污水流行病学监测技术：病毒检测流程与传染病预警应用全流程解析

城市下水道如同汇集全人群健康信号的 “公共指纹库”，居民粪便、呼吸道分泌物会持续排入污水系统，诺如、甲肝、新冠、猴痘等各类致病病毒长期藏匿其中。传统传染病监测仅依靠医院就诊病例统计，大量无症状感染者、轻症居家人群会形成巨大监测盲区，难以提前预判聚集性疫情。依托污水开展流行病学监测的技术体系应运而生，通过污水中病毒载量、毒株信息评估整片区域人群感染水平，低成本实现全域传染病动态追踪，为消化道、呼吸道传染病提前防控开辟全新路径。

图一：污水检测示意图。（引自参考文献）

一、污水承载海量致病病毒，传统监测存在巨大漏洞

市政污水、地表径流、地下水极易接纳人畜排泄物，诺如、甲肝、戊肝、腺病毒、新冠、猴痘等非包膜病毒在水环境耐受度极高，少量病毒颗粒即可造成人体感染。常规疾控监测完全依赖就诊患者临床送检，无症状排毒人群、轻症居家患者无法纳入统计，会严重低估社区真实感染规模；同时欠发达地区医疗资源不足，漏报、迟报现象普遍，难以预判聚集性疫情。而污水相当于一座 “城市公共健康指纹库”，整片管网覆盖区域居民的病毒排毒信号都会汇集至污水处理厂，无需逐一对居民采样，低成本实现全域人群感染水平宏观评估，尤其适合诺如这类冬季高频暴发的肠道病毒常态化监控。

二、全球污水病毒检出现状，城乡污染差异显著

全球各国污水样本普遍检出高丰度肠道病毒，不同区域检出率差距明显：欧美、巴西、南非多国污水处理厂进水诺如检出率超 60%，意大利长达 9 年监测持续检出甲肝、戊肝病毒；发展中国家管网破损、化粪池渗漏问题突出，地下水、河流污水溢流污染频发，未经处理污水直排进一步扩大病毒传播风险。研究证实常规市政污水工艺仅能去除 50%-90% 病毒，尾仍携带足量病原核酸，灌溉、休闲水体接触会持续制造传播隐患；同时污水不仅能监测肠道病毒，新冠、猴痘等呼吸道病毒也可通过粪便、皮肤脱落物进入管网，多国疫情期间依靠污水数据提前预判感染峰值。

三、污水病毒标准化分析全流程体系完整落地

完整污水病毒监测形成标准化闭环操作规范，覆盖四大核心环节：一是样本采集，分为 24 小时混合采样、瞬时抓取采样、被动吸附三类，混合样本可有效平衡日内浓度波动，数据稳定性更强；二是病毒富集浓缩，PEG 沉淀、超滤、负电膜吸附是主流成熟手段，适配高浊、低浊各类污水基质；三是核酸纯化提取，配套有机质、PCR 抑制物去除方案，保障后续检测灵敏度；四是分子检测，通过 RT-qPCR 定量病毒载量，二代测序完成毒株分型与变异株筛查。该整套流程已在全球 72 个国家搭建监测网络，美、巴西、欧洲多国建成国家级污水预警平台，搭配粪便指示噬菌体校准人群覆盖范围，精准推算社区整体感染规模。

四、多元公共卫生应用场景，覆盖多类传染病防控

污水流行病学的应用场景十分丰富，不局限于肠道病毒监控：第一，疫情早期预警，污水病毒浓度升高可比临床确诊病例提前数周显现趋势，便于提前开展消杀与健康宣教；第二，毒株流行动态监测，无需大规模临床样本，即可捕捉区域共存诺如不同基因型、新冠变异株分布特征；第三，精准划分风险片区，结合管网覆盖范围定位污染高发社区，针对性升级供水、环卫设施；第四，防控效果量化评估，通过污水病毒时序变化，直观验证疫苗普及、环境消杀、管网改造等措施的实际成效。除此之外，该技术还可同步监测违禁药物、环境化学暴露标志物，赋能城市环境与民生治理。

五、现存落地难题与全球发展方向

当前大范围常态化污水监测仍存在诸多现实阻碍：城乡污水管网覆盖不均衡，农村、露天排便区域无统一收集系统，无法开展采样监测；全球尚未形成统一检测标准，各国浓缩、提取流程差异大，横向对比数据存在偏差；污水样本无法追溯个体，存在隐私伦理层面讨论；水体有机质、微生物降解还会带来定量误差。未来行业发展核心方向：统一全球污水病毒检测操作规范，研发低成本野外被动采样设备；搭建 AI 预测模型，建立污水病毒载量与社区发病人群的关联算法；拓展猴痘、新型肠道病毒等新兴病原监测方案，推动污水监测纳入常规疾控工作，补齐传统病例监测短板，构建传染病早发现、早干预的长效防控体系。

考文献：[1] M. C. dos Santos, A. C. C. Silva, C. D. Teixeira, et al., Wastewater surveillance for viral pathogens: A tool for public health[J], Heliyon 10(13) (2024) 23.

来源：微生物安全与健康网，作者~刘勇庆。