饮用水的粪便污染远比人们想象的严重得多。从法国的轻奢矿泉水品牌，到非洲、东南亚欠发达地区的日常用水，粪便污染不同程度地威胁着人们的生命健康。而粪便污染绝非偶然事件，而是供水环节中出处可能出现的“常规性危机”，因此需要人们对水质进行严格、持续的检测。传统的粪便污染检测方法依靠检测大肠杆菌等微生物，精度较低。而新研究开发了一种能够追溯污染源的高精度检测法，有望推进粪便污染的卫生防护工作。
图片来源：AI generated
危及17亿人，无处不在的粪便污染
2024年3月10日，雀巢旗下的著名矿泉水品牌“巴黎水”（Perrier）被曝光存在粪便细菌污染。法国卫生总局指出，巴黎水位于法国加尔省的水井存在大肠杆菌和铜绿假单胞菌超标的情况。于是雀巢被迫暂停水井运营，并召回200万瓶巴黎水销毁。雀巢公司将污染事件归因于3月中旬经过当地的莫妮卡风暴，将污染细菌的超标称之为强降雨导致的“微妙的微生物偏差”。
无独有偶，当局同时还发现巴黎水在生产过程中违规使用了紫外线灯、碳过滤等水处理技术，而这并不符合欧盟对于“纯天然矿泉水”的生产要求。也就是说，这个多年来一直以“高端、轻奢、天然”包装自己的水品牌，不仅深陷粪便污染的泥淖，甚至根本不是什么天然矿泉水，而只是加工处理过的普通饮用水。
巴黎水
图片来源：Mathias Reding
巴黎水事件令欧美消费者大为震动，也让饮用水中的粪便污染重回公众视界。早在2014年，就有荟萃研究指出，全球估计有18亿人使用的饮用水源受到粪便污染，其中至少11亿人的饮用水源处于\"中度\"风险。地区分布上，非洲与东南亚是污染比例最高的区域。[1] 而根据世卫组织公布的数据，截至2022年，全世界大约有17亿人的饮用水受粪便污染。[2]
饮用受粪便污染的自来水，可能导致多种急性肠道传染病。水中病原体（如大肠杆菌、志贺氏菌、霍乱弧菌、沙门氏菌、诺如病毒等）可引发出血性肠炎、细菌性痢疾、霍乱、伤寒及病毒性胃肠炎等疾病，症状包括血便、剧烈腹痛、脱水休克和高热等。其中，腹泻是最典型、最易被警觉的症状之一。
并非偶发，粪便污染的成因复杂
今年3月，在印度最大的医学院，新德里全印医科研究所（AIIMS），学生们反映饮用水喝起来有苦味，部分学生出现腹泻症状，而在接受了抗生素治疗之后痊愈。报道称，该校已经十年没有出现过类似的污染事件，但后续调查发现宿舍楼的底层净水系统出现了粪便污染情况。AIIMS自己的专家称，污染源头可能来自于校内管道损坏或是猴子接触了水箱，再不然就是德里水务局的供水本身就是被污染的。[3]
正如AIIMS专家所考虑的一样，在谈到粪便污染的时候，人们第一反应总是将污染归因于管道破损（甚至是猴子动了水箱）这种偶发性事件。但事实的情况是，粪便污染在自然环境中广泛存在，并且受到多重复杂因素的影响而波动。也就是说，粪便污染远比人们想象的常见，因此需要水务部门对水质的粪便污染情况进行持续性监测。
影响粪便污染的一个重要环境因素是气候。今年1月一项研究表明，在孟加拉国农村家庭中，降雨量和温度显著影响了大肠杆菌（E. coli）通过多种粪-口途径造成的污染。[4] 而更早的一项研究则指出，降雨增加可能导致腹泻患病率以及粪便中多种致病细菌检测的阳性率升高。[5] 研究人员推测，降雨会促使粪便中的细菌污染向地表水释放，而地表水会进一步将这些污染带入地下含水层。这些研究都揭示气候与粪便污染乃至居民健康之间的复杂影响关系。
一般认为，粪便污染主要存在于地表水，而深层地下水由于经过土壤的过滤作用，通常较为洁净。但某些情况下，地下水仍有可能遭受粪便污染。因此，无论水源类型是地表水还是地下水，严格的消毒处理以及全环境、全时段的水质检测都是必不可少的。
粪便污染监测新方法——MST
传统的粪便污染检测方法是检测粪便指示菌（FIB），比如检测大肠杆菌。这种方法成本低廉、操作简单，但其局限性在于无法检测低浓度污染，也无法对污染源进行追溯。2024年11月，韩国忠南国立大学和庆尚国立大学的研究人员尝试了一种新的粪便污染测定方法，利用微生物源追踪技术（MST）来进行粪便污染检测。[6]
MST可以检测特定宿主物种的生物标志物，通常是蛋白质、DNA 或 RNA 片段等物质。因此，MST能够灵敏探测出废水、饮用水、湖泊等中的低浓度污染，并识别宿主，即使样本涉及多个物种的粪便。
crAss噬菌体（CLP）一种颇受青睐的MST标记物。CLP是人体肠道中最丰富的噬菌体，而某些种类的CLP仅存在于人体肠道或粪便中。MST检测粪便污染的方法，正是通过对特定种类的CLP进行追踪检测来完成的。
为了说明该方法的有效性，研究人员收集了人类志愿者的粪便样本，还采集了狗、鹿、猫、鸟和浣熊等野生动物的粪便样本。随后，研究人员对样本进行了DNA提取和测序，在人类肠道病毒中鉴定出13个不同的CLP组。科学家以这些CLP为模板，开发出了用于检测的特异性标记物。检测结果表明，这种方法的对粪便污染的检测精度超越了以往的所有方法。
研究作者之一、韩国忠南国立大学的Kyung Koo博士表示：“我们的方法可以成为监测人类粪便水污染的一种实用方法。我期望该方法今后能够应用到对污水、废水和各种环境样本的筛查，从而改进卫生法规，降低公共卫生成本。”
参考文献：
[1] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4255778
[2]https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/drinking-water
[3]https://timesofindia.indiatimes.com/city/delhi/faecal-bacterial-contamination-found-in-aiims-drinking-water-supply/articleshow/119880272.cms
[4]https://www.thelancet.com/journals/lanplh/article/PIIS2542-5196(24)00306-1/fulltext
[5]https://journals.plos.org/plosntds/article?
id=10.1371/journal.pntd.0012157
[6]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135424012296?via=ihub
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