污水监测实用指南
为了应对 COVID-19 疫情，美国疾病预防控制中心（CDC）在2020年9月发布国家污水监测系统（NWSS）计划，旨在建设全国范围内追踪监测污水中 SARS-CoV-2 水平的能力，并针对污水监测的各个环节发布了操作指南，周期性更新。NWSS 启动近3年来来，取得了长足进步.这些指南也经历了相对长时间的考验，证明目前阶段是可行的。接下来我们会针对各个操作指南最新版进行介绍，学彼所长。
需要注意的是，污水监测数据旨在补充其他 COVID-19 监测指标，为公共卫生行动提供信息。任何干预措施或公共卫生行动都不应仅仅基于污水的检测数据。
公共卫生数据报告
解读污水中 SARS-CoV-2 数值用于 COVID-19 疫情应对，至少需要如下信息，这些信息是在样品收集和测试过程的多个步骤中收集的：
（1）污水处理厂:需要有关污水处理厂服务区域、服务人数和处理过程的信息，以了解污水来源。
（2）采样:需要样品采集时间、日期和地点，以及样品类型(抓取或复合)和样品采集过程中的污水流速，以了解样品采集条件。
（3）检测:需要关于样品浓度、提取和定量方法的信息，以及病毒回收率和分子抑制测试的数据，以比较从不同采样点采集并由不同实验室分析的污水结果。
提交数据至 NWSS
为了参与国家废水监测系统 (NWSS)，污水处理厂和测试实验室应与州卫生部门协调，评估其站点是否适合进行污水监测。NWSS 合作伙伴必须能够收集公共卫生解释所需的数据。数据提交到 NWSS 后由 CDC 进行分析，并通过州报告和公共卫生网站展示等方式将结果反馈给相关者。
CDC 污水监测数据生命周期
这个流程图显示了 NWSS 是如何工作的。来自社区的污水由污水系统收集并输送到污水处理厂；项目参与者收集未经处理的污水或初级污泥样本；这些样本被送往环境实验室进行 SARS-CoV-2 检测；测试数据以及相关信息被提交给卫生部门；卫生部门通过在线 NWSS 门户网站向 CDC 提交这些数据；CDC 实时分析数据，并将结果反馈给卫生部门，供其用于应对 COVID-19。CDC 同时汇总全国范围内的 COVID 数据，展示在 COVID Data Tracker 上。
数据分析
为了解读 SARS-CoV-2 污水测量结果，必须将基于 PCR 反应的测量结果转换为样品浓度，并根据测试和污水相关因素进行调整，这些因素在不同污水处理系统间和同一污水处理系统不同样品间都可能发生变化。在向 NWSS 提交数据之前，必须将 PCR 测量值转换为浓度数值。病毒回收率和粪便标准化将通过 NWSS 分析引擎进行评估，如下所述。
（1）浓度值计算
污水中 SARS-CoV-2 RNA 的浓度采用 PCR 技术进行定量：逆转录定量 PCR (RT-qPCR)、逆转录数字 PCR (RT-dPCR) 或逆转录微滴数字 PCR (RT-ddPCR)。实验室工作人员应将 PCR 软件产生的浓度估计值(以拷贝数/反应或拷贝数/反应体积为单位)转换为单位体积未浓缩污水或污泥样品中的病毒浓度。这种转换考虑到了 PCR 反应中所用模板的体积(如果两步法的话，还包括逆转录酶反应)、核酸提取的浓度和样品浓缩过程。
（2）存在与否
在 RT-qPCR 测量中，Ct 值 <40 可以认为污水样品中存在病毒 RNA。对于 RT-dPCR 或 RT-ddPCR 测量，三个或更多阳性微滴可以认为存在病毒。如果一个样品进行了多次测量或多次 PCR 重复，那么在任何一次测量或重复中检测到病毒，都认为该病毒存在于样品中。病毒回收率和检测使用的样品量决定了样品中病毒的最低可检出量。
（3）基质回收
基质回收对照(也称为过程对照)是一种非 SARS-Cov-2 病毒，在样品处理前以已知浓度添加到污水样品中，用于了解病毒回收率。病毒回收率指的是在样品处理过程中保留下来的病毒量，即处理后样品中测得的非 SARS-Cov-2 病毒浓度除以处理前加入的已知浓度，对于比较污水中随时间变化的 SARS-CoV-2 浓度非常重要。通过将测量的 SARS-CoV-2 浓度除以病毒回收率，可以计算得出原始样品中 SARS-CoV-2 浓度。
（4）标准化
为了得到一段时间内污水中病毒浓度变化趋势，需要用每日污水流量将病毒浓度标准化，以去除污水流量变化这一变量。这样标准化后得到每天病毒基因拷贝数。为了比较不同采样地点的病毒水平，还需要用污水系统服务的人群对病毒浓度进行标准化，从而得出每人每天向下水道贡献的病毒基因拷贝数。
如果在监测期间，污水系统服务的人数会发生变化(由于旅游、工作日通勤者、临时工等)，那么人类粪便标准化可能对解释不同时间收集的污水样本之间的浓度变化很重要。人类粪便标准化检测的靶标是人类粪便特有的有机体或化合物，在污水中测量后可以估计其中包含的人类粪便量。虽然没有公认的方法，但您可以通过将未标准化的污水浓度除以人类粪便标记物浓度来进行标准化，从而得到无单位的比率。这一比例也可以解释污水系统中的病毒流失和实验室过程中的病毒回收。
监测分析
污水趋势划分是对污水中 SARS-CoV-2 标准化浓度变化的统计分析(即不是定性评价)。这些污水数据的趋势可用于评估污水系统覆盖的地区中 COVID-19 变化趋势(包括报告和未报告的病例)。至少三次以上采样才能确定污水中 SARS-CoV-2 水平的趋势(例如，每周采样2次，需要连续采样15天的数据来估计趋势)。您可以根据病毒水平变化的持续时间和方向将其分类，以供数据解读和公共卫生使用。
（1） 趋势计算
在计算变化趋势时，污水中 SARS-CoV-2 浓度的变化是重要的考虑因素。在计算趋势之前需要将检测出的 SARS-CoV-2 浓度标准化，以解释污水稀释度的变化和相对人类粪便排入量随时间不同的差异。
趋势可以用至少三次测量值的线性回归来计算，其中斜率代表了趋势。
趋势回归中的自变量应该是日期，以估计每天的变化，而不是测量值。
由于污水中 SARS-CoV-2 浓度可能是对数正态分布，因此在计算变化趋势和其他统计数据之前，将 SARS-CoV-2 标准化浓度进行对数变换。
对于使用 log10 进行对数转换的情况，用斜率计算病毒水平的日变化百分比 (PDC)为PDC = (10slope-1) × 100。
在趋势计算中加入 SARS-CoV-2 水平低于检测下限的污水样本。这可以通过给样品指定检测下限的一半数值来实现。
（2） 变量测定
为了更精确地评估污水数据，计算变化趋势时可以通过使用加权最小二乘回归的统计方式，来纳入每次 SARS-CoV-2 测量的变量，比如采样、处理和定量步骤中的变异性。
（3） 趋势划分
趋势可按持续时间(短期或持续)和方向(增加、减少或平稳期)大致分类。
持续时间：趋势如何划分依赖于采样频率。例如，短期 SARS-CoV-2 污水趋势可以定义为持续时间不到两周的趋势，而持续趋势可以定义为持续时间为两周或更长时间的趋势。根据每周两次的污水采样频率，可以从8天时间内收集的3个样本中计算出短期趋势，并从15天收集的5个样本中计算出持续趋势。
方向：通过检验趋势的统计学显著性，可以将标准化的 SARS-CoV-2 浓度趋势分为“增加”、“减少”或“稳定”。统计学显著性表明存在增加或减少的趋势，说明了 SARS-CoV-2 数据的变异性。您还可以用最小日变化百分比阈值的统计学显著性来计算趋势方向。
感染病例估算
社区感染病例数不应使用基于污水测量的数据来估算。这种估算在很大程度上取决于不同感染时期和不同病情严重程度时粪便中 SARS-CoV-2 浓度的临床数据，但是目前很少有这样的临床数据。随着越来越多的临床数据可用，利用污水中的 SARS-CoV-2 数据来估算社区中 COVID-19 的总水平(即有症状、无症状和症状前)可能是污水监测的一个有用应用。
已有新冠亚型检测列表
其他病原体污水检测试剂
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Flu A & B, RSV (甲流，乙流和呼吸道合胞病毒)污水定量试剂盒
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