用BACTcontrol快速檢測水環(huán)境微生物安全風(fēng)險

快速檢測與微生物感染有關(guān)的糞便污染，包括*近的COVID-19。

作者：Joep Appels，荷蘭microLAN總經(jīng)理。

摘要

許多微生物疾病可以通過被糞便污染的水傳播。不幸的是，SARS-CoV-2的爆發(fā)也是如此，*也導(dǎo)致了目前流行的新冠肺炎（COVID-19）。BACTcontrol已經(jīng)被證明是一個有價值的在線工具，它可以高頻率地檢測水體中的微生物的酶活性，顯示水體是否受到糞便污染。microLAN/Aqualabo的BACTcontrol可以作為這些高風(fēng)險情況的預(yù)警系統(tǒng)，觸發(fā)保護(hù)性反應(yīng)，包括使用qPCR方法立即檢測冠狀*的存在。

水應(yīng)該是安全的，包括用于飲用、清洗和清潔（自來水）以及灌溉、游泳或其他用途（地表水和地下水）。快速檢測水體是否被糞便污染是必要的，這可以知道水體是否存在著這些微生物病原體（*、細(xì)菌、原生動物寄生蟲）。

目前，世界主要關(guān)注的是阻止COVID-19的大流行，因此這篇文章闡述說明了BACTcontrol在這一共同努力中的價值。而且，我們的長期目標(biāo)是限制通過糞便污染水傳播的所有疾病。

BACTcontrol已被證明是快速檢測（糞便）微生物污染的可靠工具

2014年以來，microLAN/Aqualabo的在線BACTcontrol在線大腸桿菌分析儀在世界各地的公司和機(jī)構(gòu)保護(hù)飲用水和地表水方面顯示了其價值。BACTcontrol通過連續(xù)在線（圖3）和頻繁測量大腸桿菌（圖2）酶的活性的原理來對水體水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，大腸桿菌是一種存在于人類和溫血動物腸道中的細(xì)菌，它被證明是*近糞便污染水和食物的一個很好的指標(biāo)。而且BACTcontrol還可以同時檢測其它細(xì)菌的酶活性，包括：總大腸菌群、腸球菌或總微生物活性。

圖1：BACTcontrol系統(tǒng)示意圖。

圖2：酶反應(yīng)示意圖

BACTcontrol案例跟蹤記錄——幾個例子

BACTcontrol在保護(hù)水免受*和其他病原體侵害方面的應(yīng)用實例：

-       2015年5月，捷克共和國首都布拉格遭受諾如*污染。這是由于位于供水管道上方的污水管道老化和泄漏造成的。

采用BACTcontrol快速檢測自來水管網(wǎng)中的污染源。它現(xiàn)在被應(yīng)用于同一系統(tǒng)的實驗室進(jìn)樣的一級質(zhì)量控制。

-       當(dāng)孩子們在游泳后生病時，BACTcontrol被用來監(jiān)測鄰近河流中的大腸桿菌的水平（圖3）。當(dāng)達(dá)到峰值時采集樣本，使用qPCR識別和追蹤污染源。同樣的分級方法也適用于監(jiān)測有可能被糞便污染含有新冠狀*的地表水。

圖3： BACTcontrol的大腸桿菌（EC）酶活性水平反復(fù)出現(xiàn)的峰值（在紅色區(qū)域），可靠地指示是否存在糞便污染（表達(dá)為大腸桿菌細(xì)胞當(dāng)量）。隨后使用便攜式qPCR設(shè)備來識別樣本中存在的病原體，作為對這些峰值早期檢測的響應(yīng)。

目前，對通過水接觸COVID-19的風(fēng)險進(jìn)行早期預(yù)警是非常必要的；當(dāng)*存在于你使用的水體中時，僅僅靠保持社交距離是不夠的。在目前的COVID-19大流行期間，在全世界各地都有陸續(xù)在糞便樣本、大型公共污水處理廠的污水和廢水中發(fā)現(xiàn)致病的SARS-CoV-2*。更多信息請參見附錄中的概要1。

污水處理廠的廢水一直被認(rèn)為是對作為飲用水生產(chǎn)和娛樂用水源的地表水微生物安全的潛在威脅。污水中SARS-CoV-2的定性檢測（qPCR缺失/存在）作為檢測和定位冠狀*在人群中循環(huán)的輔助工具，*近被引入。用這種方法可以有效的監(jiān)測地表水。而且CSO（合流管溢流）事件顯著增加了可培養(yǎng)*（如腺*和諾如*）在受納水體中的濃度。然而，今天沒有SARS-CoV-2并不意味著明天就沒有*。

在線高頻監(jiān)測 SARS-CoV-2的檢測是不可行的，但幸運(yùn)的是，可以利用BACTcontrol檢測地表水和飲用水是否受到了糞便污染。因此，經(jīng)濟(jì)實用的BACTcontrol成為有效地篩查水中SARS-Cov-2的風(fēng)險提供了分級檢測方法的第  一步。

測試分級檢測方法的研究項目

目前，荷蘭正在開展一個研究項目，以測試BACTcontrol在上述水體中快速檢測SARS-CoV-2的分級檢測方法中的有效性。更多信息見附錄中的概要2。

結(jié)論

分級檢測方法的優(yōu)點是使用BACTcontrol在1.5-2小時內(nèi)檢測水體中糞便污染的指示生物大腸桿菌的水平變化，然后使用移動qPCR系統(tǒng)識別（*）病原體。該工具包結(jié)合了（連續(xù)采樣）高頻的在線低成本檢測方法和在關(guān)鍵時刻高成本手動驗證識別方法。

下一頁的附錄擴(kuò)展包括以下內(nèi)容：

•概要A：在糞便樣本、污水和廢水中檢測到冠狀*COVID-19、SARS-CoV-2的病原體。

•概要B：驗證在線BACTcontrol與移動qPCR站相結(jié)合作為因糞便污染而存在（*）病原體的分級預(yù)警系統(tǒng)的適用性的研究項目。

來源：

Appels，J.，Baquero，D.，Galofré，B.，Ganzer，M.，van den Dries，J.，Juárez，R.，Puigdomènech，C.和van Lieverloo，J.H.M.（2018年），通過在線監(jiān)測糞便指標(biāo)和細(xì)菌總數(shù)的酶活性，對飲用水系統(tǒng)進(jìn)行安全和質(zhì)量控制。摘自：Skovhus，T.L.和Højris，B.（編輯）飲用水工業(yè)微生物傳感器。IWA出版社，英國倫敦，300頁。

Rodríguez，R.A.，Gundy，P.M.，Rijal，G.K.等人。合并污水溢流對受納水體*污染的影響。食品環(huán)境*4，34–40（2012）。

概要1：在糞便、污水和廢水中檢測到冠狀*COVID-19, SARS-CoV-2的病原體

在一些被診斷患有這種*性疾病的病人的糞便中，已經(jīng)檢測到COVID-19，SARS-CoV-2的*。在2003年的非典爆發(fā)時，已經(jīng)有記錄表明了*的傳播與污水氣溶膠有關(guān)。當(dāng)時美國疾病控制和預(yù)防中心（US CDC）曾報道：“SARS，一種類似的冠狀*，已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)在未經(jīng)處理的污水中生存長達(dá)14天。

目前，世界各地都在進(jìn)行SARS-Cov-2的污水監(jiān)測，例如：

在法國：“巴黎廢水中SARS-CoV-2的時程定量檢測與COVID-19確診病例相關(guān)”：作者：Eau de Paris。

荷蘭：“污水如何揭示冠狀*爆發(fā)的真實規(guī)模。廢水檢測也可以作為*是否依然存在的預(yù)警信號：由KWR Water Cycle Research Institute提供。

美國：“跟蹤那些由于廢水污染導(dǎo)致的嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀*2（SARS-CoV-2），目的是開發(fā)一種預(yù)測未來爆發(fā)的工具”：CDM Smith。

印度：“冠狀*可以通過污水系統(tǒng)傳播，CPCB在其*新指南中說”

澳大利亞：“這是一項重大發(fā)展，能夠監(jiān)測*在澳大利亞傳播”：由CSIRO提供。

此外，已證明SARS-CoV-2可轉(zhuǎn)移到陸生動物（貓、狗、老虎、獅子、雪貂）身上，這增加了地表水被野生動物區(qū)地面雨水徑流中糞便污染的風(fēng)險。所以監(jiān)測用作飲用水源、漁業(yè)或娛樂目的的地表水是十分必要的

圖4：在香港，衛(wèi)生官員疏散了一棟公寓大樓的居民，因為他們擔(dān)心可能通過大樓的管道傳播冠狀*。衛(wèi)生官員說，住在大樓不同樓層的兩名居民受到感染。此后又有三起案件與同一棟大樓有關(guān)。在2003年嚴(yán)重急性呼吸綜合征（SARS）爆發(fā)期間，管道成為傳播的主要來源。在一個住宅區(qū)，有超過300人感染，42人死亡，原因是有問題的管道系統(tǒng)使*在大樓內(nèi)傳播（來源：CNN）。 

概要2：驗證在線BACTcontrol與移動qPCR檢測站相結(jié)合作為因糞便污染而存在（*）病原體的分級預(yù)警系統(tǒng)適用性的研究項目

用于評估水中實際微生物的快速現(xiàn)場方法可以為了解水體水質(zhì)的*新情況提供基本信息。過去，已經(jīng)為兩種不同的方法奠定了基礎(chǔ)，這兩種方法讓我們了解到：在線BACTcontrol和移動qPCR檢測，可用于水體現(xiàn)場糞便和*污染快速檢測。

該項目的目的是驗證在線BACTcontrol和移動qPCR，將傳感器的測量結(jié)果與水質(zhì)指南（如WHO和WFD歐洲指南）聯(lián)系起來，并調(diào)查這些技術(shù)是否可以應(yīng)用于地表水，作為糞便污染和*的預(yù)警系統(tǒng)。

本次試點的*終社會目標(biāo)是通過改善水質(zhì)監(jiān)測，保障城鄉(xiāng)微生物學(xué)用水安全。這些信息對于支持政府決策和提供*新的公共安全信息/警告非常有價值。這項研究的結(jié)果將有助于為參與水質(zhì)分析的政府機(jī)構(gòu)配備一個工具包，以支持城市和水管理者監(jiān)測水質(zhì)。

在這個項目中，技術(shù)供應(yīng)商將從案例研究和驗證數(shù)據(jù)中獲得結(jié)果，以證明新技術(shù)至少與傳統(tǒng)方法一樣好。一種快速、現(xiàn)場評估當(dāng)前水體微生物的方法為提醒當(dāng)前的健康風(fēng)險提供了必要的信息。

預(yù)期的*終社會影響是通過改進(jìn)水體質(zhì)量監(jiān)測在城市和農(nóng)村地區(qū)實現(xiàn)安全水質(zhì)。由于水質(zhì)可能會發(fā)生快速變化，因此能夠快速、頻繁地進(jìn)行測量的技術(shù)的可用性對于城市和水資源管理者來說非常重要。這些信息對于支持事件和安全決策以及提供*新的水安全信息/警告非常有價值。他們還可以快速而詳細(xì)地了解污染源，以此作為有效管理水質(zhì)的基礎(chǔ)，這是改善水質(zhì)的結(jié)構(gòu)性措施的基礎(chǔ)。

圖3：關(guān)于水中COVID-19*的12個事實概述。這幅圖詳細(xì)說明了在這場全球大流行期間獲得水質(zhì)信息的重要性，以及農(nóng)村社區(qū)的人們在使用水時能做出什么樣的行為改變來*好地防止COVID-19的傳播（來自荷蘭杜代爾夫特的Gertjan Medema博士教授）。