科学家们利用细菌DNA追踪了全球18个港口城市的污水污染，揭示了当前检测方法未能发现的广泛污染问题。一项发表在《Nature Water》上的国际研究发现，五大洲的城市港口普遍存在污水污染。
研究人员测试了悉尼港多个地点的水质，包括沃特森湾（Watsons Bay），并发现人类污水的存在是一个普遍问题。研究人员使用分子技术分析了港口水样，通过检测人类肠道微生物群的DNA来识别全球范围内的污水污染。
来自麦考瑞大学的分子生态学家安东尼·查里顿（Anthony Chariton）副教授表示，研究人员首先找到了一个“全球签名”，可以用来区分污水与其他港口污染物。“我们对未经处理的污水样本进行了测序，以找到全球范围内的人类肠道标志物，这种方法使得指标具有人类特异性，而大肠杆菌则可能来自野生动物和家养动物（如鸟类和动物的粪便），”他说道。
该研究由威斯康星大学的桑德拉·麦克莱伦（Sandra McLellan）教授、麦考瑞大学的查里顿副教授和新南威尔士大学的彼得·斯坦伯格（Peter Steinberg）教授领导，并得到了悉尼海洋科学研究所世界港口项目的资助。研究团队包括来自澳大利亚、中国、美国、意大利、法国、西班牙、新加坡和巴西的合作伙伴。
查里顿副教授指出：“病原体通常很难检测，因为它们的浓度非常低，因此为了监测水质，通常使用大肠杆菌作为淡水环境的替代指标，而肠球菌则用于海洋环境。”然而，大多数用于检测游泳安全性的水质监测方法，如新南威尔士州的海滩观察（Beach Watch）和河流观察（River Watch）计划，使用的是培养技术，这要求细菌必须存活，因此只能测量近期事件。此外，这些方法不具备动物特异性；例如，大肠杆菌爆发可能是由于大量鸟类存在，也可能是由于污水处理系统故障，这两种情况的健康风险和管理措施截然不同。
为了应对这些局限性，在这项涵盖五大洲18个港口城市的全球研究中，研究团队引入了一种新的方法，使用分子工具测量与人类肠道菌群相关的细菌作为污水指标。悉尼、墨尔本和达尔文的港口是澳大利亚受测水域的一部分，香港、旧金山、檀香山和新加坡等国际地点也包括在内。
查里顿副教授表示：“研究证明，确实存在一种全球性的分子签名，可以用来开发全球指标。”
先进的技术显示，全球约有一半的水样中含有可测量的人类粪便细菌标志物，表明港口存在污水污染。“这些样本远远超过了之前的估计，而基于传统检测方法的数据仅显示18%的样本受到污染，”查里顿副教授说。使用这种新的水质检测方法可以突出显示港口污染是否源自不足的污水处理、溢流和其他结构性问题，从而帮助港口城市更好地监测其水资源基础设施。
研究结果对城市水体健康具有深远影响。“据估计，全球40%的人口生活在距离海岸100公里以内，快速的城市扩张对水资源及其管理带来了巨大压力，污水污染对人类健康和水体提供的服务构成了重大威胁，”查里顿副教授说。研究还发现，许多受污染地点的细菌群落源自污水基础设施，即它们显示出通常生活在管道中的细菌。“这种方法可以突出更长期的结构性问题，”查里顿副教授说。
他表示，这些发现为城市规划者、政策制定者和水资源管理者提供了一系列新的工具，以更好地管理和保护水生环境。随着城市继续增长和气候变化导致极端天气事件的频率增加，这些问题可能会进一步加剧，解决沿海水域的污水污染只会变得更加重要。虽然研究结果令人担忧，但也突显了改进的机会。“通过采用更敏感和特定的检测方法，城市可以获得更清晰的污水污染图景，并采取更有针对性的措施来解决问题，”查里顿副教授说。
查里顿副教授是麦考瑞大学自然科学学院的一位分子生态学家。
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