Утешительно предположить, что как только вы спустите воду в унитазе , содержимое исчезнет из поля зрения, из памяти. Но большинство людей, вероятно, не осознают, что то, что мы смываем, может многое рассказать нам о здоровье нашего общества. И этот материал оказался ценным ресурсом для мониторинга пандемии коронавируса в сообществах по всей стране и во всем мире.
Это называется мониторингом сточных вод — или эпидемиологией на основе сточных вод — и с самого начала пандемии все большее число исследователей в США проверяют образцы неочищенных сточных вод на наличие коронавируса . Они обнаружили, что уровни вируса в очистных сооружениях дают раннее предупреждение об уровне положительных тестов на COVID-19 в сообществах, которые они обслуживают.
«Я давно учу всему интересному, что можно узнать из туалетов», — говорит Давида С. Смит , доктор философии, доцент кафедры микробиологии Техасского университета A&M в Сан-Антонио. Она должна знать. Она руководит лабораторией Смита, где она и ее команда студентов изучают сравнительную микробную геномику и эволюцию. Она также дочь сантехника, и большую часть своих исследований она сосредоточила на том огромном количестве информации, которая попадает в туалеты.
Что наш кал говорит исследователям
Наш кал состоит в основном из воды, но остальные 25 процентов представляют собой коктейль из непереваренных остатков пищи, жиров, солей, слизи и человеческих патогенов , таких как бактерии и вирусы. Если вы инфицированы коронавирусом, который вызывает заражение COVID-19, то он также проявится в ваших экскрементах.
Вещество, которое смывается в канализацию наших туалетов, а также раковин, ванн и уличных водостоков, перемещается на многие мили через канализационную систему нашего сообщества и собирается вместе с отходами из других домов во все большие и большие канализационные трубы. Эта река коммунальных сточных вод в конечном итоге впадает в местную очистную станцию, где она в конечном итоге пастеризуется и удаляются вредные вещества.
Регулярный мониторинг проб сточных вод с течением времени позволяет исследователям проводить анализ тенденций. Эти анализы выявляли всплески и новые варианты за несколько дней — даже недель — до тестирования COVID-19 с помощью мазков из носа. А поскольку во всех городах и поселках есть свои собственные очистные сооружения, исследователи могут точно определить, где будут всплески и не появится ли новый вариант, вызывающий озабоченность.
Чем полезен надзор за сточными водами?
«Представьте, что у вас есть две недели на подготовку к потенциальной вспышке в общежитии, больнице или другом учреждении», — говорит Смит. «Потенциально вы могли бы нацелить свои вмешательства и, возможно, уменьшить воздействие этой вспышки».
Например, сообщества могут активизировать обмен сообщениями, чтобы предупредить общественность о необходимости практиковать ношение масок , социальное дистанцирование и другие меры для ограничения распространения вируса, а также поощрять тестирование и самоизоляцию для тех, у кого положительный результат теста.
Наблюдение также дает исследователям лучшее понимание того, как вирус мутирует и как эти варианты реагируют на вакцины — факторы, которые жизненно важны для обеспечения безопасности населения. «Нам нужно понять вирус, потому что мы не знаем, куда он пойдет дальше», — говорит Смит.
Мониторинг канализации и надзор за тестированием на COVID-19
Чиновники общественного здравоохранения многое узнали о COVID-19, отслеживая количество положительных тестов по округам, штатам, странам и многим другим. Но у тестирования есть свои ограничения.
Во-первых, это требует, чтобы люди действительно прошли тестирование. Многие делают это, если они подвергаются воздействию вируса, у них развились симптомы или это требуется для их работы. Но не все в сообществе решают пройти тестирование либо потому, что у них нет медицинской страховки, они не имеют доступа к тестам, не проявляют симптомов или просто не хотят проходить тестирование. «Если вы не пройдете тестирование, у нас не будет никаких данных о вас», — говорит Смит.
Однако «все какают», добавляет она. «Все должны ходить в туалет, поэтому [благодаря тестированию сточных вод] у нас есть данные потенциально о каждом человеке в системе».
Конечно, тестирование сточных вод на коронавирус не является обязательным, поэтому не все муниципалитеты проводят тестирование. Но многие участвуют добровольно благодаря грантам и другим источникам финансирования , включая Закон CARES . Несколько муниципалитетов создали свои собственные информационные панели для обмена данными и анализом тенденций.
В сентябре 2020 года Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) запустили Национальные системы наблюдения за сточными водами (NWSS) для координации и наращивания потенциала страны по отслеживанию SARS-CoV-2 в образцах сточных вод, собранных на очистных сооружениях по всей стране. В рамках этого проекта агентство недавно представило новый трекер данных CDC COVID , в котором все данные о тестировании сточных вод централизованы на одной панели для всеобщего обозрения.
CDC ожидает, что участие в программе будет расширяться по мере того, как департаменты здравоохранения и лаборатории общественного здравоохранения будут наращивать свой потенциал для координации наблюдения за сточными водами. Тем не менее, это все еще развивающаяся область, и есть ограничения. Среди них очистные сооружения не захватывают дома с септическими системами или сообщества, обслуживаемые децентрализованными системами, которые обрабатывают их отходы, такие как больницы или университеты. Тем не менее, многие колледжи и университеты собирают свои собственные данные, в том числе Университет Эмори в Атланте , Университет Майами и Университет Буффало , и это лишь некоторые из них.
И хотя концентрация вируса в пробах сточных вод может указать, насколько сильно пострадало сообщество, она не может сказать точное количество инфицированных. Но наличие всех данных на одной странице — в прямом и переносном смысле — может дать лучшее представление о том, как вирус влияет на нашу страну. «Руководство и рекомендации CDC действительно помогут», — говорит Смит.
Эпидемиология сточных вод не нова
«Сточные воды сейчас очень сексуальны. Об этом во всех новостях», — говорит Смит. «Но вот в чем дело — люди годами используют наблюдение за сточными водами, например, для поиска таких вещей, как полиомиелит».
Да, верно. Исследователи обнаруживают и отслеживают различные вирусы в сточных водах уже более 50 лет и используют эти данные для руководства ответными мерами общественного здравоохранения.
Например, полиомиелит был ликвидирован почти во всех странах благодаря вакцине против полиомиелита. Но передача все еще продолжается в трех странах, где вакцины отстают — в Нигерии, Афганистане и Пакистане. Вместо того, чтобы полагаться на зарегистрированные случаи острого вялого паралича (ОВП), вероятной причины полиомиелита, исследователи искали сточные воды, чтобы обнаружить полиовирус, выделяемый в фекалиях непарализованных людей, инфицированных полиомиелитом.
Надзор за сточными водами также использовался для обнаружения других вирусов, таких как гепатит В и норовирус. Смит говорит, что в настоящее время она работает над совершенствованием методов тестирования, чтобы лучше контролировать очистные сооружения на наличие гриппа — вируса, по ее словам, «очень хорошо вызывающего пандемии».
Понимая ценность наших отходов, «вы видите их в совершенно новом свете», — говорит Смит, ссылаясь на комментарий, который недавно сказал ей работодатель местной коммунальной службы: «Это только сточные воды, если вы их не используете».
Теперь это интересно
Исследование канализационных вод предназначено не только для мониторинга вирусов. Он также используется для определения местных уровней незаконных и отпускаемых по рецепту опиоидов , а также опиоидного антидота налоксона в сообществах, наиболее пострадавших от опиоидной эпидемии, в целях определения мер реагирования общественного здравоохранения.
