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资源不足废物处理系统中的废水监测

资源不足废物处理系统中的废水监测

使用此指导方针实施以废水为基础的疾病监测。废水相关的疾病监测是一门快速发展的科学,CDC将在获得最新资料时持续更新指导方针和相关信息。

资源不足废物处理系统中的废水监测概述

对COVID-19致病病毒SARS-CoV-2的废水监测是对废水中SARS-CoV-2 RNA的存在进行策略性采样和检测,以提供有关社区中存在COVID-19的信息。资源不足的废物处理系统是无效的集中式系统(例如基础设施严重退化的系统)或受废水影响的环境水。在资源不足废物系统所服务的环境中,废水监测可能对COVID-19公共卫生应对有益,因为这些系统通常都处于难以进行疾病监测的地区。

来自废水测试的SARS-CoV-2数据并非要取代现有的COVID-19监测系统,而是出于以下原因对现有监测系统进行补充:

  • 由于SARS-CoV-2可在有症状或无症状感染个体的粪便中散发,因此对SARS-CoV-2的废水监测可提供未通过报告病例收集的社区感染信息。
  • 尽管废水中的SARS-CoV-2检测已被证明是社区中存在COVID-19的重要指标,但在资源不足的废物处理系统中却鲜有记载。
  • 资源不足的废物处理系统通常出现在个人疾病监测数据较少的环境中,其中及时的SARS-CoV-2临床检测没有得到充分利用或无法提供。在这种情况下,废水监测可以为其他方面数据有限或没有数据的社区提供疾病信息。

定义

  • 废水,也称为污水,包括来自可能包含人类粪便的家庭/建筑用水(如厕所、淋浴设施和水槽),以及非家庭来源的水(包括雨水径流和工业用途)。
  • 废水监测是对废水进行战略性采样和检测,并对收集的数据(例如病原体的存在或浓度、物理化学措施)进行分析和解释,以更好地了解社区内的疾病。受废水影响的环境水包括直接接收未经处理人类粪便的露天排水沟、运河或地表水。
  • 集中式external icon(或下水道)废水系统通过管道网络将废水输送到中央废物处理设施,通常为城市社区服务。
  • 诸如坑厕或化粪池之类的分散式external icon废水系统在产生点附近收集、处理和/或处置废水,通常服务于较小的社区或单个家庭。
  • 资源不足废物处理系统无效的集中式系统external icon(例如存在大量衰败基础设施的系统)或者受废水影响的环境水。这些系统存在未知的粪便排入和流失且暴露于外部环境过程当中。此环境(包括阳光、来自其他微生物的掠食以及可变pH和温度)对系统中SARS-CoV-2 RNA的保留影响不可预期。

资源不足废物处理系统中废水监测的使用

针对SARS-CoV-2的废水监测是对病例监测的有益补充,因为它提供了独立于医疗寻求行为或获取途径的社区中COVID-19存在的数据,而且可能在临床报告病例之前。由于这些原因,在资源不足的废物处理系统中对SARS-CoV-2进行废水监测可以提供关键的补充数据源,尤其是在没有临床监测资源的社区中。要了解有关集中式系统中废水监测的信息,请参阅CDC国家废水监测系统

有效集中式系统中的SARS-CoV-2监测不同,资源不足废物处理系统中的废水传染病监测面临独特挑战,因为:

  • 无效集中式系统中的粪便输入和损失是未知的,因为它们通常会造成严重的基础设施破坏,导致废水流入周围环境,并可能导致未知数量的水和其他污染物进入废物处理系统。
  • 当来自不同人口规模社区未经处理的废水间接流入露天排水沟、运河或地表水时,废水与环境中的地下水和地表水(河水、径流或降水)混合。这些受废水影响的环境水容易受到环境过程的影响,这些环境过程会对SARS-CoV-2 RNA的衰变产生不可预测的影响。
  • 粪便在资源不足废物处理系统中的停留时间往往无法确定,因为无法测量粪便的输入和减少,以及环境衰变过程。
  • 大部分人口可能使用分散式废物处理系统(如坑厕、化粪池系统),这些系统对废水监测的效果较差,因为它们接收的废物来自小规模或不确定的人口,通常不能很好地混合以便进行代表性抽样。

考虑到这些挑战,可以将资源不足废物处理系统中的SARS-CoV-2废水监测用于

  1. 在病例监测已确定社区水平传播的情况下,确认社区内存在COVID-19
    • SARS-CoV-2 RNA的存在可以为临床检测和社区缓解策略提供信息,例如在受影响社区加强对个人的检测和增加公共卫生宣传。
    • 如果没有通过病例监测确定社区水平传播,SARS-CoV-2的存在可能是社区存在COVID-19的一个主要指标,但这一应用尚未在资源不足的废物处理系统中得到证明,不建议将其作为独立方法使用。
  2. 通过针对来自医院等特定设施的废物,对特定人群进行COVID-19筛查
    • 目前,很少有数据评估使用这种方法来告知公共卫生行动或机构运营的数据,因此需要进行更多的研究。
    • 可在此处查找针对性废水监测的注意事项。
  3. 生成SARS-CoV-2基因组序列数据,可用于更好地了解在社区中传播的不同SARS-CoV-2毒株。

资源不足废物处理系统中废水监测的局限性

目前缺乏关于个人和不同人群在整个患病期间粪便中SARS-CoV-2浓度的数据。此外,资源不足废物处理系统中SARS-CoV-2的浓度和持久性会随着时间和空间而发生巨大变化。

因此,资源不足废物处理系统中的SARS-CoV-2废水监测不能用于

  1. 表明社区内不存在COVID-19。从资源不足的废物处理系统收集的样本中,SARS-CoV-2 RNA的含量可能低于检测方法所能检测到的最低含量。较低的水平可能是因为社区中很少有人在粪便中排放SARS-CoV-2,感染者散播的病毒数量少或社区中人们粪便排放的SARS-CoV-2被稀释,或由于无效的集中式废水处理系统或废水影响环境中的因素而衰变。
  2. 确定社区内新感染的趋势。为了确定SARS-CoV-2浓度的趋势,资源不足废物处理系统中的粪便输入和病毒持久性必须随着时间的推移而保持相对一致,这在资源不足的废物处理系统中是不太可能的。
  3. 估计社区中感染个体的数量(COVID-19疾病患病率)。为了开发和利用模型来估计感染数量,资源不足废物处理系统中的粪便输入和病毒持久性必须随着时间的推移而保持相对一致,这在资源不足的废物处理系统中是不太可能的。

资源不足废物处理系统中废水监测的实施

在资源不足的废物处理系统中进行SARS-CoV-2废水监测的公共卫生用途尚未得到充分证明。在这些系统中实施废水监测之前,必须开发可持续的采样和分析方法,并且需要进行试点研究,以建立采样和检测物流(例如收集样本的能力和检测结果的周转时间)以提供有用的数据。这些研究将需要环境工程和微生物学专业知识、实验室能力以及与流行病学专家和其他公共卫生专家的合作,以生成供公共卫生使用的数据。对于来自资源不足废物处理系统的SARS-CoV-2废水监测数据的采样、检测和公共卫生使用,应考虑以下事项:

采样

  • 处理未经处理废水的人员应遵循标准安全规范,包括工程和行政控制、卫生预防措施、特定安全工作规范以及处理未经处理废水时所需的个人防护装备(PPE)。应进行特定场所和活动的生物安全风险评估,以确定是否需要采取额外的生物安全预防措施。
  • 数十年来,感染性脊髓灰质炎病毒废水监测pdf iconexternal icon一直被用作急性弛缓性麻痹的补充手段。长期脊髓灰质炎监测采样点(包括集中式和资源不足的废物处理系统)可能是监测SARS-CoV-2废水的理想地点,因为它们代表已知人群。
  • 有关评估社区存在SARS-CoV-2的采样频率和地点选择的更多信息,请参阅NWSS采样策略

检测

  • 可能难以采购用于废水中SARS-CoV-2检测的专用设备和用品。在某些地区,尤其是在这类资源更加有限的农村地区,稳定的电源供应也可能是一个挑战。
  • 由于环境分子微生物学实验室并不常见,临床微生物学家可能需要接受培训,以处理和检测用于检测SARS-CoV-2 RNA的环境样本。
  • 测量样本中人类特异性粪便标记物可以帮助量化样本中人类粪便总量的比重,这可能有助于理解粪便物质对检测到的SARS-CoV-2 RNA的相对比重。这些标记物可能需要为个别社区建立,因为测量方法可能因饮食或地点的不同而不同。
  • 要从复杂的样本类型(如废水和受废水影响的环境水)中生成可靠的SARS-CoV-2数据,必须使用强大的实验室控制质量管理系统pdf iconexternal icon

公共卫生解释

  • SARS-CoV-2废水监测不是独立的监测方法。关键是要与流行病学家、环境工程师和其他公共卫生合作伙伴合作,以便在公共卫生应对措施和其他健康指标的背景下更好地理解这些数据。
  • 缺乏SARS-CoV-2​​​​​​​ RNA并不表示社区中不存在COVID-19。在整个感染过程中,缺乏关于粪便中排出的SARS-CoV-2浓度的数据,并且在资源不足的废物系统中难以表征粪便输入和病毒持久性。因此,SARS-CoV-2 RNA可能不会出现在资源不足的废物处理系统样本中,直到通过病例监测确定社区水平传播后才会出现。
  • 从无效集中式系统中产生的数据可能不能代表网络周围的人群。例如,这些系统所服务地区的大部分居民可能无法使用管道网络(例如居住在非正式定居点的居民或拥有诸如化粪池系统等分散式下水道系统的居民)。