新冠病毒污水监测原理科普课件

新冠病毒污水监测原理科普污水里的健康密码2026年课程导览01污水里的健康密码从生活污水引出监测概念02病毒如何进入污水感染者排毒的科学原理03实验室如何找到病毒富集浓缩与核酸检测技术04从数据到预警完整监测流程与数据研判05全球实践与未来国内外案例与前沿展望01污水里的健康密码城市的下水道里，藏着一座城市的健康密码污水是一面健康镜子照出整座城市的健康状态。Q

污水为何能反映城市健康？A

每天冲马桶、洗碗、洗澡，污水汇入处理厂——看似只是脏水，但感染者即使无症状、从未就医，粪便里也会排出病毒碎片。Q

如何从污水中推断感染人数？A

碎片随千家万户污水进入管网，被实验室捕获后，可反推区域感染人数。这门学问叫污水流行病学：把城市污水看作社会的血液，通过检测人体排泄物标志物，结合流量、人口等参数，推断群体健康状况。一门学科的前世今生“1854年伦敦霍乱，人们首次把污水与传染病联系起来。”“一门原本小众的方法学，变成公共卫生前沿工具。”1缘起1854年·伦敦霍乱首次把污水与传染病联系起来2学科诞生2001年·污水流行病学美国EPA科学家

Daughton

正式提出概念：分析污水厂进水化学物质，反推社区居民药物滥用情况此后十多年，它主要服务禁毒部门3转型转折2020年·新冠疫情转折点：病毒经粪便排出让污水监测从毒品领域迅速转向传染病预警全球已有

超过70个

国家和地区启动新冠污水专项监测一门原本小众的方法学变成公共卫生前沿工具为什么盯上污水污水监测是宏观趋势雷达，核酸检测是微观精准定位，两者配合，防控才不再跟着疫情跑。

现状：个体检测的短板个体核酸检测精准，但要动员大量人力报告有滞后还漏掉从不做检测的无症状感染者

对策：污水监测恰好补上缺口非侵入：不需要任何人配合采样，水自己会流过来覆盖广：一个污水处理厂样本，代表成千上万甚至数百万人更早：病毒在症状出现前就从粪便排出，浓度变化常比确诊数更早给出信号它会取代核酸检测吗互补而非替代——污水监测管宏观预警，核酸检测管个体诊断。问：污水监测能替代核酸检测吗？污水监测看群体感染规模与趋势，无法锁定具体个人核酸检测锁定个体、指导治疗，精准到人问：污水数据可以直接下结论吗？水质干扰病毒浓度受水量、温度、酸碱度干扰综合研判须结合临床病例与流行病调查02病毒如何进入污水感染者的一次排泄，就是一次无声的报信一次排泄就是一次报信1起点是一个日常动作上厕所。感染者无论有无症状，粪便中都可能携带病毒颗粒。2这不是个别现象相当一部分感染者都会发生粪便排毒。3病毒由此进入城市管网冲水→楼栋管道→社区管网→污水处理厂或监测点位。每一次排泄，都是一次无意识的报信。污水监测成立的最根本前提正在于此：病毒会持续不断地从人体排入污水系统，等待被检测。病毒碎片不等于活病毒

污水监测，测的是痕迹，不是威胁科学事实：为何污水里的“病毒”并不可怕实验室寻找的不是完整活病毒，而是病毒的RNA片段病毒离开人体后迅速被稀释、降解，大多只剩核酸残存信号。意大利国家卫生研究所：检测到RNA≠

存在有传染性的活病毒RNA只是病毒的“身份证碎片”，不代表病毒仍然“活着”。这些基因碎片已无传染能力，却足以证明：这里曾有人排出过病毒。社会的血流理论血核心比喻：污水=社会的血流

验血医院验血看个人

护城河检测污水看全城三浓度反推三参数

人口区域人口规模

流量管网日流量

排毒感染者平均排毒水平

估算三者结合病毒浓度，即可估算社区感染规模界局限与边界

偏差人体代谢差异、管道降解、雨水稀释都会引入偏差

定位污水监测给的是趋势与范围，不是绝对精确数字从药物监测到疫情预警“原理相通，对象切换。”—从禁毒监测到传染病防控“原理相通，工具迭代，价值边界不断拓宽。”原理相通，对象切换新冠前监测毒品代谢物，经人体排泄物反推群体行为新冠后监测病毒核酸，逻辑不变，场景从禁毒扩至传染病防控2014年首次应用污水流行病学用于毒品滥用监测首创之举，为日后监测打下第一块基石此后十余年夯实基础积累采样、富集、分析经验为新冠监测做好技术准备2022年率先建成深圳建成城市级污水新冠病毒监测预警系统从科研走向实战的城市级应用03实验室如何找到病毒在浑浊的污水里，捕捉病毒的踪迹在浑浊里捕捉病毒就像在一大锅汤里捞几粒盐花——先把水收干、把盐粒聚到一起，才看得清、检得出。难难题污水太脏、太复杂，病毒被稀释得厉害，直接检测几乎无结果。对策先富集浓缩，把散落的病毒颗粒聚拢起来。依据：国家《污水中新型冠状病毒富集浓缩和核酸检测方法标准》方法：聚乙二醇沉淀法——加聚乙二醇和氯化钠，让病毒在盐作用下聚团，再离心沉底效果：两次离心，40毫升样本浓缩成500微升，检测灵敏度大幅提升聚乙二醇沉淀法拆解四步操作链回收率依赖温度与离心力精确控制四步操作链0.1检出限国内污水新冠监测推荐标准方法，检测灵敏度达

10copies/mL，可在病毒浓度极低的污水中捕捉到信号。取样加药第1步40mL

污水+约

4g

聚乙二醇+0.8g

氯化钠，充分混匀至完全溶解。低温振荡第2步4℃

摇床、150转/分，振荡2小时，病毒颗粒聚集成多聚体。离心沉淀第3步4℃、4800g

离心45分钟，病毒团块沉到管底。二次浓缩第4步弃上清，冲散沉淀后更高离心力再浓缩，最终得约

500μL

浓缩液。三种浓缩方法怎么选三种浓缩方法速览方法检出限处理时间适用场景

聚乙二醇沉淀法10copies/mL2.5小时以上常规实验室，结果稳定

铝盐混凝沉淀法10copies/mL1小时以内现场快速检测

离心超滤法100copies/mL约50分钟大体积样本没有绝对最优，只有场景匹配。选择依据：样本量大小、时间要求、实验室设备条件把病毒核酸请出来磁珠法原理加入表面特殊处理的磁性微珠，像磁铁吸铁钉一样专门吸附病毒核酸。用磁力把珠子连同核酸拉到管壁，洗去杂质。最后把纯净核酸释放出来。为什么必须提纯污水充满有机物和抑制剂，不清干净会干扰后续

PCR检测。实验室加入内部阳性对照，确认提取过程本身没有出问题。PCR让微量核酸现形极微量的病毒核酸片段被一轮轮复制扩增，直到信号强到仪器能测出来。与标准品对比后，实验室即可估算污水中的病毒浓度。PCR＝高精度复印机双靶标锁定针对新冠病毒，实验室同时检测N基因和ORF1ab基因，用专门设计的引物和探针去抓取。Ct值怎么读Ct值＝核酸扩增到可测水平所需的循环次数Ct值越低→样本病毒载量越高Ct值越高→病毒越少PCR＝高精度复印机极微量的病毒核酸片段被一轮轮复制扩增，直到信号强到仪器能测出来。更前沿的测序技术PCR的边界：能回答“有没有”“有多少”，但回答不了“变成什么样”。随成本下降，测序有望成为污水监测常规手段。测序补上缺口——中山大学郭城团队开发污水杂交捕获测序杂交捕获测序灵敏度与

PCR相当，同时识别多种呼吸道、肠道病毒提前

1–2周

预警临床病例趋势捕获

病毒基因组细节，追踪变异株传播路径怎么理解？打个比方：PCR像“验货点数量”，测序则像“读产品说明书”——不光知道货多货少，还能看清货品变成了什么模样。从“有没有病毒”，升级到“病毒在怎么变”。04从数据到预警一串检测数据，就是一张社区疫情地图点位布设是第一步三类点位，三层覆盖。“监测不是随便舀一瓢水化验，点位布设决定数据价值。”污水处理厂进水口核心监测点代表城市全域人群的综合排毒水平。医疗机构定点排水高风险点捕捉就诊与住院患者的早期信号。重点场所补充点位高校·大型社区·交通枢纽补全局部盲区。2026年7月，全国已布设

11267

个监测点位，覆盖

367

个地级及以上城市。布点越科学，样本越有代表性，后续研判才有意义。采样讲究时间与方法“为什么必须混合采样？——像做饭要尝整锅汤，而不是只看表面一层。”时间、温度、操作规范，每一个细节都决定最终数字是否可信。样本如何保存与转运？保存温度4℃低温，防止病毒RNA常温降解送检时限24小时内完成前处理采集对象与外包装外包装75%酒精双重消毒采集对象未经消杀的污水，瞬时水样或24小时混合水样实验室里的一整套动作流程主线预离心（视情况）→富集浓缩→核酸提取→RT-qPCR检测三级质控富集阶段加入鼠肝炎病毒等非人源病毒对照，确认浓缩无误核酸提取设置无核酸酶水对照PCR反应使用试剂盒自带阴性、阳性质控生物安全实验室等级生物安全二级以上人员防护三级防护废弃物高压灭菌双靶标判定双靶标均阳性直接判定单靶标阳性重复验证从检测报告到疫情地图污水里的一串数字，拼成了指导决策的疫情地图研判逻辑：单看数字不够，必须交叉验证污水侧：阳性率、病毒载量升降趋势、基因测序变异株类型临床侧：医院临床病例、门急诊流感样病例监测2026年7月全国数据阳性检出率

21.37%

，环比

下降5.45个百分点加权平均病毒载量

：环比下降近

三成综合研判多项指标同步走低，结合医疗机构数据交叉验证，结论：社区传播处于低水平平稳期，无大范围暴发风险。真实数据长什么样一份月报，三层信息。“细分数据，正是公共卫生决策的依据。”覆盖广度31个省份，全国覆盖47,219份污水样本采集、检测与上传点位差异38.61%医疗机构污水阳性率17.29%城市综合污水厂阳性率医院排水是更敏感的早期预警哨点区域与毒株华北、华东、华中、西北、东北病毒载量稳步走低华南、西南局部小幅波动当月以XDV亚分支和JN.1衍生变异株为主无全新高致病性变异株，突变以温和的免疫逃逸变化为主标准让数据可以比较全国成千上万个点位都在测污水，北京和广州的数字凭什么能放在一起比？答案在标准。“统一口径，数据才敢放在一起比”方法标准先行2022年发布的方法标准，统一了富集浓缩与核酸检测的技术路径。全流程规范落地2025年《污水中新型冠状病毒监测技术规范》进一步覆盖监测方案制定、点位布设、样本采集运输、数据管理报告，已于

2026年6月1日正式实施。质控倒逼做实衡水市疾控2025年底开展实验室间比对，用统一质控考核，倒逼各地把检测做准做实。05全球实践与未来污水哨兵，正在守护每一座城市纽约污水早于确诊的警报污水监测，让城市在病毒到来之前就听见警报提前10天发现奥密克戎早期预警2021年11月21日，纽约市污水中检出奥密克戎变异株，比当地首例临床确诊早

10天。这10天意味着：提前准备医疗资源、加速部署加强针、发布预警信息。隐性感染远超确诊能力揭示Biobot公司在纽卡斯尔县24小时试点中，污水估算感染人数远超同期临床确诊数，揭示大量未被核酸检测捕