航空污水监测揭示SARS-CoV-2传播链：从入境航班到城市尺度的病毒变异追踪

为解决国际旅行中SARS-CoV-2变异株早期监测难题，瑞典公共卫生团队开展了一项创新性研究，通过航空污水、机场及城市污水处理厂（WWTPs）的多尺度采样，结合RT-qPCR和下一代测序（NGS）技术，系统分析了969种病毒变异株的传播动态。研究发现，污水监测可提前5周检出临床未报告的变异株，且变异多样性是临床数据的6倍，为全球公共卫生监测提供了高效、低成本的新策略。

　　

随着COVID-19大流行持续，病毒变异株通过国际旅行快速传播成为全球防控的痛点。尽管各国曾实施旅客核酸检测和旅行限制，但成本高、覆盖率低，且无法捕捉无症状感染者。更棘手的是，临床监测往往滞后1-2周，而奥密克戎（Omicron）亚型的频繁出现（如XBB谱系）加剧了防控难度。在此背景下，瑞典公共卫生局（PHAS）联合多机构开展了一项开创性研究，首次将航空污水、机场污水与城市污水处理系统（WWTPs）的监测数据联动，揭示了病毒从入境点到社区的传播链条。这项发表在《Nature Communications》的成果，为全球疫情预警提供了新范式。

研究团队采用三大关键技术：1）多尺度采样（航班真空厕所、机场污水管网及斯德哥尔摩3座WWTPs的6个进水口）；2）基于SYBRGreen的RT-qPCR定量（N3引物靶向核衣壳蛋白基因，以PMMoV病毒标准化数据）；3）下一代测序（NGS）结合Freyja算法解析变异谱（覆盖969个变异株）。通过统计学分析（Pearson相关性、Procrustes变换）比较不同采样点的病毒载量与变异组成。

研究结果

病毒载量的空间异质性
通过PMMoV标准化发现，单个WWTP（如服务33%人口的Kappala）的病毒载量无法代表全市（r=0.37，P=0.095），需联合Henriksdal（覆盖41%人口）等厂数据。航空污水因粪便稀释度高，检测限波动大（PMMoV方差达3.3×10¹⁵基因拷贝/L），但第8、16周仍检出峰值，与机场污水第17周高峰吻合（r=0.60）。

变异监测的时空优势
NGS显示，污水变异谱比临床数据丰富6倍（图4）。XBB.1.5等变异株在污水中比临床早4周检出。值得注意的是，中国航班检出的变异株（如BQ.1）未在本地扩散，而临床数据中BA.5的检出滞后污水5周，凸显污水监测的预警价值。

多尺度变异传播网络
通过UpsetPlot分析（图4b），34个变异株同时存在于所有采样点，21个仅未出现在航班。10个变异株（如部分XBB谱系）在航班/机场检出却未进入城市污水，提示入境筛查的潜在作用。

结论与意义
该研究证实，航空污水监测相当于随机检测20%旅客的效果，且成本更低。通过建立“航班-机场-城市”三级监测网，可提前识别输入性变异株（如中国航班携带的XBB），并量化其社区传播风险。污水流行病学（WBE）的早期预警能力（如检出无症状感染）、高性价比（覆盖百万人口仅需WWTP采样）及多病原体同步监测潜力，使其成为后疫情时代全球健康安全的核心工具。正如作者Mariel Perez-Zabaleta等强调，这项研究为交通枢纽监测标准化提供了科学模板，未来可扩展至港口、高铁等场景。