《Food and Environmental Virology》：Longitudinal Surface Water Viral Surveillance Following the 2024 Extreme Flood: One-Year Monitoring in Porto Alegre, Brazil
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极端洪水事件可能压垮卫生基础设施，导致病毒病原体广泛扩散至水生环境中。2024年5月，南巴西的阿雷格里港遭遇了一场前所未有的洪水，导致瓜伊巴水文系统创纪录地泛滥，城市长时间被淹。本研究报道了一项为期一年的环境病毒纵向监测研究，涵盖2024年5月至2025年4月
极端洪水事件可能压垮卫生基础设施，导致病毒病原体广泛扩散至水生环境中。2024年5月，南巴西的阿雷格里港遭遇了一场前所未有的洪水，导致瓜伊巴水文系统创纪录地泛滥，城市长时间被淹。本研究报道了一项为期一年的环境病毒纵向监测研究，涵盖2024年5月至2025年4月间的七次采样活动。研究人员采用逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）对地表水中的严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）、诺如病毒基因群I型和II型（norovirus GI和GII）、甲型肝炎病毒（HAV）及戊型肝炎病毒（HEV）进行分析。在洪峰期间，所有五种靶标均被同时检出，反映出可能由污水溢流和多站点基础设施故障导致的广泛污染。此后，每次采样活动中检出的靶标数量减少且波动（二至四种），呈现从洪峰期间观察到的初始多病原体污染脉冲向地表水中病毒基因组物质持续检出的过渡。SARS-CoV-2在每次采样活动中均有检出，除最后一次外（C7，14/22，63.6%），在所有采样活动中均只在少数位点阳性，而在最后一次采样中，检出频率和病毒载量均显著增加（两者p<0.001；中位循环阈值29.7对比36.8）。HEV仅在洪峰期检出；诺如病毒GII间歇性检出至C6，无显著时间趋势（p=0.13）；诺如病毒GI在C2至C5期间未检出，于C6和C7重新出现。HAV检出率在整个监测期内显著增加（Cochran–Armitage检验p<0.0005），在时间上与官方宣布的甲型肝炎暴发相吻合。这些发现证明了纵向、多靶点环境监测的价值，既能捕捉极端洪水的急性病毒学影响，也能追踪其后的持续性污染动态，揭示了比紧急状态更持久的城市污水基础设施慢性脆弱性。
研究背景与科学问题
极端洪水事件可压垮城市卫生基础设施，导致未经处理的污水大量排入地表水体，从而造成病毒病原体的广泛扩散。2024年5月，位于巴西南部的阿雷格里港经历了史无前例的洪水，瓜伊巴水文系统水位达到5.35米，超过1941年历史记录近一米，城市大面积被淹，46个社区直接受灾，超过20万居民被迫撤离。这场灾害暴露了城市供水和污水处理系统的极度脆弱性：全市6座水处理厂（WTP）中有5座停运，36座污水泵站（WWPS）中有24座完全或部分被淹，10座水资源回收设施（WRRF）中有6座无法运行，相当于累计4,782升/秒的处理能力丧失。在此背景下，未经处理的污水直接排入洪水，微生物污染急剧上升，总大肠菌群水平超出法定限值高达800倍。
尽管已有证据表明污水中可检出多种病毒，且洪水会加剧与卫生相关的传播途径，但目前仍缺乏覆盖洪水事件完整轨迹（从急性峰值到长期恢复）的多病毒靶点纵向数据集，尤其是在拉丁美洲城市环境中。大多数已发表的研究仅捕捉洪水期间或之后的瞬时污染快照，未能解答病毒信号持续多久、哪些病原体长期存留，以及这种持续检出反映的是人群中的活跃传播还是灾害残留污染等关键问题。因此，研究人员开展了一项为期一年的纵向环境病毒监测研究，旨在表征急性淹没期的病毒污染特征，追踪其在恢复过程中的时间演变，并确定水文正常化后的持续检出是否与持续的社区传播相一致。
研究方法与技术路线
研究共设计并执行了七次采样活动，时间跨度约一年：第一次采样（C1）于2024年5月8日至10日洪峰期进行，从70个位点采集地表水并聚合成17个复合池；随后分别在约13天（C2，2024年5月21日）、27天（C3，2024年6月4日）、51天（C4，2024年6月28日）、112天（C5，2024年8月28日）、205天（C6，2024年11月29日）和355天（C7，2025年4月28日）后沿瓜伊巴海岸线采集约20至22份个体样品。主要技术方法包括：通过超速离心法（100,000×g，1小时，4℃）浓缩水样中的病毒颗粒；使用Maxwell? 16 Viral Total Nucleic Acid Purification Kit提取病毒核糖核酸（RNA）；采用一步法逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）在QuantStudio 1实时荧光PCR系统上检测五种病毒靶标的基因组片段，包括SARS-CoV-2的N1区域、HAV的5'-UTR区域、HEV的ORF3区域、诺如病毒GI和GII的ORF1-2连接区域；对于SARS-CoV-2，进一步通过标准曲线法将循环阈值（Ct）转换为基因组拷贝每升（GC L?1）进行定量。统计分析方法包括Fisher精确检验、Cochran-Armitage趋势检验、Mann-Whitney U检验、Kruskal-Wallis检验及Spearman秩相关分析，多重比较采用Benjamini-Hochberg假发现率校正。
研究结果
1. 七次采样活动病毒检出概况
在约一年的监测期内，所有五种靶标病毒均在至少一次采样活动中被检出。SARS-CoV-2是最常检出的病毒，在所有七次活动中均呈阳性，但在最后一次活动（C7）之前仅在少数位点检出。诺如病毒GII从洪峰期至C6间歇性检出，而诺如病毒GI在洪峰期检出后，于C2至C5消失，在C6和C7重新出现。HEV仅在洪峰期检出。到最终采样活动（洪水后约一年），仅检出SARS-CoV-2、HAV和诺如病毒GI。
2. 急性洪水期的病毒检出
在洪峰期（C1），所有五种靶标病毒均至少在1个采样位点被检出。SARS-CoV-2和HAV最为普遍，各有17.6%（3/17）的复合池呈阳性，分布于历史中心和瓜伊巴系统北岸区域。诺如病毒GI在一个靠近圣若昂水资源回收设施（WRRF）的位点检出，且Ct值较低（<23），表明点源污水溢流可在广泛稀释条件下产生高病毒载量。诺如病毒GII在城市中心区域检出，HEV在南岸区域检出。空间分析显示，58.8%的复合池包含至少一个靠近洪灾期间停运的WRRF或污水泵站（WWPS）的个体采样位点。
3. 洪水后恢复期的病毒检出时间演变
洪水退去后，病毒检出多样性和频率逐步波动变化。HEV仅在洪峰期检出，后续活动中均未检出。诺如病毒GI呈现不连续模式。诺如病毒GII间歇性检出，未表现出显著的时间趋势（p=0.13）。SARS-CoV-2和HAV在多轮活动中持续检出，检出频率分别为9.1%至25.0%和0%至20.0%，与洪峰期（均为17.6%）相当。
4. 洪水一年后的病毒检出
洪水一年后（C7），三种靶标病毒被检出：SARS-CoV-2、HAV和诺如病毒GI。SARS-CoV-2是检出最频繁的靶标，出现在大部分采样点（14/22，63.6%），其检出频率在整个监测期内显著增加（Cochran-Armitage p<0.001），且病毒载量也显著升高（中位Ct 29.7对比前期36.8，Mann-Whitney p<0.001）。然而，SARS-CoV-2环境检出频率与通报的新冠肺炎（COVID-19）病例数之间未发现显著相关性（Spearman ρ=0.23，p=0.61），表明环境信号与临床报告在研究期间脱钩。HAV检出频率同样随时间显著增加（Cochran-Armitage p<0.0005），Ct值无显著差异（p=0.53），表明变化在于检出频率而非病毒载量。这一增加在时间上与当地卫生部门正式宣布的甲型肝炎暴发相吻合。诺如病毒GI仅出现在3/22的位点，分布较为局限。
讨论与结论
讨论部分总结： 急性洪水期所有五种靶标病毒的同时检出反映了由污水基础设施大规模失效驱动的多源污染脉冲。多数病毒检出呈现高Ct值（>30），与瓜伊巴系统空前水位（5.35米）导致的大量水文稀释一致。然而，诺如病毒GI在停运WRRF附近的低Ct值检出表明点源污水溢流可产生高病毒载量。洪水退去后，病毒图谱逐渐变化：HEV局限于洪峰期，诺如病毒GII间歇性检出，而SARS-CoV-2和HAV在大多数或所有活动中持续检出，诺如病毒GI在最后两轮活动中重现。这种时间分层暗示不同病毒群体间存在差异化的环境持久性和持续输入机制。SARS-CoV-2在所有活动中的持续检出与其在人群中的广泛循环一致。HAV检出频率的显著增加难以仅归因于洪水残留污染，更可能与持续的粪口途径病毒输入相符，这与同期临床报告的甲型肝炎病例增加及官方宣布的暴发相一致。研究人员强调，极端洪水事件充当了城市卫生系统的非自愿压力测试，暴露了常规状态下被掩盖的基础性脆弱性。
结论部分翻译： 本研究呈现了2024年5月巴西南部阿雷格里港洪水后对受洪水影响地表水进行的为期一年纵向病毒学监测。通过追踪七次采样活动中的五种病毒靶标，研究人员记录了清晰的二阶段污染动态：洪峰期由排水、污水和供水基础设施同时崩溃驱动的急性多病原体脉冲，随后是由SARS-CoV-2、甲型肝炎病毒（HAV）和诺如病毒GI主导的持续检出阶段。最具意义的发现可能是HAV检出频率在整个监测期内的统计学显著增加，并由显示报告甲型肝炎病例显著上升的流行病学记录所证实，这表明HAV向城市水系统的环境输入远超出了急性紧急状态。这挑战了公共卫生风险随洪水退去而结束的任何假设：在存在既有卫生设施缺陷的城市中，极端洪水对人类健康的影响并不局限于事件本身。从这个意义上说，只有解决了潜在的结构性缺陷，恢复才算真正完成。
