Hrvatski zavod za javno zdravstvo (HZJZ) u suradnji sa Zagrebačkim otpadnim vodama d.o.o. (ZOV) proveo je projekt ispitivanja otpadnih voda na prisutnost RNA virusa SARS-CoV-2 kao odgovor na pandemiju COVID-19. Projekt je proveden u suradnji s Uredom Svjetske zdravstvene organizacije u Republici Hrvatskoj (RH), a financirala ga je Vlada Savezne Republike Njemačke.

Epidemiologija zasnovana na otpadnim vodama predstavlja analizu otpadnih voda radi utvrđivanja prisutnosti bioloških ili kemijskih sredstava u svrhu praćenja javnog zdravlja. Ovakav pristup se ranije koristio za otkrivanje prisutnosti farmaceutskog ili industrijskog otpada, lijekova, virusa i potencijalne pojave bakterija otpornih na antibiotike.

Ispitivanje otpadnih voda na prisutnost RNA virusa SARS-CoV-2, provodi se već u nekoliko zemalja u Svijetu uključujući i neke od država članica Europske unije kao što su na primjer Italija, Nizozemska, Mađarska, Španjolska, Francuska.

Virusne čestice u otpadnim vodama

Izolacija virusne RNA iz otpadne vode ukazuje da su u kanalizacijskom sustavu prisutni dijelovi genetskog materijala SARS-CoV-2 virusa, što potvrđuje da zaražene osobe izlučuju virus fekalijama i ostalim ekskretima u kanalizaciju. Laboratorijskim metodama moguće je izolirati i dokazati dijelove genoma virusne RNA. SARS-CoV-2 može se nalaziti u stolici osoba s simptomatskom ili asimptomatskom infekcijom te nadzorom otpadnih voda prikupljamo podatke o obje vrste infekcije.

Kontinuirano praćenje otpadnih voda može se koristiti za utvrđivanje trenda trenutnih izbijanja, prepoznavanje novih izbijanja epidemije i prevalenciju infekcija. Uzorcima otpadnih voda ne može se utvrditi koje su osobe zaražene, ali kvantitativna određivanja SARS-CoV-2 u otpadnim vodama mogu pružiti informacije o značajnijim promjenama kretanja infekcije virusom SARS-CoV-2 u populaciji koja je priključena na postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda.

Otpadne vode grada Zagreba

Tijekom provođenja projekta ispitivane su otpadne vode sa Centralnog uređaja za pročišćavanje otpadnih voda grada Zagreba (CUPOVZ) kako bi dobiveni rezultati bili nadopuna postojećim nadzornim sustavima COVID-19 na području grada Zagreba i okolice koji predstavlja gotovo četvrtinu ukupnog stanovništva RH.

Kanalizacijski sustav grada Zagreba je mješovitog tipa i služi za odvođenje otpadnih voda iz stambenih i javnih zgrada, uključujući bolnice (sanitarna otpadna voda) i iz industrijskih pogona (industrijska otpadna voda) te za odvođenje oborinskih voda s krovova, prometnih i drugih površina (oborinska voda).

Uzorkovanja i ispitivanja

U okviru projekta uzorci otpadne vode uzorkovani su na ulazu i izlazu vode s CUPOVZ ponedjeljkom, srijedom i petkom u periodu od 1.12.2020. – 18.02.2021. godine.

Nakon uzorkovanja uzorci su transportirani u laboratorij HZJZ na daljnju obradu odnosno ispitivanje prisutnosti i kvantifikaciju RNA SARS-CoV-2 virusa. Ispitivanje uzoraka provedeno je koncentriranjem virusnih čestica precipitacijom s polietilen glikolom i ekstrakcijom virusne RNA komercijalnim kitom za ekstrakciju (IDEXX DNA / RNA Magnetic Bead kit). Kvalitativno i kvantitativno ispitivanje provedeno je dokazivanjem N1 i N2 gena (nucleocapsid protein gen) virusa SARS-CoV-2 RT-qPCR testom (IDEXX SARS-CoV-2 RT-PCR test).

Rezultati

U okviru projekta na Centralnom uređaju za pročišćavanje otpadnih voda grada Zagreba ukupno je uzorkovano 80 uzoraka (ulazna i izlazna voda) pri čemu su svi uzorci ulazne vode, osim uzorak od 18.2.2021., bili pozitivni (39 od 40) dok su svi uzorci izlazne vode bili negativni (40 od 40). Slika 1. prikazuje virusno opterećenje (kvantifikacija virusne RNA obzirom na 24 satni protok) ulazne otpadne vode na CUPOVZ u promatranom periodu od 01.12.2020. do 18.02.2021. u korelaciji s brojem oboljelih od COVID-19 (broj aktivnih slučajeva) na području grada Zagreba.

Početkom prosinca na području grada Zagreba bilo je do 3913 aktivnih slučajeva s potvrđenom bolesti COVID-19, te se taj broj do kraja prosinca smanjio na ispod 1000. U isto vrijeme broj kopija virusne RNA je znatno viši u prvoj polovici prosinca te se smanjuje do kraja prosinca. Ovo smanjenje korelira sa strožim epidemiološkim mjerama koje su uvedene na području RH od 28. studenog do 21. prosinca 2020. godine.

U siječnju se broj aktivnih slučajeva kretao od 1113 do 318 osoba, te je vidljivo smanjenje kopija genoma virusa u uzorcima ulazne otpadne vode. Nizak broj kopija genoma virusa dokazali smo i u veljači kada je broj aktivnih slučajeva s potvrđenom bolesti COVID-19 na području grada Zagreba bio od 434 do 280 osoba.

Na otpadnu vodu kanalizacijskog sustava grada Zagreba utječu i oborine, na način da se otpadne vode razrjeđuju što utječe i na broj čestica virusa u ispitivanim uzorcima. Oborine koje su na području Grada Zagreba zabilježene na dane 9. i 10. prosinca 2020. godine značajno su smanjile broj kopija virusne RNA koje su izolirane iz uzoraka otpadnih voda (slika 1). Vidljiv je pad količine virusnih čestica i u ostalim danima sa značajnijim oborinama (npr. 29. prosinca 2020.).

Dokazivanje prisutnosti virusne RNA ne dokazuje viabilnost virusa. Kao što je naglašeno ispitivanje prisutnosti virusne RNA u otpadnim vodama može poslužiti za praćenje trenda kao i za rano upozorenje cirkulacije virusa u populaciji. Praćenje trenda se može koristiti za ublažavanje ili uvođenje mjera na području sliva otpadne vode koji gravitira CUPOVZ.

Uzorkovanja u okviru projekta završila su 18. veljače 2021. godine. U svrhu daljnjeg praćenja trenda nastavljeno je uzorkovanje jedan puta tjedno u skladu s preporukom Europske Komisije “Preporuka o monitoringu COVID-19 i njegovih sojeva u otpadnim vodama u EU” (“Recommendation on monitoring COVID-19 and its variants in wastewaters in the EU”).