底特律污水中的SARS-CoV-2外文翻译资料

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底特律污水中的SARS-CoV-2

摘 要

未经处理的废水样本于2020年4月8日至5月26日期间从位于密歇根州东南部的五大湖水务局(GLW A)水资源回收设施(WRRF)收集。WRRF是美国最大的单场地污水处理设施，它通过三个主要拦截器从其服务区接收废水：底特律河拦截器(DRI)、东ARM北部拦截器(NI-EA)和奥克伍德-西北-韦恩县拦截器(O-NWI)。在WRRF的进水点共收集了54个未经处理的废水样本(每个拦截器18个)。使用电阳性的NanoCeram柱过滤器(佛罗里达州桑福德的Argonide)从废水中分离出病毒。每个样品平均45L的废水以不超过11.3L/m的速率通过NanoCeram电阳性滤芯过滤器，洗脱和浓缩病毒，用逆转录定量聚合酶链反应(RT-qPCR)测定SARS冠状病毒2(SARS-CoV-2)浓度。SARS-CoV-2在100%的样本中被检测到，测量浓度在10⁴-10⁵个基因组拷贝/L的范围内。废水中人类病毒(如SARS-CoV-2)浓度的定量是发展基于废水的流行病学预测方法的关键的第一步。然而，准确的预测需要结合多种其他测量、数据和过程，例如评估病毒在污水收集管网中的命运和滞留时间、评估构成人口、结合基于人体测量数据的疾病特征等。目前正在为密歇根州底特律的新冠肺炎开发一种整合了所有这些其他输入信息的病毒性疾病预测模型(病毒性PD)。

关键词：严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)；冠状病毒；冠状病毒病(COVID)-19；污水；污水流行病学。

SARS-CoV-2 in Detroit Wastewater

Abstract

Untreated wastewater samples were collected from the Great Lakes Water Authority (GLWA) Water Resource Recovery Facility (WRRF) located in southeast Michigan between April 8 and May 26, 2020. The WRRF is the largest single-site wastewater treatment facility in the US, and it receives wastewater from its service area via three main interceptors: Detroit River Interceptor (DRI), North Interceptor-East Arm (NI-EA), and Oakwood-Northwest-Wayne County Interceptor (O-NWI). A total of 54 untreated wastewater samples were collected (18 per interceptor) at the point of intake into the WRRF. Viruses were isolated from wastewater using electropositive NanoCeram column filters (Argonide, Sanford, Florida). For each sample, an average of 45 L of wastewater was passed through NanoCeram electropositive cartridge filters at a rate of no more than 11.3 L=m. Viruses were eluted and concentrated and Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) concentrations were quantified with reverse transcription quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR). SARS-CoV-2 was detected in 100% of samples, and measured concentrations were in the range of 10⁴–10⁵ genomic copies/L. Quantification of concentrations of human viruses, such as SARS-CoV-2, in wastewater is a critical first step in the development of wastewater-based epidemiology predictive methods. However, accurate prediction involves the incorporation of multiple other measurements, data, and proc- esses, such as the estimation of fate and detention times of viruses in the sewer collection network, estimation of contributing population, incorporation of disease characteristics based on anthropometric data, and others. A viral disease prediction model (Viral PD) that incor- porates all these other inputs is currently being developed for COVID-19 in Detroit, Michigan. DOI: 10.1061/(ASCE)EE.1943- 7870.0001830. This work is made available under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International license, https:// creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Keywords Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2); Coronavirus; Coronavirus disease (COVID)-19; Wastewater; Wastewater-based epidemiology.

1. 绪论

1.1引言

最近，检测废水中的严重急性呼吸综合征冠状2型病毒(SARS-CoV-2)，以监测2019年冠状病毒病(新冠肺炎)的爆发引起广泛关注。在澳大利亚(Ahmed et al. 2020)、意大利(La Rosa et al. 2020)、荷兰(Lodder and de Roda Husman 2020)和西班牙(Randazzo et al. 2020)未经处理的废水中，使用分子方法[反转录定量聚合酶链反应(RT-qPCR)]检测到了SARS-CoV -2病毒。废水中SARS-CoV -2的检测和定量方法尚未标准化，目前发表的研究显示，环境样品中SARS-CoV-2的发生率相对较低，在COVID-19确诊病例的地区有许多未检测到的病例。

1博士生，系。密歇根州立大学土木与环境工程系，A124工程研究综合体，密西西比州东兰辛，邮编48824。电子邮件：miyanibr@msu.edu 2管理专业人员，大湖区水务局，735Randolph，Suite1900，底特律，密西西比州48226。电子邮件：xavier.fonoll-almansa@glwater.org 3大湖区水务局能源、研究和创新总监，地址：735Randolph，Suite1900，底特律，密西西比州48226。电子邮件：John.norton@glwater.org 4环境工程，清洁发展机制史密斯公司，州街75号，701套房，波士顿，马萨诸塞州02109。ORCID：https://orcid.org/0000-0002-8138-096X.。电子邮件：mehrotraas@cdmsmith.com 5副教授，系。密歇根州立大学土木与环境工程系，A124工程研究综合体，密西西比州东兰辛，邮编48824(通讯作者)。电子邮件：xagorara@msu.edu Note。本稿件于2020年6月25日提交；2020年8月7日审定；2020年8月25日在线发表。讨论期开放至2021年1月25日；个别论文必须单独提交讨论。本技术说明是《环境工程杂志》的一部分，copy;ASCE，ISSN 0733-9372。

在澳大利亚，对9个未经处理的废水样本(每个100-200mL)进行了SARS-CoV-2病毒检测，发现其中两份呈阳性，浓度为1.9拷贝/100mL和12拷贝/100mL(Ahmed et al. 2020)。在意大利，12个进水污水样本(每个250毫升)中有6个通过巢式聚合酶链反应检测为阳性(La Rosa et al. 2020)。在荷兰，Lodder和De Roda Husman(2020)报告指出，在未经处理的废水中检测到了SARS-CoV-2病毒，但没有说明检测方法的细节。在西班牙，收集分析了42个进水废水样本(每个200mL)，其中70%为N1阳性，58%为N2阳性，78%为N3阳性，平均浓度为5.4log10基因组拷贝/L(Randazzo et al. 2020)。

环境样品（如废水）很复杂，在这种基质中进行分子检测要比在临床样本中进行分子检测更为复杂。环境样本基因检测的一个关键组成部分是浓缩和清洁样本，以去除通常不存在临床样本中的化学污染或微生物污染。本文的具体目的是报告在密歇根州底特律地区污水中首次检测到SARS-CoV-2病毒，并介绍所使用的方法，包括大量废水的采样、浓缩、洗脱和定量。

1. 材料和方法

2.1 现场

图1.流向GLW A WRRF样本位置的三个截流器的位置。(底图由五大湖水务局提供。)

在2020年4月8日至5月26日期间，我们从密歇根州东南部的五大湖水务局(GLW A)水资源回收中心(WRRF)收集了未经处理的废水样本(图1)。GLWA WRRF是美国最大的单点废水处理中心，处理约320万居民产生的废水(GLW，2018年)。它分为一级和二级处理能力：一级处理能力为64.35亿L=day[17亿加仑/天(MGD)]，二级处理能力为35.2亿L/day(930 MGD)，日均流量24.6亿L=day(650 MGD)。GLWA WRRF有一个综合下水道系统，可以收集和处理雨水以及生活、工业和商业废物。密歇根州人口最多的三个县都用它，这三个县分别是韦恩县、奥克兰县和马库姆县。WRRF通过三个主要拦截器从其服务的市政当局接收废水：底特律河拦截器(DRI)、东ARM北部拦截器(NI-EA)和奥克伍德-西北韦恩县拦截器(O-NWI)(图1)。WRRF通过三个主要截流器从其服务的市接收废水:底特律河截流器(DRI)、北部截流器-东部装置(NI-EA)和奥克伍德-西北韦恩县截流器(O-NWI)(图1)。未经处理的废水样本是在排放到WRRF的时候从所有三个截流器收集的。

2.2 样本收集

在GLWA WRRF的进水口共收集了54个未经处理的废水样本(每个拦截器18个)。用阳离子纳米陶瓷柱过滤器从废水中分离出病毒。根据废水的悬浮固体，使用前面描述的方法，大约40-70L的进水废水以不超过11.3L/min的速率通过NanoCeram正电滤筒过滤器(Orsquo;Brien et al. 2017; USEPA 2001)。在每次取样前，用2%的漂白剂对采样装置进行氯化，并用2%的硫代硫酸钠(Na2S2O3)进行脱氯。在每次取样时，在对每个拦截器取样之前，大约有18L废水通过该装置(没有过滤器)。在每次取样开始和结束时记录流量计读数。取样后，所有的NanoCeram色谱盒都保存在4°C下直到洗脱。取样后48小时内洗脱出病毒。此外，从每个采样点采集1-L抓取样本一式三份，以评估废水的理化特性[pH和总悬浮物(TSS)]。表1提供了抽样日期和其他抽样特征。

2.3 样品洗脱与RNA提取

废水取样后，纳米陶瓷筒式过滤器在48小时内用1.5%牛肉提取物(0.05 M甘氨酸，pH 9.5)洗脱。首先，使用压力容器，将500mL牛肉浸膏溶液以与取样方

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