Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Trang web này được cập nhật thường xuyên. Một số nội dung có thể còn bằng tiếng Anh cho đến khi được dịch hết.

Giám sát nước thải trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp

Giám sát nước thải trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp
Cập nhật ngày 28 tháng 12 năm 2020
In

Sử dụng hướng dẫn này để thực hiện giám sát dịch bệnh qua nguồn nước thải. Giám sát dịch bệnh qua nguồn nước thải là một ngành khoa học đang phát triển nhanh chóng và CDC sẽ tiếp tục cập nhật thêm hướng dẫn và thông tin khi có thêm thông tin.

Tổng quan về giám sát nước thải trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp

Giám sát nước thải đối với SARS-CoV-2, vi-rút gây ra COVID-19, là việc lấy mẫu chiến lược và xét nghiệm nước thải để phát hiện sự hiện diện của RNA SARS-CoV-2 để cung cấp thông tin về sự hiện diện của COVID-19 trong cộng đồng. Hệ thống chất thải tài nguyên thấp là các hệ thống tập trung không hiệu quả (ví dụ: các hệ thống có cơ sở hạ tầng bị hư hỏng đáng kể) hoặc nước môi trường chịu sự ảnh hưởng của nước thải. Giám sát nước thải có thể có lợi cho sự ứng phó của y tế công cộng đối với COVID-19 trong các cơ sở có sự phục vụ của các hệ thống chất thải bị xuống cấp vì các hệ thống này thường có mặt ở những khu vực có khó khăn trong việc giám sát dịch bệnh.

Dữ liệu SARS-CoV-2 từ thử nghiệm nước thải không nhằm thay thế các hệ thống giám sát COVID-19 hiện có, mà là bổ sung cho các hệ thống giám sát hiện có vì những lý do sau:

  • Vì SARS-CoV-2 có thể đi vào phân của những người bị nhiễm có triệu chứng hoặc không có triệu chứng, giám sát nước thải đối với SARS-CoV-2 có thể cung cấp thông tin lây nhiễm cộng đồng không được thu thập thông qua các trường hợp được báo cáo.
  • Mặc dù việc phát hiện SARS-CoV-2 trong nước thải đã được chứng minh là một chỉ số hàng đầu về sự hiện diện của COVID-19 trong cộng đồng, nhưng phương pháp này ít được ghi nhận trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp.
  • Các hệ thống chất thải bị xuống cấp thường diễn ra trong các môi trường có không có nhiều dữ liệu giám sát bệnh dựa trên cá nhân, mà ở đó ít sử dụng hoặc không có xét nghiệm lâm sàng SARS-CoV-2 kịp thời. Trong các môi trường như vậy, giám sát nước thải có thể cung cấp thông tin dịch bệnh cho các cộng đồng có dữ liệu hạn chế hoặc không có.

Định nghĩa

  • Nước thải, còn được gọi là nước cống, bao gồm nước từ việc sử dụng tại hộ gia đình/tòa nhà (như từ bồn cầu, vòi sen và bồn rửa) có thể chứa chất thải phân người, cũng như nước từ các nguồn không phải hộ gia đình (bao gồm cả nước mưa không thấm vào đất và nước sử dụng trong công nghiệp).
  • Giám sát nước thải là lấy mẫu chiến lược và xét nghiệm nước thải và phân tích và giải thích dữ liệu thu thập được (chẳng hạn như sự hiện diện hoặc nồng độ của mầm bệnh, các phép đo lý hóa) để hiểu rõ hơn về bệnh trong một cộng đồng. Môi trường bị ảnh hưởng bởi nước thải bao gồm các cống hở, kênh rạch hoặc nước trên mặt đất tiếp nhận trực tiếp chất thải phân người không được xử lý.
  • Hệ thống nước thải Tập trungbiểu tượng bên ngoài (hoặc hệ thống thoát nước) vận chuyển nước thải qua mạng lưới đường ống đến một cơ sở xử lý chất thải trung tâm và thường phục vụ cộng đồng đô thị.
  • Hệ thống nước thải Phân tánbiểu tượng bên ngoài, như nhà vệ sinh hố hoặc bể tự hoại, thu thập, xử lý và/hoặc xử lý nước thải gần điểm phát sinh và thường phục vụ cộng đồng nhỏ hơn hoặc hộ gia đình cá nhân.
  • Hệ thống chất thải bị xuống cấp các hệ thống tập trung không hiệu quả biểu tượng bên ngoài (ví dụ: các hệ thống có cơ sở hạ tầng bị hư hỏng đáng kể) hoặc nước môi trường bị ảnh hưởng bởi nước thải. Các hệ thống này có đầu vào và suy hao lượng phân không xác định và thông ra các quá trình xử lý môi trường có ảnh hưởng không thể dự đoán đến sự tồn tại của RNA SARS-CoV-2 trong toàn bộ hệ thống, bao gồm ánh sáng mặt trời, sự tiêu thụ thức ăn từ các vi sinh vật khác và độ pH và nhiệt độ biến đổi.

Sử dụng giám sát nước thải trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp

Giám sát nước thải đối với SARS-CoV-2 là một bổ sung hữu ích cho việc giám sát số ca bệnh vì phương pháp này cung cấp dữ liệu về sự hiện diện của COVID-19 trong một cộng đồng độc lập với hành vi hoặc tiếp cận chăm sóc sức khỏe và có khả năng có trước các ca bệnh được báo cáo lâm sàng. Vì những lý do này, giám sát nước thải đối với SARS-CoV-2 trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp có thể cung cấp một nguồn dữ liệu bổ sung quan trọng, đặc biệt là trong các cộng đồng không có dữ liệu giám sát lâm sàng. Để biết thông tin về giám sát nước thải trong các hệ thống tập trung, xem Hệ thống giám sát nước thải quốc gia của CDC.

Khác với giám sát SARS-CoV-2 trong các hệ thống tập trung hiệu quả, giám sát bệnh truyền nhiễm trong nước thải trong hệ thống chất thải bị xuống cấp có những thách thức riêng vì:

  • Đầu vào và sự suy hao lượng phân trong các hệ thống tập trung không hiệu quả là không xác định, vì các hệ thống này thường có sự hư hỏng cơ sở hạ tầng đáng kể có thể cho phép nước thải chảy vào môi trường xung quanh và có thể cho phép đưa một lượng nước không xác định và các chất gây ô nhiễm khác vào hệ thống chất thải.
  • Khi nước thải không được xử lý từ các cộng đồng có quy mô dân số khác nhau chảy gián tiếp vào các cống hở, kênh rạch hoặc nước trên mặt đất, nước thải trộn lẫn với nước ngầm và nước trên mặt đất trong môi trường (nước sông, nước không thấm vào mặt đất hoặc nước mưa). Các vùng nước môi trường bị ảnh hưởng bởi nước thải này thông ra các quy trình xử lý môi trường có ảnh hưởng không thể dự đoán đến sự phân rã của RNA SARS-CoV-2 trong hệ thống.
  • Thời gian lưu lại của phân trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp thường không xác định được do đầu vào và sự suy hao lượng phân không đo được, cũng như các quá trình phân rã môi trường.
  • Phần lớn dân số có thể được phục vụ bởi các hệ thống chất thải phân tán (chẳng hạn như nhà vệ sinh hố, hệ thống tự hoại), kém hiệu quả hơn để giám sát nước thải vì các hệ thống này nhận được chất thải từ các nhóm dân cư nhỏ hoặc không xác định và thường không được trộn lẫn kỹ để cho phép lấy mẫu đại diện.

Với những thách thức này, giám sát nước thải đối với SARS-CoV-2 trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp có thể được sử dụng để:

  1. Xác nhận sự hiện diện của COVID-19 trong một cộng đồng khi sự lây truyền mức cộng đồng đã được thiết lập thông qua giám sát ca bệnh.
    • Sự hiện diện của RNA SARS-CoV-2 có thể cung cấp thông tin cho các chiến lược xét nghiệm lâm sàng và giảm thiểu trong cộng đồng, chẳng hạn như tăng cường xét nghiệm các cá nhân trong cộng đồng bị ảnh hưởng và tăng cường truyền thông y tế công cộng.
    • Khi sự lây truyền mức cộng đồng chưa được thiết lập thông qua giám sát ca bệnh, sự hiện diện của SARS-CoV-2 có thể đóng vai trò là một chỉ số hàng đầu cho COVID-19 trong cộng đồng, nhưng ứng dụng này chưa được chứng minh trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp và không nên dựa vào phương pháp này là một cách tiếp cận độc lập.
  2. Khả năng sàng lọc các nhóm dân cư cụ thể đối với COVID-19 bằng cách hướng mục tiêu đến dòng chất thải từ các cơ sở cụ thể, chẳng hạn như bệnh viện.
    • Hiện nay, có rất ít dữ liệu đánh giá việc sử dụng phương pháp này để đưa ra thông tin cho hành động y tế công cộng hoặc hoạt động thể chế và cần có thêm nghiên cứu.
    • Có thể xem các cân nhắc về giám sát nước thải hướng mục tiêu ở đây.
  3. Tạo dữ liệu chuỗi gen SARS-CoV-2 có thể được sử dụng để hiểu rõ hơn về các chủng SARS-CoV-2 khác nhau lưu hành trong một cộng đồng.

Các hạn chế của giám sát nước thải trong hệ thống chất thải bị xuống cấp

Thiếu dữ liệu về nồng độ SARS-CoV-2 đi vào trong phân-trong suốt thời gian mắc bệnh của một người duy nhất và của nhiều người khác nhau. Ngoài ra, nồng độ SARS-CoV-2 và sự tồn tại lâu dài trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp có thể thay đổi đáng kể theo không gian và thời gian.

Do đó, việc giám sát nước thải đối với SARS-CoV-2 trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp không thể sử dụng để:

  1. Chỉ ra sự không hiện diện của COVID-19 trong một cộng đồng. Lượng RNA SARS-CoV-2 trong một mẫu được thu thập từ một hệ thống chất thải bị xuống cấp có thể thấp hơn lượng thấp nhất mà xét nghiệm được sử dụng có thể phát hiện. Mức độ thấp này có thể là do rất ít người trong cộng đồng đưa SARS-CoV-2 vào phân của họ, lượng vi-rút được thải ra bởi những người bị lây nhiễm thấp, hoặc SARS-CoV-2 đi vào trong phân từ những người trong cộng đồng bị pha loãng hoặc phân hủy do hệ thống nước thải tập trung không hiệu quả hoặc các yếu tố trong môi trường bị ảnh hưởng bởi nước thải.
  2. Xác định xu hướng lây nhiễm mới trong một cộng đồng. Để xác định các xu hướng về nồng độ SARS-CoV-2, các đầu vào về lượng phân và sự tồn tại của vi-rút trong một hệ thống chất thải bị xuống cấp phải tương đối nhất quán theo thời gian, điều này khó xảy ra trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp.
  3. Ước tính số người bị nhiễm bệnh (tỷ lệ mắc bệnh COVID-19) trong một cộng đồng. Để phát triển và sử dụng các mô hình ước tính số lượng lây nhiễm, đầu vào về lượng phân và sự tồn tại của vi-rút trong một hệ thống chất thải bị xuống cấp phải tương đối nhất quán theo thời gian, điều này khó xảy ra trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp.

Thực hiện giám sát nước thải trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp

Các phương tiện y tế công cộng cho giám sát nước thải đối với SARS-CoV-2 vẫn chưa được chứng minh triệt để trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp. Trước khi thực hiện giám sát nước thải trong các hệ thống này, các phương pháp lấy mẫu và phân tích bền vững phải được phát triển và cần có các nghiên cứu thí điểm để thiết lập hệ thống hỗ trợ lấy mẫu và xét nghiệm (chẳng hạn như khả năng thu thập mẫu và thời gian quay vòng cho kết quả thử nghiệm) để cung cấp dữ liệu hữu ích. Những nghiên cứu này sẽ đòi hỏi chuyên gia về kỹ thuật môi trường và vi sinh, năng lực phòng thí nghiệm, và hợp tác với các nhà dịch tễ học và các chuyên gia y tế công cộng khác để tạo ra dữ liệu để sử dụng trong y tế công cộng. Cần xem xét những vấn đề sau đây liên quan đến việc lấy mẫu, xét nghiệm và sử dụng trong y tế công cộng của dữ liệu giám sát nước thải SARS-CoV-2 từ các hệ thống chất thải bị xuống cấp:

Lấy mẫu

  • Các biện pháp an toàn tiêu chuẩn cho những người xử lý nước thải chưa qua xử lý cần được tuân thủ, bao gồm kiểm soát quy trình và hành chính, biện pháp phòng ngừa vệ sinh, thực hành công việc an toàn cụ thể và trang bị bảo hộ cá nhân (PPE) cần thiết khi xử lý nước thải chưa qua xử lý. Cần thực hiện đánh giá rủi ro an toàn sinh học tại chỗ và theo hoạt động cụ thể để xác định xem có đảm bảo các biện pháp phòng ngừa an toàn sinh học bổ sung không.
  • Giám sát nước thải đối với vi-rút gây bệnh bại liệt lây nhiễmbiểu tượng pdfbiểu tượng bên ngoài đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ như là một biện pháp bổ sung cho chứng liệt mềm cấp tính. Các địa điểm lấy mẫu giám sát bệnh bại liệt lâu dài, bao gồm cả hệ thống xử lý chất thải tập trung và bị xuống cấp, có thể lý tưởng cho việc giám sát nước thải đối với SARS-CoV-2 vì chúng đại diện cho các nhóm dân cư đã biết.
  • Để biết thêm thông tin về tần suất lấy mẫu và lựa chọn địa điểm để đánh giá sự hiện diện của SARS-CoV-2 trong cộng đồng, xem Chiến lược lấy mẫu NWSS.

Xét Nghiệm

  • Thiết bị và vật tư chuyên dụng để phát hiện SARS-CoV-2 trong nước thải có thể khó mua. Nguồn cung cấp điện ổn định cũng có thể là một thách thức ở một số khu vực, đặc biệt là ở các vùng nông thôn, nơi các loại tài nguyên này hạn chế hơn.
  • Vì các phòng thí nghiệm vi sinh phân tử môi trường không phổ biến, các nhà vi sinh vật học lâm sàng có thể cần phải được đào tạo để xử lý và kiểm tra các mẫu môi trường để phát hiện RNA SARS-CoV-2.
  • Đo một dấu phân riêng biệt của con người trong các mẫu có thể giúp định lượng sự đóng góp của tổng lượng phân người trong mẫu, điều này có thể hỗ trợ cho việc hiểu được sự đóng góp tương đối của phân đối với RNA SARS-CoV-2 phát hiện được. Có thể phải thiết lập những dấu hiệu này cho các cộng đồng cụ thể vì các phép đo có thể thay đổi theo chế độ ăn uống hoặc địa điểm.
  • Các kiểm soát phòng thí nghiệm hiệu quả và hệ thống quản lý chất lượngbiểu tượng pdfbiểu tượng bên ngoài là cần thiết để tạo ra dữ liệu SARS-CoV-2 tin cậy từ các loại mẫu phức tạp như nước thải và nước môi trường bị ảnh hưởng bởi nước thải.

Giải thích y tế công cộng

  • Giám sát nước thải đối với SARS-CoV-2 không phải là cách tiếp cận giám sát duy nhất. Điều rất quan trọng là hợp tác với các nhà dịch tễ học, kỹ sư môi trường và các đối tác y tế công cộng khác để hiểu rõ nhất những dữ liệu này trong bối cảnh ứng phó của y tế công cộng và các chỉ báo y tế khác.
  • Sự không hiện diện của SARS-CoV-2 RNA không cho thấy là không có COVID-19 trong cộng đồng. Có tình trạng thiếu dữ liệu về nồng độ SARS-CoV-2 đi vào trong phân trong suốt quá trình lây nhiễm và đầu vào về lượng phân và sự tồn tại của vi-rút trong các hệ thống chất thải bị xuống cấp rất khó để mô tả. Vì vậy, RNA SARS-CoV-2 có thể không có trong các mẫu hệ thống chất thải bị xuống cấp cho đến sau khi đã thiết lập sự lây truyền mức cộng đồng thông qua giám sát ca bệnh.
  • Dữ liệu được tạo ra từ một hệ thống tập trung không hiệu quả có thể không đại diện cho các nhóm dân cư xung quanh mạng lưới. Ví dụ, tỷ lệ lớn các cư dân trong các khu vực được phục vụ bởi các hệ thống này có thể không có sự tiếp cận đến mạng lưới đường ống (chẳng hạn như những người sống trong các khu định cư không chính thức hoặc những người có hệ thống thoát nước phân tán như hệ thống tự hoại).