三十年前，威斯康星州密爾沃基市供水系統中的一種微小寄生蟲引發了美國曆史上規模最大的水源性疾病爆發。儘管該市的水現在以其高質量而聞名，但全國各地的公共衛生部門仍在與同一種引起腹瀉的生物作鬥爭。是什麼讓它如此難以對付？
1993年4月，有關胃腸道疾病的報告開始湧入密爾沃基市衛生部門。一位當地的傳染病醫生最終確診了一例隱孢子蟲病，這是一種由寄生原生生物隱孢子蟲引起的感染。當衛生官員開始檢測糞便樣本中是否存在這種生物時，他們發現了更多病例。他們意識到，這種寄生蟲潛伏在管道中：在過去兩週裡，密爾沃基自來水廠收到了數十起關於當地自來水出現渾濁的電話投訴。
在那一年4月7日倉促召開的深夜會議上，密爾沃基市市長約翰·諾奎斯特問已故的傑夫·B·戴維斯，威斯康星州公共衛生部門的流行病學家，“你敢喝這水嗎？”戴維斯的回答“不，我不敢”，震驚了市長。不到一個小時，諾奎斯特安排了一場新聞釋出會，宣佈密爾沃基的飲用水除非煮沸，否則不安全飲用。電視臺新聞主播爭先恐後地報道市長的“煮沸飲用水”命令，報紙編輯們重新設計了頭版。
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在接下來的八天裡，密爾沃基清理並消毒了其水處理廠，州和聯邦官員宣佈供水安全飲用，煮沸飲用水的命令被撤銷。但到那時，超過40萬當地居民——約佔密爾沃基供水系統服務的80萬人口的一半——報告了隱孢子蟲病症狀，包括腹瀉、嘔吐、發燒、發冷和身體疼痛。藥店的貨架上擺滿了非處方胃腸道藥物。超過4000人被送往當地醫院。到危機消退時，至少有100人死於接觸這種寄生蟲。
隱孢子蟲至今仍是一個嚴重的健康問題。美國疾病控制與預防中心報告稱，2009年至2017年間，美國共爆發了444起隱孢子蟲病疫情，且每年平均增加13%。美國疾控中心2019年的一份報告估計，每年有823,000人感染該疾病，而向美國疾控中心報告的病例不到2%。
這些疫情發生在全國各地甚至更遠的地方。2023年9月下旬，巴爾的摩公共工程部宣佈，在一個大型飲用水水庫的樣本中檢測到隱孢子蟲。該市為身體狀況可能使他們更容易感染的人釋出了飲用水煮沸令。最近，北卡羅來納州和俄勒岡州也報告了疫情爆發。英國和紐西蘭在過去幾個月也與嚴重的疫情作鬥爭。
是什麼使隱孢子蟲病成為如此有害和頑固的健康問題？這種極具傳染性的疾病於1976年首次在人類身上報告，當人們飲用被隱孢子蟲汙染的水時就會傳播。在供水中，寄生蟲以卵囊的生命階段存在，卵囊直徑為四到五微米，並被保護性外殼包裹。這有助於該生物抵抗水處理設施傳統上使用的病原體殺滅過程。
一旦卵囊被攝入，外殼就會破裂——將隱孢子蟲釋放到宿主的腸道中，在那裡，少至10個寄生蟲就可能引起感染。這些寄生蟲以驚人的速度繁殖：感染後僅三到四天，一個人一天就可以在腹瀉中排出多達10億個卵囊。這種排出平均持續18天。
美國疾控中心流行病學家米歇爾·赫拉夫薩說：“隱孢子蟲有一個很長的潛伏期。“從您接觸病原體到出現症狀的時間，可能需要一週或更長時間。然後這些人必須病得很重才能去看醫生並接受檢查。”
隱孢子蟲病可引起一到兩週的噁心、胃痙攣、嘔吐、脫水和發燒，但最常報告的症狀是水樣腹瀉。儘管這種說法可能聽起來有些誇張，但赫拉夫薩說，感染者報告每天最多排便40次水樣便。
但腹瀉是許多疾病的症狀，大多數實驗室不會常規檢測糞便樣本中是否存在隱孢子蟲。由於隱孢子蟲難以檢測，且感染者可能具有數週的傳染性，流行病學家認為，許多病例可能未被報告，且疫情可能比表面看起來更廣泛。一些專家估計，只有1%的已確診隱孢子蟲感染病例被正式記錄在案。
科學家們確實知道如何預防隱孢子蟲疫情爆發：在公共飲用水到達水龍頭之前，殺死或過濾掉水中的寄生蟲。美國環境保護署的《臨時增強型地表水處理規則》(IESWTR) 要求大型供水系統從飲用水中去除99%的隱孢子蟲。1998年，美國環保署估計，實施該規則將“降低隱孢子蟲病疫情發生的可能性”。
然而，從公共飲用水中去除這些寄生蟲是一個極具挑戰性的過程。堅硬外殼的卵囊對許多市政水處理廠使用的氯消毒劑具有抵抗力。幸運的是，還有其他選擇。
臭氧氧化等先進技術已被證明可有效去除卵囊。在此過程中，一種名為臭氧發生器的裝置將氧氣流透過高壓電場，這會分解一些氧分子，其原子與其他氧分子結合生成臭氧。產生的氧氣-臭氧混合物被泵入儲罐，在那裡，高腐蝕性的臭氧會破壞水中任何微生物的細胞壁——使隱孢子蟲等寄生蟲失去活性——然後在自然分解前。然後，水會經過更多的過濾和處理過程，然後到達家庭水龍頭。
另一種選擇是將水暴露在紫外線 (UV) 下，紫外線可使隱孢子蟲卵囊失活，並使寄生蟲失去感染性。“紫外線是一個有趣的概念——基本上是在水透過紫外線反應器時對其進行照射——但該過程不一定會破壞生物體。該過程只是使其無法繁殖，”密爾沃基自來水廠的水廠經理丹·韋爾克說。
在密爾沃基隱孢子蟲疫情爆發後，該市投資超過5億美元升級其水處理廠設施；此後，其飲用水質量獲得了行業獎項。密爾沃基的處理過程始於臭氧氧化，並經過一系列旨在去除隱孢子蟲的步驟。該市對採取更多措施持開放態度。“我們一直在尋找是否還有其他處理技術可以新增到工廠中，以解決新興的擔憂，”韋爾克說。
然而，並非每個美國城市都檢測其飲用水中是否存在隱孢子蟲，而且它每年都在繼續侵襲。根據美國環保署於2023年9月釋出的《飲用水基礎設施需求調查和評估》(DWINSA)，美國需要在未來20年內投資6250億美元來升級其飲用水基礎設施。
與此同時，公共衛生專家正在努力改進診斷測試和報告工具，這有助於他們跟蹤疫情爆發。但美國疾控中心表示，準確的隱孢子蟲報告仍需數年時間——這意味著仍然存在像密爾沃基爆發的那種廣泛疫情的威脅。“隱孢子蟲不僅僅在當地傳播。它正在多個轄區傳播——我們可能沒有發現這些疫情爆發，”赫拉夫薩說。“感染可能從一個地點開始，迅速蔓延到五個不同的州。”