98%的废水样本检测出新冠？美国的废水监测系统如此运作

近日，中央电视台2套播报了一条关于美国通过废水检测病毒的方法反映全美疫情扩散程度的报道，报道称，在全美400多个废水样本检测报稿显示，98%的废水样本中检测出了新冠病毒。

在去年12月25日，美国独立媒体Newstarget也报道了在德州的休斯顿，当地疾控部门通过全市39个中的35个污水厂采集的样本分析，发现了Omicron病毒的阳性率增长了164%，预警了疫情大爆发的趋势。

美国究竟是如何通过废水监测系统来进行疫情发展情况的分析？2022年2月4日，美国疾病预防控制中心召开了一次关于新冠疫情废水监测的电话会议，《净水技术》将电话会议相关纪要进行节选并翻译整理，帮助大家了解美国新冠疫情废水监测预警系统的相关情况。

（以下内容节选并翻译自美国CDC官网，可能存在偏差）

主持人Benjamin Haynes主持人：

早上好，感谢大家参加今天的废水监测简报。参加我们会议的是国家废水监测系统的团队负责人Amy Kirby博士。

专家Amy Kirby博士：

我今天在这里讨论最新的公共卫生工具，它提供了关于COVID-19趋势的关键信息，同时也让我们看到了美国传染病监测的一个新领域。据估计，40%到80%的COVID-19患者的粪便中会包含病毒RNA，这使得废水和污水成为监测感染扩散的重要机会。因为看到在COVID-19大流行期间收集这类数据的价值，CDC于2020年9月启动了国家废水监测系统，或简称为NEWS。起初只是由学术研究人员和污水处理机构基于民间的努力，现在已经迅速成为一个全国性的监测系统，收集了超过34000个样本，代表约5300万美国人。目前，CDC正在支持37个州、4个城市和2个地区，帮助在他们的社区建立废水监测系统，全国已有400多个检测点已经开始了他们的废水监测工作。

这个项目的真正作用将在未来几周将更加明显，届时将有数百个检测点开始提交数据。废水监测产生的信息为公共卫生官员提供了更好地了解社区的COVID-19扩散的趋势。由于废水中检出的阳性增加通常发生在临床病例的相应增加之前，废水监测可以作为一个社区出现COVID-19的早期预警系统。这些数据具有独特的力量，因为它们可以捕捉到有症状和无症状的人的感染情况。而且它们不受病人是否已获得医疗保健或临床测试的影响。这些内在的优势可以为重要的公共卫生决策提供信息，例如在哪里分配移动测试和疫苗接种点。公共卫生机构还利用废水数据来预测医院利用率的变化，为调动资源和准备应对不断增加的病例提供更多时间。现在，废水数据首次出现在CDC的COVID数据追踪器上。该网站的访问者将能够看到每个参与社区过去15天内废水中病毒水平的变化，以及过去15天内检测出的阳性比例。

废水取样地点每天更新，根据SARS CO-V 2水平的增加或减少的速度，用颜色进行编码。你还可以看到每个废水取样地点的服务县和人口规模的信息。虽然废水监测的数据可以一定程度上揭示关于COVID-19的流行率，但在只有极少或没有下水道基础设施的社区以及有流动人口的社区，如旅游业发达的地区，数据反映的结果是有局限的。此外，也不能光靠废水监测用来确定一个社区是否没有感染。由于这些原因，废水监测最好与基于病例的监测结合使用，以使其价值最大化。我们已经看到一些城市和县城利用其废水检测来更好地了解感染激增的轨迹的例子。现在更多的社区将有机会使用这一工具来帮助指导他们的公共卫生决策。

提问人Erin Billups：

我想知道，第一，如何让更多的社区加入到应用这个系统的行列；第二，这个预警系统将有助于疫情防控向前发展，应用这个系统会成为国家的一种新常态吗？

专家Amy Kirby博士：

让我谈谈第一个问题。我们已经开发了一套的资源来帮助我们的卫生部门建立这种检测能力，让更多的社区加入进来。我们现在有更多的州在建立他们的系统，我们期望在未来几个月内通过COVID数据跟踪器提供这些数据。此外，我们有一套商业性的测试合作模式，随着这些州建立起他们的系统，这些建成的系统将为全国另外500个还没有建立起系统的社区提供每周两次的测试。

第二个问题是关于如何将其纳入常态化的整体监控计划，这是一个非常好的问题，我们正在与CDC的其他部门密切合作，寻找废水监控如何可以帮助提供对社区所发生的疫情的认识。同时，也在寻求如何使其成为识别一个社区可能会出现新的疫情增长的早期预警系统。

提问人Tom Howell:

这种废水监测方法是否针对以前其他的病原体或疾病进行过应用，取得了什么经验？谢谢。

专家Amy Kirby博士：

用于追踪社区中的小儿麻痹症，废水监测实际上已经使用了几十年。不是在美国，但是在海外，已成为消除小儿麻痹症工作的一部分。他们使用的方法与我们基本相同——用废水监测系统寻找小儿麻痹症流行的社区，然后将其作为在这些社区进行额外临床监测的触发因素。

提问人Lena Sun:

Kirby博士，你能不能再解释一下，目前有多少个监测的站点正在向CDC提供信息，以及未来还有多少个监测的站点上线。这个未来是指几周内，还是在几个月内？当你到达那个计划的节点时，在全国将有多大覆盖面一半，还是四分之三？谢谢你。

专家Amy Kirby博士：

我们目前有400多个站点向CDC提供数据，这些数据将在COVID数据追踪器上分享。在接下来的几周里，我们预计至少会再增加250个站点。然后在接下来的几个月里，随着我们看到其他州的系统得到全面实施，我们预计也会有更多的站点加入进来。这些站点还不能对每个州都进行覆盖，但肯定会覆盖到大多数。

提问人Denise Chow：

你提到，这可以作为一种早期预警系统。我想知道人们感染病后多久可以通过监测系统发现？

专家Amy Kirby博士：

这是个好问题，我们看到的是，在某人被感染后，粪便中的RNA很快就能被检测到了。事实上，这也是我们能看到的最早的感染迹象之一，这对实现早期预警能力非常重要，而且对于初期感染，检出病毒的比率上升得非常高。

提问人Alice Parks：

废水监测结果和疫情的发展的关联性是科学上有效的？

专家Amy Kirby博士：

废水中的检测率与其他临床指标有很好的相关性，如速度、住院率和检测阳性率。随着这些数据不断传来，它继续成为反映社区情况的一个非常可靠的指标。自2020年9月以来，我们一直在与我们的州再次建立该系统，我们的州合作伙伴从那时起就有这些数据可供使用。我们一直在建设能力，将这些数据输入CDC并分享，我们认为现在是我们系统中有足够数据的时候，是向公众提供数据的好时机。

提问人San Jose：

昨天在《自然通讯》上有一篇有趣的论文关于在一些下水道中检测到的不熟悉的基因序列。这些基因序列和病人感染的病毒并不相同，也许是来自于被其他病毒感染的动物（对COVID的预警产生干扰）。你们是否也碰到过类似的问题？

专家Amy Kirby博士：

我们确实已经有许多州正在对他们的废水样本进行基因测序，这些数据将在未来几周内进入CDC。我们也会做这方面的监测来追踪废水中的不同病毒的变体，实现对新的相关变体的早期预警。

提问人Julie Steenhuysen：

这个系统是为COVID专门建设的，还是可以用于其他的流行疾病？

专家Amy Kirby博士：

这个系统是为COVID建立的，作为COVID防疫的一部分，但是废水监测可以适用于各种各样的流行疾病问题。因此，我们现在正在努力扩大国家废水监测平台，以利用它来收集其他病原体的数据，我们预计这项工作将在今年年底开始。我们的目标包括抗生素耐药性、食源性感染，如大肠杆菌、沙门氏菌、诺瓦克流感和新出现的真菌病原体。

提问人Dana McIntyre：

这些样本是如何检测出来的？检测的机制和过程是什么？社区是否需要配备额外的设备或额外的测试用品？

专家Amy Kirby博士：

废水样本是由公用事业运营商在现场收集的。最好的方法是通过自动采样，许多公用事业单位已经有了这种设备。我们正在与水环境联合会合作，向没有这种设备的公用事业单位提供这种设备。但他们也可以人工采样，就是将一个瓶子浸入流动废水中获取样本。该样本运到实验室后，实验室将使用一些方法来浓缩该废水样本中的病毒，使它看起来与临床测试非常相似。他们从病毒中提取遗传物质，并使用定量聚合酶链式反应检测来测量样品中存在多少RNA。所有这些数据都会提交给CDC进行分析，并通过CDC的内部数据系统向我们的州合作伙伴报告最终结果，并在COVID数据追踪器上公布。

提问者Dan Vergano：

因为COVID的爆发已经持续了相当一段时间，这对未来的流行疾病的发展过程有什么影响？是否可能在流行病出现峰值时发出警告？对于那些已经建立了预警系统的社区，是否会有财政支持？

专家Amy Kirby博士：

废水监测的作用主要是早期预警，以尽快发现增加的病例，这样我们就可以有额外的时间让社区为待处理的病例准备他们的医疗资源。当然，它对于了解疫情发展的情况也非常有用，随着病例的增加，我们可以看到什么时候已经过了激增的高峰期，在过去几周的Omicron激增中就验证了这种作用。当然，随着我们测试策略的改变，越来越多的人使用家庭检测而不是临床检测，废水监测将继续成为了解社区情况的有力监测方法。至于对各州的资助，我们每年都为废水监测提供资金，该系统有足够的资金继续资助各州，并在2025年之前进行扩展。我们希望在今年将能够扩大我们的资助州的范围。

提问人Maryn McKenna:

你提到这项工作是从学术研究人员开始的，我想知道你是否可以说说你是如何将大学的这些数据来源带入这个国家系统的。

专家Amy Kirby博士：

我们的学术伙伴和公用事业伙伴已经成为国家废水监测系统的基础，这很关键。我们有许多学术研究人员开始在他们的社区进行废水监测，他们与公用事业部门和卫生部门合作，甚至在公共卫生系统还没有真正意义上的数据时就已经获得了这些数据。我们还看到，学术界的合作伙伴也在进行废水监测，以支持他们的大学在学年内保持校园安全。这些合作伙伴中的许多人正在继续与他们的公共卫生机构合作，他们是NEWS网络的一部分，这些数据也正在向我们提供，我们期待着继续与他们合作。然而，我要指出，学术研究人员不是用来做长期监测的，他们是用来做研究的，这正是我们需要他们做的，以继续发展这一领域。因此，我们未来几年的目标之一是将常规测试过渡到公共卫生和环境卫生实验室，这样我们就可以解放那些学术研究人员，继续推动该领域的发展。

来源：本文素材取自USCenters for Disease Control and Prevention, Newstarget，CCTV2，仅供分享交流不做商业用途，原始素材版权归原出处，不代表净水技术观点；本翻译作品版权归净水技术