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前面。化学。Eng。,09 January 2023
第二章环境化学工程
卷4 - 2022 | https://doi.org/10.3389/fceng.2022.1112876

不是浪费:废水监测以加强公众健康

www.雷竞技rebatfrontiersin.org安娜git1 __www.雷竞技rebatfrontiersin.org耶利米Oghuan1 __www.雷竞技rebatfrontiersin.orgAnuja Rajendra godole1 __www.雷竞技rebatfrontiersin.orgCarlos A. Chavarria1www.雷竞技rebatfrontiersin.org卡洛斯·蒙特塞拉特1www.雷竞技rebatfrontiersin.org道胡 2www.雷竞技rebatfrontiersin.org云王3.www.雷竞技rebatfrontiersin.org安东尼·w·马雷索 4、5www.雷竞技rebatfrontiersin.org布莱克·m·汉森 1、5www.雷竞技rebatfrontiersin.orgKristina D. Mena 1、5而且www.雷竞技rebatfrontiersin.org福清吴 1、5
  • 1流行病学、人类遗传学和环境科学,德克萨斯大学休斯顿公共卫生学院健康科学中心,美国德克萨斯州休斯顿
  • 2俄克拉荷马州立大学地理系,静水,美国
  • 3.查普曼大学药学院药物经济与政策系,奥兰治,加州,美国
  • 4taylor实验室,分子病毒学和微生物学,贝勒医学院,休斯顿,德克萨斯州,美国
  • 5德克萨斯州流行病公共卫生研究所,美国德克萨斯州休斯顿

家庭废水经适当收集和评价后,可为社区提供有价值的与健康有关的信息。作为一种相对公正和非侵入性的方法,废水监测可以补充目前的做法,以减轻风险和保护人口健康。受2019冠状病毒病大流行的影响,污水处理项目现已广泛实施,以监测下水道的病毒感染趋势,并为公共卫生决策提供信息。本文综述了基于废水的流行病学在检测和监测传染性传染病、抗微生物药物耐药性传播和非法药物消费方面的最新进展。废水监测是环境科学中迅速发展的前沿,正在成为增强公共卫生、改善疾病预防和应对未来流行病和大流行的新工具。

1介绍

废水流行病学的概念于2001年首次提出,以监测非法滥用药物的情况(Daughton 2001).最近,2019冠状病毒病(COVID-19)大流行有助于恢复公共卫生对水浸废水的兴趣,进一步促进了人们普遍认识到废水与人口健康是相互关联的。废水,特别是市政废水,是生活(包括灰色和黑色的水),工业和商业来源的组合。水通过地下污水管道网络被冲洗或排出,这些管道将其运送到城市污水处理设施(WWTF),在排放之前,它在那里经历了多阶段的处理过程(混凝、絮凝、沉淀、过滤和消毒)。这种废水是一种复杂的基质,由大约99.9%的水组成,剩下的0.1%包括微生物(如病毒、细菌、原生动物、真菌和蠕虫)、有机和无机物质、不可消化的食物物质和营养物质(废水——它是什么?, 2017年) (图1一个).经过几个处理阶段,大部分固体、微生物和有机物质被去除,从而得到对环境和人类健康安全的水质改善的水产品。

图1
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图1(一)用于公共卫生的废水监测。(一)废水成分。废水的主要成分是水(~ 99.9%),固体、营养物质、有机和无机化合物以及微生物占0.1%。(B)废水在公共卫生中的应用。废水样品被收集和处理,所产生的上清液和颗粒被用于检测和量化人类病原体、非法药物和抗菌素耐药性。

废水中的人体病原体检测已在实践中应用了近一个世纪(保罗等人,1939年摩尔,1951凯利等人,1957).1939年脊髓灰质炎流行期间,John R. Paul, James D. Trask和C. S. Culotta首次在废水中证明了脊髓灰质炎病毒的存在。两份废水样本经腹腔接种于两只猴子体内,两只猴子均罹患实验性脊髓灰质炎,潜伏期为7-8天(保罗等人,1939年).在这一发现之后,在20世纪60年代至90年代期间,从多个国家的废水样本中监测和分离了脊髓灰质炎病毒和肠道病毒。同样,在废水中成功检测到sars - cov -2后,调查废水已被用作跟踪指定下水道病毒感染趋势的非侵入性方法(艾哈迈德等人,2020年Medema等人,2020年吴等,2020).在全球范围内研究了废水监测数据对补充临床病例数据的价值,废水数据通常比报告的COVID-19病例数据早3天至3周(Peccia等人,2020年Róka等,2021Wurtzer等人,2021Galani等人,2022).此外,废水监测提供了无偏倚的感染者样本,包括无症状和症状前病例,以及患有疾病但不寻求医疗保健的个人。在检测能力有限的情况下,临床监测可能会遗漏或未能及时发现这些病例。

抗微生物药物耐药性(AMR)是另一个全球性危机,对人类、动物和环境健康构成重大威胁。由于可用于治疗的有效药物数量有限,接触抗生素可导致不良医疗后果,包括发病率和死亡率增加(世界卫生组织,2020年).具有AMR的细菌对抗生素具有耐药性,并在环境(土壤、水和空气)中广泛存在(Pärnänen等,2019).随着抗生素耐药性的日益出现,据估计,到2050年,抗生素耐药性感染将成为最常见的死亡原因,并给世界经济造成数万亿美元的损失(汤普森,2022).

除微生物剂外,利用废水追踪非法药物和阿片类药物也引起了人们的注意,因为接触合成阿片类药物芬太尼(Gushgari等人,2019).非法药物使用在包括欧洲和美国在内的许多国家普遍存在,自2018年以来,与阿片类药物过量相关的死亡人数大幅增加(了解流行病|药物过量|疾病预防控制中心,2022).鉴于很难获得有关阿片类药物消费的全民数据,而这对于制定有效战略以应对这一健康危机至关重要,废水监测可作为跟踪下水道内非法药物消费的补充工具(Gushgari等人,2019Endo等人,2020年Kumar等,2022),了解人口层面的社会负担。

在这里,我们简要回顾了废水在三个公共卫生问题上的应用:传染病、抗菌素耐药性和非法药物。

2 .病毒疾病监测

通常,疾病时空监测包括调查问卷、入院率、死亡率和发病率,以及特定传染病的临床和哨点监测(由医疗专业人员进行)(Sims和Kasprzyk-Hordern, 2020年).然而,这些工具的成功可能有限,这主要是由于缺乏反应、依赖于有症状的病例以及检测能力有限,因此导致数据漏报(戴蒙德等人,2022年).通过粪便或尿液脱落并能在污水中存留的病原体是废水监测的最佳目标。与细菌病原体相比,病毒病原体可能是一个更合适的目标,因为它们无法在活细胞外复制(图1 b).审查了三种引起重大公共卫生关注的病毒,包括SARS-CoV-2、猴痘和肠道病毒。

2.1 SARS-CoV-2

COVID-19大流行暴露了一种全球性传染病对社会各个方面的影响,更不用说对公共安全、健康和医疗保健可及性的级联影响了(Daughton 2020).在全人群范围内跟踪COVID-19的传播、扩散和演变具有挑战性,特别是考虑到迫切需要及时评估和估计病毒的分布。在废水中检测SARS-CoV-2不仅是一种非侵入性工具,而且还可以提供比诊所更早的活跃性感染快照,因为病毒可能在症状出现之前从粪便中逃逸(Bibby等人,2021年).多项研究表明,废水中SARS-CoV-2浓度的增加出现在临床病例激增之前(Peccia等人,2020年Saguti等人,2021年Wu等,2022cKarthikeyan等人,2022).在宣布疫情爆发之前,西班牙一家养老院的废水中检测到SARS-CoV-2,废水数据与病例之间的滞后时间为5至19天(博纳诺·费拉罗等人,2021年).加州大学圣迭戈分校实施的一项污水监测计划使用了污水自动通知系统,向建筑物内的居民发出污水样本呈阳性的警报(Karthikeyan等人,2021年).该系统成功地对大学校园内近85%的COVID-19病例进行了早期诊断,将检测率提高了1.9至13倍。然而,当临床测试能力足够时,废水数据可能不能作为领先指标。马萨诸塞州的一项研究确定,在大流行第一波(2020年3月至8月)报告病例之前,废水数据有一个领先时间,但在第二波(2020年8月之后)期间没有,因为检测能力提高了(肖等,2022).

SARS-CoV-2变体,特别是关注变体(VOC)的出现,需要针对变体进行废水监测,例如通过新一代测序(NGS)或基于VOC特异性聚合酶链反应(PCR)的检测(表1) (Bar-Or等人,2021年Izquierdo-Lara等人,2021年Karthikeyan等人,2021年).废水样本的基因组测序已检测到在临床样本测序尚未检测到的人群中循环的病毒谱系(Crits-Christoph等人,2021年).最近的一项研究对纽约市的废水样本进行了测序,发现含有Omicron变体突变以及在临床样本中很少观察到的突变的新型神秘SARS-CoV-2谱系的频率越来越高(Smyth等人,2022).通过临床基因组监测,在大学废水样本中检测到SARS-CoV-2的Alpha和Delta变体(Karthikeyan等人,2022).值得一提的是,由于废水样本的“复合”性质,为废水测序数据处理定制的生物信息管道也很重要。研究人员最近开发了一种端到端分析管道,从废水测序数据中重建不同VOCs的感染动态,并在多个数据集上进行了验证(舒曼等人,2022).此外,等位基因特异性PCR检测也广泛用于量化下水道中挥发性有机化合物的分布(Heijnen等人,2021Lee等人,2021年Lee等人,2022年).因此,与基因组测序和突变特异性技术相结合的废水监测对于跟踪人群中的特定病毒株和新兴变体至关重要。

表1
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表1.检测废水中病毒性疾病、非法药物和抗微生物药物耐药性的主要方法。

2.2猴痘病毒

猴痘病毒最近被世卫组织重新命名为“猴痘”,是一种包膜双链DNA病毒。在受感染者的粪便、尿液、皮肤、精液、鼻分泌物和唾液中发现了Mpox (Peiró-Mestres等,2022).目前使用基于pcr的工具检测废水中的Mpox DNA的努力已经成功(Tiwari等人,2023年).废水中的Mpox监测具有在出现症状和实验室确认病例之前检测趋势的潜力,即使考虑到与病毒脱落时间、环境持久性和分析方法敏感性相关的限制因素(陈和毕比,2022年).加州9个公共运营的wwtf(共收集了287个样本)中有8个使用CDC的G2R_G(针对天花病毒)检测出Mpox DNA阳性OPG002基因)和G2R_WA(针对所有Mpox)OPG002西非分支基因)测定(沃尔夫等人,2022年).阿姆斯特丹的一项研究使用两种检测方法定性地检测出5个地区31%的样本、两个WWTFs 56%的样本和史基浦机场26%的样本(de Jonge等人,2022).引物和探针不匹配也在CDC Mpox通用实时PCR试验和其他7个Mpox和正痘病毒诊断试验中被发现(Wu等,2022b),表明在测试前需要仔细评估这些测定。进一步的研究有必要优化Mpox检测的分析方法,提高对病毒脱落动态的临床/生物学理解,评估Mpox疫苗的总体有效性,并量化废水中的病毒回收率,这些对于使用WBE数据进行流行病学推断至关重要。

2.3肠道病毒

在废水中也经常检测到肠道病毒。肠道致病性病毒以高浓度(105-10年12每克粪便的病毒粒子数)(Gerba 2000),而且往往具有较低的传染性剂量(例如,轮状病毒和诺如病毒在10-100个病毒颗粒的剂量下可具有传染性)(Yezli和Otter, 2011Santiago-Rodriguez 2022).2000年以前,污水监测作为“全球根除脊髓灰质炎倡议”的一部分在多个国家实施,以监测人群中的脊髓灰质炎病毒(Hovi等人,2012).然而,在纽约州罗克兰县一名患有麻痹性脊髓灰质炎的未接种疫苗的成年人于2022年7月对疫苗衍生脊髓灰质炎病毒2型(VDPV2)检测呈阳性后,脊髓灰质炎病毒在美国重新成为一种令人关注的传染病(瑞尔森,2022年).然后从2022年3月9日至10月11日对来自罗克兰及周边县48个下水道的废水样本进行了脊髓灰质炎病毒检测,1076个样本(来自10个下水道)中有8.3%的样本具有可检测到的病毒浓度(瑞尔森,2022年).以色列耶路撒冷的例行废水监测(2022年4月至7月)发现并确定即使在没有口服脊髓灰质炎疫苗的情况下,疫苗来源的2型脊髓灰质炎病毒也有所增加(朱克曼等人,2022).

除脊髓灰质炎病毒外,还在废水中检测到其他肠道病毒。在法国克莱蒙-费朗进行的一项针对人群的研究检测了废水,采用聚乙二醇沉淀法和切向流超滤两步程序检测了一系列病毒,包括诺如病毒、腺病毒、轮状病毒、肠病毒(EV)、甲型肝炎病毒和戊型肝炎病毒(Bisseux等人,2018).所分析的54个样本中至少有一种病毒呈阳性;在ev阳性样本中,确定EV-D68于2015年9月悄悄在社区内传播(Bisseux等人,2018).在意大利那不勒斯进行的一项研究发现,在三个污水处理厂(彭尼诺等人,2018),可能会污染环境。

2.4公共卫生影响

鉴于与水传播病原体接触相关的潜在传播风险和严重的健康后果,废水或水源中的病毒检测至关重要,特别是对老年人、儿童和免疫功能低下者(Teunis et al., 2010Bogler等人,2020年).废水中的定量病毒跟踪数据进一步有助于识别或确认“正在进行的”(无声的或已识别的)疫情,并反映下水道中的感染模式。这些数据可进一步用于流行病学推断和预测的动态模型(McMahan等人,2021年潘等人,2023年).另一方面,废水样本的深度测序可以进一步提供遗传信息,如单核苷酸多态性,以了解群体水平上的病毒进化。定量废水数据为了解传染病的传播提供了补充视角,并为流行病和大流行应对的公共卫生决策提供信息。因此,我们认为,成功的病毒病原体公共卫生监测需要污水和临床监测的多管齐下的方法,不仅要发现新出现的传染病,而且要加强对季节性疾病的监测。废水和临床监测的整合对于大规模监测也具有成本效益(Wu et al., 2022a)、疾病管理和干预措施。

非法药物和阿片类药物

废水监测还被用于检测与人类健康有关的生物标记物,特别是与非法药物和阿片类药物有关的生物标记物(图1 b)并评估社区暴露和健康风险。在废水中检测到一系列非法化合物,包括可卡因、海洛因、MDMA、甲基苯丙胺、大麻、吗啡、羟考酮、芬太尼和美沙酮(Gushgari等人,2019Endo等人,2020年).利用废水追踪非法化合物最近也引起了注意,因为与接触合成阿片类芬太尼有关的健康问题日益增加(Gushgari等人,2019)以及美国与药物相关的过量死亡人数持续增加,特别是在COVID-19大流行开始期间(Friedman和Akre, 2021年).

3.1废水中药物代谢产物的检测与分析

废水中的药物及其代谢产物由于稀释而趋于低浓度,因此需要高灵敏度和特异性的检测方法。高效液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)已成为检测和定量废水中非法药物化合物的金标准工具(表1).LC-MS/MS因其高灵敏度、选择性和重复性被认为是确定特定药物的权威方法(哈珀等人,2017年刘等,2018).然而,它也需要样品的提取和制备,训练有素的人员和先进的设备(哈珀等人,2017年),使其成为采用高通量WBE程序的具有挑战性的方法。其他检测技术包括气相色谱-质谱(GC-MS)、表面增强拉曼光谱(SERS)、横向流动免疫分析和碳纳米管电极,这些技术可以有效地检测复杂基质中的非法药物(安杰利尼等人,2019De Rycke等人,2020年Dragan等人,2021年Azimi和Docoslis, 2022年Makanye等人,2022).最近,传感器技术的进步,特别是适体传感器(适体传感器,表1)已被证明是一种具有选择性、稳定性、自动化、易于使用和低成本的新型分析工具(毛等人,2020年Kumar等,2022).aptassensor一般由用于靶向药物化合物特异性结合的人工单链核酸和用于信号结合的报告系统组成。基于aptassensor的检测可以进一步与便携式设备集成,用于即时检测,如可卡因和诺芬太尼(毛等,2017Kumar等,2022).然而,废水中药物化合物的低浓度和非特异性结合可能会损害适体传感器的性能,这需要进一步测试测定的特异性和稳健性。

废水中药物的检测和定量可以揭示人口水平的非法药物使用和时空消费模式。克罗地亚的一项多城市研究分析了废水样本,发现人们消费的大多数非法药物包括大麻、海洛因和可卡因(Krizman等人,2016).废水数据中确定的药物消费模式表明,沿海和大陆城市之间存在区域和季节性变化,与夏季游客访问有关。在其他国家也广泛观察到废水中非法药物和药品的这种区域和时间差异(Zhang等,2019González-Mariño等,2020Guzel 2022).与海洛因和芬太尼等非法药物相反,羟考酮和曲马多是美国印第安人保留地最常见的阿片类药物(司机等,2022年),这表明在某些地区,处方阿片类药物可能比非法药物更令人担忧。此外,废水分析提供的采样灵活性允许对非法药物使用进行特定的研究范围,例如检测周末、假期和社会活动期间的趋势(盖瑞蒂等人,2011Ort et al., 2014Krizman等人,2016).

定量废水数据可进一步用于估计非法药物消费的数量、率和过量。例如,通过乘以进水流量,可以将目标化合物在废水中的浓度(例如,ng/mL)转换为总负荷(例如,ng/天),然后用于估计消耗率(mg/天/ 1000人)(Gushgari等人,2019Endo等人,2020年).然后,消费率可用于估计药物过量死亡,这与报告的阿片类药物死亡人数或患病率估计数很吻合(祖卡托等人,2008年Gushgari等人,2019).然而,这些反计算估计受到多种因素的影响,包括下水道管道的损失率、废水中药物和相应代谢物的降解、总流量、下水道中的人口规模以及街头产品的纯度,如其他地方所讨论的(欧洲毒品和毒瘾监测中心。, 2016年Gracia-Lor等人,2016马吉茨等人,2020年).因此,进一步研究这些因素(如化合物稳定性的量化和计算方法的标准化)将改善废水数据的推断。

3.2公共卫生影响

由于在收集实际阿片类药物和非法药物使用数据方面存在挑战,废水分析提供了一种补充方法来衡量人口水平的消费率。这些WBE数据可以进一步为减轻药物滥用的新政策和计划提供信息,跟踪干预措施对社区健康的长期影响,并对特定人群进行教育推广(Gushgari等人,2019司机等,2022年).准确检测特定社区正在使用哪些药物及其浓度可以解决与调查健康评估相关的知识差距和局限性。在上游地点(如沙井)或污水处理厂进行纵向抽样,可进一步表明下水道中非法药物和阿片类药物使用的时间特征。地理抽样可以帮助确定消费较高的社区或亚群体,并提出更有针对性的公共卫生干预措施。最后,WBE数据可以进一步与过量相关的住院和死亡等临床数据相结合,以了解下水道中阿片类药物和非法药物使用的模式和负担。

4抗微生物药物耐药性

WWTF是抗生素耐药基因(ARGs)的储存库和来源。污水处理厂接收的废水中含有一系列耐抗生素细菌(ARB)和来自人类和动物排泄物(例如,医院、工业、牲畜等)的arg,为arg提供了机会,使其紧密聚集在移动遗传元素上,并产生复杂的耐药区域。在此过程中,细菌可获得可能产生多药耐药的质粒(Nguyen等人,2021).进入污水处理厂的污水至少部分地反映了污水处理厂所服务的社区具有代表性的微生物群特征(Pärnänen等,2019).虽然城市污水处理厂通常采用处理系统来减轻ARGs的环境释放,但在进入环境的废水中仍然观察到高丰度的核心ARGs (Raza等人,2022年).因此,监测arg (图1 b),为我们了解抗生素耐药性在社会中的负担、传播和持久性提供了第二个平台。

4.1废水中耐药基因的多样性

由于人类临床感染的表型病原体的范围有限和时间延迟(亨德里克森等人,2019年),从废水中鉴定抗微生物药物耐药性的努力大大增加。宏基因组测序技术,利用长序列和短序列,便于分析样本中的ARGs (表1),与基于文化的方法相比。短读下一代测序数据有能力识别和量化数以千计的arg和相关的细菌类群、毒力基因和病原体(亨德里克森等人,2019年).然而,这些短读易受组装错误的影响,使得具有特定arg的原始生物体的识别具有挑战性(Arango-Argoty等人,2018加纳等人,2021年).长读测序,典型的读长度为10-30千碱基(Ardui等,2018)提供了更深入的关于ARGs遗传学,如基因组组装,映射确定性和位置(质粒或染色体)(Amarasinghe等人,2020年Dai等,2022).评价废水中ARGs的其他技术主要包括与培养无关的方法:单细胞融合PCR、数字PCR、高通量定量PCR、16S rRNA扩增子测序和相关分析、荧光激活细胞分选和测序以及基因组交联(Nguyen等人,2021).每种方法的优点和缺点的细节在别处讨论(石井,2020Nguyen等人,2021).

ARG的多样性和丰度已被发现在不同的地点,甚至在WWTF生物处理隔间内有所不同。在高收入国家(欧洲/北美/大洋洲)和低收入国家(非洲/亚洲/南美洲)之间,AMR基因丰度存在显著差异(亨德里克森等人,2019年).例如,巴西、越南和印度被认为具有最不同的AMR基因分布,这表明这些国家可能是新arg出现的热点地区。研究发现,AMR基因丰度与健康卫生方面的几个参数有关,包括女童死亡率、感染和营养不良以及医生数量等。另一项研究发现,在同一污水处理池内,液相流出物和循环活性污泥中的微生物群落和ARGs均有显著差异(Quintela-Baluja等人,2019年).再生活性污泥的ARG富集度低于废液和下游接收水。在中国内地和香港,亦有报告显示污水处理厂污水中精氨酸含量和多样性存在空间差异(Zhang et al., 2016Yin等,2022).结果表明,废水中ARGs的时空动态及其与社会经济、健康和环境因素的相关性。

4.2公共卫生影响

污水处理池被认为是抗微生物药物耐药性监测和缓解的关键组成部分,因为它们是可提炼精氨酸和可提炼精氨酸交换的储存库,也是通过处理过程限制可提炼精氨酸向环境释放的屏障(Nguyen等人,2021).将处理过的废水排放到环境中也增加了人类接触的风险通过多种途径,如受污染的食品(如灌溉农产品)和农业中的生物固体再利用。arg向人类病原体的转移也是一个新出现的公共卫生问题。

虽然ARG检测和监测对于解决抗生素耐药性的全球负担和传播在国家和全球范围内都是至关重要的,但应考虑如何解释废水数据以用于抗生素管理和感染预防。通过在废水中测量的ARG数据可以指导管理工作。如果某些城市地区的抗生素耐药性正在增加,例如,与广谱β -内酰胺酶相关的基因,医生可能会相应地限制或修改他们的处方。此外,它还会提醒医疗保健系统保持警惕,因为这些感染可能难以治疗。这种重要性的一个例子是,在输入到一个新的地理区域时,可能会检测到具有公共卫生重要性的抗微生物药物耐药性基因。这种耐药基因的早期发现可以影响临床监测,并可能在耐药基因在下水道广泛传播之前进行公共卫生干预和缓解。AMR细菌的新变种的出现是非常令人担忧的,可能在临床上出现之前很久就在废水中被识别出来。都市农业废水中ARG的分析也可用于了解人类和动物之间抗微生物药物耐药性的传播风险(Bougnom等人,2019年),特别是在ARG泄漏到人口密集地区的地方。此外,确定接触阈值,例如通过定量微生物风险评估(Pruden等人,2018),以确定arg和ARB可能对人类健康产生不利影响。管理抗生素耐药性的公共卫生工作通过废水主要侧重于表征,但未来的工作将定量AMR和ARG数据纳入数学建模,可以进一步为缓解战略提供信息和实施。虽然在废水中ARG监测方面还有大量工作要做,但它在增加我们对耐药病原体传播和无症状携带的知识方面有很大的希望。

5的结论

废水监测是环境科学的前沿领域,可以对抗三种持续流行的疾病,包括病毒性疾病、细菌病原体的抗生素耐药性以及阿片类药物滥用和过量。这一更新后的工具可以在多个方面进一步加强公共卫生研究和实践。首先,大多数废水监测研究来自发达国家,然而,如何为污水接入率有限和基础设施落后的地区开发适当的WBE项目仍未得到充分研究。其次,分析方法已经改进到即使在低浓度下也能检测和监测与人类相关的生物标志物,但如何利用废水数据进行流行病学推断仍需要大量的努力来探索和讨论。第三,废水与公共卫生之间的联系提出了一个问题,即如何更有效地处理废水并降低废水处理设施中的传播风险,废水处理设施也是人类病原体和ARGs对环境的来源。制定有效的实验协议、阈值和标准分析方法,以检查、监测和估计下水道中的社会负担,是解决这些公共卫生威胁的关键步骤(Nguyen等人,2021).

WBE运动可能是昂贵的,耗时的,需要熟练的人员和劳动力,但不应忽视这一工具在“公共卫生工具箱”中的潜在好处。对于上面讨论的三种应用,废水数据可以与临床测试结果相结合,以便更好地了解人口健康。将WBE与临床监测相结合,对地方病和未来大流行的大规模监测也更具成本效益(Wu et al., 2022a).虽然在从废水样本中检索数据方面取得了迅速进展,但在数据验证和转化为实际公共卫生行动方面的进一步发展在很大程度上仍有待探索,需要与卫生保健官员和地方公共卫生部门广泛合作。

总而言之,废水监测有望解决当前传染病、非法药物和阿片类药物方面的公共卫生挑战。最终,在一个废水样本中,可以进行一系列分析测试,以收集关于整个社区的健康信息,而不受测试意愿、能力或个人同意的阻碍。

作者的贡献

弗兰克-威廉姆斯概念化;AG, JO和ARG对原始手稿的起草贡献相同;所有作者都编辑了手稿。

资金

这项工作得到了UTHealth传染病中心、UT系统新星奖和德克萨斯流行病公共卫生研究所(TEPHI)的教师启动资金的支持。

致谢

我们要感谢贝勒医学院的冯力博士阅读了手稿并给出了评论。

利益冲突

作者声明,这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的,这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文中所表达的所有主张仅代表作者,并不代表他们的附属组织,也不代表出版商、编辑和审稿人。任何可能在本文中评估的产品,或可能由其制造商提出的声明,都不得到出版商的保证或认可。

参考文献

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关键词:基于废水的流行病学、传染病、非法药物、抗微生物药物耐药性、病毒、公共卫生

引用:Gitter A, Oghuan J, Godbole AR, Chavarria CA, Monserrat C, Hu T, Wang Y, Maresso AW, Hanson BM, Mena KD, Wu F(2023)污水监测提高公众健康。前面。化学。Eng。4:1112876。doi: 10.3389 / fceng.2022.1112876

收到:2022年11月30日;接受:2022年12月21日;
发表:2023年1月9日。

编辑:

Xianzhen徐中国青岛大学

审核:

Jishi陈中国青岛大学
Mingli山中国淄博职业技术学院

版权©2023 Gitter, Oghuan, Godbole, Chavarria, Monserrat, Hu, Wang, Maresso, Hanson, Mena和Wu。这是一篇开放获取的文章,根据创作共用授权(CC BY)。在其他论坛上的使用、分发或复制是允许的,前提是原作者和版权所有者注明出处,并按照公认的学术惯例引用本刊上的原始出版物。不得使用、分发或复制不符合这些条款的内容。

*通信:福清吴,fuqing.wu@uth.tmc.edu

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