Poop Sleuths: Why Researchers Are Tracking Coronavirus in Wastewater

Feb 17 2022
Do the sewers hold the answers to the next COVID-19 surge? And what else can testing samples of untreated wastewater tell us about the health of our communities?
Researchers across the country and globe are testing sewage from treatment plants like the East Bay Municipal Utility District Wastewater Treatment Plant in Oakland, California, for levels of coronavirus. Justin Sullivan/Getty Images

यह मान लेना सुकून देने वाला है कि एक बार जब आप शौचालय को फ्लश कर देते हैं, तो सामग्री दृष्टि से बाहर हो जाती है, दिमाग से बाहर हो जाती है। लेकिन ज्यादातर लोगों को शायद इस बात का एहसास नहीं है कि जो सामान हम बहाते हैं, वह हमें हमारे समुदाय के स्वास्थ्य के बारे में बहुत कुछ बता सकता है। और वह सामान देश और दुनिया भर के समुदायों में कोरोनावायरस महामारी की निगरानी में एक मूल्यवान संसाधन साबित हुआ है।

इसे अपशिष्ट जल निगरानी - या अपशिष्ट जल-आधारित महामारी विज्ञान कहा जाता है - और महामारी की शुरुआत से, अमेरिका भर में शोधकर्ताओं की बढ़ती संख्या कोरोनोवायरस के लिए अनुपचारित अपशिष्ट जल के नमूनों का परीक्षण कर रही है । उन्होंने पाया है कि सीवेज संयंत्रों में वायरस का स्तर उन समुदायों में सकारात्मक COVID-19 परीक्षणों के स्तर के बारे में प्रारंभिक चेतावनी देता है जो वे सेवा करते हैं।

टेक्सास ए एंड एम यूनिवर्सिटी-सैन एंटोनियो में माइक्रोबायोलॉजी के एक सहयोगी प्रोफेसर डेविडा एस स्मिथ कहते हैं, "मैं लंबे समय से शौचालयों से सीखी जाने वाली सभी रोचक चीजें पढ़ रहा हूं ।" उसे पता होना चाहिए। वह स्माइथ लैब चलाती हैं जहां वह और उनकी स्नातक टीम तुलनात्मक माइक्रोबियल जीनोमिक्स और विकास का अध्ययन करती हैं। वह एक प्लंबर की बेटी भी है और उसने अपना अधिकांश शोध शौचालयों में जाने वाली जानकारी के धन पर केंद्रित किया है।

हमारा पूप शोधकर्ताओं को क्या बताता है

हमारा मल मुख्य रूप से पानी से बना होता है, लेकिन शेष 25 प्रतिशत अपचित भोजन अवशेषों, वसा, लवण, बलगम और बैक्टीरिया और वायरस जैसे मानव रोगजनकों का एक कॉकटेल है। यदि आप कोरोनावायरस से संक्रमित हैं, जो COVID-19 संक्रमण का कारण बनता है, तो यह आपके मलमूत्र में भी दिखाई देगा।

जो सामान हमारे शौचालयों की नालियों के साथ-साथ सिंक, टब और गली के गटर को धोता है, हमारे समुदाय के सैनिटरी सीवर सिस्टम के माध्यम से मीलों तक यात्रा करता है और दूसरे घरों से कचरे को बड़े और बड़े सीवर पाइप में इकट्ठा करता है। सांप्रदायिक सीवेज की यह नदी अंततः एक स्थानीय अपशिष्ट जल उपचार सुविधा में बहती है जहां इसे अंततः पास्चुरीकृत किया जाता है और हानिकारक सामग्री को हटा दिया जाता है।

समय के साथ नियमित रूप से अपशिष्ट जल के नमूनों की निगरानी करना शोधकर्ताओं को एक प्रवृत्ति विश्लेषण स्थापित करने में सक्षम बनाता है। इन विश्लेषणों ने स्पाइक्स और नए वेरिएंट दिनों का पता लगाया है - यहां तक ​​​​कि सप्ताह - नाक के स्वाब के माध्यम से COVID-19 परीक्षण से पहले। और चूंकि सभी शहरों और कस्बों में अपने स्वयं के सीवेज प्लांट हैं, शोधकर्ता यह तय कर सकते हैं कि स्पाइक्स कहां होंगे और क्या कोई नया संस्करण चिंता का विषय बन रहा है।

सैन जोस के पर्यावरण सेवा विभाग के पर्यावरण निरीक्षक इसहाक टैम और लैला मुफ्ती सैन जोस-सांता क्लारा क्षेत्रीय अपशिष्ट जल सुविधा में एक मैनहोल में एक ऑटोसैंपलर को तैनात करते हैं।

अपशिष्ट जल निगरानी कैसे सहायक है?

"कल्पना कीजिए कि क्या आपके पास डॉर्म या अस्पताल या अन्य सुविधा में संभावित प्रकोप की स्थिति में दो सप्ताह का समय था," स्मिथ कहते हैं। "आप संभावित रूप से अपने हस्तक्षेपों को लक्षित कर सकते हैं और शायद उस प्रकोप के प्रभाव को कम कर सकते हैं।"

उदाहरण के लिए, समुदाय लोगों को मास्किंग , सोशल डिस्टेंसिंग और वायरस के प्रसार को सीमित करने के अन्य उपायों के साथ-साथ सकारात्मक परीक्षण करने वालों के लिए परीक्षण और आत्म-अलगाव को प्रोत्साहित करने के लिए सचेत करने के लिए संदेश भेज सकते हैं।

निगरानी शोधकर्ताओं को इस बात की बेहतर समझ भी देती है कि वायरस कैसे उत्परिवर्तित होता है और वे वेरिएंट टीकों पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं - ऐसे कारक जो जनता को सुरक्षित रखने के लिए महत्वपूर्ण हैं। "हमें वायरस को समझने की ज़रूरत है क्योंकि हम नहीं जानते कि यह आगे कहाँ जा रहा है," स्मिथ कहते हैं।

अपशिष्ट जल महामारी विज्ञान वर्तमान संक्रामक रोग निगरानी प्रणाली और रोग के प्रकोप के लिए एक प्रारंभिक चेतावनी प्रणाली के लिए एक पूरक दृष्टिकोण के रूप में कार्य करता है।

सीवर मॉनिटरिंग बनाम COVID-19 टेस्टिंग सर्विलांस

सार्वजनिक स्वास्थ्य अधिकारियों ने काउंटी, राज्य, देश और अन्य द्वारा सकारात्मक परीक्षणों की संख्या को ट्रैक करके COVID-19 के बारे में बहुत कुछ सीखा है । लेकिन परीक्षण की अपनी सीमाएँ हैं।

शुरुआत के लिए, लोगों को वास्तव में परीक्षण करने की आवश्यकता होती है। बहुत से लोग ऐसा करते हैं यदि वे वायरस के संपर्क में आ जाते हैं, उनमें लक्षण विकसित हो जाते हैं, या उन्हें अपनी नौकरी के लिए ऐसा करने की आवश्यकता होती है। लेकिन एक समुदाय में हर कोई परीक्षण करने का विकल्प नहीं चुनता है क्योंकि उनके पास स्वास्थ्य बीमा नहीं है, परीक्षण तक पहुंच नहीं है, लक्षण नहीं दिखा रहे हैं या बस परीक्षण नहीं करना चाहते हैं। "यदि आप परीक्षण नहीं करवाते हैं, तो हमारे पास आपका कोई डेटा नहीं है," स्मिथ कहते हैं।

हालांकि, "हर कोई शौच करता है," वह आगे कहती है। "हर किसी को बाथरूम जाना है इसलिए [अपशिष्ट जल परीक्षण के लिए धन्यवाद] हमारे पास एक सिस्टम में संभावित रूप से हर एक व्यक्ति पर डेटा है।"

बेशक, कोरोनावायरस के लिए अपशिष्ट जल परीक्षण अनिवार्य नहीं है, इसलिए सभी नगरपालिका परीक्षण नहीं कर रही हैं। लेकिन कई स्वेच्छा से अनुदान और CARES अधिनियम सहित धन के अन्य स्रोतों के लिए धन्यवाद में भाग ले रहे हैं । कई नगर पालिकाओं ने अपना डेटा और प्रवृत्ति विश्लेषण साझा करने के लिए अपने स्वयं के डैशबोर्ड बनाए।

सितंबर 2020 में, रोग नियंत्रण और रोकथाम केंद्र (सीडीसी) ने देश भर में अपशिष्ट जल संयंत्रों में एकत्र किए गए अपशिष्ट जल के नमूनों में SARS-CoV-2 को ट्रैक करने के लिए देश की क्षमता के समन्वय और निर्माण के लिए राष्ट्रीय अपशिष्ट जल निगरानी प्रणाली (NWSS) की शुरुआत की। उस परियोजना के हिस्से के रूप में, एजेंसी ने हाल ही में एक नए सीडीसी COVID डेटा ट्रैकर का अनावरण किया, जहां जनता के देखने के लिए अपशिष्ट जल परीक्षण के सभी डेटा को एक डैशबोर्ड पर केंद्रीकृत किया जाता है।

सीडीसी को उम्मीद है कि कार्यक्रम में भागीदारी बढ़ेगी क्योंकि स्वास्थ्य विभाग और सार्वजनिक स्वास्थ्य प्रयोगशालाएं अपशिष्ट जल निगरानी के समन्वय के लिए अपनी क्षमता विकसित करती हैं। हालाँकि, यह अभी भी एक विकासशील क्षेत्र है और इसकी सीमाएँ हैं। उनमें से, उपचार संयंत्र सेप्टिक सिस्टम या विकेन्द्रीकृत प्रणालियों द्वारा प्रदान किए गए समुदायों पर घरों पर कब्जा नहीं करते हैं जो उनके कचरे का इलाज करते हैं, जैसे कि अस्पताल या विश्वविद्यालय। हालांकि, अटलांटा के एमोरी विश्वविद्यालय , मियामी विश्वविद्यालय और बफ़ेलो विश्वविद्यालय सहित कई कॉलेज और विश्वविद्यालय अपना डेटा एकत्र कर रहे हैं ।

और जबकि अपशिष्ट जल के नमूने में वायरस की सांद्रता यह संकेत दे सकती है कि एक समुदाय कितना प्रभावित है, यह संक्रमित लोगों की सटीक संख्या नहीं बता सकता है। लेकिन एक पृष्ठ पर सभी डेटा होने से - शाब्दिक और आलंकारिक रूप से - एक बेहतर तस्वीर पेश कर सकता है कि वायरस हमारे देश को कैसे प्रभावित कर रहा है। "सीडीसी का नेतृत्व और मार्गदर्शन वास्तव में मदद करने वाला है," स्मिथ कहते हैं।

जीव विज्ञान और प्राकृतिक विज्ञान के वरिष्ठ कोडी हॉन ने यूनिवर्सिटी ऑफ अलास्का एंकोरेज के कोनोकोफिलिप्स इंटीग्रेटेड साइंस बिल्डिंग में प्रोफेसर ब्रैंडन ब्रिग्स लैब में COVID-19 परीक्षण के लिए अपशिष्ट जल के नमूने तैयार किए।

अपशिष्ट जल महामारी विज्ञान नया नहीं है

"अपशिष्ट जल अभी बहुत सेक्सी है। यह सभी समाचारों में है," स्मिथ कहते हैं। "लेकिन यहाँ एक बात है - उदाहरण के लिए, पोलियो जैसी चीज़ों की तलाश के लिए लोग वर्षों से अपशिष्ट जल निगरानी का उपयोग कर रहे हैं।"

हाँ, यह सही है। शोधकर्ता 50 से अधिक वर्षों से सीवेज में विभिन्न वायरस का पता लगा रहे हैं और उन पर नज़र रख रहे हैं और उन्होंने सार्वजनिक स्वास्थ्य प्रतिक्रियाओं को निर्देशित करने के लिए डेटा का उपयोग किया है।

उदाहरण के लिए, पोलियो वैक्सीन की बदौलत लगभग सभी देशों में पोलियो का सफाया कर दिया गया है। लेकिन तीन देशों में ट्रांसमिशन अभी भी जारी है जहां टीके पीछे हैं - नाइजीरिया, अफगानिस्तान और पाकिस्तान। पोलियो का एक संभावित कारण, एक्यूट फ्लेसीड पैरालिसिस (एएफटी) के रिपोर्ट किए गए मामलों पर भरोसा करने के बजाय, शोधकर्ता पोलियो से संक्रमित गैर-लकवाग्रस्त लोगों के मल में पोलियोवायरस शेड का पता लगाने के लिए सीवेज की तलाश कर रहे हैं।

अपशिष्ट जल निगरानी का उपयोग अन्य वायरस जैसे हेपेटाइटिस बी और नोरोवायरस का पता लगाने के लिए भी किया गया है। स्मिथ का कहना है कि वह वर्तमान में फ्लू के लिए सीवेज संयंत्रों की बेहतर निगरानी के लिए परीक्षण तकनीकों को परिष्कृत करने के लिए काम कर रही है - एक वायरस, वह कहती है, "महामारी पैदा करने में बहुत अच्छा है।"

हमारे कचरे के मूल्य को समझते हुए "आप इसे पूरी तरह से नई रोशनी में देखते हैं," स्मिथ कहते हैं, एक टिप्पणी का उल्लेख करते हुए एक स्थानीय स्वच्छता उपयोगिता नियोक्ता ने हाल ही में उससे कहा: "यह केवल अपशिष्ट जल है यदि आप इसका उपयोग नहीं करते हैं।"

अब यह दिलचस्प है

सीवर के पानी का सर्वेक्षण सिर्फ वायरस की निगरानी के लिए नहीं है। सार्वजनिक स्वास्थ्य प्रतिक्रियाओं को निर्देशित करने के प्रयास में ओपियोइड महामारी से सबसे ज्यादा प्रभावित समुदायों में अवैध और नुस्खे ओपियोड के स्थानीय स्तर के साथ-साथ ओपियोइड एंटीडोट नालोक्सोन- का पता लगाने के लिए भी इसका उपयोग किया जा रहा है ।