Kontekst badania
Badania nad obecnością SARS-CoV-2 w ściekach szpitalnych nabrały szczególnego znaczenia w kontekście pandemii COVID-19. Wirus ten, przede wszystkim atakujący układ oddechowy, został również wykryty w próbkach kału pacjentów zakażonych, co wskazuje na ścieki jako potencjalną drogę transmisji RNA wirusa. Szczególnie interesujące w tej kwestii są ścieki szpitalne, które mogą dostarczyć informacji o dynamice zakażeń w miejscach o wysokiej koncentracji przypadków COVID-19. Badania te umożliwiają dokładniejsze oszacowanie obecności wirusa w czasie rzeczywistym, co jest trudniejsze do przeprowadzenia w konwencjonalnych oczyszczalniach ścieków miejskich.
Cele i hipotezy
Badanie miało na celu zaktualizowanie wiedzy na temat obecności SARS-CoV-2 w ściekach szpitalnych na świecie, określenie korelacji między liczbą hospitalizowanych pacjentów a stężeniem wirusa RNA oraz ocenę skuteczności metod dezynfekcji stosowanych w oczyszczaniu ścieków. Autorzy zakładali, że ścieki szpitalne mogą służyć jako narzędzie do monitorowania zarówno liczby przypadków COVID-19, jak i skuteczności środków zapobiegawczych, w tym procedur dezynfekcji.
Metody badawcze
Przegląd literatury obejmował artykuły z lat 2019–2024, wyszukane w bazach takich jak PubMed, Scopus i Web of Science, przy użyciu specyficznych słów kluczowych. Uwzględniono tylko te badania, które dotyczyły ilościowego oznaczania SARS-CoV-2 w ściekach szpitalnych. Dane obejmowały metody pobierania próbek (grab i composite sampling), techniki koncentracji wirusa RNA oraz analizy korelacji między stężeniem wirusa a liczbą pacjentów COVID-19. Dodatkowo analizowano stosowane metody dezynfekcji, takie jak chlorowanie i ozonowanie.
Rezultaty badań i ich interpretacja
Wyniki przeglądu literatury wskazują, że RNA SARS-CoV-2 wykryto w ściekach szpitalnych na całym świecie, co potwierdza możliwość wykorzystania tych danych do monitorowania epidemii. Stężenie wirusa RNA w ściekach korelowało z liczbą pacjentów hospitalizowanych z powodu COVID-19. W szpitalach specjalistycznych, zajmujących się wyłącznie pacjentami z COVID-19, odnotowano najwyższe stężenia wirusa, z medianą wynoszącą 141 genomowych odpowiedników na mililitr (GEC/mL) i maksymalnymi wartościami sięgającymi 18,214 GEC/mL. W porównaniu do tego, w szpitalach ogólnych z mniejszą liczbą pacjentów z COVID-19 poziom RNA SARS-CoV-2 był znacznie niższy, co sugeruje, że monitoring ścieków w takich placówkach może dostarczyć precyzyjnych danych na temat intensywności epidemii. Związek między stężeniem wirusa a liczbą przypadków był jednak różny w zależności od lokalnych warunków. W niektórych badaniach zaobserwowano znaczącą korelację, podczas gdy w innych była ona słaba lub niewykrywalna. Te rozbieżności przypisano takim czynnikom jak zróżnicowanie w czasie wydalania wirusa przez pacjentów, rozcieńczenie ścieków spowodowane różnymi praktykami użytkowania wody w szpitalach, a także różnice w metodach próbkowania i analizy. Na przykład, grab sampling (próbkowanie punktowe) wykazywało mniejszą dokładność w porównaniu do composite sampling (próbki zintegrowane), które lepiej oddają zmienność w stężeniu RNA SARS-CoV-2 w ciągu doby. Warto podkreślić, że monitoring ścieków szpitalnych pozwala także na identyfikację asymptomatycznych przypadków zakażeń oraz na wczesne wykrycie nowych wariantów wirusa, co może wspomagać działania zapobiegawcze. Wyniki badań wskazują również na możliwość długotrwałego przetrwania RNA wirusa w ściekach, nawet po zakończeniu lokalnych ognisk epidemii. W niektórych przypadkach RNA SARS-CoV-2 wykrywano w ściekach jeszcze dwa tygodnie po ustaniu transmisji wirusa w społeczności. Jednym z kluczowych wyzwań była skuteczność metod dezynfekcji. Standardowe metody, takie jak chlorowanie, często okazywały się niewystarczające w pełnej inaktywacji wirusa. Na przykład, badania wykazały, że po chlorowaniu RNA wirusa nadal można było wykryć w ściekach w około 16% próbek. Lepsze wyniki uzyskiwano za pomocą ozonowania, które w odpowiednich stężeniach pozwalało na całkowite usunięcie wirusa. Niemniej jednak, stosowanie takich metod wymaga dalszych badań nad ich wpływem na środowisko oraz kosztami wdrożenia.
Ograniczenia zakresu badawczego
Choć badania dostarczyły cennych informacji, ich zakres i metodologia mają pewne ograniczenia. Przede wszystkim dane dotyczące RNA SARS-CoV-2 w ściekach szpitalnych są ograniczone do konkretnych lokalizacji i nie mogą być bezpośrednio ekstrapolowane na populację ogólną. Ścieki szpitalne odzwierciedlają jedynie sytuację epidemiologiczną w danym szpitalu, co ogranicza ich zastosowanie jako narzędzia monitorowania w skali całej społeczności. Aby uzyskać pełniejszy obraz sytuacji, konieczne jest wdrożenie systemów monitorowania opartych na analizie ścieków z obszarów miejskich i wiejskich.
Kolejnym ograniczeniem jest brak jednolitych standardów metodologicznych, co utrudnia porównywanie wyników między różnymi badaniami. Na przykład różnice w metodach pobierania próbek (grab vs. composite sampling), strategiach analizy RNA oraz stosowanych technikach dezynfekcji mogą prowadzić do zmienności wyników. Różne praktyki sanitarne w krajach, w tym dostępność technologii i standardy oczyszczania ścieków, również wpływają na interpretację danych.
Dodatkowym problemem jest niewielka liczba badań nad skutecznością dezynfekcji ścieków w kontekście SARS-CoV-2. Dotychczasowe badania wskazują, że standardowe metody, takie jak chlorowanie, mogą być niewystarczające do pełnej inaktywacji wirusa, co rodzi pytania o skuteczność ochrony środowiska i zdrowia publicznego. Ponadto brak badań w niektórych regionach świata, zwłaszcza w Afryce i Australii, wskazuje na nierównomierność w dostępności danych.
Wnioski
Monitoring ścieków szpitalnych stanowi cenne narzędzie w ocenie rozprzestrzeniania się SARS-CoV-2 oraz wczesnym wykrywaniu ognisk epidemii. Wyniki badań sugerują, że koncentracja RNA wirusa w ściekach jest ściśle związana z liczbą przypadków COVID-19 w danym szpitalu. Jednakże stosowane metody dezynfekcji wymagają dalszej optymalizacji, aby skutecznie ograniczyć ryzyko transmisji wirusa do środowiska. Konieczne jest również rozwijanie bardziej kompleksowych systemów monitoringu obejmujących zarówno środowisko szpitalne, jak i społecznościowe.
Artykuł opublikowano w Environmental Monitoring and Assessment.