ردیابی کرونا ویروس جدید(SARS-CoV-2) در فاضلاب بیمارستانی در زمان پاندمی کووید 19
ردیابی کرونا ویروس جدید در فاضلاب بیمارستانی در زمان پاندمی کووید 19
محورهای موضوعی : میکروب شناسی پزشکی
کلید واژه: COVID-19 , پساب, RNA ویروسی, اولترافیلتراسیون, پلی اتیلن گلیکول.,
چکیده مقاله :
سابقه و هدف: فاضلاب بیمارستانی به عنوان منبع مهم انتشار میکروارگانیسم های بیماری زا، از جمله ویروس نوظهور SARS-CoV8-2، در محیط زیست مورد توجه می باشد. در این تحقیق، فاضلاب دو بیمارستان منتخب اختصاص یافته به بیماران COVID-19 در شهر تهران، با روش RT-qPCR بررسی شد. مواد و روش ها: پارامترهای دما، pH، کدورت، میزان کل جامدات معلق (TSS)، اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD) و اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی(BOD) در نمونه های فاضلاب ورودی و پساب نهایی هر یک از بیمارستان ها سنجش شد. برای تغلیظ نمونه های فاضلاب و استخراج ژنوم ویروسی، از دو روش اولترافیلتراسیون و رسوب گذاری با پلی اتیلن گلیکول (PEG) استفاده شد. در نهایت به روش Multiplex One Step q-Real Time PCR دو ناحیهN وRdRP در ژنوم کروناویروس (SARS-CoV-2) بررسی شد. یافته ها: نتایج کاهش بار آلی (BOD و COD) و محتوای TSS فاضلاب نشان میدهد که تصفیه فاضلاب بیمارستان 1 کارآمد‌تر بوده است. همچنین، نتایج این مطالعه نشان می دهد که تغلیظ به هر دو روش اولترافیلتراسیون و رسوب گذاری باPEG در ردیابیRNA ویروس در فاضلاب موفق عمل کرده و وجود ژنومSARS-CoV-2 در نمونه های پساب ورودی و خروجی مثبت شده است. نتیجه گیری: وجودSARS-CoV-2 در پساب بیمارستانی می تواند هشداری برای مقامات بهداشتی برای بازنگری اساسی بهبود کارایی تصفیه خانه های بیمارستانی باشد. همچنین، نظارت بر جریان فاضلاب را می توان به عنوان ابزاری برای هشدار اولیه شیوع پاندمی ها در نظر گرفت.
Background & objectives: Hospital sewage is believed to be an important source of the spread of pathogenic microorganisms including the emerging SARS-CoV-2 virus in the environment. In this study, the performance of wastewater treatment system of three hospitals dedicated to COVID-19 patients in Tehran in removal of SARS-CoV-2 was investigated. Materials & methods: Wastewater samples were collected from the influent and final effluent of two hospitals. Samples were characterized in terms of temperature, acidity, turbidity, biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD) as well as total suspended solids (TSS). To concentrate RNA, Ultrafiltration and Polyethylene glycol (PEG) precipitation methods were done followed by RNA extraction and viral quantification using RT-qPCR. Finally, through Multiplex One Step q-Real Time PCR method, two N and RdRP regions in the genome of the SARS-CoV-2 were investigated. Results: The reduction of organic load (BOD and COD) and TSS content of wastewater show that wastewater treatment of hospital 1 was more efficient. Moreover, the results of this study show that concentrating by using both methods of Ultrafiltration and PEG precipitation method has been successful in tracking the presence of the viral RNA in wastewater. The presence of SARS-CoV-2 genome has been confirmed in influent and final effluent of two hospitals. Conclusion: SARS-CoV-2 in the hospital effluents can be a warning for sanitation authorities to establish new standards for hospital wastewater management. Besides, monitoring of sewage can be considered as a tool for early warning of the outbreak of pandemics.
1. Morawska L. Cao J. Airborne transmission of SARS-CoV-2: the world should face the reality. Environ Int. 2020; 139: 105730.
2. Wu Y. Guo C. Tang L. Hong Z. Zhou J. Dong X. Yin H. Xiao Q. Tang Y. Qu X. Kuang L. Fang X. Mishra N. Lu J. Shan H. Jiang G. Huang X. Prolonged presence of SARS-CoV-2 viral RNA in faecal samples. Lancet. Gastroenterol Hepatol. 2020; 5: 434–435.
3. Ahmed W. Angel N. Edson J. Bibby K. Bivins A. O'Brien J. Choi PM. Kitajima M. Simpson SL. Li J. Tscharke B. Verhagen R. Smith W. Zaugg J. Dierens L. Hugenholtz P. Thomas K. Mueller JF. First confirmed detection of SARS-CoV-2 in untreated wastewater in Australia: A proof of concept for the wastewater surveillance of COVID-19 in the community. Sci Total Environ. 2020; 138764.
4. Xagoraraki I, O’Brien E. Wastewater-Based Epidemiology for Early Detection of Viral Outbreaks. Women in Water Quality. 2020; 75-97.
5. Carducci A, Verani M, Battistini R, Pizzi F, Rovini E, Andreoli E, et al. Epidemiological surveillance of human enteric viruses by monitoring of different environmental matrices. Water Sci Technol. 2006; 54(3): 239-244.
6. Kitajima M. Ahmed W. Bibby K. Carducci A. Gerba CP. Hamilton KA. Joan B. Rose JB. SARS-CoV-2 in wastewater: state of the knowledge and research needs. Sci Total Environ. 2020; 739: 139076.
7. Lahrich S. Laghrib F. Farahi A. Bakasse M. Saqrane S. El Mhammedi MA. Review on the contamination of wastewater by COVID-19 virus: impact and treatment. Sci Total Environ. 2021; 751: 142325.
8. Hata A. Honda R. Potential sensitivity of wastewater monitoring for SARS-CoV-2: comparison with Norovirus cases. Environ Sci Technol. 2020; 54: 6451–6452.
9. Achak M. Alaoui Bakri S. Chhiti Y. M’hamdi Alaoui FE. Barka N. Boumya W. SARS-CoV-2 in hospital wastewater during outbreak of COVID-19: A review on detection, survival and disinfection technologies. Sci Total Environ. 2021; 761: 143192.
10. Majumder A. Gupta AK. Ghosal PS. Varma M. A review on hospital wastewater treatment: a special emphasis on occurrence and removal of pharmaceutically active compounds, resistant microorganisms, and SARS-CoV-2. J Environ Chem Eng. 2021; 7: 104812.
11. Ahmed W. Bertsch PM. Bivins A. Bibby K. Farkas K. Gathercole A. Comparison of virus concentration methods for the RT-qPCR-based recovery of murine hepatitis virus, a surrogate for SARS-CoV-2 from untreated wastewater. Sci Total Environ. 2020; 739: 139960.
12. LaRosa G. Bonadonna L. Lucentini L. Kenmoe S. Suffredini E. Coronavirus in water environments: occurrence, persistence and concentration methods - a scoping review. Water Res. 2020; 179: 115899.
13. Westhaus S. Weber FA. Schiwy S. Linnemann V. Brinkmann M. Widera M. Greve C. Janke A. Hollert H. Wintgens T. Ciesek S. Detection of SARSCoV-2 in raw and treated wastewater in Germany – suitability for COVID-19 surveillance and potential transmission risks. Sci Total Environ. 2021; 751: 141750.
14. Zhang D. Ling H. Huang X. Li J. Li W. Yi C. Zhang T. Jiang Y. He Y. Deng S. Zhang X. Wang X. Liu Y. Li G. Qu J. Potential spreading risks and disinfection challenges of medical wastewater by the presence of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) viral RNA in septic tanks of Fangcang Hospital. Sci Total Environ. 2020; 741: 140445.
15. Jamialahmadi N. Rahimi S. Esmaeili A. Hospital wastewater in Iran: a systematic review and challenges for proper management during coronavirus disease (2019) pandemic. J Appl Res Water Wastewater. 2021; 8 (1): 59-65.
16. Sangkham S. A review on detection of SARS-CoV-2 RNA in wastewater in light of the current knowledge of treatment process for removal of viral fragments. J Environ Manage. 2021; 299: 113563.
17. Mandal P. Gupta AK. Dubey BK. A review on presence, survival, disinfection/ removal methods of coronavirus in wastewater and progress of wastewater- based epidemiology. J Environ Chem Eng. 2020; 8: 104317.
18. Abu Ali H. Yaniv K. Bar-Zeev E. Chaudhury S. Shagan M. Lakkakula S. Ronen Z. Kushmaro A. Nir O. Tracking SARS-CoV-2 RNA through the wastewater treatment process. ACS ES&T Water. 2021; 1: 1161–1167.
19. Corpuz MVA. Buonerba A. Vigliotta G. Zarra T. Ballesteros F. Campiglia P. Belgiorno V. Korshin G. Naddeo V. Viruses in wastewater: occurrence, abundance and detection methods. Sci Total Environ. 2020; 745: 140910.
20. Balboa S. Mauricio-Iglesias M. Rodriguez S. Martínez-Lamas L. Vasallo FJ. Regueiro B. Lema JM. The fate of SARS-COV-2 in WWTPS points out the sludge line as a suitable spot for detection of COVID-19. Sci Total Environ. 2021; 772: 145268.
21. Kumar M. Kuroda K. Patel AK. Patel N. Bhattacharya P. Joshi M. Joshi CG. Decay of SARS-CoV-2 RNA along the wastewater treatment outfitted with Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) system evaluated through two sample concentration techniques. Sci Total Environ. 2021; 754: 142329.
22. Gonçalves J. Koritnik T. Mioč V. Trkov M. Bolješič M. Berginc N. Prosenc K. Kotar T. Paragi M. Detection of SARS-CoV-2 RNA in hospital wastewater from a low COVID-19 disease prevalence area. Sci Total Environ. 2021; 755: 143226