原文 ：《污水监测助力全球健康管理》

编译 | 李彦文

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在20世纪，污水监测曾在一些地方用于跟踪脊髓灰质炎，而在新冠疫情时代，这种方法日益成熟起来。70多个国家的志愿学者成功地在临床采样前几周发现了感染波和新变种的到来。我们对污水监测的兴趣不应随着大流行的消退而消退，随着其他类型的新冠病毒检测放缓，污水监测将成为防止危险突变的更有效预警系统。在其他检测手段都非常昂贵的贫穷国家，尤其如此。

第一个发布新冠疫情污水测试结果的团队是荷兰水研究机构KWR。研究人员在大流行初期发现，大约一半的感染者在粪便中排出SARS-CoV-2病毒。荷兰团队于2020年2月开始对史基浦机场的水质进行检测，在该国首例病例在医院确诊时发现了这种病毒。如果意大利没有因封锁将科研人员关在实验室之外，那里的研究人员可能会更早发现。到9月，荷兰每座污水处理厂都得到了监测，覆盖99%以上人口。如果污水数据在2020年3月广泛可用，这可能会改变大流行的进程。

事实上，早期的大部分努力都是零碎的，由学者们主导，自愿向当地公共卫生部门负责人提供他们的专业知识。从班加罗尔到安大略省，当时很难让焦头烂额的官员相信，摆弄污水可以做出任何有用的贡献。但其中的益处很快就显现出来了。研究人员估计，在多达14000人的废弃排泄物中，可以检测出一个新冠传染性病例。检测整个人口的污水比单独筛查每个居民要便宜得多，而且通常可以更早地发现病例。事实证明，污水分析能够在传统的鼻拭子检测前一到两周发现感染波。在传统检测率较低的国家，如马拉维，最多可提前一个月预警。

调查污水中的病原体并不是一个新创意。包括查尔斯顿、底特律和费城在内的几个美国城市早在20世纪初就以这种方式追踪了小儿麻痹症。但新冠大流行成为“分水岭时刻”。由加利福尼亚大学默塞德分校主导的名为CovidPoops19项目的数据显示，污水调查站点的数量已从2020年10月的38个增加到现在的3500多个，分布在70多个国家和地区。

此系统除了寻找新冠病毒，还可以应用于许多其他疾病，包括猴痘、伤寒和志贺氏菌。美国和欧洲正在应对猴痘的爆发，这是一种与天花有关的传染病，首次在非洲本土之外传播。许多城市已经开始在污水中寻找病毒株。在印度，伤寒、登革热和禽流感是主要传染病。在马拉维，霍乱、轮状病毒和志贺氏菌是重点。伦敦的研究人员于今年6月在污水中发现了脊髓灰质炎病毒，这种被认为几十年前在英国被根除的病毒实际上正在首都传播。8月，纽约的公共卫生官员也有类似的发现。

欧盟委员会联合研究中心（European Commission Joint Research Center）称污水样本为“集体肠道”，这种监测让医生、官员和警察对当地居民的生活有了前所未有的了解。现在，公共卫生官员希望所有这些新建的基础设施都可以转变为针对各种疾病的全球预警系统。为了使污水监测发挥潜力，如今的临时系统需要转变得更稳定和更有组织。这将需要标准化操作，以及管理数据收集和共享的规则。这项工作不应该仅留给具有公民意识的学者，公共卫生部门需要承担起这一重任。

除了收集数据，许多国家还在网上提供数据，方便各种组织加以利用。例如，亚利桑那州的大学校园利用污水数据及早捕捉到了感染波。波士顿儿童医院针对当地污水中新冠病毒变体奥秘克戎激增的迹象，决定推迟非紧急程序。但建立一个合理的全球监视网络还需要整合在新冠危机期间临时创意的技术。收集、测试和报告程序必须标准化，以便在不同地点之间进行比较。

此外，还需要明智地考虑如何准确地使用数据。随着新冠疫情尘埃落定，执法机构可能会发现，公共卫生部门已经安装并合法化了一种有助于发现犯罪行为的工具。从非法药物的消费到炸弹成分的处理，任何事情都可能在污水中被检测到。尽管现在的采样是在有数十万人口的区域进行的，但位置合适的采样器可以帮助相关部门监测某小社区或某公寓街区的任何东西。一些大学已经在校园内使用这种技术监测新冠病毒。

值得注意的是，污水监测系统建设需要稳定的资金提供和服务组织。志愿者学者无法长期维持公共卫生措施。在美国，一个名为公共卫生实验室协会（APHL）的组织正在努力帮助其成员，培养其独立承担更多常规监测工作的能力。私人组织也在提供它们的专业知识。谷歌的母公司字母表公司（Alphabet）的生命科学子公司正在为美国八个州的污水处理厂提供测试设施。生物虫公司（Biobot）成立的目的就是研究污水流行病学，在美国拥有500多个测试站点，希望为美国乃至全世界的公共卫生部门提供采样和筛查服务。此外，以色列污水数据公司坎多（Kando）已经在运行以色列的污水检测系统，涵盖了以色列约85%的人口，以及抵达该国最大机场后使用厕所的落地旅客。

值得注意的是，建立污水监测系统并非在所有国家都很容易实现。坎多公司的成功依赖于准确的流域地图及污水管网本身。而英国的水资源高度私有化，因此这类信息“几乎无法获得”。但最大的挑战是根本没有集中排污系统的地方如何提供有用的数据。此外，污水经常渗入地下并进入地下水，这意味着污水监测还需要涉及附近的河流和其他水体。

污水监测在跟踪新冠病毒方面的成功提高了研究者对其他目标的兴趣。一些地方已经对污水进行了合法和非法药品监测。生物虫公司的目标是监测30种不同止痛药的剂量水平，以帮助更好地了解美国的阿片类药物危机。2021年5月，对首尔污水的分析发现，对比医生开出的处方数量，伟哥的含量比预期高出数倍。自2011年以来，一个名为SCORE的网站一直在监测欧洲大陆各城市的可卡因和大麻水平。班加罗尔塔塔遗传与社会研究所（Tata Institute for Genetics and Society）则通过污水采样来追踪抗生素耐药性。

此外，人们还希望能在更广泛的意义上通过污水监测进行健康监控。2019年，亚利桑那州立大学的研究人员发表了一项污水研究，分析了植物雌激素的水平。研究人员建议可以使用污水监测来跟踪一个国家的饮食习惯。坎多公司列出了500多种可能在污水中检测到的生物标志物，例如其中的血清素水平可能会产生有关抑郁症的有趣数据。在澳大利亚，研究人员使用污水来跟踪尼古丁和酒精的消耗量。这种监测甚至可以精准地确定特定社区的情况，例如在新加坡，已证明可以监测个别公寓楼或某所医院的污水，从而识别出个别的新冠肺炎患者。在中国，警方已经对这项技术产生了兴趣，广东省已有一起缉毒案的侦破得到了污水监测的帮助。

考虑到这项技术的未来发展方向，一些研究人员已经开始思考监控和隐私之间的平衡。如果人们担心自己的数据可能被广泛分享，污水监测就很难获得民众的支持。因此，测试机构应该公开其应用范围，以及数据将如何被使用，还应与被监测的人协商以便获得类似于知情同意的信息。阿尔伯塔大学毒理学家史蒂文·赫鲁迪（Steven Hrudey）对现有的世界卫生组织关于污水流行病学监测的指南进行了调整。他认为，只有在用于特定、合法的公共卫生用途时才能收集数据，并且不应同那些与公共卫生无关的机构共享个人身份数据。

多年来，流行病学家一直呼吁建立全球监测系统，帮助他们追踪新出现的疾病。新冠疫情令决策者对此监测系统更感兴趣。污水采样成本低廉、具有非侵入性特点，且可搭载现有基础设施。历时百年，污水监测的时代可能终于到来了。