Avloppsvattenepidemiologi är en allmän term för metoder för att uppskatta förekomsten av infektionssjukdomar eller kemikalieanvändning utifrån avloppsvattenanalys . Forskning bedrivs genom att bestämma koncentrationerna av kemiska och biologiska markörer i avloppsvatten som kommer från avlopp till reningsanläggningar för att bedöma antalet patogener eller kemikalier som används. Resultaten av analysen jämförs med storleken på befolkningen som genererar avloppsvatten och en bedömning görs av förekomsten av den analyserade faktorn. Epidemiologisk analys av avloppsvatten utvecklades ursprungligen för att upptäcka polio , men visade sig senare vara användbar för att övervaka droganvändning och användes i och med covid-pandemin för att bedöma spridningen av coronaviruset . Forskning om avloppsvattenepidemiologiska tekniker är tvärvetenskaplig och involverar experter inom analytisk kemi, mikrobiologi och virologi, samt specialister inom avloppsvattenrening och epidemiologi [1] .
Att uppskatta det faktiska antalet personer som smittats av polio gav allvarliga svårigheter på grund av sjukdomens natur: eftersom polio är smittsamt och mycket farligt är polio ofta asymptomatisk eller kan misstas för andra sjukdomar. Det visade sig vara möjligt att göra en uppskattning av antalet infekterade genom analys av hushållsavloppsvatten, de första experimenten genomfördes 1940-1945 i USA , närvaron av poliovirus i avloppen i New York , Chicago och andra städer studerades [2] .
Tekniken förbättrades och 1984, baserat på 10 fall av polio i Finland , genomfördes en grundlig analys av avloppsvattnet. Resultaten av analysen gjorde det möjligt att uppskatta den verkliga omfattningen av epidemin till 100 000 smittade personer, varefter en universell vaccinationskampanj lanserades , som fortsatte under 1984-1985, och avslutade epidemin [3] .
2001 publicerades en idé om möjligheten att använda avloppsvattenanalys för att bedöma användningen av förbjudna ämnen . En sådan metod skulle kringgå den personliga faktorn som förhindrade att få tillförlitliga uppgifter med hjälp av undersökningar. Den första praktiska studien baserad på idén som lades fram gjordes i Italien 2005, där man analyserade användningen av kokain . Sedan gjordes liknande studier i andra länder, i vissa av dem blev övervakningen permanent, och listan över spårbara ämnen utökades [1] .
År 2010 erkändes avloppsvattenanalys som ett viktigt verktyg för regelbunden anonym analys av de biokemiska parametrarna för människors vitala aktivitet, och med stöd av European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction (EMCDDA) , den europeiska föreningen Sewage Analysis CORe group - Europe (SCORE) organiserades . Föreningen sammanförde oberoende laboratorier involverade i epidemiologin av avloppsvatten för att samordna insatser och utveckla gemensamma standarder och forskningsprotokoll. Sedan starten har SCORE genomfört regelbundna undersökningar av droganvändning i Europa och publicerat dem som en del av ECNN:s regelbundna rapporter [4] .
Användningen av avloppsvattenepidemiologiska metoder ansågs lovande för att övervaka spridningen av stora infektionssjukdomar, och en möjlig uppsättning biomarkörer diskuterades. Från och med 2020 genomfördes systematisk övervakning endast inom området polio, det fanns inte tillräckligt med arbete på andra infektioner [5] .
Med uppkomsten av covid-pandemin har avloppsvattenövervakning framgångsrikt tillämpats för att bedöma pandemins omfattning i USA, med de första experimenten som startade 2020. Från och med 2022 anser CDC (US Centers for Disease Control and Prevention) att övervakning av avloppsvatten är en korrekt oberoende källa till data om incidens av coronavirus [6] .
För att bedöma sjukdomsnivån eller ämnesanvändningsnivån i avloppsvatten görs kvantitativa mätningar av halten patogener eller ämnen i hushållsavloppsvatten och därefter medelhalten av patogener eller ämnesanvändning per capita i det område som betjänas av reningsverket. beräknas genom beräkningar [7] .
Processen att samla in och bearbeta information omfattade vanligtvis följande steg:
Noggrannheten hos biomarkörtråg, särskilt relevanta för kontroll av infektionssjukdomar, har förbättrats i takt med att laboratoriemetoderna har förbättrats. På 1960-talet ansågs upptäckt av 1 smittad med polio per 250 invånare som tröskeln, 2001 påvisades en känslighet på 1 per 10 000 personer, från och med 2021 var det 1 smittad per 100 000 personer [1] .
Poliovirus har historiskt sett varit det första målet för ett systematiskt försök att upptäcka dess förekomst i avloppsvatten. De framsteg som gjorts när det gäller proaktiv upptäckt och förebyggande av utbrott i ett antal länder har lett till att WHO :s rekommendationer tagits fram för rutinkontroll av spridningen av viruset. Rekommendationerna publicerades 2003 som ett särskilt WHO-dokument och tillämpas i de flesta länder i världen på nivå med statliga program [8] . Från och med 2019, tack vare de vidtagna åtgärderna, eliminerades poliovirus nästan överallt, risken för infektion med vilda PV-1 poliovirus kvarstod endast i Afghanistan och Pakistan [9] .
Metoder för analys av avloppsvatten har använts sedan de första dagarna av covid-pandemin i USA [1] . Analyserna visade på hög tillförlitlighet och repeterbarhet av resultaten; i september 2020 organiserades National Wastewater Surveillance System NWSS som en del av US Centers for Disease Control and Prevention . I början av 2022 ansågs data som samlats in av NWSS vara en viktig oberoende informationskälla om spridningen av coronavirus i USA [10] .
Även om metoden för kontroll av avloppsvatten framgångsrikt har testats för flera dussin psykoaktiva droger, är fem droger av primärt intresse för forskning: MDMA , kokain , amfetamin , metamfetamin och marijuana [11] [4] .
Den rättsliga statusen för avloppsvattenforskning verkar vara ganska legitim när man analyserar prover som samlats in från ett stort område. När man begränsar den geografiska referensen för prover till en fjärdedel eller ett separat hushåll är en juridisk konflikt möjlig, eftersom lagen kan tolka en sådan analys som en sökning . I synnerhet i USA är en husrannsakan utan lämplig sanktion oacceptabel enligt det fjärde tillägget , det finns liknande regler i andra länders lagstiftning. Samtidigt noterade forskarna att om det är nödvändigt att identifiera och förhindra spridningen av farliga infektionssjukdomar är sådana sanktioner ganska berättigade och kommer troligen att erhållas [12] .
De etiska frågorna med att offentliggöra resultaten av forskning om avloppsvattenepidemiologiska tekniker kan innefatta en mängd olika sociala konsekvenser för forskningsämnen. I synnerhet kan publiceringen av ogynnsamma resultat av en studie av avloppsvattnet från en skola eller studentcampus potentiellt orsaka betydande skador på deras rykte, och resultaten av en studie av avloppen från en kriminalvårdsinstitution kan bli grunden för att skärpa regimen. för fångar. Den europeiska sammanslutningen Sewage analysis CORe group - Europe (SCORE) antog i mars 2016 ett ramdokument om grunderna för etisk forskning om avloppsvattenepidemiologiska tekniker för att förena tillvägagångssätt på detta område [13] .