Pocieszające jest założenie, że po spłukaniu toalety zawartość zniknie z oczu. Ale większość ludzi prawdopodobnie nie zdaje sobie sprawy, że rzeczy , które spłukujemy, mogą nam wiele powiedzieć o zdrowiu naszej społeczności. I te materiały okazały się cennym zasobem w monitorowaniu pandemii koronawirusa w społecznościach w całym kraju i na całym świecie.
Nazywa się to monitorowaniem ścieków — lub epidemiologią opartą na ściekach — i od początku pandemii coraz większa liczba naukowców w Stanach Zjednoczonych testuje próbki nieoczyszczonych ścieków pod kątem koronawirusa . Odkryli, że poziomy wirusa w oczyszczalniach ścieków dają wczesne ostrzeżenie o poziomach pozytywnych testów COVID-19 w społecznościach, którym służą.
„Od dawna uczę wszystkich interesujących rzeczy, których można się nauczyć z toalet” – mówi dr Davida S. Smyth , profesor nadzwyczajny mikrobiologii na Texas A&M University-San Antonio. Powinna wiedzieć. Prowadzi laboratorium Smyth , gdzie wraz ze swoim zespołem licencjackim studiuje porównawczą genomikę i ewolucję drobnoustrojów. Jest także córką hydraulika i większość swoich badań skupia na bogactwie informacji, które trafiają do toalet.
Co nasza kupa mówi naukowcom
Nasza kupa składa się głównie z wody, ale pozostałe 25% to mieszanka niestrawionych resztek jedzenia, tłuszczów, soli, śluzu i ludzkich patogenów, takich jak bakterie i wirusy. Jeśli jesteś zarażony koronawirusem, który powoduje infekcję COVID-19, pojawi się on również w twoich odchodach.
Rzeczy, które spływają do kanalizacji w naszych toaletach, a także zlewów, wanien i rynsztoków, podróżują kilometrami przez system kanalizacji sanitarnej naszej społeczności i gromadzą się wraz z odpadami z innych domów w coraz większych rurach kanalizacyjnych. Ta rzeka ścieków komunalnych ostatecznie wpływa do lokalnej oczyszczalni ścieków, gdzie jest ostatecznie pasteryzowana, a szkodliwy materiał usuwany.
Regularne monitorowanie próbek ścieków na przestrzeni czasu umożliwia naukowcom ustalenie analizy trendów. Analizy te wykryły skoki i nowe warianty na kilka dni – a nawet tygodni – przed testowaniem COVID-19 za pomocą wymazów z nosa. A ponieważ wszystkie miasta i miasteczka mają własne oczyszczalnie ścieków, naukowcy mogą określić, gdzie będą pojawiać się kolce i czy pojawia się nowy wariant, który budzi niepokój.
Jak pomocny jest nadzór nad ściekami?
„Wyobraź sobie, że masz dwa tygodnie na wypadek potencjalnej epidemii w akademiku, szpitalu lub innym obiekcie” – mówi Smyth. „Możesz potencjalnie skierować swoje interwencje i być może zmniejszyć wpływ tej epidemii”.
Na przykład społeczności mogą zwiększyć liczbę wiadomości, aby ostrzec opinię publiczną, aby praktykowała maskowanie , dystans społeczny i inne środki w celu ograniczenia rozprzestrzeniania się wirusa, a także zachęcać do testowania i samoizolacji tych, którzy uzyskali wynik pozytywny.
Nadzór pozwala również naukowcom lepiej zrozumieć, w jaki sposób wirus mutuje i jak te warianty reagują na szczepionki — czynniki, które są niezbędne do zapewnienia bezpieczeństwa publicznego. „Musimy zrozumieć wirusa, ponieważ nie wiemy, dokąd zmierza” — mówi Smyth.
Monitorowanie kanałów ściekowych a nadzór nad testami COVID-19
Urzędnicy zdrowia publicznego dowiedzieli się wiele o COVID-19, śledząc liczbę pozytywnych testów według hrabstwa, stanu, kraju i nie tylko. Ale testowanie ma swoje ograniczenia.
Na początek wymaga to od ludzi poddania się testom. Wiele osób to robi, jeśli zostanie narażona na wirusa, rozwiną objawy lub są do tego zobowiązane w swojej pracy. Ale nie wszyscy w społeczności decydują się na badanie, ponieważ nie mają ubezpieczenia zdrowotnego, nie mają dostępu do badań, nie wykazują objawów lub po prostu nie chcą się badać. „Jeśli nie zostaniesz przetestowany, nie mamy od ciebie żadnych danych” – mówi Smyth.
Jednak „wszyscy robią kupę” – dodaje. „Każdy musi iść do łazienki, więc [dzięki testom ścieków] mamy dane o potencjalnie każdej osobie w systemie”.
Oczywiście badanie ścieków pod kątem koronawirusa nie jest obowiązkowe, więc nie wszystkie gminy to przeprowadzają. Jednak wielu z nich uczestniczy dobrowolnie dzięki stypendiom i innym źródłom finansowania, w tym ustawie CARES . Kilka gmin stworzyło własne pulpity nawigacyjne, aby udostępniać swoje dane i analizy trendów.
We wrześniu 2020 r. Centra Kontroli i Prewencji Chorób (CDC) uruchomiły Krajowe Systemy Nadzoru Ścieków (NWSS) w celu koordynowania i rozwijania zdolności kraju do śledzenia SARS-CoV-2 w próbkach ścieków pobieranych z oczyszczalni ścieków w całym kraju. W ramach tego projektu agencja zaprezentowała niedawno nowe narzędzie CDC COVID Data Tracker , w którym wszystkie dane dotyczące testowania ścieków są scentralizowane na jednym pulpicie nawigacyjnym, który można przeglądać publicznie.
CDC oczekuje, że udział w programie będzie rósł, ponieważ departamenty zdrowia i laboratoria zdrowia publicznego dalej rozwijają swoją zdolność do koordynowania nadzoru nad ściekami. Jednak jest to wciąż rozwijająca się dziedzina i istnieją ograniczenia. Wśród nich oczyszczalnie nie przechwytują domów w systemach septycznych ani społeczności obsługiwanych przez zdecentralizowane systemy, które przetwarzają ich odpady, takich jak szpitale czy uniwersytety. Jednak wiele szkół wyższych i uniwersytetów zbiera własne dane, w tym Emory University w Atlancie , University of Miami i University of Buffalo , żeby wymienić tylko kilka.
I chociaż stężenie wirusa w pobieraniu próbek ścieków może wskazywać, jaki wpływ ma społeczność, nie jest w stanie określić dokładnej liczby zarażonych. Ale posiadanie wszystkich danych na jednej stronie — dosłownie i w przenośni — może dać lepszy obraz tego, jak wirus wpływa na nasz kraj. „Posiadanie przywództwa i wskazówek CDC naprawdę pomoże” — mówi Smyth.
Epidemiologia ścieków nie jest nowa
„Ścieki są teraz bardzo seksowne. To jest we wszystkich wiadomościach” – mówi Smyth. „Ale o to chodzi — ludzie od lat stosują nadzór nad ściekami w poszukiwaniu takich rzeczy, jak na przykład polio”.
Tak, zgadza się. Naukowcy wykrywają i śledzą różne wirusy w ściekach od ponad 50 lat i wykorzystali te dane do kierowania reakcjami zdrowia publicznego.
Na przykład polio zostało wyeliminowane w prawie wszystkich krajach dzięki szczepionce przeciwko polio. Ale transmisja nadal trwa w trzech krajach, w których szczepionki są opóźnione – w Nigerii, Afganistanie i Pakistanie. Zamiast polegać na zgłoszonych przypadkach ostrego porażenia wiotkiego (AFT), prawdopodobnej przyczyny polio, naukowcy szukali w ściekach wirusa polio wydalanego w kale niesparaliżowanych osób zarażonych polio.
Nadzór nad ściekami był również wykorzystywany do wykrywania innych wirusów, takich jak wirusowe zapalenie wątroby typu B i norowirus. Smyth mówi, że obecnie pracuje nad udoskonaleniem technik testowania, aby lepiej monitorować oczyszczalnie ścieków pod kątem grypy – wirusa, jak mówi, „bardzo dobrze wywoływania pandemii”.
Rozumiejąc wartość naszych odpadów, „widzisz je w zupełnie nowym świetle”, mówi Smyth, odnosząc się do komentarza, który niedawno powiedział jej lokalny pracodawca zakładu sanitarnego: „To tylko ścieki, jeśli ich nie używasz”.
Teraz to jest interesujące
Pomiary wód kanalizacyjnych służą nie tylko do monitorowania wirusów. Jest również używany do wykrywania lokalnych poziomów nielegalnych i wydawanych na receptę opioidów — a także naloksonu jako antidotum na opioidy — w społecznościach najbardziej dotkniętych epidemią opioidów w celu ukierunkowania reakcji na zdrowie publiczne.
