首次引入于1940年代，作为追踪小儿麻痹症疫情的一种手段，废水监测已被证明是一种高效的疾病监测方法。因此，美国疾病控制与预防中心（CDC）于2020年9月推出了国家废水监测系统，以协助监测SARS-CoV-2。最近，来自宾夕法尼亚州州立大学和宾夕法尼亚州卫生部的研究人员证明，监测家庭污水对于追踪食源性病原体也是有益的。
在2022年6月的研究中，研究人员发现了来自宾夕法尼亚州中部两座废水处理设施的样本中存在沙门氏菌（Salmonella enterica）细菌的证据。
宾夕法尼亚州卫生部的首席流行病学家、宾州州立大学农业科学学院食品科学系的副研究员Nkuchia M’ikanatha表示：“非伤寒沙门氏菌在全球胃肠炎病例中占有显著贡献，但目前对这种疾病的监测不足。通过这项研究，我们旨在评估废水监测在增强对这种食源性病原体的监测方面的有效性。测试废水可以显示一个社区内传染病的存在，甚至在无症状个体中也可以提供可能疫情的早期警告。”
尽管卫生专业人员有义务报告沙门氏菌感染病例，但许多病例仍未被报告。沙门氏菌生活在人的和动物的肠道中，以粪便的形式排出。根据CDC的数据，沙门氏菌每年在美国导致大约135万例感染、26,500例住院和约420例死亡，主要通过摄入受污染的食物。
在2022年6月，研究人员每两周从宾夕法尼亚州中部的两家处理设施收集原污水样本，以测试非伤寒沙门氏菌，并使用全基因组测序分析分离物。他们从废水样本中鉴定出43株沙门氏菌分离物，根据基因组分析将其分为七个血清型。值得注意的是，这些分离物中有八株，几乎占20%，属于一种名为Baildon的稀有血清型。
研究人员比较了在废水中发现的非伤寒沙门氏菌分离物与确诊沙门氏菌感染患者的相似细菌之间的遗传关系和流行病学联系。在废水中发现的沙门氏菌Baildon血清型在基因上与当时该地区一次沙门氏菌感染疫情相关的菌株完全相同。这包括从一名生活在废水样本采集区域附近的患者获得的一个相关分离物，该区域大约为17,000名居民服务。
根据M’ikanatha的说法，沙门氏菌Baildon的报告非常少，在五年的时间内占全国病例的不到1%。他强调，这项研究凸显了监测特定人群的家庭污水的重要性，以补充传统的沙门氏菌感染监测方法，并评估疫情的蔓延。
“通过利用全基因组测序，我们证明了来自废水的沙门氏菌Baildon分离物与同时发生的疫情的分离物聚集在一起，”他解释说。“大多数病例报告来自宾夕法尼亚州，其中一名患者来自处理厂的集水区。这项研究进一步支持了将家庭污水监测作为公共卫生机构识别受传染病影响社区的工具的必要性。”
该研究的高级作者、食品科学教授Ed Dudley指出，这些结果强调了废水监测作为食源性疾病疫情早期预警系统的潜力，甚至可能在医疗提供者和实验室报告之前。这种主动方法可能帮助卫生官员有效追踪被污染食物的源头，从而最小化受影响个体的数量，Dudley也是宾州州立大学大肠杆菌参考中心的负责人。
“虽然可能需要时间，但我设想一个未来，许多家庭废水处理厂，如果不是大多数，都会提供未处理的污水样本，用于监测各种健康问题，”他说。“这可能涉及公共卫生组织、学术机构和联邦机构之间的协作，类似于我们的试点研究。我认为这是从疫情中吸取的另一个重要教训。”
参与此项研究的宾州州立大学的成员包括食品科学副教授Jasna Kovac，食品安全的Lester Earl和Veronica Casida职业发展教授；Dudley实验室的博士后研究员Erin Nawrocki和Yezhi Fu；食品科学系的本科研究员Zoe Goldblum；以及来自宾夕法尼亚州卫生部传染病流行病学部门的Nicholas Cesari。
该研究得到了CDC、美国食品和药物管理局以及美国农业部国家食品与农业研究所的资助。
