污水监测实用指南(一)采样

2023-06-08 10:45:33 伯乐生命医学产品(上海)有限公司(bio-rad)



污水监测实用指南

为了应对 COVID-19 疫情,美国疾病预防控制中心(CDC)在2020年9月发布国家污水监测系统(NWSS)计划,旨在建设全国范围内追踪监测污水中 SARS-CoV-2 水平的能力,并针对污水监测的各个环节发布了操作指南,周期性更新。NWSS 启动近3年来来,取得了长足进步,我们对 NWSS 的具体内容做了调研,详见文章《WBE 实例:美国国家污水监测系统》。这些指南也经历了相对长时间的考验,证明目前阶段是可行的。接下来我们会针对各个操作指南最新版进行介绍,学彼所长。

需要注意的是,污水监测数据旨在补充其他 COVID-19 监测指标,为公共卫生行动提供信息。任何干预措施或公共卫生行动都不应仅仅基于污水的检测数据。



点击这里

申请产品试用或联系产品讲座


采样

污水的采样策略应因地制宜,以各省、市、区、县和社区的公共卫生需求为驱动,带动污水处理厂大力参与。采样策略应在现有资源和检测能力与公共卫生数据需求之间取得平衡,并可能需要随着科学知识和公共卫生需求的变化而不断更新。


一、采样位置
社区污水监测

在进入处理厂的污水(即未经处理的污水)中对 SARS-CoV-2 进行采样,用于评估向污水系统排水的整个社区内的感染趋势。根据该区域的公共卫生数据需求和资源可用性,选择用于社区一级污水疾病监测的处理厂数量。


可选择污水处理厂进行社区污水监测,以便:

  • 覆盖一定比例的人口。

  • 提供感染 COVID-19 风险较高或患 COVID-19 严重疾病风险增加的社区数据。

  • 提供未充分利用或无法及时进行 COVID-19 临床检测的社区的数据。

  • 汇集几个下水道的信息,服务于更大规模的人口,比如人口密集的城市地区。

在选择污水处理厂进行社区污水监测之前,应咨询污水工程师和相关公共事业管理人员以了解以下内容:

  • 污水处理厂服务的地理区域和人口

  • 各类污水(工业、商业、住宅)进入的相对比例

  • 可能影响 SARS-CoV-2 检测的操作因素(例如,对进入的污水进行预处理或将污水改道以调整采样点上游的流量)

  • 在处理厂里可用的取样地点

  • 样品收集、记录和运输的能力

  • 提供污水数据解读所需的其他污水数据的能力(例如,进水流量测量、化学/物理水质测量等)


针对性污水监测

有针对性的污水监测需要从污水系统的上游(例如升降机站,截流器,检修孔)取样,可以更好地了解污水系统内 SARS-CoV-2 感染的分布情况。


在决定针对性的污水监测是否有助于公共卫生行动时,必须考虑以下因素:

  • 在污水系统的上游,SARS-CoV-2 RNA 浓度比在污水处理厂入口处变化更大,因为上游污水混合的时间更少,而且含有的粪便来自较少人群。

  • 进入只服务于预期目标人口的污水管道,可能需要改变基础设施,或者几乎不可能。

  • 根据目标人群的规模,开展有效的针对性的污水监测可能比病例监测成本更高,在项目统筹上也更具挑战性。


二、采样频率

污水采样频率取决于污水数据的使用目的。测试频率足够时,污水监测可以用来跟踪随时间变化的 COVID-19 趋势。单个样本或非常不频繁的(例如每月)采样可能无法提供确定趋势的信息,但可用于确定社区中是否存在 COVID-19。


在确定特定位置的采样频率时,请考虑以下几点:

  • 至少需要三次采样来检测污水中病毒浓度随时间变化的趋势。连续采样之间的时间决定了可以检测到病毒浓度变化趋势的最小时间长度。例如,如果每周收集两次样本,则8天是可以确认趋势的最小时间跨度。

  • 实验室检测能力和供应链短缺可能会限制最大采样频率。

  • 单次取样只能确认污水系统内存在 SARS-CoV-2 感染,不能提供任何关于趋势的其他信息。


三、样本类型

样品类型是收集代表性样品的重要考虑因素,取决于样品收集位置和污水处理厂。与处理厂的工作人员密切协商,以确定最能代表目标人群的合适样本类型。样品应在污水处理厂添加化学品或混合其他污水之前的位置收集。


污水监测样本主要有两种类型:

  • 未经处理的污水

未经处理的污水包括来自家庭或建筑用途的污水(例如厕所、淋浴、水槽),其中含有人类粪便和非家庭来源的污水 (例如雨水、工业用途)。未经处理的污水可以从污水处理厂的进水管(在初级处理之前)或污水系统的上游取样。从污水处理厂收集的污水样本中,SARS-CoV-2 RNA 浓度的变化已被证明与报告病例的趋势相关。在大多数情况下,未经处理的污水可能需要在提取 RNA 之前进行浓缩。


  • 初级污泥

初级污泥指的是在污水处理厂第一次固体去除(或沉淀)过程中从污水中沉淀出来的悬浮固体。初级污泥不同于次级污泥,后者经过初步处理,可能会去除 SARS-CoV-2 RNA。不要使用次级污泥进行污水监测。初级污泥样本中 SARS-CoV-2 RNA 浓度的变化已被证明与报告病例的趋势相关。与未经处理的污水相比,初级污泥样品的一个优点是 SARS-CoV-2 浓缩在污泥中,这减少了检测病毒所需的样本量,并可能消除样品浓缩这一步骤。污泥样品也可能带来挑战,必须对每个污水处理厂进行评估后再决定是否使用,例如在处理厂添加的化学物质可能干扰实验室用的检测方法,或者处理厂加入了其他区域的回收污水。


未经处理的污水和初级污泥都是可接受的社区污水监测样本类型。对于上游目标污水监测,只有未经处理的污水样本可用。在实验室检测方法允许的情况下,CDC 建议在已知病例很少的区域进行污泥取样,以评估感染情况,因为病毒将更集中在污泥中。

四、采样方式

污水监测有两种采样方式:

  • 抓样

抓样即一次性采样,可以快速收集样品,不需要自动化设备。然而,与复合样本相比,抓取样本对整体区域内人群的代表性可能较低。对于未经处理的污水和污泥,抓取样品只代表一个单一的时刻,同时非常容易受到污水流量和成分的日常波动的影响。


  • 复合采样

复合采样是在设定的时间段内(通常是 24h)以特定的频率多次抓样,然后将抓样样品混合。可以手动收集和混合抓样样品,也可以使用具有制冷能力的自动采样器收集流量加权样品(例如,每 200,000 加仑流量一个子样品)。连续复合采样器(相对于流量加权)可以提高样本对污水覆盖区域的代表性。普遍认为复合采样比抓样本更能准确呈现人群的信息。



选择样本体积


要收集的样品量取决于样品类型。1L复合污水样品或 100 mL 抓取污泥样本的量足以进行测试。可以直接提取的固形物的最大值通常在2克左右。剩余的样本量(如果有的话)可用于重复测量或评估生物变异性。

浓缩后用于定量的样品体积将决定可检测到的最低 SARS-CoV-2 RNA 量。浓缩后超过 1L 的污水可能导致回收率差或病毒信号抑制。如果使用抓取样本,请咨询污水处理厂的工作人员,收集有代表性的样本,以捕捉人类粪便数值的高峰时间,并了解污泥的固体停留时间。



五、样本的收集/储存和运输安全

取样安全

迄今没有证据表明有人因接触污水而感染 COVID-19。与污水处理厂操作相关的标准做法应足以保护污水处理工人免受 SARS-CoV-2 的侵害。这些标准做法包括工程和行政控制、洗手、特定的安全工作做法以及处理未经处理的污水时通常需要的个人防护设备。除了 CDC 关于如何预防 COVID-19 的建议外,没有对管理污水的工人(包括污水处理设施的工人)采取额外的特定保护的建议。


储存

在采集过程中将样品储存在4°C的环境中。如果可能的话,在收集的24小时内处理样品,因为有效的可操作的污水监测依赖于快速的数据收集。剩余样品可在-70°C冷冻保存。避免一次以上的反复冻融循环。数据显示,冰冻后可能会失去信号。


运输

CDC 建议在4°C条件下运输样品到实验室,并使用当天或隔夜运输。按照美国运输部危险材料条例和国际航空运输协会危险货物条例,包装和运输样品作为B类感染性物质(UN 3373)。


Bio-Rad 污水检测相关产品: 


01

新冠 ddPCR 定量试剂盒

02
已有新冠亚型检测列表

持续更新中

03
其他病原体污水检测试剂

Monkeypox (猴痘病毒)污水定量试剂盒

Flu A & B, RSV  (甲流,乙流和呼吸道合胞病毒)污水定量试剂盒

ddPCR 专家设计 Norovirus (诺如病毒)定量试剂

ddPCR 专家设计 Adenovirus (腺病毒)定量试剂

ddPCR 专家设计 HF183 (假单胞菌HF183)定量试剂

ddPCR 专家设计 Legionella (军团菌)定量试剂


ddPCR 专家设计 Enterococcus (肠球菌)定量试剂


点击这里

申请产品试用或联系产品讲座

* BIO-RAD是BIO-RAD LABORATORIES, INC. 在特定区域的商标。

* 本产品仅用于科研用途,不用于临床诊断。


  • 客服电话: 400-6699-117 转 1000
  • 京ICP备07018254号
  • 电信与信息服务业务经营许可证:京ICP证110310号
  • 京公网安备1101085018
  • 客服电话: 400-6699-117 转 1000
  • 京ICP备07018254号
  • 电信与信息服务业务经营许可证:京ICP证110310号
  • 京公网安备1101085018

Copyright ©2007-2024 ANTPEDIA, All Rights Reserved