CZ EN

Monitoring odpadních vod
odpadní voda jako diagnostické médium

ÚvodŘešitelský
tým
Řešené
projekty
PartneřiMetodikyAktuální
výsledky
monitoringu
Publikace
a prezentace
výsledků

Úvod

Monitoring odpadních vod jako nástroj včasného varování

Odpadní vody jsou recipientem všech odpadních látek a metabolických produktů vylučovaných člověkem. Za předpokladu, že nedošlo k jejich rozkladu, jsou v nich při použití vhodných metod tyto látky detekovatelné. Platí to i pro patogenní agens a jiné specifické markery, jejichž detekce v odpadních vodách je jedním z cílů diagnostiky odpadních vod. Účelem je získání informací o studované populaci nebo konkrétní komunitě.

Epidemiologický přístup k odpadním vodám (WBE – wastewater based epidemiology) je interdisciplinární obor sdružující odborníky z příslušných vědních oblastí, kteří se zajímají o aplikaci a vývoj používání kvantitativního měření lidských biomarkerů v odpadních vodách za účelem hodnocení životního stylu, zdraví a expozice populace nejrůznějším látkám.

Tento alternativní přístup, využívající odpadní vody jako skupinové diagnostické médium, aktuálně pomáhá k eradikaci dětské obrny (poliomyelitidy). Tato infekční choroba, byla na některých kontinentech eliminována, stále je však potřeba pokračovat v celosvětovém očkování. V ČR byla dětská obrna zcela eradikována v roce 1961. V současné době probíhá podle pokynů WHO v rámci celosvětového programu polioeradikace vyšetřování výskytu poliovirů v odpadních vodách v 8 městech a utečeneckých táborech v ČR. V nemedicínských oborech jsou odpadní vody využívány ke stanovení markerů životního stylu (např. drogy a jiné návykové látky, výrobky osobní péče, léčiva apod.) globálně nebo v problémových lokalitách. Tento přístup je aktuálně využíván například pro monitoring spotřeby nezákonných drog a dalších látek v populaci nejen ve Výzkumném ústavu vodohospodářském T. G. Masaryka, v. v. i., ale i jinde ve světě.

WBE přístup se nabízí využít při predikci potenciálního šíření infekcí, a to detekcí výskytu infekčních agens v odpadních vodách. Vzhledem ke skutečnosti, že aktuálně se šířící virus SARS-CoV-2 je vylučován také stolicí infikovaných osob, lze ho detekovat v komunálních odpadních vodách. Tuto skutečnost potvrdil tým expertů z Výzkumného ústavu pro vodní hospodářství KWR v Nieuwegeinu v Holandsku, který 20. března 2020 publikoval článek, ve kterém jsou popsány výsledky experimentu, který byl zahájen tři týdny před oficiálním zjištěním prvního pozitivního pacienta v Holandsku. Je zřejmé, že s počtem infikovaných jedinců v monitorované populaci narůstá i množství vyloučených virů do odpadní vody. Prostřednictvím jejich detekce v odpadních vodách je možné poskytnout jedinečné epidemiologické informace o výskytu SARS-CoV-2 v populaci (přítomnost, absence, trendy – nárůst, stagnace, úbytek). Při správně nastaveném systému monitoringu odpadních vod je možné sledovat nástup a vývoj počtu virových onemocnění v dalších obdobích, nebo monitoring využít jako nástroj včasného varování pro nastavení systému účinného dohledu nad šířením nákazy.

Krátce po propuknutí pandemie covid-19 se ukázalo, že vznik ohnisek nákazy není možné dostatečně efektivně sledovat pomocí současných epidemiologických přístupů, kdy jsou infikovaní jedinci identifikováni na základě klinických projevů. Průběh pandemického rozšíření koronaviru SARS-CoV-2 vykazuje od roku 2020 cyklický průběh po sobě následujících vln šíření nemoci covid-19, které je možné úspěšně sledovat WBE přístupem.

Rozsáhlá síť ČOV v ČR je velmi dobrým předpokladem pro účinný monitoring odpadních vod přiváděných na ČOV. V ČR je podle informací Ministerstva zemědělství 3 166 (9 nad 100 000 ekvivalentních obyvatel (EO), 122 nad 10 000 EO, 417 nad 2 000 EO a 2 618 do 2 000 EO). Ekvivalentní obyvatel je uměle zavedená jednotka používaná pro návrh potřebné kapacity čistíren odpadních vod pro konkrétní území. Ekvivalentní obyvatel (EO) představuje normovou produkci odpadní vody o objemu 150 l/den a produkci znečištění 60 g BSK5/den. Podle počtu napojených obyvatel na ČOV by monitoringem jejich odpadních vod mohlo být podchycen stav u cca 80 % obyvatel ČR, sledováním ČOV nad 10 000 EO by bylo podchyceno více než 50 % obyvatel ČR. Epidemiologické riziko by mohly představovat také volné výusti nečištěných odpadních vod do vod povrchových, kterých je u nás evidováno 4 545 (odpovídá cca 20 % obyvatel ČR).

Mikroorganismy a odpadní vody

Od počátku roku 2020 je slovo koronavirus jedním z nejčastěji užívaných slov na světě. Příčinou je jeden ze zástupců této skupiny virů, SARS-CoV-2, původce respiračního onemocnění COVID-19, které ve velmi krátké době dosáhlo pandemických rozměrů.

Viry jsou jedinečné organismy, známé od konce 19. století. Od ostatních mikrobů se liší tím, že obsahují jen jediný typ nukleové kyseliny (RNA nebo DNA) a ke svému pomnožení plně využívají vnímavou hostitelskou buňku. Odolnost virů závisí na jejich stavbě a na charakteru prostředí, v němž se nachází. Koronaviry jsou vybavené lipidovým obalem s výběžky tvořenými glykoproteiny. Na rozdíl od neobalených virů jsou proto zvláště choulostivé; jsou citlivé k éteru a k dezinfekčním látkám jako jsou detergenty.

Koronaviry, jejichž název byl odvozen od tvaru podobného koruně (latinsky corona), jsou známé jako původci infekcí zvířat (ptáků a savců) od 30. let 20. století, kdy byly prokázány jako původci akutního respiračního onemocnění kuřat. Genom koronavirů je zakódován v jednořetězcové RNA s pozitivní polaritou, dosahující velikosti 30 tisíc bází, což je nejvíce mezi známými RNA viry s nesegmentovaným genomem. Od 60. let 20. století jsou tyto viry známy i u člověka jako původci infekcí dýchacího ústrojí a pravděpodobně i trávicího traktu, u zvířat způsobují systémová onemocnění, včetně střevních. Přenos infekce je primárně vzdušnou cestou, tj. inhalací kapének nebo aerosolů, které vznikají při kašli a kýchání infikovaných osob, a rovněž kontaminovanými předměty. Nalezeny byly také ve stolici.

V roce 2002 byl v Číně identifikován koronavirus SARS-CoV, který způsoboval těžký akutní respirační syndrom (SARS = Severe Acute Respiratory Syndrome). Virus byl identifikován až po několika měsících, čímž došlo k jeho rozšíření do 29 zemí světa na všech kontinentech. Během dvou let se nakazilo 8 tisíc lidí a téměř 10 % z nich zemřelo. Již několik let se žádný nový případ nevyskytl, proto nebyla ani odzkoušena vyvinutá vakcína. Předpokládá se, že virus přešel na člověka z netopýra a aktivním mezihostitelem byli drobní savci, např. cibetky. U tohoto viru byla zkoumána distribuce v těle zemřelých a byl nalezen v mnoha orgánech, včetně střevního traktu, což potvrdilo předpoklad, že může být vylučován i močí, výkaly nebo potem.

Další zoonózou koronavirového původu, která po přenosu na člověka způsobila akutní respirační onemocnění MERS (tj. Middle East Respiratory Syndrome), způsobil virus MERS-CoV, zjištěný v roce 2012 u osob, které přicestovaly z Arabského poloostrova. Nákaza proběhla ve dvou vlnách v letech 2012 a 2014 a postihla 1 250 lidí, z nichž jí podlehlo přes 450 osob (36 %). Nemoc se znovu objevila na konci roku 2019 v Saúdské Arábii (z 19 nakažených zemřelo do konce ledna 2020 v souvislosti s nemocí 8 pacientů). Pravděpodobným zdrojem byli infikovaní velbloudi.

Nový virus SARS-CoV-2 se rozšířil z Číny na konci roku 2019 postupně do více než 200 zemí. K 24. 4. 2020 byl prokázán u 2,48 milionu lidí, z toho u cca 170 tisíc zemřelých (6,87 %), v ČR u 7 188, z toho 213 zemřelých (2,9 %). K 13. 7. 2022 byl prokázán již u 554, 3 milionu lidí, z toho 6,3 milionu zemřelých.

Při přenosu tohoto koronaviru z původního hostitele, kterým byli patrně netopýři, hrál roli některý mezihostitel, pravděpodobně drobní savci luskouni. Virus se extrémně rychle šíří díky jeho pozdním symptomatickým projevům.

Z pohledu rizikovosti odpadních vod, je nutné si uvědomit, že se v nich mohou vyskytovat mnohem snadněji přenosné epidemicky významné patogenní mikroorganismy - humánní adenoviry, noroviry, rotaviry, virus hepatitidy A, virus hepatitidy E, enteroviry, parazitičtí prvoci, patogenní bakterie, např. Campylobacter, Salmonella spp., Escherichia coli, Listeria monocytogenes, včetně vysoce rizikových patogenů se získanou rezistencí na antibiotika, aj. Od roku 2011 se v EU zdvojnásobil počet infekcí, které mají souvislost s kontaminovanou vodou. Jedná se zejména o viry se zvýšenou odolností ve vnějším prostředí (mezi něž však koronaviry nepatří).

Datum poslední aktualizace stránky: 4.8.2022

Kontakt

Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v.v.i.
Podbabská 2582/30
160 00 Praha 6
Česká republika

http://www.vuv.cz

Vedoucí řešitel projektu

RNDr. Hana Zvěřinová Mlejnková, Ph.D.
hana.mlejnkova@vuv.cz
+420 220 197 376
+420 724 583 662

Technicky zajišťuje

Hydroekologický informační
systém VÚV TGM
(HEIS VÚV)

http://heis.vuv.cz
© Copyright: Výzkumný ústav vodohodpodářský T. G. Masaryka, veřejná výzkumná instituce. Design: Jiří Picek. 2022. Fotografie: řešitelé projektu, není-li uvedeno jinak. Statistika přístupů