《Viruses》：Aircraft and Airport Wastewater Surveillance for Public Health Preparedness Demands an Integrated and Sustainable Approach
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随着国内和国际旅行的扩展，传染性病原体跨境传播的风险也随之增加，这在COVID-19大流行期间得到了明确的证明。基于航空器和机场的废水监测能够提供移动人群中病原体循环的及时、聚合证据，并可能补充入境口岸的临床、基因组和症状监测。该方法最有力的证据来自对飞机盥洗
随着国内和国际旅行的扩展，传染性病原体跨境传播的风险也随之增加，这在COVID-19大流行期间得到了明确的证明。基于航空器和机场的废水监测能够提供移动人群中病原体循环的及时、聚合证据，并可能补充入境口岸的临床、基因组和症状监测。该方法最有力的证据来自对飞机盥洗室废水、机场航站楼废水及机场相关废水系统中SARS-CoV-2核糖核酸（RNA）检测及变异株监测的研究。然而，航空废水信号需要谨慎解读，因为可检测性取决于病原体脱落动力学、乘客盥洗室使用情况、飞行时长、采样基质、样本体积、检测灵敏度、测序深度以及流行病学元数据的可用性。本结构化叙述性综述整合了当前关于航空器和机场废水监测的证据，并审视了影响监测有效性和解读的科学决定因素。关键的方法学考量包括采样设计、样本保存、核酸提取、分子检测、测序、生物信息学、抑制评估、回收率控制、检测灵敏度及质量保证。该综述强调，废水信号是聚合性的且依赖于基质，不应被解读为个体层面的诊断、传播的直接证据，或对特定航班、航线、国家或人群的确定性归因。尽管SARS-CoV-2监测相对有据可查，但对肠道病毒、呼吸道病毒、疫苗可预防感染、新兴病原体及抗菌药物耐药性标志物的多病原体监测，则需要针对特定病原体的验证和更清晰的解读标准。因此，航空器和机场废水监测最好被视为一种早期预警和态势感知方法，其价值取决于将技术信号转化为科学上可解释的证据。
论文主体内容总结
1. 引言
国际航空旅行能在传统监测系统发现本地传播之前，将传染病风险重新分布到不同区域。机场作为入境口岸、中转枢纽、工作场所、商业空间以及本地与国际人群的交汇点，而航空器则代表短时移动微环境，使得航空环境成为有吸引力的监测目标。废水监测提供特定集水区内病原体脱落的综合信号，不识别个体，但能指示采样人群中有个体已脱落可检测的病原体或其标志物。飞机盥洗室废水可提供与航线相关的信号，有助于检测输入性病原体或特定路线相关的变异株；机场废水覆盖范围更广，包括旅客、工作人员及相关设施。COVID-19大流行表明，航空废水监测可检测SARS-CoV-2核糖核酸（RNA）、支持变异株监测并提供谱系输入的早期证据，但也存在重要解读限制，如采样基质多变、元数据不一致、检测灵敏度差异等。
2. 综述范围与方法
采用叙述性方法是因为现有文献异质性较大。研究在监测目标、废水基质、采样时长、靶向病原体、实验室平台等方面均存在差异。文献检索涵盖PubMed/MEDLINE、Scopus、Web of Science及Google Scholar，结合废水监测、航空环境与病原体检测相关术语。纳入标准涉及飞机盥洗室废水监测、机场废水监测、旅行相关废水监测、SARS-CoV-2或变异株检测等内容。
3. 航空器与机场废水监测的证据基础
当前证据主要集中在SARS-CoV-2检测与基因组监测方面。飞机盥洗室废水可在感染者贡献可检测病毒核糖核酸（RNA）且测序深度足够时提供航线关联信号。机场废水研究显示，航站楼、下水道节点及相关废水流可随时间检测SARS-CoV-2核糖核酸（RNA）及变异株。这些发现支持航空废水作为基因组监测的额外输入，但谱系数据应视为聚合证据，不能确认个体感染或传播方向。航空器废水与机场废水解决不同的监测问题：前者更具航线关联性但受限于贡献人数少、样本量有限等因素；后者覆盖面更广但来源特异性较低。超出SARS-CoV-2的病原体证据仍不足，多病原体测试虽有可行性，但需针对性验证。
4. 来自COVID-19航空废水研究的方法学教训
COVID-19研究证明了航空废水监测的可行性，但也显示检测概率取决于生物学脱落、合适的废水基质获取及检测性能。灵敏度和来源特异性随采样规模变化：单个飞机盥洗室储罐提供最具航线关联的信号，但极易受不可预测因素影响；合并样本可提高检测概率但降低航线归因水平。元数据对科学解读至关重要，包括航班起源、目的地、时长、乘客数量等变量。变异株检测只有在测序质量和报告标准明确时才具可解读性。阳性和阴性结果均需谨慎解读，阳性信号不应被视为传播或感染的直接证据，阴性结果也不能用于声明无感染者存在。
5. 有效性与解读的方法学决定因素
5.1 采样基质、水力条件与集水区定义：采样基质决定监测推断范围，不同基质代表不同集水区且不可互换。水力条件如废水流速、混合、稀释和滞留时间也影响有效性。应根据监测目标选择瞬时采样、混合采样或被动采样方式。
5.2 脱落动力学与旅行时间约束：废水可检测性取决于脱落生物学及感染率。粪便脱落量、感染后时间、脱落持续时间等因素均影响检测。在航空器废水中，旅行窗口进一步增加约束，短途航班降低感染者使用盥洗室的概率，长途航班则可能增加稀释和降解风险。
5.3 样本浓缩、直接提取与回收效率：应根据目标丰度和基质特性选择样本处理方法。回收效率因病原体和处理方法而异，针对SARS-CoV-2优化的流程不能假定对其他病原体同样适用。
5.4 基质干扰与聚合酶链式反应（PCR）抑制：航空废水化学组成不同于许多市政废水，含有消毒剂、染料、表面活性剂等成分，可能降低病毒回收率、降解核酸或抑制扩增反应。检测验证应包括基质干扰测试，并报告各基质类型的检测限、回收率等指标。
5.5 分子检测平台：定量聚合酶链式反应（qPCR）、数字聚合酶链式反应（dPCR）与多重检测：逆转录定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）适用于常规监测，逆转录数字聚合酶链式反应（RT-dPCR）可改善低拷贝定量。多重检测可拓宽病原体覆盖范围但需严格验证。
5.6 测序、生物信息学与变异株解读：当监测目标需要谱系分配或变异监测时应应用测序。废水测序不应等同于临床分离株测序，需预设最小基因组拷贝输入、覆盖度阈值等标准。
5.7 分析检测与流行病学解读：分析有效性确认检测在特定条件下能检出目标，而监测解读要求结果是及时的、基质适当的并经过流行病学背景化。
6. 超越SARS-CoV-2：多病原体监测潜力与证据空白
航空废水监测的证据基础仍以SARS-CoV-2为主。扩展到其他病原体虽科学合理但需针对性验证。肠道病毒是最直接的候选对象，因其生物学与废水检测高度一致。呼吸道病毒需单独的解读框架，检测应报告为聚合脱落信号而非传播证据。疫苗可预防病原体如脊髓灰质炎病毒已有明确先例。新兴病原体如猴痘病毒可考虑，但机场废水比航空器废水更适合。非SARS-CoV-2目标的验证缺口仍然很大，许多候选病原体仅有市政废水数据支撑。
7. 人工智能、机器学习与生物传感器用于废水信号解读
人工智能和机器学习方法可作为数据集成、异常检测等分析工具支持航空废水监测。模型需在多个机场、时间段和病原体目标上进行样本外验证。基于市政废水数据训练的模型不能假定直接迁移至航空废水。生物传感器可能缩短分析周转时间，但其作用仍处于开发阶段。
8. 未来研究方向
未来研究应优先进行标准化与验证。需开展比较采样研究，涵盖多种航空废水基质。多病原体面板应通过分阶段验证引入，优先选择具有成熟解读标准的靶标。实验室间研究对于评估可重复性至关重要。
9. 结论
航空器和机场废水监测在旅行接口处提供了互补的聚合病毒学证据，其最大价值在于早期预警、基因组监测和态势感知。科学效用取决于采样基质有效性、病原体脱落生物学、样本处理质量等多种因素。该方法最好被理解为一种解释性监测工具，而非独立的筛查方法，其贡献在实验室发现与采样背景、分子质量指标及流行病学信息共同评估时最为显著。
