基于風(fēng)險的現(xiàn)場分散廢水再利用處理需要有關(guān)源水體中病原體的發(fā)生情況和密度信息；廢水分散再利用系統(tǒng)處理指南制定的一個基本障礙是，缺乏現(xiàn)場或本地收集的廢水病原體特征數(shù)據(jù)，包括灰水（來自浴室的水槽、浴缸/淋浴和洗衣機(jī)的水）、黑水（廁所和廚房水槽的水）以及混合廢水（混合的灰水和黑水）。傳統(tǒng)的熒光定量PCR（qPCR）檢測灰水中病原體的靈敏度不夠，病原體密度可能接近檢測靈敏度極限。以流行病學(xué)為基礎(chǔ)的病原體建模作為一種替代方法已被提出，然而，鑒于缺乏現(xiàn)場收集的廢水病原體定量數(shù)據(jù)，這些病原體模擬結(jié)果沒有在實際環(huán)境的病原體研究數(shù)據(jù)中得到驗證。
 
       為了改進(jìn)以往廢水中低病原體密度的檢測方法，本研究采用微滴式數(shù)字聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（ddPCR）方法，對來自三個不同建筑規(guī)模分散收集系統(tǒng)的未經(jīng)處理的灰水（n=50個樣本）和混合廢水（即包括黑水，n = 28）中的病毒性腸道病原體（諾如病毒基因組GI、GII和人類腺病毒）進(jìn)行定量分析。然后，用這些ddPCR定量結(jié)果與用于模擬非飲用現(xiàn)場廢水再利用的基于流行病學(xué)的病原體模型和qPCR的結(jié)果進(jìn)行對比。
 
      這項研究表明，ddPCR可在廢水和灰水中定量病毒，ddPCR的高靈敏度相對qPCR允許更大的定量檢測率，ddPCR檢測的濃度與先前報道的基于流行病學(xué)一定規(guī)模人群中病原體感染發(fā)生的建模結(jié)果基本一致，ddPCR定量結(jié)果支持針對現(xiàn)場非飲用水重復(fù)使用已發(fā)布的病原體減少目標(biāo)。
 
       通過雙重ddPCR反應(yīng)對樣本中的腺病毒（用FAM標(biāo)記）和內(nèi)部擴(kuò)增子對照（IAC：由一個線性化的定制基因組成，標(biāo)記為VIC） 進(jìn)行定量，使用雙重RT-ddPCR反應(yīng)定量諾如病毒（用FAM標(biāo)記）和第二個對照IAC （標(biāo)記為VIC）。對所研究的三個分散廢水和灰水收集系統(tǒng)，使用ddPCR可定量病毒性腸道病原體（圖1），有27/28個混合廢水樣本和3/50個灰水樣本可量化諾瓦克病毒GII濃度；腺病毒可量化的樣本比例是7/50個灰水樣本和4/28個混合廢水樣本；在11/28個混合廢水樣本中，諾如病毒GI是可量化的；在灰水中無法定量到諾如病毒GI （0/50個樣本）。在ddPCR可量化的樣本中，混合廢水的腺病毒、諾如病毒GI和諾如病毒GII濃度分別為2.2 ~ 3.2、2.1 ~ 4.0和5.2 ~ 7.9 log₁₀基因組拷貝/L；灰水的腺病毒和諾如病毒GII濃度分別為2.0-3.8和2.1-2.5 log₁₀基因組拷貝數(shù)/L。每個靶標(biāo)病原體可定量濃度的樣品數(shù)量，ddPCR比qPCR多（圖1），顯示出ddPCR比qPCR靈敏度高。在混合廢水中，諾如病毒GII的ddPCR定量率（96％）與可比較的1000人模擬結(jié)果（所有基因組的總和為99％）非常吻合（圖1）。 圖1 在三個分散式混合廢水（WW1）和灰水（GW1和GW2） 收集系統(tǒng)中，腺病毒（AdV）、諾如病毒基因組I（NoVGI）和NoVGII通過ddPCR和qPCR可量化樣本百分比。WW-Sim和GW-Sim列顯示先前發(fā)表的這些病原體基于流行病學(xué)類似規(guī)模的模擬結(jié)果。
 
       在混合廢水中，諾如病毒GII的密度足夠高，可以通過ddPCR和qPCR兩種方法進(jìn)行定量（圖2），檢測到的密度范圍是5.2-7.9 log₁₀基因組拷貝/ L，并且相關(guān)性良好（R2 = 0.96），表明了ddPCR方法在廢水基質(zhì)檢測中的準(zhǔn)確性。 圖2 通過ddPCR和qPCR測定分散混合廢水中諾如病毒基因群II（諾如病毒GII）的濃度。結(jié)果與先前發(fā)表的基于流行病學(xué)的模型相比較，“Sim”線表示日模擬的各個百分比（n=365×10000）。
 
       盡管數(shù)量有限的灰水樣本可定量檢測腺病毒（n = 7/50）和諾如病毒（n = 3/50），但ddPCR檢測到的濃度（分別為2.0–3.8和2.1–2.5 log₁₀基因組拷貝數(shù)/ L）都在先前發(fā)表的由100人和1000人規(guī)模模擬預(yù)測結(jié)果的范圍內(nèi)（圖3）。 圖3 使用ddPCR測定灰水的腺病毒（AdV）和諾如病毒基因組II （NoVGII）濃度和先前發(fā)表的基于流行病學(xué)的病原體模擬（100和1000人規(guī)模病原體模擬，分別是Sim 100P和Sim 1000P）。
 
       本研究的ddPCR測定結(jié)果支持已公布的用于現(xiàn)場非飲用水重復(fù)使用的病原體的檢測， ddPCR測定的以往無法檢測到的病毒性腸道病原體濃度結(jié)果與先前模擬的濃度模型非常吻合。這項研究提供了新的ddPCR定量腸道病毒數(shù)據(jù)，以支持未來的研究工作。這是第一個關(guān)于灰水和現(xiàn)場收集的混合廢水中諾如病毒濃度的定量報告。這項研究結(jié)果將有助于評估分散式供水系統(tǒng)的安全性和制定分散式廢水再利用風(fēng)險處理指南。
         廣州永諾生物科技有限公司成立于2010年，總部位于廣州國際生物島，是一家專注于醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)開發(fā)與服務(wù)、分子診斷產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)。公司目前占地面積近6000㎡，其中碩、博士以上學(xué)歷員工占比近40%。公司依托先進(jìn)的技術(shù)力量以及優(yōu)秀的人才儲備，在科研服務(wù)、醫(yī)學(xué)檢測和數(shù)字PCR產(chǎn)品三大業(yè)務(wù)上保持領(lǐng)先的競爭優(yōu)勢。 

       公司成立至今申請國家專利40多項，授權(quán)21項，計算機(jī)軟件著作權(quán)8項，廣東省高新技術(shù)產(chǎn)品證書8項，省、市等科技計劃項目10多項，2018年入圍了大灣區(qū)生物科技創(chuàng)新企業(yè)50強(qiáng)，獲得國家高新技術(shù)企業(yè)，廣州市科技創(chuàng)新小巨人企業(yè)、廣東省高新技術(shù)企業(yè)培育庫入庫企業(yè)、廣州市企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)等榮譽(yù)稱號。

       永諾醫(yī)療是永諾生物的全資子公司，以“中國智造”為己任，專注于數(shù)字PCR儀器與應(yīng)用試劑的研發(fā)，并于2017年成功研發(fā)了國內(nèi)首款擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的MicroDrop®系列微滴式數(shù)字PCR系統(tǒng)并投入生產(chǎn)。