废水分析作为一种全球性毒物监测工具，用于新精神活性物质的监测

《Water Research》：Wastewater analysis as a global toxicovigilance tool for the monitoring of new psychoactive substances

生物加权函数首次应用于包膜病毒phi6，实验表明其外源性失活速率是非包膜病毒MS2的4-13倍，尤其在腐殖酸存在时。比较了模拟光与自然水体中内源性（紫外线）与外源性（活性氧）机制的贡献差异，发现水深和天气显著影响内源性失活效率。

　　阳光在调节受污染水体中人类病原体的持续时间方面发挥着至关重要的作用。然而，目前对于阳光对非包膜病毒和包膜病毒的灭活效率仍缺乏系统性的理解和比较。本研究旨在通过模拟阳光和不同波长范围的光学滤光片，确定两种常用于人类病毒替代物的噬菌体——包膜的phi6和非包膜的MS2的生物权重函数（BWF）。通过改变Suwannee河富里酸（SRHA）的浓度（10、20和40 mg/L），研究了外源性与内源性灭活路径的重要性。结果表明，在模拟太阳光中，phi6的内源性灭活速率显著高于MS2，分别快1.88到3.1倍。SRHA的存在显著增强了两种噬菌体的外源性灭活速率，其中phi6的灭活速率增加了4到13倍。实验室研究与湖水中的微宇宙实验相结合，进一步揭示了phi6在自然水体中比MS2更容易受到外源性灭活的影响。本研究首次报道了包膜病毒或其替代物的BWF，同时探讨了包膜结构在灭活机制中的潜在作用。

阳光的杀菌特性早已被广泛认可并深入研究。阳光在调节水系统中病原体的持续时间方面具有重要作用。人类病原体可以通过故意或无意的污水排放进入湖泊、河流和海洋，这些污染源通常靠近娱乐用水区域或饮用水取水口，从而形成了明显的暴露途径。太阳辐射通常会降低病原体在水体中的持续时间，从而提高水质安全性。此外，太阳消毒（SODIS）技术已被证实为一种成本低廉且易于实施的饮用水处理方法，这进一步强调了阳光灭活的重要性。然而，尽管已知包膜病毒（如流感病毒、埃博拉病毒、冠状病毒和疱疹病毒）的环境持久性是一个重要的研究挑战，但目前尚无针对包膜病毒或其替代物的BWF数据。

本研究的目的是测量非包膜病毒MS2和包膜病毒phi6的内源性和外源性灭活过程。通过使用太阳能模拟器和四个光学滤光片，研究了在无光敏剂的环境中内源性灭活的模型，并计算了两种噬菌体的BWF。随后，引入SRHA作为外源性光敏剂的模型，模拟自然水体中光敏化过程。通过应用BWF，我们分析了在模拟条件下内源性和外源性机制的相对重要性。最后，进行了湖水中的户外微宇宙实验，以研究深度、天顶角和天气条件等环境参数对灭活过程的影响。本研究首次报道了包膜病毒或其替代物的BWF，并利用这些数据探讨了外源性和内源性灭活机制在两种噬菌体中的相对作用，同时突出了区分实验室和自然环境的重要性。

为了计算BWF，我们进行了无光敏剂的光灭活实验，通过太阳能模拟器的四个光学滤光片（280、295、305和320 nm）对噬菌体进行照射。结果表明，随着光谱中UVB波段的增加，灭活速率也随之提高。对于phi6来说，其灭活速率在所有条件下均显著高于MS2（p < 0.05），这表明phi6对阳光的敏感性更强。此外，SRHA的引入显著增强了两种噬菌体的外源性灭活速率，其中phi6的灭活速率增幅更大。在不同浓度的SRHA作用下，phi6的灭活速率在280 nm滤光片下达到完全灭活，仅需不到一个小时，而MS2则需要更长时间。这一现象表明，phi6与SRHA的结合更为紧密，从而提高了其对ROS的敏感性。

通过实验室和自然条件下的比较，我们发现虽然外源性灭活在清澈的湖水中占主导地位，但内源性灭活在自然环境中仍具有显著影响。这可能与湖水中光敏剂的组成不同有关，导致ROS的产生和病毒与光敏剂的结合方式有所差异。此外，不同深度和天气条件对内源性灭活速率的影响也十分显著。例如，在湖水的不同深度（1 cm、5 cm和20 cm）中，光谱的组成和强度发生了变化，其中UVB的占比随着深度的增加而减少。这表明，在更深层的湖水中，内源性灭活的作用可能被削弱，而外源性灭活则可能更为显著。

本研究还探讨了包膜病毒对外源性灭活的高敏感性可能的原因。首先，包膜病毒的脂质包膜容易受到ROS的攻击，导致脂质过氧化反应，从而加剧病毒结构的破坏。其次，phi6与光敏剂的高效结合可能使其更容易受到外源性灭活的影响。这种结合可能通过静电、疏水和空间相互作用实现，使得病毒与光敏剂紧密结合，进而提高ROS对病毒的灭活效率。此外，自然水体中光敏剂的浓度和组成变化，可能导致不同的灭活机制和速率，这在实验室条件中难以完全复制。

通过结合实验室实验和自然环境中的微宇宙实验，本研究为理解阳光对病毒的灭活机制提供了新的视角。研究结果表明，BWF可以有效地用于评估不同波长的太阳光对病毒灭活的贡献，从而为太阳能消毒策略和风险评估提供理论支持。然而，应用BWF进行预测仍存在一定的局限性，例如，BWF仅考虑内源性灭活，忽略了外源性灭活的影响。此外，准确的太阳光谱数据对于BWF的计算至关重要，而目前大多数可用的太阳光谱数据仅提供总辐射强度，缺乏对各波长的详细信息，这限制了BWF的精确应用。

本研究的发现对于环境健康管理和水处理技术具有重要意义。在设计太阳能消毒系统时，需要考虑不同病毒对光谱的敏感性差异，以及自然水体中光敏剂的浓度和组成变化。此外，研究结果还强调了自然条件与实验室条件之间的差异，表明在实际应用中，必须结合实地实验和精确的太阳光谱测量，以更全面地评估病毒的灭活过程。这些发现不仅有助于提高对阳光灭活机制的理解，还为开发更高效的水处理技术提供了科学依据。