基于城市污水中新冠病毒浓度的社会面感染人数推断

Inference of the Number of Community-level Infected Individuals Based on the Concen-tration of SARS-CoV-2 in Urban Wastewater

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摘要为探究基于城市污水中新型冠状病毒(新冠病毒)浓度,采用线性拟合模型预测新冠病毒感染人数与医院报告感染人数的一致性,于2023年3月-2024年3月,在A、B两市污水处理厂设置采样点,每周采集1～2次水样,共采集478和882个水样,经聚乙二醇沉淀法富集浓缩后,用实时荧光反转录聚合酶链式反应定量检测,结合污水流量,计算新冠病毒周平均总拷贝数;以线性拟合模型预测A、B两市新冠病毒感染人数,采用一致性指数(d)、效率系数(E)、均方根误差(RMSE)和斯皮尔曼(Spearman)相关系数(r)进行一致性检验,评价模型预测精度.研究结果显示,A、B两市污水中新冠病毒检测阳性率分别为51.9％和86.3％;污水中新冠病毒周平均拷贝数与医院报告每日新增感染人数周平均值的总体变化趋势一致,且预测的新冠病毒感染人数与医院报告感染人数的波动变化一致;A、B两市预测值与报告值的d为0.854 0和0.853 4,E 为 0.566 6 和 0.588 0,RMSE 为 38.943 4 和 32.688 4,r 为 0.856 4 和 0.734 2,其中 d、E、r 一致性检验较好,而RMSE较差;A、B两市的预测值与报告值平均相差1.15和2.46倍.该方法对新冠病毒感染人数的预测结果与医院报告值相近,且在不同城市表现出相近的倍数关系,可为将来快速准确地预测新冠病毒感染人数提供预测框架.