Koronawirus w wodzie. Opracowano kalkulator do szacowania ryzyka zakażenia. Ważne badania z udziałem naukowców z Warszawy

Od początku wybuchu pandemii COVID-19, koronawirus stał się przedmiotem ogromnej liczby badań naukowców. Celem owych prac jest poznanie odpowiedzi na jak najwięcej pytań dotyczących patogenu, dzięki którym ludzkość będzie mogła skutecznie powstrzymać rozprzestrzenianie się wirusa.

We wspomnianych badaniach udział biorą naukowcy z całego świata, w tym także z Polski. Wyniki jednego z nich właśnie opublikowano na łamach prestiżowego czasopisma naukowego "ACS Environmental Science and Technology - Water". Uczeni z Łukasiewicza - Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki w Warszawie, wspólnie z ekspertami z Uniwersytetu w Exeter, Uniwersytetu w Glasgow i Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie przeprowadzili analizy dotyczące ryzyka przenoszenia COVID-19 przez wodę.

- Po wybuchu pandemii zespół naukowców, w tym ekspertów w dziedzinie jakości wody, epidemiologii, teledetekcji i modelowania, kierowany przez dr Jamiego Shutlera z University of Exeter, zainteresował się tematem możliwego ryzyka przenoszenia wirusa przez wodę. Bardzo szybko zorientowano się, że jeśli wirus byłby w stanie przenosić się w ten sposób, stwarzałoby to realne zagrożenie zainfekowania zwierząt wodnych. Rozpoczęto więc badania mające na celu określenie prawdopodobieństwa transmisji wirusa poprzez ścieki komunalne do wody i następnie zdolność jego przetrwania i transmisji do organizmów zwierząt wodnych i wodno-lądowych. Te badania realizowane są przez międzynarodowe konsorcjum w ramach europejskiego projektu badawczego AQUASENSE finansowanego z programu Horyzont 2020. Najogólniej mówiąc projekt dotyczy badania jakości wody - informuje na swojej stronie Łukasiewicz - Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki.

Opracowano specjalne narzędzie

W ramach powyższych badań, zespół naukowców zaprojektował dostępny bezpłatnie kalkulator, który pomaga oszacować ryzyko przeniesienia zakażenia po wycieku ścieków do wody. Kierujący pracami dr Shutler ma nadzieję, że ze specjalnego narzędzia będą korzystać przedsiębiorstwa wodociągowe i organizacje pozarządowe, posiłkując się nim w celu udzielania praktycznych porad społeczeństwu, jak zapobiegać zarażeniom koronawirusem. Twórcy kalkulatora podkreślają, że może mieć to szczególne znaczenie w tych częściach świata, gdzie występuje duży odsetek tymczasowych osiedli, jak np. obozy dla uchodźców lub gęsto zaludnione regiony o wysokim wskaźniku infekcji.

Naukowcy z Łukasiewicza przyznają, że władze sanitarne powinny traktować poważnie możliwość transmisji wirusa przez wodę, gdyż może to stanowić jedną z przyczyn trudności w opanowaniu pandemii. Przytaczają przykład z Nowego Jorku, w którym zeszłej wiosny nie udało się zidentyfikować źródła prawie połowy zakażeń pomimo ścisłej kwarantanny i śledzenia kontaktów. Całkowicie została pominięta możliwość transmisji wirusa SARS-CoV-2 np. przez piony kanalizacyjne.

- Jesteśmy w stanie wyliczyć zarówno spodziewane stężenie wirusa w ściekach w zależności od liczby chorych i warunków klimatycznych, jak i - na podstawie stężenia wirusa w ściekach - rzeczywistą liczbę chorych na danym obszarze - podkreśla dr inż. Krzysztof Zaraska z Łukasiewicz - IMiF, cytowany w komunikacie Łukasiewicza - Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki.

Koronawirus a temperatura i opady

Badania, których wyniki opublikowano w czasopiśmie "ACS Environmental Science and Technology - Water", skoncentrowano wokół hipotetycznych scenariuszy konsekwencji wycieku nieoczyszczonych ścieków komunalnych. Naukowcy podkreślają, że już wcześniej udowodniono, że patogeny wirusowe, takie jak SARS-CoV-2 można znaleźć w ściekach, w stężeniu odpowiadającym wskaźnikom infekcji w populacji.

Udokumentowano również zależność pomiędzy temperaturą a przeżywalnością koronawirusa, potwierdzając, że im mniej stopni Celsjusza, tym żyje on dłużej.

- Pozwoliło to badaczom na wyliczenie spodziewanej wartości stężenia wirusa w wodach, po wycieku ścieków i skorelowanie jej z liczbą zakażonych osób na danym obszarze. Do obliczenia potencjalnej siły wirusa w przypadku wycieku ścieków wykorzystano informacje na temat środowiska, wskaźnika zakażeń populacji i zużycia wody. Zaprojektowany przez naukowców model bardzo dobrze odtwarza historyczne wyniki pomiarów stężenia wirusa w oczyszczalni ścieków w New Haven (USA) z wiosny 2020r. Naukowcy uzyskali potwierdzenie, że większość wirusów (ok. 90%) wytrąca się w zbiornikach opadowych oczyszczalni ścieków oraz że ryzyku transmisji wirusa przez wodę sprzyja kombinacja niskiej temperatury i niskich opadów - czytamy w komunikacie Łukasiewicza.

Dr Jamie Shutler zaznacza, że jeśli chcemy powstrzymać przyszłe epidemie, należy zidentyfikować i przerwać wszystkie drogi transmisji.

Wieloryby a COVID-19

Eksperci podkreślają, że wyniki ich badań ukazują, jak nieumiejętne gospodarowanie ściekami oraz ich przedostawanie się do rzek może doprowadzić do rozprzestrzeniania się wirusa SARS-CoV-2 nie tylko wśród ludzi, ale także wśród zwierząt np. waleni. Posiadają one bowiem prawie identyczną strukturę białka ACE2 jak ludzie, co czyni je potencjalnie podatnymi na zakażenie.

- Najdalej migrujący gatunek płynie wzdłuż zachodniego wybrzeża Ameryki Północnej, aby po kilku miesiącach dotrzeć do żerowisk na Morzu Czukockim. Na zimę wracają tą samą trasą do wybrzeży Meksyku. Pokonywana corocznie trasa wynosi aż 16 tys. km, co jest najdłuższą znaną wędrówką podejmowaną przez ssaki. Tak się pechowo składa, że walenie nie tylko chętnie podróżują, ale również często żerują w ujściach rzek, w zlewniach których mieszkają miliony ludzi. Takim przykładem jest system Rzeki Św. Wawrzyńca, zamieszkały przez około 100 mln osób w USA i Kanadzie, którego chłodne wody sprzyjają długiej przeżywalności wirusa - informuje Łukasiewicz - IMiF w komunikacie.

Uczeni przypominają, że tryb życia wielorybów stanowi dla nich samych i innych zwierząt wodnych i wodno-lądowych spore zagrożenie. Brak kontrolowania ścieków i sprawdzania możliwości transmisji wirusa może sprawić, że COVID-19 będzie dla nich równie niebezpieczny, jak dla ludzi.

- Należy wspomnieć też o zwierzętach zamieszkujących obszary wokół zbiorników wodnych, które również posiadają prawie identyczną sekwencję białka ACE2. Mówimy tutaj nie tylko o organizmach zamieszkujących strefy tropikalne, ale również zimne jak np. renifery. Stąd konieczność poświęcenia dużej uwagi monitoringowi ścieków - zaznacza dr inż. Łukasz Migdał z Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie, cytowany w komunikacie Łukasiewicza.

Naukowcy wyjaśniają, że wyniki ich badań obrazują także, jak czuły jest nasz ekosystem i jak nieumiejętne gospodarowanie ściekami oraz ich przedostawanie się do rzek może doprowadzić do zaburzenia harmonii i rozprzestrzeniania się koronawirusa. Ich zdaniem, wykorzystanie przygotowanego przez ekspertów modelu, jak i obserwacja gospodarki wodno-kanalizacyjnej może pomóc w ocenie ryzyka rozprzestrzeniania się wirusa SARS-CoV-2, a także w przyszłości zapobiec kolejnym pandemiom.