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新冠病毒疫情是一场牵连各行各业的没有硝烟的战争。世界各地的科学家都在和时间赛跑,日以继夜地加深对病毒及其传播机理和途径的研究,努力遏制新冠病毒进一步扩散。水行业的科学家在这场疫情阻击战中也扮演着重要角色。
2020年2月1日,中国生态环境部发布了《关于做好新型冠状病毒感染的肺炎疫情医疗污水和城镇污水监管工作的通知》,污水厂的消毒工作备受重视。2月13日,钟南山院士团队从广州本地一名重症呼吸道患者的粪便里分离出活的新冠病毒之后,城市排水管网、污水处理厂甚至是自来水厂的风险隐患成为了行内外的关注热点。 污水处理厂会不会成为病毒扩散传播点呢?在本期微信推送里,我们跟读者分享国内外的一些研究结果。
中国团队的研究成果
上海同济大学徐祖信院士团队在上海公共卫生临床中心等单位的支持下,对上海定点隔离酒店、新冠患者定点医院的排水管网、医院污水处理站以及终端的市政污水处理厂进行采样,并采用实时荧光RT-PCR技术测定新冠病毒核酸。
徐祖信院士团队在上海采样分析的结果 | 图源:给水排水公众号
结果显示,定点医院排放的污水的核酸检测呈阳性,而医院污水消毒站、市政管网和下游污水厂的进水和出水均未检出新冠病毒。徐祖信院士团队表示,按照国家现行标准进行正常消毒,即可有效灭活新冠病毒。特别考虑靠中国城市管网以雨污混接为主,隔离点、医院等病毒传播源安装消毒装置是重要而有效的防控措施。
荷兰在污水厂检测出新冠病毒
2020年3月24日,荷兰国家公共卫生及环境研究院RIVM在官网上宣布,他们在阿姆斯特丹史基浦机场和污水厂等地检出新冠病毒,该污水厂位于荷兰首位病例出现的地方Loon op Zand。
荷兰污水厂鸟瞰图 | 图源:Getty Image
从2020年2月17日起,荷兰每周都会对阿姆斯特丹史基浦机场的污水进行采样。在最初两周里,并没有检出新冠病毒,但在3月2日、9日和16日的样品里开始检出病毒的遗传物质。南部城市蒂尔堡()的污水厂则在3月3日、10日和17日检出新冠病毒遗传物质。荷兰第一例确诊病人出现于2月27日,说明两个地点都能在一周之内检出该病毒遗传物质。有趣的是,RIVM于3月3日和18日对污水厂进行采样,却只在18日的样品里发现新冠病毒遗传物质。
荷兰KWR的研究
荷兰水循环研究所( KWR)也对荷兰7座污水厂的进水进行了跟踪研究。 结果显示,在2月6日的时候,所有测试均呈阴性,这也符合他们的预期,毕竟荷兰首例确诊始于2月27日。而在3月5日那批样品里,有一个新冠病毒的基因片段在四个污水厂里检出,但因为其他基因片段均未显示有反应。虽然不能断定是否已经出现新冠病毒,但已经显示出和2月6日样品的变化。在3月15日那批样品里,已显示阳性的基因片段显出更强的反应,另外两个基因片段也能显示反应,因此他们可以基本确定污水中发现新冠病毒。
表.荷兰7座污水厂进水混合样的COVID-19病毒筛查结果
但可喜的是,研究人员暂时没有在任何污水厂的出水检出新冠病毒遗传物质。KWR的微生物学家 教授表示,KWR之所以研究污水中是否存在新冠病毒,并不是因为他们认为该病毒可能通过水传播,而是想确认通过监测污水厂进水中的病毒水平来估算城市人口中的感染数量。他希望KWR研发的这套筛查方法最终可以用作评估病毒在城市人群的传播情况的工具。但他也承认目前这个方法还尚处定性阶段,需要进一步优化才能用于定量分析。
污水厂会成为毒库吗?
为什么教授认为该病毒并不太可能通过污水厂传播呢?首先,正如中国 上海和荷兰检测结果显示的那样,污水厂的出水都没有发现新冠病毒的遗传物质,更不用说活的病毒了。 其次,这跟新冠病毒的自身性质有关。病毒按外形可以分为有包膜和无包膜两类,按照体内核酸来分可以分为RNA和DNA两种。目前的病毒学研究显示,在粪便污染的水中,无包膜更为常见,例如下图的诺如病毒()、甲型肝炎病毒( A)、轮状病毒()等。有包膜病毒(疏水性更强)在水相环境中的存活时间远短于无包膜病毒,而目前已被发现的人类冠状病毒均属于有包膜病毒。
粪便污染的废水中常见的病毒种类 | 图源:KWR
在粪便中检出的有包膜的病毒种类 | 图源:KWR
现代污水处理至今已经拥有100多年的发展历史,现在的处理工艺包括消毒程序,都是基于无包膜病毒的灭活制定的。无包膜病毒比有包膜病毒更难以灭活,但污水厂在保障出水水质安全方面完全可以达到标准。那么在应对新冠病毒的问题上,污水厂管理人员只要严格执行现有的污水处理工艺(包括消毒)和出水标准,污水厂便不会成为包膜病毒(包括COVID-19在内)传播扩散的隐患点。
公共卫生的前哨站
教授认为,污水厂不仅不会成为隐患点,而且还可以作为前哨站——如果哪天病毒卷土重来,污水厂可以提供预警信息。教授表示,可能很多感染了这个病毒的人 只是轻症甚至没有症状,或因为种种原因没能及时进行核酸检测,这对公共卫生预警系统造成很大压力。 有研究显示,新冠病毒患者在感染后三天就能在其粪便中检测出病毒,这时间远短于长达14天的潜伏期。如果能通过污水检测来评估新冠病毒的感染人群数量,可以帮助疾控部门更快速地制定应对措施。
2020年4月3日,著名科学期刊《》也刊登了一篇题为《How could true scale of break》的文章。除了教授,论文作者还采访了美国、澳大利亚等多国的学者。他们都表示污水厂可以在公共管理方面扮演更重要的角色,例如污水检测已经成功用于评估脊髓灰质炎病毒的疫苗接种效果,或者用来检测一个城市的药物滥用情况。感兴趣的读者可以通过以下链接查阅原文:
IWA国际水协会对新冠病毒疫情也是相当重视。我们开设了专门的网页,汇总了与应对疫情紧密相关的水安全和公共卫生方面的全球信息。希望能通过这个平台,为各方提供可靠的经验建议:
4月8日(北京时间晚20:00),IWA将邀请包括微生物与水公共卫生安全专家Joan Rose教授在内的4位国际顶尖学者,围绕水行业应对Covid-19疫情这一主题开展在线对话。欢迎大家届时报名参与这场网络研讨会。