污水中病毒監(jiān)測(cè)背景

新冠病毒疫情已發(fā)展成“全球性大流行病”，嚴(yán)重威脅人類健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，且近日國(guó)內(nèi)部分城市疫情出現(xiàn)反彈現(xiàn)象，眾多地區(qū)無(wú)癥狀感染者數(shù)量增加，可見(jiàn)防控形勢(shì)具有長(zhǎng)期性和復(fù)雜性。

至今為止，臨床病毒篩查是疫情預(yù)警防控的主要手段，但是基于臨床檢測(cè)的預(yù)警是在已出現(xiàn)病例之后再對(duì)其居住社區(qū)及密切接觸人員開(kāi)展流行病學(xué)回溯，考慮到新冠病毒3-14天潛伏期和出現(xiàn)明顯癥狀之后再去醫(yī)院診斷的時(shí)間，這種預(yù)警方式具有一定的滯后性，所以當(dāng)下迫切需要更多的監(jiān)測(cè)途徑作為疫情監(jiān)測(cè)預(yù)警的補(bǔ)充，從而有效阻斷病毒傳播、降低疫情發(fā)生的損失。

污水中病毒監(jiān)測(cè)意義

據(jù)《科學(xué)通報(bào)》報(bào)道，2021年6月份香港大學(xué)張彤教授團(tuán)隊(duì)在一棟未出現(xiàn)確診者大樓的多份污水樣本中檢測(cè)出新冠病毒，此舉為社區(qū)公共衛(wèi)生防控監(jiān)測(cè)提供早期預(yù)警信息, 亦成為采取后續(xù)防疫措施的重要依據(jù)；武漢疫情期間，湖北省環(huán)科院等在武漢疫區(qū)醫(yī)院化糞池上層泥水和污水處理設(shè)施污泥樣品中檢出了病毒核酸；廣州疾控中心的流行病學(xué)調(diào)查證明了糞便排泄物是新冠病毒傳播的重要載體；清華大學(xué)也在北京新發(fā)地疫情暴發(fā)之前的小紅門污水處理廠進(jìn)水中檢出了病毒核酸；國(guó)外同樣已有多家研究機(jī)構(gòu)在疫情爆發(fā)伊始或爆發(fā)前就在市政污水中檢出新冠病毒。

由此可見(jiàn)，通過(guò)監(jiān)測(cè)城鎮(zhèn)污水廠進(jìn)水中新冠病毒的豐度變化可以及時(shí)反映出污水處理廠服務(wù)區(qū)域人群的病毒感染情況。而且，城鎮(zhèn)污水廠能夠覆蓋大部分人群，與基于臨床檢測(cè)的病毒預(yù)警相比，基于污水中新冠病毒監(jiān)測(cè)的疫情預(yù)警覆蓋面更廣，時(shí)效性更強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)成本更低，這對(duì)于公共部門開(kāi)展防疫工作有重要意義。

1. 污水中病毒富集方法現(xiàn)狀

由于水環(huán)境中病毒濃度較低，且病毒個(gè)體小(直徑約為 50-300nm)，難于直接檢測(cè)，需要經(jīng)過(guò)濃縮富集等前處理后方可檢出。目前，常用于水環(huán)境中病毒的富集方法主要包括過(guò)濾法、吸附法、離心法和混凝法，但在日常監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，富集的成本和富集效率是更為重要的影響因素，這導(dǎo)致部分方法推廣受限，同時(shí)，鑒于大多數(shù)病毒的致病性，如何減少檢測(cè)人員與樣本的高頻接觸，盡可能用實(shí)驗(yàn)室分析儀器操作代替人工操作，形成更為簡(jiǎn)單安全的富集檢測(cè)流程，也是需要著重考慮的問(wèn)題。

基于此種現(xiàn)狀，中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心與北京華科儀通過(guò)開(kāi)展深入合作，根據(jù)鋁鹽混凝沉淀法，結(jié)合 qPCR檢測(cè)技術(shù)，建立了一種可靠、經(jīng)濟(jì)、便捷的病毒富集及檢測(cè)方法，現(xiàn)已納入WS/T 799—2022《污水中新型冠狀病毒富集濃縮和核酸檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)》。

引自WS/T 799—2022《污水中新型冠狀病毒富集濃縮和核酸檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)》

污水中病毒富集儀介紹

中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心與北京華科儀聯(lián)合推出多通道水中病毒富集儀，可用于疾控中心、供水系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、第三方檢測(cè)、應(yīng)急監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，具有以下四大優(yōu)勢(shì)：

(1) 高通量處理：儀器為多通道設(shè)備，可同時(shí)處理4份樣品，單次使用可處理≤16份樣品，同時(shí)，自動(dòng)化程度高，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)加樣，加藥、攪拌混勻、調(diào)節(jié)pH、藥劑不足提醒等功能，后續(xù)實(shí)驗(yàn)操作配合離心機(jī)、水浴鍋、自動(dòng)核酸提取儀、實(shí)時(shí)熒光定量核酸擴(kuò)增檢測(cè)(qPCR)，即可形成完整的高通量水中病毒富集濃縮檢測(cè)系統(tǒng)，大大提升了檢測(cè)效率。

(2) 防護(hù)措施完善：儀器能形成一個(gè)封閉的空間，各個(gè)功能區(qū)域都配有紫外燈照射，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可打開(kāi)進(jìn)行病毒滅活，進(jìn)出樣瓶和反應(yīng)容器均有密閉處理設(shè)計(jì)，同時(shí)儀器能自動(dòng)沖洗消毒相關(guān)管道及容器，在避免交叉污染的同時(shí)，最大程度降低對(duì)操作人員和環(huán)境的感染風(fēng)險(xiǎn)。

(3) 富集成本低：由于儀器基于的方法原理是通過(guò)形成絮凝體包裹病毒的同時(shí)，利用靜電作用將帶正電荷的鋁鹽離子與帶負(fù)電荷的病毒吸附在一起，耗材成本低，并且該方法受樣品濁度的影響小，無(wú)需多次富集，所以該方法極大地降低了富集的成本。

(4) 富集種類多：儀器可富集病毒種類主要包括：新冠病毒（SARS-CoV-2）、諾如病毒（NV）、脊髓灰質(zhì)炎病毒( PV)、豬流行性腹瀉病毒(PEDV)、豬傳染性胃腸炎病毒(TGEV)、輪狀病毒(PoRV)、禽流感病毒(AIV)、豬細(xì)小病毒(PPV)、豬圓環(huán)病毒(PCV)、非洲豬瘟病毒(ASFV)等其它病毒。