水中の何か

アヒルの家族が、ウェスト・ラファイエットからウォバシュ川に下水が流れる経路にある最後のタンクの 1 つである、炭酸水浄化装置に浮かんでいました。 彼らは水面から水面に登った後、水面から「固形物」をすくい取る機械アームの上を、何も知らずによちよちと歩いていた。

それらの約30フィート下のタンクの底には、より重い固体が沈殿した。

このタンクは、ウェストラファイエットの水処理工場にある多くのタンクのうちの 1 つで、その過程で汚染物質や新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) などの病気の検査が行われます。 第三者企業に出荷され検査された水では、過去数カ月間に感染者数が増加していることが示されています。

処理された廃水が環境保護庁の清浄度基準を満たしていることを確認するために、酸素を吸収する細菌の増殖を引き起こす汚染物質であるリン、アンモニア、窒素がプロセスの複数の時点で検査されます。

廃水の pH が中性であることを確認するために検査されます。 他の病原体の存在の指標である大腸菌の存在は、蛍光分析と呼ばれるプロセスを使用して検査されます。

検査のほとんどは工場の敷地内の実験室で行われますが、工場では新型コロナウイルス検査の実施に BioBot と呼ばれるサードパーティ企業を使用しています。 EPAも他の誰も、新型コロナウイルスのレベルのパラメーターを設定していません。

ティピカヌー郡が地域のパンデミックをより深く理解できるよう、工場は2020年にその試験を開始した。

工場の管理者デビッド・ヘンダーソン氏は、バイオボットが米国人口のできるだけ多くに新型コロナウイルス検査を行うという目標の一環として、検査サービスを提供するよう工場に連絡を取ったと述べた。

バイオボットのテスト

ウェストラファイエット下水処理場が下水を処理している間、バイオボットは全国の工場から採取した新型コロナウイルスのサンプルを検査している。 BioBotの代表者ヌール・シャラナ氏によると、昨年夏には米国人口の30％に新型コロナウイルスデータを提供したという。

ティピカヌー郡には 4 つの廃水処理施設がありますが、バイオボットにサンプルを送信するのはウェスト ラファイエット施設だけであり、バイオボットはウェスト ラファイエット施設のデータを使用して郡全体の新型コロナウイルス データを表します。

BioBot は、米国疾病管理予防センターと契約している唯一の廃水検査会社です。 すべての結果を CDC に報告します。

BioBot は、定量的ポリメラーゼ連鎖反応と呼ばれるプロセスを使用してサンプルをテストします。 廃水は新型コロナウイルスを死滅させ、そのRNAの断片を残します。 Q-PCR は、COVID RNA の存在を効果的に検査します。

最も一般的な COVID 検査は抗原検査です。 彼らは、色素を活性​​化する新型コロナウイルス抗体の存在、または持ち帰りの新型コロナウイルス検査で陽性反応が出た場合に見られる線を検査します。

抗原検査は安価に大量生産されますが、被験者は検査を活性化するのに十分な抗体を持っている必要があるため、偽陰性が生じる可能性があります。 感染の初期には、正確な結果を得るのに十分な抗体がない可能性があります。

一方、Q-PCR検査は専門の機器を必要とし、高価になる可能性がありますが、検出できるウイルスの量は極めて微量です。 Q-PCR 検査では、新型 RNA のセグメントに一致する「プライマー」と呼ばれる小さな RNA が製造されます。

プライマーを含むサンプルは、合成酵素とヌクレオチド、それぞれ DNA の「ビルダー」と「構成要素」と結合します。 これにより、新型コロナウイルスの DNA 鎖が生成されます。 DNA は加熱されると分割され、2 つの RNA のコピーが作成されます。

このプロセスは、サンプル中に数千コピーの COVID DNA が存在するまで繰り返されます。 科学者は、生成されたRNAの数に基づいて、元のサンプルに含まれるRNAのコピーの数を決定できます。

BioBot はサンプルを遺伝的にマッピングして、どの株の COVID が存在するかを認識します。 これらの結果から、検査担当者は地域社会に何人の感染者がいるのかを知ることはできませんが、時間の経過とともに感染者数が増加しているかどうかを示すことはできます。

タイス氏は、今月初めにニューヨーク郡の下水からポリオが発見されたことを引き合いに出し、この技術によりパンデミックが起こる前にパンデミックを発見する能力が得られると述べた。 BioBotは新型コロナウイルス以外の病気の検査は行っていないが、シャラナ氏は同社がインフルエンザの迅速結果検査を研究開発していると述べた。

シャラナ氏は、バイオボットは全50州の350以上のコミュニティからサンプルを受け取っていると述べたが、インディアナ大学ノースウェスト校の経済学部准教授マイケル・ポラック氏は、同社が調査できるのは人口密集地域だけだと述べた。

「すべてのコミュニティは廃水検査が必要です」とシャラナ氏は言う。 「たとえあるコミュニティが他のコミュニティよりも多くの病気を抱えていたとしても、依然としてすべてのコミュニティで検査が必要です。」

工場に送信されるレポートと BioBot が Web サイトに投稿するレポートには大きな違いがあります。 ポラック氏は、自社のウェブサイトのデータは「平滑化されており、レポートごとに数十万コピー単位で定期的に変動するウイルス量ではなく、時間の経過に伴う平均的なスパイクとディップを示している」と説明した。

ポラック氏は、彼らのデータ平滑化プロセスは「ブラックボックス化」されており、一般公開されていないと述べた。

シャラナ氏は、公式の新型コロナウイルス感染者数には「過少カウント」があると述べた。 病院、診療所、研究所、州はデータ共有協定を結んでいるが、ワクチン接種率の向上によりウイルスの重症度が低下したため、公式の新型コロナウイルス検査は減少している。

ポラック氏は、インディアナ州は病院に新型コロナウイルスの検査結果を共有するよう義務付けているが、州は自主的にこれらの結果をCDCに報告すると述べた。

ティピカヌー郡保健局の職員であるグレッグ・ルーミス氏は、同局が毎年感染症の数をインディアナ州疾病介入専門家に報告していると述べた。 狂犬病や結核などの病気が発生した場合、CDC に直接報告します。

同氏は、彼の部門がサル痘の症例を直ちにDISに報告したと述べた。

「報告可能な症例の疫学のために多くのデータを収集する必要がある」とルーミス氏は述べた。 「普通ではない症例数を報告しなければなりません。」

廃水の処理

下水処理場が水の新型コロナウイルス検査を行うずっと前から、水を処理していた。

ウェスト ラファイエットの下水処理場では、1 日あたり 613 万ガロンの下水を処理しています。 パーデューとウェストラファイエットには、工場の「流入タンク」で結合される「生汚泥」または「流入水」の個別のパイプがあります。

「パーデューは独自の都市だ」と同工場の研究所マネージャー、スティーブ・タイス氏は語った。 「学校が休みのときはタンク全体を停止しなければなりません。」

廃水は流入タンクから出た後、重力ろ過、嫌気性細菌の洗浄、および塩素処理を使用して汚染物質を除去する約 15 セットのタンクを通ってポンプで送られます。 きれいな水はポンプでウォバシュ川に送られます。

「私たちは、総浮遊物質や生物化学的酸素要求量、あるいは魚から酸素を奪う可能性のある水中の汚染など、汚染物質の95％を除去します」とタイス氏は語った。 「私たちは病原体や病気の原因となる微生物を野生に持ち込まないよう気を配っています。」

流入水の汚染物質は 1% 未満です。これは、川に戻された水の 0.05% のみに汚染物質が含まれていることを意味します。 流入水とは、洗い流された後に下水処理プラントに入るすべてのものを指します。 飲むのが完全に安全というわけではありませんが、病気を広めたり、植物や動物の生命に害を及ぼすことはありません。

Tice は 1 日に 1 回廃水サンプルを収集し、テストのために 3 日ごとに BioBot に郵送します。

サンプルは、工場の「排水」セグメント、つまり砂、土、トイレに流されるあらゆるものを含むほとんどの固形物が除去されるセグメントから収集されます。 自動サンプラーは、48 時間かけて 4 つの大きなボトルに廃水を満たします。

タイスさんはサンプラーからボトルを取り出しながら、「タイマーで自動的に水を吸い出してくれます」と語った。 こうすることで1日1回だけ回収できるようになります。

サンプラーは屋外の深い排水タンクの横に設置されており、その上にメンテナンスブリッジが設置されています。 近くには、廃水をろ過した黒ずんだ砂が詰まったゴミ箱があります。

Tice はサンプラーからボトルを取り外し、それらを 1 つの容器に注ぎ、「複合」サンプルを作成します。 放流排水は淡緑色で濁っています。

タイスのサンプルからの余剰分は、固形廃棄物でいっぱいのゴミ箱がある近くの建物の排水溝に流されます。

サンプルが収集されると、タイスはサンプルを研究室に持ち込み、3 日分のサンプルが収集されるまで冷蔵保管されます。

今月初め、タイスさんはバイオボット用のサンプルを処理するための検査技師クリス・スピアーズさん（38）を訓練していた。

スピアーズは、それぞれ 1 日分のサンプリングを表す 3 つのバイアルに 50 ミリリットルの廃水を満たしました。 次に、マサチューセッツ州ケンブリッジの BioBot 研究所宛ての FedEx パッケージ内の氷のプールにサンプルを置き、BioBot アプリを使用して記録します。

BioBot はテスト結果を 2 日以内に発表し、要約版を Web サイトに掲載し、工場に詳細なレポートを送信します。

同工場はEPAやインディアナ州環境管理局に新型コロナウイルスのレベルを報告していないが、IDMには月次の汚染物質報告書を送っている。 タイス氏は、汚染物質、特に大腸菌の濃度は「非常に低い」と述べた。

大腸菌レベルを検査するには、流出水を四角いプラスチックの泡が入ったプラスチックのパッケージに入れます。 パッケージは紫外線の下に置かれます。 大腸菌レベルが高い気泡は「リン光」を発し、青く光ります。

大腸菌レベルは、蓄光する泡と暗い泡の比率に基づいて計算されます。 IDM では、大腸菌スコアが 235 未満であることが要求されています。レベルが要件を超えた場合、プラントは 1 日以内に結果を IDM に報告します。

タイス氏は、このようなことが起こるのを見たことがないと言い、植物のスコアは通常 5 以下であると述べた。

タイス氏は、下水処理施設は1900年代半ばに最初に建設されて以来、継続的に拡張されてきたと述べた。

タイス氏は、1800年代、コレラや腸チフスのような一般的な病気は、未処理の下水が川に流されることで広がったと述べた。 同氏によると、1940年代にはウォバシュ川のカヌーに乗った人々は「下水の島々」の周りを操縦しなければならなかったという。

工場の最初の処理タンクは廃水から固形物をろ過するために建設されましたが、1972 年に浄水法が可決されるまでは工場内の唯一のタンクでした。

浄水法は、水質汚染物質に関する連邦規制を定めました。 プラントはウェスト ラファイエットから水が流出する方向に拡張を続け、そのインフラが上り坂の斜面に広がるまで続きました。

水は巨大な地下ポンプによって常に流れ続けます。 発電所が停電し、バックアップ発電機が故障すると、ポンプが作動しなくなり、発電所は下水で浸水します。

タイス氏は、ほとんどの廃水処理は重力によって行われると述べた。 固形物は清澄槽と呼ばれるタンクの底に沈みます。

残った固形物は無駄になりません。 スラッジの一部は、余分な水を除去する機械にポンプで送られます。

乾燥汚泥はその後、プラントで電気を生成するために燃焼されます。 タイス氏は、これにより工場は年間約6万ドルを節約できると述べた。

残りの汚泥は作物の肥料として使用するために保存されます。

嫌気性細菌を用いてアンモニア、リン、窒素を除去します。 細菌タンクは茶色の泡立つ汚泥で満たされており、汚染物質を消費するアメーバ、ワムシ、繊毛虫、その他の種類の細菌が供給され続けます。

タイス氏は、大規模な細菌培養を維持し、できるだけ多くの汚染物質を除去するために、廃水が細菌タンクを何度も循環していると述べた。

バクテリアタンクを出た後、水は微生物を殺す塩素接触システムを通って流れます。 塩素は重硫酸ナトリウムで除去されます。 プロセスのこの時点では、流れる水はキラキラと透明になり、ウォバッシュに送られる準備が整います。

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