人诺如病毒GII在圣迭戈-蒂华纳（美墨）边境地区沿海海洋水体中广泛分布

《Environmental Science & Technology》：Human Norovirus GII is Widespread in the Coastal Marine Waters of the San Diego–Tijuana (US–Mexico) Border Region

　　

人诺如病毒GII（HuNoV GII）每年导致数百万例胃肠道感染，经废水排放后可在海洋水体中持续存在数天至数周，这引发了人们对美国与墨西哥之间圣迭戈-蒂华纳边境等受污染沿海地区传播风险的担忧。研究人员在蒂华纳河河口及邻近近岸海域开展了一项为期六个月的基于微滴数字聚合酶链式反应（ddPCR）的监测活动，以量化HuNoV GII的时空分布。这是首批在沿海海洋环境中开展此类时空分辨率研究之一。平均浓度为~10²拷贝 L^-1，在蒂华纳河口附近达到>10⁵拷贝 L^-1。HuNoV GII浓度随离岸距离和污染源距离的增加而下降，并随近岸距离、距河口距离、沿岸波浪驱动的破波带流速和河流径流量的梯度而变化。浓度与广泛使用的粪便指示菌肠球菌（Enterococcus）强相关（ρ = 0.768），表明两者具有共同的废水来源。基于平均浓度的游泳者患病风险为每1000名游泳者200–350人，远超美国环保署（EPA）32人的基准值。这些发现确立了HuNoV GII在该跨境系统中作为一种持久性、具有空间结构特征的污染物地位，并为追踪废水基础设施改进效果和支撑正在开发的病原体风险预测模型提供了基线。

**一、研究背景**

人诺如病毒GII（HuNoV GII）是导致全球急性胃肠炎的主要病原体之一，仅在美国每年就引发数百万例感染。该病毒具有突变率高、感染剂量低等特点，感染后随人类排泄物进入环境，主要通过粪-口途径传播。在沿海水域中，HuNoV GII可在废水排放后持续存在数天至数周，对公众健康构成持续威胁。然而，目前对沿海海洋环境中HuNoV GII的定量监测极为匮乏，现有研究大多集中于淡水、地下水或污水处理厂，仅有少数研究对近岸海水进行了表征。圣迭戈-蒂华纳（美墨）边境地区长期受到跨境废水污染的困扰：由于污水处理基础设施破损或处理能力超负荷，未经处理或处理不充分的废水直接排入蒂华纳河，经河口进入太平洋。此前研究已在该区域检出多种污染物及其指示指标，但尚未对蒂华纳河及邻近海域开展过任何HuNoV定量测量。缺乏这些数据，不仅无法定量评估该区域废水基础设施改进的公共卫生效益，也难以验证常规粪便指示菌监测能否作为HuNoV GII的有效替代指标，更无法为正在开发的基于物理过程的病原体风险预测模型提供真实的边界条件。

**二、研究内容与结论**

研究人员在2024年6月19日至12月30日期间，对蒂华纳河河口及邻近约12公里海岸线开展了每周一次的采样监测，共在16个站点采集283份水样，旨在量化HuNoV GII的时空分布格局，分析其与河流径流量、沿岸波浪驱动流速的定量关系，评估其与肠球菌浓度的相关性，并开展游泳者健康风险评估。该研究是首批在持续受废水影响的沿海环境中开展的高时空分辨率HuNoV监测工作之一。结果表明，HuNoV GII在该跨境系统中广泛分布，浓度呈现显著的沿岸和跨岸梯度；河流径流量和沿岸波浪驱动流速可共同解释约40.8%的浓度偏差；HuNoV GII浓度与肠球菌浓度高度相关（ρ = 0.768）；所有站位的游泳者患病风险均远超EPA安全基准。这些发现为评估废水基础设施改进效益、优化监测指标体系以及病原体风险预测模型的开发提供了关键的定量基线。论文发表在《Environmental Science》。

**三、关键技术方法**

研究人员于2024年6月至12月沿圣迭戈-蒂华纳边境约12公里海岸线布设16个采样站点（含河口、海滩、近岸和离岸站位），每周采集8–12份水样，共获283份样本。水样经浓缩移液器（Innovaprep）和切向流过滤（TFF）系统进行双组分（洗脱液和滤液）浓缩，采用逆转录微滴数字聚合酶链式反应（RT-ddPCR）定量HuNoV GII浓度，并以鼠诺如病毒（MuNoV）评估回收效率。同步获取国际边界水务委员会（IBWC）的蒂华纳河径流量数据和CDIP波浪浮标的沿岸波浪驱动流速数据，构建广义加性模型（GAM）分析环境驱动因子，并采用β-Poisson剂量-反应模型结合蒙特卡罗模拟估算游泳者患病风险。

**四、研究结果**

**（一）空间分布**

HuNoV GII浓度呈现沿河口岸线向外海递减的空间格局。河口附近岸线站位（PP-010）的平均浓度最高，超过10⁵拷贝 L^-1；其余岸线站位的平均浓度约为10⁴拷贝 L^-1；离岸站位的平均浓度降至10²–10³拷贝 L^-1。Kruskal-Wallis检验显示不同空间分组间存在显著差异（p = 0.000148），其中河口与离岸（p = 0.00153）、海滩与离岸（p = 0.00128）的配对比较均达到显著水平。

**（二）时间变化**

各站位浓度时间序列均呈现显著的周尺度波动。整体上，7–8月浓度较高，9–10月下降，11–12月回升，12月底再度下下降。2024年9月中旬泵站分流使蒂华纳河径流量骤减后，大部分区域HuNoV浓度降至检测限（LoB）以下；年末的浓度回升与社区诺如病毒感染季节性峰值（12月底出现创纪录的感染激增）相吻合。

**（三）环境驱动因子**

广义加性模型（GAM）分析表明，蒂华纳河日均径流量（F = 4.64, p < 0.001）和沿岸波浪驱动流速（F = 2.44, p = 0.011）均为显著解释变量，其中径流量与浓度的关系呈高度非线性（有效自由度edf = 8.34）。模型整体解释了40.8%的偏差（校正R2 = 0.303）。

**（四）与肠球菌的相关性**

将同日同站的HuNoV GII浓度与圣迭戈县海滩和海湾计划测定的肠球菌浓度进行配对分析（共75对观测），两者呈显著强正相关（Spearman ρ = 0.768, p = 9.1 × 10^-16），提示两者主要由同一废水来源驱动，肠球菌有望作为HuNoV GII的替代监测指标。

**（五）游泳者患病风险**

基于β-Poisson剂量-反应模型和蒙特卡罗模拟（250次抽样，传播不确定性来自水摄入量和感染后发病概率），所有站位的平均单次游泳患病概率介于0.20–0.35之间，即每1000名游泳者中约200–350人患病，远高于EPA设定的每1000名游泳者32人的安全基准。患病风险与距河口距离高度相关（R2 = 0.659, p = 1.4 × 10^-4）。

**五、讨论与结论**

讨论部分指出，观测到的空间梯度与沿岸输送物理过程的预期一致，即废水羽流沿近岸输送并随混合稀释而衰减。未被模型解释的