一项为期一年的研究,旨在监测和分析废水处理过程中不同阶段肠道病毒及水源性肝炎的分子和流行病学特征

《Total Environment Microbiology》:A One-Year Study on Molecular and Epidemiological Monitoring and Analysis of Enteroviruses and Waterborne Hepatitis Throughout Various Stages of Wastewater Treatment

【字体: 时间:2025年09月30日 来源:Total Environment Microbiology

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  巴西圣约瑟多里约普托市污水经生物和化学处理后,仍检出高浓度EV(原始污水98.1%,化学处理阶段42.3%),HAV(原始污水25.0%,化学处理13.5%)和HEV(原始污水5.8%,生物处理3.8%)。EV浓度在秋冬季更高,化学处理使HAV降低2.2log10,但均未完全去除。分子分析显示EV为A型,HAV为IA型,HEV为III型。研究强调持续监测污水病毒的重要性。

  本研究围绕污水中三种主要病毒——肠道病毒(EV)、甲型肝炎病毒(HAV)和戊型肝炎病毒(HEV)的检测与分析展开,旨在评估这些病毒在不同处理阶段的浓度变化及其对公共健康可能产生的影响。研究地点位于巴西圣保罗州的圣若泽-迪里奥-普雷托市(S?o José do Rio Preto),该市是巴西的一个重要城市,拥有庞大的人口和活跃的畜牧业活动,这使得污水污染成为一种潜在的公共卫生威胁。研究人员在一年时间里,对未经处理的污水(RS)、厌氧生物处理后(PABT)和化学处理后(PCT)的样本进行了收集和分析,以探讨病毒在不同季节和气候条件下的传播动态,并评估污水处理对病毒去除的效果。

研究结果显示,EV在各个处理阶段的检测率极高,分别为RS阶段的98.1%、PABT阶段的88.5%和PCT阶段的42.3%。相比之下,HAV的检测率较低,分别为RS阶段的25.0%、PABT阶段的23.1%和PCT阶段的13.5%。HEV的检测率更低,仅在RS和PABT阶段分别检测到5.8%和3.8%。这些数据表明,EV在污水中普遍存在,而HAV和HEV则相对较少。然而,尽管处理过程显著降低了病毒浓度,EV和HAV的平均减少量分别为1.74和2.20 log??,但两者在化学处理后的PCT阶段仍能检测到,说明现有的污水处理技术无法完全消除这些病毒。

研究进一步揭示了这些病毒的浓度与季节性气候因素之间的关系。EV的浓度在较冷的季节(如秋季和冬季)较高,这可能与较低的水温有利于病毒的存活和传播有关。而HAV的浓度在夏季达到最高,但这种变化并不具有统计学上的显著性。此外,研究还发现,污水处理过程中的化学处理(如使用氯气)对病毒的去除效果最为显著,但即便如此,仍无法完全清除病毒。这种现象可能与氯气对病毒的处理效果、病毒的结构特性以及污水处理过程中其他未完全消除的环境因素有关。

研究还分析了污水中的理化参数,如化学需氧量(COD)、pH值和温度,与病毒浓度之间的关系。对于EV,pH值和COD与病毒浓度呈正相关,而温度则呈负相关。这意味着在较低pH值和较高COD的条件下,EV的浓度可能较高,而在较高温度的环境下,其浓度则可能较低。这种现象可能与污水处理过程中这些参数的变化有关,例如,氯气的使用可能会影响pH值,从而间接影响病毒的存活和检测率。对于HAV,研究发现其浓度与pH值和温度之间也存在类似的关联,尤其是在PCT阶段,pH值和温度的变化对病毒浓度的影响更为显著。

在病毒的分子特征分析方面,研究人员通过Sanger测序和系统发育分析,确定了EV的A型、HAV的IA型以及HEV的III型。这些发现不仅有助于理解病毒的传播途径,还为公共卫生干预措施提供了依据。例如,HAV和HEV主要通过粪-口途径传播,而EV则可能通过其他途径传播,如接触受污染的水体或食物。此外,HEV还可能通过动物传播,尤其是猪作为主要的宿主,这提示人们需要在处理污水的同时,关注食品卫生和动物饲养环境,以防止HEV的进一步传播。

为了验证所用检测方法的可靠性,研究还进行了回收效率测试,以评估不同处理阶段对病毒检测的影响。测试结果显示,在RS和PABT阶段,回收效率分别为68.0%至48.7%,而在PCT阶段,回收效率显著下降,仅为28.1%至0.0%。这一结果表明,化学处理过程中使用的氯气可能对病毒的回收和检测产生干扰,尤其是在较低浓度的样本中。因此,研究人员强调,需要在不同实验室和不同处理流程中进行回收效率测试,以确保检测结果的准确性和可靠性。

研究还发现,某些样本在未经处理的污水中未检测到病毒,但在后续的处理阶段中却出现了阳性结果。这可能与污水中病毒的浓度低于检测限(LOD)有关,或者与污水的复杂性导致的RNA降解有关。因此,研究人员指出,污水的检测结果可能会受到多种因素的影响,包括病毒的浓度、处理过程的效率以及检测方法本身的局限性。

研究还讨论了病毒在污水处理过程中的传播风险。尽管污水处理设施能够有效降低病毒的浓度,但EV和HAV仍然能够在处理后的污水中检测到,这表明这些病毒可能具有一定的耐受性。对于HEV而言,尽管其检测率较低,但仍然存在一定的传播风险,特别是在某些处理阶段。因此,研究建议,应加强对污水中病毒的监测,尤其是在处理后的阶段,以评估其对周边环境和公众健康的影响。

此外,研究还指出,虽然病毒的检测与疾病报告之间没有显著的统计学关联,但病毒的检测仍然可以作为疾病暴发的早期预警指标。例如,EV和HAV的检测结果可能与急性腹泻病例的增加存在时间上的关联,这提示人们需要关注污水中病毒的动态变化,并及时采取预防措施。因此,研究强调了污水监测在公共卫生管理中的重要性,尤其是在缺乏完善的疾病报告系统的情况下。

综上所述,本研究通过对圣若泽-迪里奥-普雷托市污水中EV、HAV和HEV的检测和分析,揭示了这些病毒在不同处理阶段的浓度变化及其与季节性气候因素的关系。研究还评估了污水处理对病毒去除的效果,并讨论了病毒在污水中的传播风险。这些发现不仅有助于理解病毒的传播机制,也为公共卫生政策的制定提供了科学依据。研究强调了污水监测的重要性,并建议未来应加强对不同地区污水中病毒的检测,以更全面地评估病毒的传播情况,并制定相应的防控措施。
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