一个社区的污水涉及其COVID-19负担的线索。在大流行过程中，废水监视已成为试图了解局部感染趋势的越来越流行的方式。
微生物学家苏珊·德·朗（Susan de Long）和卡罗尔·威鲁斯（Carol Wilusz）遇见并于2020年4月成为废水破坏者，当时一组废水处理植物运营商要求他们开发和部署测试，以检测科罗拉多州下水道的样品中的SARS-COV-2。De Long是研究有用细菌的环境工程师。Wilusz的专业知识是RNA生物学。在这里，他们描述了废水监视的工作方式以及在大流行后未来能做什么。
如何监测SARS-COV-2的废水？
废水监测利用了许多人类药物代谢的许多人病原体和产物最终以尿液，粪便或两者兼而有之。导致COVID-19的SARS-COV-2病毒出现在令人惊讶的大量感染者的粪便中，即使这不是疾病传播的主要途径。
为了弄清是否存在任何病原体，我们首先需要从下水道或工程师所说的“进水”进入治疗厂的地方收集代表性的废水样本。我们还可以使用从废水中解决的固体。
然后，技术人员需要去除大型粪便颗粒并集中任何微生物或病毒。下一步是提取其核酸 - 持有病原体遗传信息的DNA或RNA。
DNA或RNA中包含的序列充当存在的病原体的独特条形码。例如，如果我们检测到SARS-COV-2独有的基因，我们知道冠状病毒在我们的样本中。我们使用基于PCR的方法，类似于用于临床诊断测试，检测和量化SARS-COV-2序列。
更详细地表征核酸序列可以提供有关病毒菌株的信息，例如它可以识别变体像Omicron Ba.2。
目前，绝大多数废水监视工作都集中在SARS-COV-2上，但是相同的技术与其他病原体（包括脊髓灰质炎病毒，，，，流感，和北病毒。
在大流行之前，一个应用是监测稀有脊髓灰质炎病毒爆发在脊髓灰质炎疫苗接种的地区。还可以监视废水的各种药物的迹象，以洞悉人口中使用药物的水平和类型。
数据在哪里？
在大流行期间，美国疾病控制与预防中心（CDC）开发了国家废水监视系统（NWSS），专门用于跟踪全国各地的SARS-COV-2。超过800个站点报告数据对于此NWSS系统，但并非所有州和县当前都代表。
我们认为，NWSS代表了通过废水监测人口健康的令人兴奋的第一步。在其他国家建立了类似的系统，包括澳大利亚和新西兰。
废水数据真正显示出什么？
来自大人群的废水中的SARS-COV-2水平是社区感染水平的绝佳指标。该系统会自动监视居住在污水处理中的每个人（废水收集系统提供的社区区域），因此它是匿名，无偏见且公平的。重要的是，在不采用其他样本的情况下，也不可能将感染追溯到特定的人，家庭或社区。
废水监视不依赖临床测试的可用性或报告其测试结果的人。它还拾取了COVID-19的无症状和症状前病例。这很关键，因为那些感染但不感到生病仍然可以传播Covid-19。
我们认为，由于在家中进行了更多的COVID测试，废水测试越来越重要。而且由于疫苗接种也导致了更轻度和无症状的Covid-19，可能根本没有接受测试而被感染。这些因素意味着临床病例数据在大流行中的信息不足，而废水数据仍然是社区感染水平的一致指标。
到目前为止，您无法根据其废水中的病毒水平准确预测社区中受感染的人数。某人感染的阶段，他们的身体如何应对病毒，病毒变体，一个人距离采集废水样本的距离，即使天气也可以全部影响在污水中测得的SARS-COV-2的量。
但是科学家可以推断感染率的相对变化。观看污水中的病毒水平上下流动，可以瞥见案件是整个社区中的案例上升还是落在社区中。
由于可以在爆发发生之前甚至几周内检测到SARS-COV-2，因此废水监测可以提供预警，警告说可能有必要采取公共卫生措施。信号的趋势很重要；如果您知道水平正在上升，现在可能是重新构成面具授权或建议在家工作的好时机。目前，公共卫生官员使用废水监测数据以及其他信息就像测试阳性率以及社区中临床病例和住院的数量一样，做出了这些决定。
来自测序的数据还可以帮助检测新的变体并监视其水平，从而使公共卫生响应可以考虑到当前的变体的特征。
在较小的人群中，例如在大学宿舍和疗养院中，废水监测可以发现少数受感染的人。这可能会听起来有针对性的临床测试来识别受感染的人进行隔离。早期检测，有针对性的测试和隔离有效防止爆发。管理员可以在废水中检测到SARS-COV-2时保留破坏性的临床测试，而不是使用临床测试进行常规监测。
将来的监视会是什么样？
废水监测的广泛和常规使用将使公共卫生官员获得有关美国社区一系列潜在感染水平的信息。该数据可以指导有关在何处为社区提供额外资源的决策，例如在感染正在增加的地方进行测试或疫苗接种诊所。它还可以帮助确定何时需要采取掩盖或学校封闭等干预措施。
在最好的情况下，废水监测首次到达新区域时可能会发现新病毒。非常局部区域的早期关闭可能会阻止未来的大流行。有趣的是，研究人员在收集的存档废水样品任何人都被诊断出患有COVID-19。如果废水监测已成为2019年底既定公共卫生基础设施的一部分，那么它可能会提供较早的警告，即SARS-COV-2已成为全球威胁。
但是，目前，建立和运营国家废水监视系统，尤其是在关键位置进行建筑级别监测的系统，仍然太昂贵且劳动力密集。
正在进行的研发工作正在试图简化和自动化废水采样。在分析方面，PCR和测序技术的适应性检测其他病原体（包括新颖的病原体）对于充分利用这种系统至关重要。最终，废水监视可以帮助支持一个未来，在这种未来中，大流行者的致命性要少得多，社会和经济影响较小。
苏珊·德·朗（Susan de Long）是民事和环境工程副教授，科罗拉多州立大学。卡罗尔·威鲁斯（Carol Wilusz）是微生物学，免疫学和病理学教授，科罗拉多州立大学。
