人體的尿液或糞便排出。

荷蘭新維生根（Nieuwegein）市的KWR水循環研究所正在進行對汙水中病毒的監測工作。KWR微生物學家格特揚·瑪提姆（Gertjan Medema）教授對第一財經記者表示，一個汙水處理廠可以處理100多萬人的廢水。監測這種規模的疾病感染情況，能比試劑檢測更準確地估計新冠病毒的傳播範圍。

今年2月27日，荷蘭確診了全國首例新冠患者。僅四天后，研究人員在荷蘭蒂爾堡史基浦機場（Schiphol Airport in Tilburg）的廢水中檢測到新冠病毒的核酸樣本。現在荷蘭已經計劃將汙水采樣範圍擴大到荷蘭所有12個省的首府以及其他12個沒有確診病例的地區。

瑪提姆教授所在的阿默斯福特（Amersfoort）市，早在社區尚未發現感染病例前，他的研究小組就已經在城市汙水中檢測到了新冠病毒。瑪提姆教授對第一財經記者表示，這將能夠為大規模人群中感染病毒的真實水準提供重要信息。

“我認為汙水監測能夠幫助人們理解病毒是如何‘無聲’地傳播的。”瑪提姆教授對第一財經記者表示，“我們已經在衛生部門宣布首例新冠確診病患的前幾天，在城市汙水中檢測出病毒。所以我們認為汙水當中的病毒含量可以反映出那些輕症或無症狀感染者的情況。汙水監測能夠用來對大範圍人群的感染水準提供指引，比如是否存在病毒，是否感染水準有所增加。”

然而，要確定人體通過尿液或者糞便排出的病毒含量是一個複雜的計算過程，一方面，研究人員需要知道有多少病毒能從糞便中排泄出來，再根據廢水樣本中病毒的濃度推斷出人群中的感染人數；另一方面，研究人員還需要確保他們研究的是人群排泄的代表性樣本，而不僅僅是局部樣本。

對此，瑪提姆教授對第一財經記者表示：“病毒排出的科學數據雖然較少，但可以確定的是在患者病程的不同階段，病毒的載量會有所不同，而且數據也表明大約有一半的有症狀確診者的糞便裡面能夠檢測出病毒。”

此前公布的研究表明，新冠病毒可在患者感染後三天內出現在糞便中，這遠遠早於人們出現重症所需的時間。在一篇《柳葉刀》子刊The Lancet Gastroenterology & Hepatology 3月19日發布的論文中，研究人員提供了在2020年1月16日至3月15日期間招募中的中山大學附屬第五醫院98例新冠患者整個病程和隔離期所有呼吸道和糞便樣本的新冠病毒實時核酸檢測結果。

結果發現，即便是在患者呼吸道樣本新冠病毒檢測轉陰性後，其糞便樣本呈病毒陽性的時間仍可長達近5周。這表明該病毒仍在患者的胃腸道中活躍複製，並且在呼吸道中病毒清除後，有發生病毒糞口傳播的風險。儘管作者表示，目前對排泄物中新冠病毒的生存能力了解有限。

為病毒卷土重來提供預警

根據此前在汙水中培養的新冠病毒的分析數據，在4攝氏度水溫時，病毒能夠存活長達14天，但在水溫為20攝氏度時，病毒只能存活2天；而且，病毒不易溶解在水裡。

洛桑瑞士聯邦理工學院環境病毒學家塔瑪爾·科恩（Tamar Kohn）教授表示：“追蹤廢水中的病毒顆粒將能為公共衛生部門決定是否采取禁閉等措施贏得時間。”

目前全球大部分國家都通過采取社交距離、隔離封鎖等措施控制病毒感染。而一旦這些措施被取消，病毒可能會卷土重來。

這時汙水監測就能夠提供有效的預警。位於比爾托芬(Bilthoven)的荷蘭國家公共衛生與環境研究所傳染病研究員安娜•瑪麗亞•德羅達•胡斯曼(Ana Maria de Roda Husman)表示：“常規廢水監測可以作為一種非侵入性的預警工具，提醒社區注意新的病毒感染的暴發。”該研究所曾通過監測汙水，發現過諾如病毒、耐抗生素細菌、脊髓灰質炎病毒和麻疹等傳染性疾病的暴發。

基於廢水的流行病學（WBE）研究，目前已成為被世界各地廣泛採用的一款頗有價值的工具。廢水監測幾十年來也一直被用來評估脊髓灰質炎疫苗接種的成功程度。專家認為這種方法也可以用來監測防止病毒傳染的乾預措施的有效性。

隨著科學技術發展，還有一些團隊的研究人員正計劃安裝遠程傳感器來監測廢水中的病毒含量。英國克蘭菲爾德大學水循環研究所的科學家稱，他們正將開發的新型的傳感器部署到汙水處理系統，以收集糞便和尿液中的新冠病毒生物標記物。這種廉價的傳感器在折疊和展開時，會過濾病原體的核酸，使之與預裝的試劑發生反應，以提示是否有對應的感染狀況存在。