Emalie K. Hayes 和 Graham A. Gagnon 在《Water Research》期刊2024年第261卷上发表了一篇关于水中病原体被动采样（passive sampling）技术的综述文章，题为《From capture to detection: a critical review of passive sampling techniques for pathogen surveillance in water and wastewater》。
本文作者来自加拿大达尔豪斯大学的土木与资源工程系的水资源研究中心。文章的核心主题是探讨被动采样技术在水和废水（包括废水、淡水、海水）中病原体监测中的应用及其发展历程。文章详细分析了从传统材料到创新型吸附剂（adsorbents）的演变，以及从基于培养的检测方法向分子检测方法的转变。文章的主要目的是通过对现有文献的全面回顾，评估被动采样技术在病原体监测中的效率、特异性和实用性，并提出未来研究方向。

文章首先介绍了被动采样技术在病原体监测中的背景和重要性。水质监测对人类的生存和健康至关重要，尤其是在城市化进程加快的背景下，病原体污染的风险日益增加。传统的采样方法如grab sampling（即时采样）虽然在某些情况下有效，但其无法捕捉到时间变化，可能导致污染水平的低估。被动采样技术通过持续捕获污染物，能够更好地反映环境中的病原体动态，尤其是在低频或低浓度污染物的检测中表现出显著优势。

文章回顾了被动采样技术的历史发展，指出其研究量显著增加的时期通常与重大公共卫生事件（如脊髓灰质炎病毒流行和COVID-19大流行）相关。从1916年首次在废水中监测病原体的应用，到21世纪在加拿大、大洋洲等地区的广泛研究，被动采样技术在全球水质监测中的地位逐渐提升。文章还分析了不同地理区域的研究趋势，指出尽管历史上研究主要集中在发达国家，但近年来更多来自欠发达地区的研究也逐渐增多，表明被动采样技术在全球范围内的扩展潜力。

文章进一步探讨了被动采样技术在不同水体（废水、淡水、海水、饮用水和灌溉水）中的应用现状。尽管大部分研究集中在废水中，但淡水、海水等其他水体中的病原体监测同样重要。文章指出，淡水系统中的病原体监测往往与废水管理基础设施的不足相关，而海水中的病原体监测则面临高盐度和pH值等独特挑战。被动采样技术在灌溉水中的应用也显示了其对食品安全的重要作用，但仍需进一步优化以可靠检测低水平病原体。

关于被动采样材料的选择，文章详细分析了从早期的纱布（gauze）、棉布（cheesecloth）到现代聚合物膜（polymer membranes）、热塑性材料（thermoplastics）、活性炭（activated carbon）等材料的演变。早期的材料如纱布和棉布因其简单易得而被广泛使用，但现代材料如聚合物膜和活性炭在病原体捕获效率和特异性上表现出显著优势。例如，电负性纤维素硝酸膜（electronegative cellulose-nitrate membranes）在新冠病毒（SARS-CoV-2）的废水监测中显示出较高的检测能力。

在检测方法方面，文章强调了从传统的培养和生化检测（culture-based and biochemical assays）向分子检测技术（如PCR、NGS）的转变。分子检测方法（如qPCR、ddPCR）提供了更高的灵敏度和特异性，能够更精确地量化病原体浓度。然而，文章也指出，现代分子检测方法在区分活性与非活性病原体方面仍存在局限性，需要进一步研究以更好地评估病原体的风险。

文章还分析了被动采样器的部署时间（deployment durations）对病原体检测效率的影响。不同材料和环境条件下，被动采样器的吸附动力学（adsorption kinetics）和采样速率（sampling rates）存在显著差异。文章指出，较短的部署时间（≤24小时）适合捕捉瞬态信号，而较长的部署时间（>24小时）则能更好地反映病原体在环境中的长期存在。

文章总结了被动采样技术在水和废水病原体监测中的潜在价值和未来研究方向。尽管被动采样技术在废水监测中已显示出与传统采样方法相当的敏感性，但如何将其结果与现有的水质标准框架结合起来仍需进一步研究。文章呼吁未来的研究应更多地关注淡水、海水和饮用水中的病原体监测，并通过实验和长期监测项目进一步验证被动采样结果的可靠性。

这篇综述的价值在于全面梳理了被动采样技术的历史、现状和未来发展方向，为研究人员提供了丰富的信息和启示。文章不仅总结了现有技术的优势和局限性，还提出了未来研究的重点，包括如何优化采样材料、提高检测方法的灵敏度，以及如何将被动采样技术更好地应用于全球水质监测和公共卫生决策中。通过推动这一领域的研究，被动采样技术有望成为应对全球水资源污染和传染病威胁的重要工具。