飲用水的糞便污染遠(yuǎn)比人們想象的嚴(yán)重得多。從法國的輕奢礦泉水品牌,到非洲、東南亞欠發(fā)達(dá)地區(qū)的日常用水,糞便污染不同程度地威脅著人們的生命健康。而糞便污染絕非偶然事件,而是供水環(huán)節(jié)中出處可能出現(xiàn)的“常規(guī)性危機”,因此需要人們對水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格、持續(xù)的檢測。傳統(tǒng)的糞便污染檢測方法依靠檢測大腸桿菌等微生物,精度較低。而新研究開發(fā)了一種能夠追溯污染源的高精度檢測法,有望推進(jìn)糞便污染的衛(wèi)生防護(hù)工作。
圖片來源:AI generated
危及17億人,無處不在的糞便污染
2024年3月10日,雀巢旗下的著名礦泉水品牌“巴黎水”(Perrier)被曝光存在糞便細(xì)菌污染。法國衛(wèi)生總局指出,巴黎水位于法國加爾省的水井存在大腸桿菌和銅綠假單胞菌超標(biāo)的情況。于是雀巢被迫暫停水井運營,并召回200萬瓶巴黎水銷毀。雀巢公司將污染事件歸因于3月中旬經(jīng)過當(dāng)?shù)氐哪菘L(fēng)暴,將污染細(xì)菌的超標(biāo)稱之為強降雨導(dǎo)致的“微妙的微生物偏差”。
無獨有偶,當(dāng)局同時還發(fā)現(xiàn)巴黎水在生產(chǎn)過程中違規(guī)使用了紫外線燈、碳過濾等水處理技術(shù),而這并不符合歐盟對于“純天然礦泉水”的生產(chǎn)要求。也就是說,這個多年來一直以“高端、輕奢、天然”包裝自己的水品牌,不僅深陷糞便污染的泥淖,甚至根本不是什么天然礦泉水,而只是加工處理過的普通飲用水。
巴黎水
圖片來源:Mathias Reding
巴黎水事件令歐美消費者大為震動,也讓飲用水中的糞便污染重回公眾視界。早在2014年,就有薈萃研究指出,全球估計有18億人使用的飲用水源受到糞便污染,其中至少11億人的飲用水源處于"中度"風(fēng)險。地區(qū)分布上,非洲與東南亞是污染比例最高的區(qū)域。[1] 而根據(jù)世衛(wèi)組織公布的數(shù)據(jù),截至2022年,全世界大約有17億人的飲用水受糞便污染。[2]
飲用受糞便污染的自來水,可能導(dǎo)致多種急性腸道傳染病。水中病原體(如大腸桿菌、志賀氏菌、霍亂弧菌、沙門氏菌、諾如病毒等)可引發(fā)出血性腸炎、細(xì)菌性痢疾、霍亂、傷寒及病毒性胃腸炎等疾病,癥狀包括血便、劇烈腹痛、脫水休克和高熱等。其中,腹瀉是最典型、最易被警覺的癥狀之一。
并非偶發(fā),糞便污染的成因復(fù)雜
今年3月,在印度最大的醫(yī)學(xué)院,新德里全印醫(yī)科研究所(AIIMS),學(xué)生們反映飲用水喝起來有苦味,部分學(xué)生出現(xiàn)腹瀉癥狀,而在接受了抗生素治療之后痊愈。報道稱,該校已經(jīng)十年沒有出現(xiàn)過類似的污染事件,但后續(xù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)宿舍樓的底層凈水系統(tǒng)出現(xiàn)了糞便污染情況。AIIMS自己的專家稱,污染源頭可能來自于校內(nèi)管道損壞或是猴子接觸了水箱,再不然就是德里水務(wù)局的供水本身就是被污染的。[3]
正如AIIMS專家所考慮的一樣,在談到糞便污染的時候,人們第一反應(yīng)總是將污染歸因于管道破損(甚至是猴子動了水箱)這種偶發(fā)性事件。但事實的情況是,糞便污染在自然環(huán)境中廣泛存在,并且受到多重復(fù)雜因素的影響而波動。也就是說,糞便污染遠(yuǎn)比人們想象的常見,因此需要水務(wù)部門對水質(zhì)的糞便污染情況進(jìn)行持續(xù)性監(jiān)測。
影響糞便污染的一個重要環(huán)境因素是氣候。今年1月一項研究表明,在孟加拉國農(nóng)村家庭中,降雨量和溫度顯著影響了大腸桿菌(E. coli)通過多種糞-口途徑造成的污染。[4] 而更早的一項研究則指出,降雨增加可能導(dǎo)致腹瀉患病率以及糞便中多種致病細(xì)菌檢測的陽性率升高。[5] 研究人員推測,降雨會促使糞便中的細(xì)菌污染向地表水釋放,而地表水會進(jìn)一步將這些污染帶入地下含水層。這些研究都揭示氣候與糞便污染乃至居民健康之間的復(fù)雜影響關(guān)系。
一般認(rèn)為,糞便污染主要存在于地表水,而深層地下水由于經(jīng)過土壤的過濾作用,通常較為潔凈。但某些情況下,地下水仍有可能遭受糞便污染。因此,無論水源類型是地表水還是地下水,嚴(yán)格的消毒處理以及全環(huán)境、全時段的水質(zhì)檢測都是必不可少的。
糞便污染監(jiān)測新方法——MST
傳統(tǒng)的糞便污染檢測方法是檢測糞便指示菌(FIB),比如檢測大腸桿菌。這種方法成本低廉、操作簡單,但其局限性在于無法檢測低濃度污染,也無法對污染源進(jìn)行追溯。2024年11月,韓國忠南國立大學(xué)和慶尚國立大學(xué)的研究人員嘗試了一種新的糞便污染測定方法,利用微生物源追蹤技術(shù)(MST)來進(jìn)行糞便污染檢測。[6]
MST可以檢測特定宿主物種的生物標(biāo)志物,通常是蛋白質(zhì)、DNA 或 RNA 片段等物質(zhì)。因此,MST能夠靈敏探測出廢水、飲用水、湖泊等中的低濃度污染,并識別宿主,即使樣本涉及多個物種的糞便。
crAss噬菌體(CLP)一種頗受青睞的MST標(biāo)記物。CLP是人體腸道中最豐富的噬菌體,而某些種類的CLP僅存在于人體腸道或糞便中。MST檢測糞便污染的方法,正是通過對特定種類的CLP進(jìn)行追蹤檢測來完成的。
為了說明該方法的有效性,研究人員收集了人類志愿者的糞便樣本,還采集了狗、鹿、貓、鳥和浣熊等野生動物的糞便樣本。隨后,研究人員對樣本進(jìn)行了DNA提取和測序,在人類腸道病毒中鑒定出13個不同的CLP組。科學(xué)家以這些CLP為模板,開發(fā)出了用于檢測的特異性標(biāo)記物。檢測結(jié)果表明,這種方法的對糞便污染的檢測精度超越了以往的所有方法。
研究作者之一、韓國忠南國立大學(xué)的Kyung Koo博士表示:“我們的方法可以成為監(jiān)測人類糞便水污染的一種實用方法。我期望該方法今后能夠應(yīng)用到對污水、廢水和各種環(huán)境樣本的篩查,從而改進(jìn)衛(wèi)生法規(guī),降低公共衛(wèi)生成本。”
參考文獻(xiàn):
[1] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4255778
[2]https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/drinking-water
[3]https://timesofindia.indiatimes.com/city/delhi/faecal-bacterial-contamination-found-in-aiims-drinking-water-supply/articleshow/119880272.cms
[4]https://www.thelancet.com/journals/lanplh/article/PIIS2542-5196(24)00306-1/fulltext
[5]https://journals.plos.org/plosntds/article?
id=10.1371/journal.pntd.0012157
[6]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135424012296?via%3Dihub
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