基于風險的現場分散廢水再利用處理需要有關源水體中病原體的發生情況和密度信息；廢水分散再利用系統處理指南制定的一個基本障礙是，缺乏現場或本地收集的廢水病原體特征數據，包括灰水（來自浴室的水槽、浴缸/淋浴和洗衣機的水）、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。以流行病學為基礎的病原體建模作為一種替代方法已被提出，然而，鑒于缺乏現場收集的廢水病原體定量數據，這些病原體模擬結果沒有在實際環境的病原體研究數據中得到驗證。
 
       為了改進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字聚合酶鏈式反應（ddPCR）方法，對來自三個不同建筑規模分散收集系統的未經處理的灰水（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）進行定量分析。然后，用這些ddPCR定量結果與用于模擬非飲用現場廢水再利用的基于流行病學的病原體模型和qPCR的結果進行對比。
 
      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一定規模人群中病原體感染發生的建模結果基本一致，ddPCR定量結果支持針對現場非飲用水重復使用已發布的病原體減少目標。
 
       通過雙重ddPCR反應對樣本中的腺病毒（用FAM標記）和內部擴增子對照（IAC：由一個線性化的定制基因組成，標記為VIC） 進行定量，使用雙重RT-ddPCR反應定量諾如病毒（用FAM標記）和第二個對照IAC （標記為VIC）。對所研究的三個分散廢水和灰水收集系統，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/L。每個靶標病原體可定量濃度的樣品數量，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列顯示先前發表的這些病原體基于流行病學類似規模的模擬結果。
 
       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，并且相關性良好（R2 = 0.96），表明了ddPCR方法在廢水基質檢測中的準確性。 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。結果與先前發表的基于流行病學的模型相比較，“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/ L）都在先前發表的由100人和1000人規模模擬預測結果的范圍內（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）濃度和先前發表的基于流行病學的病原體模擬（100和1000人規模病原體模擬，分別是Sim 100P和Sim 1000P）。
 
       本研究的ddPCR測定結果支持已公布的用于現場非飲用水重復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定量腸道病毒數據，以支持未來的研究工作。這是第一個關于灰水和現場收集的混合廢水中諾如病毒濃度的定量報告。這項研究結果將有助于評估分散式供水系統的安全性和制定分散式廢水再利用風險處理指南。
         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，是一家專注于醫學科學技術開發與服務、分子診斷產品研發與生產的高新技術企業。公司目前占地面積近6000㎡，其中碩、博士以上學歷員工占比近40%。公司依托先進的技術力量以及優秀的人才儲備，在科研服務、醫學檢測和數字PCR產品三大業務上保持領先的競爭優勢。 

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       永諾醫療是永諾生物的全資子公司，以“中國智造”為己任，專注于數字PCR儀器與應用試劑的研發，并于2017年成功研發了國內首款擁有完全自主知識產權的MicroDrop®系列微滴式數字PCR系統并投入生產。