用BACTcontrol快速檢測水環境微生物安全風險

快速檢測與微生物感染有關的糞便污染，包括*近的COVID-19。

作者：Joep Appels，荷蘭microLAN總經理。

摘要

許多微生物疾病可以通過被糞便污染的水傳播。不幸的是，SARS-CoV-2的爆發也是如此，*也導致了目前流行的新冠肺炎（COVID-19）。BACTcontrol已經被證明是一個有價值的在線工具，它可以高頻率地檢測水體中的微生物的酶活性，顯示水體是否受到糞便污染。microLAN/Aqualabo的BACTcontrol可以作為這些高風險情況的預警系統，觸發保護性反應，包括使用qPCR方法立即檢測冠狀*的存在。

水應該是安全的，包括用于飲用、清洗和清潔（自來水）以及灌溉、游泳或其他用途（地表水和地下水）。快速檢測水體是否被糞便污染是必要的，這可以知道水體是否存在著這些微生物病原體（*、細菌、原生動物寄生蟲）。

目前，世界主要關注的是阻止COVID-19的大流行，因此這篇文章闡述說明了BACTcontrol在這一共同努力中的價值。而且，我們的長期目標是限制通過糞便污染水傳播的所有疾病。

BACTcontrol已被證明是快速檢測（糞便）微生物污染的可靠工具

2014年以來，microLAN/Aqualabo的在線BACTcontrol在線大腸桿菌分析儀在世界各地的公司和機構保護飲用水和地表水方面顯示了其價值。BACTcontrol通過連續在線（圖3）和頻繁測量大腸桿菌（圖2）酶的活性的原理來對水體水質進行監測，大腸桿菌是一種存在于人類和溫血動物腸道中的細菌，它被證明是*近糞便污染水和食物的一個很好的指標。而且BACTcontrol還可以同時檢測其它細菌的酶活性，包括：總大腸菌群、腸球菌或總微生物活性。

圖1：BACTcontrol系統示意圖。

圖2：酶反應示意圖

BACTcontrol案例跟蹤記錄——幾個例子

BACTcontrol在保護水免受*和其他病原體侵害方面的應用實例：

-       2015年5月，捷克共和國首都布拉格遭受諾如*污染。這是由于位于供水管道上方的污水管道老化和泄漏造成的。

采用BACTcontrol快速檢測自來水管網中的污染源。它現在被應用于同一系統的實驗室進樣的一級質量控制。

-       當孩子們在游泳后生病時，BACTcontrol被用來監測鄰近河流中的大腸桿菌的水平（圖3）。當達到峰值時采集樣本，使用qPCR識別和追蹤污染源。同樣的分級方法也適用于監測有可能被糞便污染含有新冠狀*的地表水。

圖3： BACTcontrol的大腸桿菌（EC）酶活性水平反復出現的峰值（在紅色區域），可靠地指示是否存在糞便污染（表達為大腸桿菌細胞當量）。隨后使用便攜式qPCR設備來識別樣本中存在的病原體，作為對這些峰值早期檢測的響應。

目前，對通過水接觸COVID-19的風險進行早期預警是非常必要的；當*存在于你使用的水體中時，僅僅靠保持社交距離是不夠的。在目前的COVID-19大流行期間，在全世界各地都有陸續在糞便樣本、大型公共污水處理廠的污水和廢水中發現致病的SARS-CoV-2*。更多信息請參見附錄中的概要1。

污水處理廠的廢水一直被認為是對作為飲用水生產和娛樂用水源的地表水微生物安全的潛在威脅。污水中SARS-CoV-2的定性檢測（qPCR缺失/存在）作為檢測和定位冠狀*在人群中循環的輔助工具，*近被引入。用這種方法可以有效的監測地表水。而且CSO（合流管溢流）事件顯著增加了可培養*（如腺*和諾如*）在受納水體中的濃度。然而，今天沒有SARS-CoV-2并不意味著明天就沒有*。

在線高頻監測 SARS-CoV-2的檢測是不可行的，但幸運的是，可以利用BACTcontrol檢測地表水和飲用水是否受到了糞便污染。因此，經濟實用的BACTcontrol成為有效地篩查水中SARS-Cov-2的風險提供了分級檢測方法的第  一步。

測試分級檢測方法的研究項目

目前，荷蘭正在開展一個研究項目，以測試BACTcontrol在上述水體中快速檢測SARS-CoV-2的分級檢測方法中的有效性。更多信息見附錄中的概要2。

結論

分級檢測方法的優點是使用BACTcontrol在1.5-2小時內檢測水體中糞便污染的指示生物大腸桿菌的水平變化，然后使用移動qPCR系統識別（*）病原體。該工具包結合了（連續采樣）高頻的在線低成本檢測方法和在關鍵時刻高成本手動驗證識別方法。

下一頁的附錄擴展包括以下內容：

•概要A：在糞便樣本、污水和廢水中檢測到冠狀*COVID-19、SARS-CoV-2的病原體。

•概要B：驗證在線BACTcontrol與移動qPCR站相結合作為因糞便污染而存在（*）病原體的分級預警系統的適用性的研究項目。

來源：

Appels，J.，Baquero，D.，Galofré，B.，Ganzer，M.，van den Dries，J.，Juárez，R.，Puigdomènech，C.和van Lieverloo，J.H.M.（2018年），通過在線監測糞便指標和細菌總數的酶活性，對飲用水系統進行安全和質量控制。摘自：Skovhus，T.L.和Højris，B.（編輯）飲用水工業微生物傳感器。IWA出版社，英國倫敦，300頁。

Rodríguez，R.A.，Gundy，P.M.，Rijal，G.K.等人。合并污水溢流對受納水體*污染的影響。食品環境*4，34–40（2012）。

概要1：在糞便、污水和廢水中檢測到冠狀*COVID-19, SARS-CoV-2的病原體

在一些被診斷患有這種*性疾病的病人的糞便中，已經檢測到COVID-19，SARS-CoV-2的*。在2003年的非典爆發時，已經有記錄表明了*的傳播與污水氣溶膠有關。當時美國疾病控制和預防中心（US CDC）曾報道：“SARS，一種類似的冠狀*，已經被發現在未經處理的污水中生存長達14天。

目前，世界各地都在進行SARS-Cov-2的污水監測，例如：

在法國：“巴黎廢水中SARS-CoV-2的時程定量檢測與COVID-19確診病例相關”：作者：Eau de Paris。

荷蘭：“污水如何揭示冠狀*爆發的真實規模。廢水檢測也可以作為*是否依然存在的預警信號：由KWR Water Cycle Research Institute提供。

美國：“跟蹤那些由于廢水污染導致的嚴重急性呼吸綜合征冠狀*2（SARS-CoV-2），目的是開發一種預測未來爆發的工具”：CDM Smith。

印度：“冠狀*可以通過污水系統傳播，CPCB在其*新指南中說”

澳大利亞：“這是一項重大發展，能夠監測*在澳大利亞傳播”：由CSIRO提供。

此外，已證明SARS-CoV-2可轉移到陸生動物（貓、狗、老虎、獅子、雪貂）身上，這增加了地表水被野生動物區地面雨水徑流中糞便污染的風險。所以監測用作飲用水源、漁業或娛樂目的的地表水是十分必要的

圖4：在香港，衛生官員疏散了一棟公寓大樓的居民，因為他們擔心可能通過大樓的管道傳播冠狀*。衛生官員說，住在大樓不同樓層的兩名居民受到感染。此后又有三起案件與同一棟大樓有關。在2003年嚴重急性呼吸綜合征（SARS）爆發期間，管道成為傳播的主要來源。在一個住宅區，有超過300人感染，42人死亡，原因是有問題的管道系統使*在大樓內傳播（來源：CNN）。 

概要2：驗證在線BACTcontrol與移動qPCR檢測站相結合作為因糞便污染而存在（*）病原體的分級預警系統適用性的研究項目

用于評估水中實際微生物的快速現場方法可以為了解水體水質的*新情況提供基本信息。過去，已經為兩種不同的方法奠定了基礎，這兩種方法讓我們了解到：在線BACTcontrol和移動qPCR檢測，可用于水體現場糞便和*污染快速檢測。

該項目的目的是驗證在線BACTcontrol和移動qPCR，將傳感器的測量結果與水質指南（如WHO和WFD歐洲指南）聯系起來，并調查這些技術是否可以應用于地表水，作為糞便污染和*的預警系統。

本次試點的*終社會目標是通過改善水質監測，保障城鄉微生物學用水安全。這些信息對于支持政府決策和提供*新的公共安全信息/警告非常有價值。這項研究的結果將有助于為參與水質分析的政府機構配備一個工具包，以支持城市和水管理者監測水質。

在這個項目中，技術供應商將從案例研究和驗證數據中獲得結果，以證明新技術至少與傳統方法一樣好。一種快速、現場評估當前水體微生物的方法為提醒當前的健康風險提供了必要的信息。

預期的*終社會影響是通過改進水體質量監測在城市和農村地區實現安全水質。由于水質可能會發生快速變化，因此能夠快速、頻繁地進行測量的技術的可用性對于城市和水資源管理者來說非常重要。這些信息對于支持事件和安全決策以及提供*新的水安全信息/警告非常有價值。他們還可以快速而詳細地了解污染源，以此作為有效管理水質的基礎，這是改善水質的結構性措施的基礎。

圖3：關于水中COVID-19*的12個事實概述。這幅圖詳細說明了在這場全球大流行期間獲得水質信息的重要性，以及農村社區的人們在使用水時能做出什么樣的行為改變來*好地防止COVID-19的傳播（來自荷蘭杜代爾夫特的Gertjan Medema博士教授）。