污水监测:科学家如何在COVID-19等疾病传播之前跟踪和识别它们
COVID-19大流行重新点燃了人们对废水监测的兴趣，即监测污水系统是否存在病毒、细菌和其他病原体。在未经处理的废水中发现了病毒遗传物质的非传染性片段在意大利、西班牙、法国、美国和加拿大。
几个城市现在正在使用这种方法来检测感染，包括渥太华．至少一个美国一所大学使用废水监测来识别COVID-19疫情下令对住在四个校园宿舍的近300名学生进行检测和隔离，并阻止其传播。
作为一名专业的微生物学家监测食源性病原体，如沙门氏菌而且大肠杆菌在美国，我一直对更好地识别人群感染的方法感兴趣。
疾病鉴别目前依赖于生病的人寻求医疗帮助但是许多病人不寻求帮助，官员可能几天或几周都不知道疾病或疫情，导致更多的疾病和死亡。为了应对COVID-19等传染病的爆发，我们需要不依赖病人行动的主动监测系统。
用于疾病检测的废水监测
废水监测之所以能起作用，是因为在活跃感染之前和期间，许多感染原会通过体液排出体外。当这些液体进入污水系统，它们被输送到一个中心废水可以检测到的处理设施。
废水监测的实用性在20世纪60年代首次被认识到，当时耶鲁大学的研究人员进行了几个实验评估脊髓灰质炎疫苗接种运动的效果。他们在接种疫苗项目之前、期间和之后，对康涅狄格州米德尔顿的污水进行了各种脊髓灰质炎病毒的测试。
35年后，废水监测对小儿麻痹病毒疫苗接种项目的敏感性在一项后来被称为“小儿麻痹病毒疫苗接种计划”的优雅研究中得到了证实赫尔辛基脊髓灰质炎病毒实验．
科学家将一种脊髓灰质炎疫苗冲入距离污水处理厂20公里远的厕所。然后，研究人员在四天内从该设施收集了废水样本，并表明在8亿升废水通过该系统后，他们仍然可以检测到疫苗。他们得出的结论是，在一个拥有1万名居民的社区中，可以发现一个感染脊髓灰质炎病毒的人。
其他研究表明，可以通过监测废水来预测疾病的爆发。例如，在20世纪70年代的以色列，传染性脊髓灰质炎病毒在污水中检测9天之后，医生发现了第一例病例。这种方法后来被采用监测国际上脊髓灰质炎疫苗运动的成功情况．
监测污水作为早期预警系统
这些实验为利用废水监测其他疾病奠定了基础。
在2013年,瑞典的研究人员报告说，废水监测提供了诺如病毒和甲型肝炎病毒爆发的早期预警，这是食源性病毒性疾病的两种原因。2013年1月至5月期间，每两周从哥德堡的污水处理厂收集每日废水样本。使用一种叫做聚合酶链反应通过PCR，研究人员检测出了诺如病毒遗传物质两到三周后才能确定病人。
甲型肝炎多株(遗传类型)病毒使用PCR技术在废水样本中也检测到，另外的分析表明，2013年春季在斯堪的纳维亚和哥德堡持续爆发的疫情中涉及两种菌株。
意大利研究人员用类似的方法证明医院里患不明原因腹泻的病人实际上感染了诺如病毒。
社交媒体监控
废水监测的一个局限性是它不能确定实际感染的人。“社交媒体综合征分析”(Social media syndrome analysis)是在社交媒体上搜索与特定疾病相一致的症状描述监测包括COVID-19在内的传染病的有效工具．
将废水监测和社交媒体一起分析可以发现原本可能未被发现的社区疫情，因为这种方法确定了尚未表现出症状(症状前)或未表现出症状(无症状)的感染者。(两组人都可以传播病毒)。公共卫生官员可以利用这些信息加强保持身体距离和其他隔离措施，如对个人进行有针对性的检测，以限制疾病的社区传播。
国际旅行的增加和全球化导致传染病的迅速蔓延．为了解决这一问题，必须实时或接近实时地对传染病进行全球监测，不仅要监测受感染人数，还要包括快速识别新疾病模式的能力。废水监测在新出现的病原体成为地方病之前检测它们的低成本、速度和能力增强了应对能力疾病迅速爆发，减少全球疾病和死亡。
