一个已停止运营的垃圾填埋场及其周边地区的地表水和地下水中病毒遗传多样性研究

《Science in One Health》：Viral genetic diversity in surface and groundwater at a non-operational dumpsite and its surrounding neighborhood

垃圾填埋场长期污染对周边地下水及地表水病毒多样性影响研究。通过Metagenomic测序分析里约热内卢封闭填埋场及相邻住宅区21个采样点的100份水样，发现Microviridae家族病毒丰度最高（148-47%），并检测到犬环状病毒（canine CV）及蝙蝠相关病毒。Bray-Curtis相似性指数显示填埋场地下水（MW）与住宅区监测井（CMW）病毒组成相似度达0.031，暗示地下水流动导致病毒迁移。研究证实即使关闭10年，填埋场仍通过地下水持续污染周边环境，检测到Hepatitis E相关病毒（Hepeviridae）及人类逆转录病毒（Retroviridae）。该成果为热带地区封闭垃圾填埋场生态风险评估提供了首个病毒组学证据，支持One Health框架下的多维度监测体系构建。

　　本研究聚焦于巴西里约热内卢大都会区一个已关闭超过十年的开放式垃圾填埋场及其周边住宅区的病毒多样性。研究发现，尽管该填埋场已停止运营多年，但其对地下水和地表水的污染依然存在，尤其是病毒的传播和扩散现象。这种污染可能源于填埋场内未妥善处理的废弃物渗滤液，以及地下水流动带来的持续影响。通过采用全基因组宏基因组分析方法，研究人员从多个采样点采集了水样，并对其病毒组成进行了深入探讨。研究结果不仅揭示了填埋场与住宅区之间病毒传播的潜在联系，也突显了不规范垃圾处理对环境和人类健康的深远影响。

垃圾填埋场通常缺乏有效的防渗层、排水系统、废弃物降解产物处理措施、覆盖层和病媒生物控制手段。这些设施往往成为污染源，尤其在废弃物长期堆积的情况下，渗滤液的形成和扩散会带来严重的环境和健康风险。渗滤液是由水渗透通过固体废弃物堆体后形成的混合物，其中含有多种有毒化合物和微生物。在未妥善收集和处理的情况下，这些物质可能对周边生态系统造成破坏，并威胁人类饮用水安全。研究团队指出，尽管填埋场已经关闭，但其对地下水的污染可能仍然持续，特别是在地下水流向住宅区的区域。这种污染不仅限于填埋场本身，还可能影响到周围的水源和生态系统。

研究发现，填埋场区域和住宅区的水样中检测到了多种病毒，其中一些病毒可能对人体健康构成潜在威胁。例如，在地下水样本中发现了犬细小病毒，这种病毒主要感染犬类，可能通过地下水传播对人类产生间接影响。此外，研究还检测到了与蝙蝠相关的环状病毒和肝病毒家族成员，这些病毒可能与动物活动有关，并通过水体扩散。这些发现表明，即使在填埋场停止运营后，其对周边环境的污染依然存在，并可能通过地下水流动影响到更广泛的区域。

研究团队采用了多种先进的技术手段，以确保数据的准确性和可靠性。首先，他们使用了膜过滤法对水样进行病毒浓缩，随后通过离心进一步富集病毒颗粒。为了去除可能的DNA污染，他们还使用了DNase处理。最终，水样中的核酸被提取并进行高通量测序分析。通过NextSeq 2000测序平台，研究人员获得了大量短序列数据，并利用多种生物信息学工具进行分析，包括Kraken 2、Genome Detective和MetaSPAdes等。这些工具帮助他们识别了多种病毒家族，并对其丰度和多样性进行了评估。

研究结果显示，填埋场和住宅区的水样中均检测到了丰富的病毒序列，其中Microviridae家族是主要的病毒类型，占据了总序列的大部分。此外，研究还发现了一些与人类健康相关的病毒，例如Gemykibivirus和Parvovirus NIH-CQV，这些病毒的检测表明，填埋场的污染可能通过地下水流动影响到人类饮用水源。尽管部分病毒的分类尚不明确，但它们的广泛存在提示了当前病毒基因数据库的局限性，以及复杂环境样本中病毒识别的挑战。

研究还通过Shannon指数和Bray-Curtis指数对不同水样中的病毒多样性进行了评估。结果显示，住宅区的地下水样本（CMW）具有最高的病毒多样性，而深层地下水样本（CAW）的多样性较低。这一差异可能与不同水样所处的环境条件有关，例如地下水深度、污染物来源以及微生物群落的组成。此外，研究发现填埋场和住宅区之间的病毒家族分布具有一定的相似性，这可能与地下水流动有关，即填埋场的污染物通过地下水渗入住宅区，从而影响其病毒组成。

研究团队还指出，由于填埋场区域的不规范使用，例如动物活动和人类的非法拾荒行为，使得该区域成为多种病原体的潜在传播媒介。因此，填埋场关闭后的环境管理至关重要，不仅需要防止污染物进一步扩散，还应加强地下水和地表水的监测，以评估潜在的健康风险。同时，研究强调了“生态健康”理念的重要性，即从环境、动物和人类健康的角度出发，综合考虑各种因素，以制定更有效的污染防控措施。

总体而言，本研究为理解垃圾填埋场关闭后的病毒传播机制提供了重要的科学依据。它不仅揭示了填埋场对地下水和地表水的持续影响，还强调了病毒在不同水体中的分布模式和潜在风险。这些发现对于制定更有效的环境管理和公共卫生政策具有重要意义，特别是在缺乏规范处理设施的地区。此外，研究还指出了未来研究的方向，例如采用更先进的长读长测序技术或针对特定病毒的富集方法，以提高病毒分类的准确性并进一步揭示其生态和健康影响。