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文丨賀乾明
編輯丨黃俊傑
新冠疫情讓人們習慣了很多原本不那麼常見的生物技術，比如把大概 10 厘米長的采樣棒插入鼻孔或咽喉攪幾圈做核酸檢測，成為人們對抗新冠疫情的第一道防線。
又一種檢測方法，正随疫情擴散而普及：通過下水道捕捉新冠病毒的蹤迹。
2022 年 1 月以來，面對快速傳播的奧密克戎毒株，西歐多國，以及美國、加拿大、日本、新加坡等地開始放松防疫政策，并逐漸停止了大面積核酸篩查。但放松并不等于不管不顧，下水道廢水檢測成了這些地區普遍采用的新冠疫情追蹤手段。
據加州大學默塞德分校研究人員彙總的資料，現在有 66 個國家已經正式啟用或研究通過下水道監測新冠病毒流行狀況，跟一年前相比多了 12 個。
在新冠之前
監測廢水的重要應用是緝毒
脊髓灰質炎（小兒麻痹症）可能成為下一種被疫苗滅絕的流行病毒——人類對病毒罕見的全面勝利。
這種病曾是大城市年輕父母的夢魇，病毒經過糞便排出體内，再經過污染水源或其他途徑進入人體造成感染，嚴重者癱瘓甚至死亡。1916 年紐約一城發生的大流行就導緻超過 2000 人死亡。
1950 年代研發出的疫苗壓制了這種病毒。但脊髓灰質炎病毒依然會零星出現，它潛伏期很長，可以超過 1 個月，90%~95% 的感染者無症狀——無症狀時也可以傳染。
檢測的手段就是下水道檢測，很手工的辦法：掀開下水道井蓋，舀出混着人類糞便的廢水，把它灌到玻璃器皿中，送去巴氏消毒，然後沉澱、過濾、濃縮、提純，再檢測病毒。如果定期檢測，還能估算出病毒流行的情況。
正是依靠廢水系統，以色列曾在 2013 年較早發現病毒痕迹，為接種疫苗争取了時間，扛過一波脊髓灰質炎疫情，最後無人癱瘓。
脊髓灰質炎病毒變得罕見以後，各國常用廢水監測多用來分析某個區域違禁藥品或毒品使用情況。
2005 年，意大利的研究人員測量了波河中可卡因殘留物，每天發現近 10 磅，他們據此估算，居住在波河河谷的居民每天吸食的可卡因量達到 4 萬劑，是官方統計的月用量的近 3 倍。
因為能有效地分析毒品和違禁藥物含量，廢水檢測進入更多國家。2010 年，歐洲的研究人員成立聯盟，統一分析歐洲廢水中的毒品情況，并将結果遞交給歐洲毒品和犯罪問題辦公室。
2018 年，《自然》雜志網站報道了北京大學教授李喜青與廣東中山市建設的廢水驗毒系統。據《南方網》報道，參與開發這項系統的人說，把 5 克毒品混到西湖那麼多的水中也能檢出，還可以根據廢水估算出有多少吸毒者、主要吸食哪類毒品。2020 年 9 月，中國公安部禁毒局要求，2021 年開始各個省份禁毒總隊每季度檢測一次廢水。
新冠病毒持續流行
廢水監測系統不斷改進
感染新冠病毒的人，哪怕沒出現症狀，糞便裡也會有新冠病毒。檢測下水道中的廢水，相當于對某個區域中所有人一起做了次核酸檢測，原理跟鼻拭子相同，隻不過樣本是糞便，但精度同樣有保證。
新冠疫情剛在全球爆發時，一些歐洲國家和美國的研究者就開始分析下水道中廢水，追蹤新冠病毒流行情況。中國大陸也有學者做了研究，比如中國科學院武漢病毒研究所就分析過武漢新冠肺炎定點醫院附近的廢水。
許多研究人員發現，當一個區域新冠感染者數量變多時，定量檢測的廢水中的新冠病毒含量也會變多。因為感染新冠病毒的人出現症狀之前幾天甚至一周就會排出病毒，廢水檢測還有可能提前發出預警。
2020 年 8 月 25 日，美國亞利桑那大學的後勤人員定期檢測學生宿舍的廢水時，核酸顯示陽性。學校随即排查了廢水排放範圍内的 311 名學生和從業人員，發現 2 名無症狀感染者，一場聚集性疫情提前被消滅。
圖：在确診人數上升前，美國明尼阿波利斯市已經在廢水裡檢測出新冠病毒濃度變化
不過，原本針對毒品、小兒麻痹症病毒建立的廢水監測體系，并不足以幫助人們更好的防控新冠病毒。此前的應用并不需要高頻率檢測，往往隻是每個季度、每個月檢測，而歐美國家從下水道中采樣還是手動，跟不上奧密克戎的速度。
廢水檢測新冠病毒精确度還容易受到環境影響。比如采樣區域下雨，下水道中新冠病毒濃度就會下降，結果有變化。
随着新冠流行，廢水監測越來越被重視，這些問題逐漸得到解決。現在有創業公司加入進來，嘗試用物聯網裝置在下水道中自動采集廢水，再送到實驗室處理分析，減少手工幹預。
研究人員也找到了一些方法，讓廢水分析更準确。據《科學》雜志報道，有研究人員嘗試用廢水中常見的病毒校準新冠病毒的檢測結果。一個候選是辣椒輕斑駁病毒（PMMoV），它分布廣泛、在人體糞便中的濃度全年保持穩定。如果廢水被雨水稀釋，研究人員可以根據 PMMoV 濃度變化，判斷新冠病毒到底有多流行。
技術上難以解決的問題是廢水檢測無法精确知道病毒來自哪個人。如果要以這個資料積極防疫，就要在監測到有爆發迹象後，針對性的隔離和挨個檢測。
新冠病毒可能長久存于腸道，這也給廢水監測帶來了麻煩。
斯坦福大學團隊 4 月發表了一篇論文，他們跟蹤研究 113 例患有輕中症的新冠感染者。這些人在感染 10 個月後，已經康複，鼻拭子核酸檢測轉陰性，但仍有 4% 的人糞便裡被檢測出新冠病毒。
香港大學教授、病毒學家金冬雁告訴《晚點 LatePost》，如果對他們的糞便進行核酸檢測，結果有可能是陽性，哪怕這些感染者已經康複，體内的新冠病毒沒有傳染性。
在他看來，廢水檢測新冠病毒最有效的時候，是一個區域從無到有出現病毒或病毒早期傳播時。在新冠病毒廣泛流行的時候，監測廢水的資料可能會在預判病毒發展局面上有幫助，但有效性會打折扣。
可能成為公共衛生領域不可或缺的一部分
随着一些國家和地區放松新冠相關管控，廢水檢測成為了一種定期追蹤新冠的手段。今年 2 月，美國多個州取消室内口罩令，美國疾病控制與預防中心（CDC）開始在官網定期更新廢水檢測資料，認為它可以在新冠病毒社群層面傳播提供預警。
正如新冠疫情讓 mRNA 技術成為制作疫苗的新方式，新冠病毒大流行也展現出了廢水監測的潛在力量。
許多研究人員相信，完備的廢水監測系統有助于人們預防下一場大流行病。意大利的研究人員 2021 年回溯發現，2019 年 12 月，新冠肺炎患者在武漢确診時，米蘭的下水道中就已經有了同款病毒。
廢水中還隐藏着新冠病毒變異的情況。比如南非在 2021 年 11 月 25 日報告新冠病毒奧密克戎（後來命名）毒株前幾天，紐約的下水道中就已經檢測到了。當時沒有人意識到，這個毒株會在幾個月後掀起前所未有的一波感染潮。
從 2020 年疫情爆發之初即被采用的核酸檢測，到今天作為補充的抗原檢測、廢水檢測日漸普及，人們追蹤新冠流行的手段正在更新。
歐盟一位環境專員說，廢水監測為追蹤新冠病毒流行提供了一個成本更劃算、快速和可靠的資訊來源。去年 3 月，歐盟要求成員國檢測廢水，跟蹤新冠病毒及其變體，今年已經定期檢測 1370 家廢水處理廠。他們還打算提出立法方案，建立永久運作的廢水監測流行病系統。