Советы врача
О чем расскажут сточные воды: секреты из жизни населения
4.7

О чем расскажут сточные воды: секреты из жизни населения

Что вы сегодня смыли в раковину на кухне? Что расскажут воды из вашей канализации ученым, врачам и даже полиции? Дмитрий Глуховский в романе «Будущее» описал систему управления численностью населения. В его мире, где создана «вакцина от старости», беременность под запретом: и так народу много. А отслеживают нарушивших закон по анализу сточных вод: как только в них попадает хорионический гонадотропин человека, гормон ХГЧ, в дом высылают бригаду штурмовиков.

Будущее? Фантастика? В романе все происходит в XXV веке. Но уже сегодня сточные воды могут многое рассказать. В них находят наркотики и гормоны, выявляют количество лекарств и их группы, ученые даже могут рассказать по анализам из стока каков доход жильцов в микрорайоне. 19 ноября, во Всемирный день туалета MedAboutMe рассказывает, зачем и как они это делают и какие тайны раскрывают сточные воды.

Канализация — источник информации

Канализация — источник информации

Мы привыкли, что сточные воды анализируют на предприятиях, автомойках и прочих промышленных структурах: надо же знать, кто загрязняет окружающую среду. Однако если есть методика анализа, почему бы ею не воспользоваться и в целях профилактики? А анализы таких жидкостей могут быть весьма информативными.

По водам, попадающим из домов в канализацию, можно понять, какой образ жизни ведут люди, насколько они здоровы физически и даже психически.

Анализ сточных вод в Афинах с 2010 по 2014 годы подтвердил: население страдает от экономического кризиса. В составе вод резко увеличилось количество транквилизаторов бензодиазепинового ряда, антидепрессантов и наркотических препаратов. На проблемы в системе здравоохранения в то же время указало снижение следов антибиотиков и нестероидных противовоспалительных препаратов.

Жители Пекина оказались чувствительны к росту плотности населения и типам застройки микрорайонов, кроме того, значительно вырос уровень жизни населения: увеличилось количество следов медикаментов, средств личной гигиены и бытовой химии в сточных водах.

В сточные воды попадает все, и рассказать анализы могут о том, что едят люди, чем лечатся, как часто стирают и моются, курят, пьют кофе, употребляют алкоголь, наркотики и многое, многое другое. Это очень информативный источник, хотя чаще его используют для отслеживания эффективности очистных сооружений: проблема загрязнения Мирового океана и питьевой воды сегодня становится все острее.

О микрозагрязнениях питьевой воды гормонами и медикаментами впервые заговорили еще 20 лет назад. И большинство очистных сооружений до сих пор не способно выполнять барьерную функцию для всех вредностей. Особенно ученые обеспокоены наличием в воде так называемых эндокринных дизраптов — веществ, нарушающих гормональный обмен. Это и синтетические гормоны, и другие соединения, например, бисфенол-А из бытового пластика, вызывающие аномалии в развитии головного мозга эмбрионов и способствующие возникновению гормонзависимых опухолей, в том числе рака молочной железы у мужчин.

Сегодня в Европе рассматривают вариант угольных фильтров и ультрафиолетовых ламп для очистки питьевой воды, которые несколько улучшат качество того, что попадает в дома. К примеру, в Швейцарии их внедряют на обслуживающие компании, но платить за очистку будут потребители: счет за воду увеличится примерно на 20 евро в год с человека. А в Берлине от них пока отказались: не по карману ни государству, ни компаниям, ни населению.

Количество микрочастиц пластика в воде порой превышает разумные пределы: к примеру, в США ежегодно в канализацию попадает 10 тонн одних только контактных линз. И об этом тоже могут «рассказать» сточные воды.

Кокаин, каннабис и метамфетамин

Кокаин, каннабис и метамфетамин

Все вполне логично: про анализ мочи на различные запрещенные препараты слышал каждый — если не в криминальной хронике, то по результатам обследования спортсменов мирового уровня. И если можно проверить выделения одного человека, почему бы не сделать это для целых городов?

Это не фантастика. Такие исследования проводятся уже больше 10 лет. Первая масштабная работа была проведена в 2008 году: ученые изучили методом масс-спектрометрии сточные воды, собранных на крупных очистных сооружениях в Милане (Италия), Лугано (Швейцария) и Лондоне (Великобритания). Анализировался уровень целевых остатков наркотиков, выделенных в результате употребления кокаина, опиатов, каннабиса и амфетамина.

В этих трех городах были получены воспроизводимые и характерные профили незаконного потребления наркотиков, что позволило впервые быстро выявить изменения в местном потреблении (например, потребление кокаина значительно возрастает в выходные дни в Милане).

И еще тогда специалисты предположили, что закономерности и тенденции употребления наркотиков в местных общинах можно отслеживать в реальном времени и на локальном уровне. И не только для борьбы за здоровье и порядок: окружающая среда тоже страдает!

Журнал Environmental Science & Technology опубликовал статью ученых США о вреде амфетамина. В проточных водоемах Балтимора в 2013-2014 годах его оказалось настолько много (до 630 нанограмм на литр воды), что это повлияло на бактерии, грибки и водоросли, которыми питаются мелкие беспозвоночные, уменьшило количества хлорофилла почти в половину, вызвало преждевременное появление водяных насекомых и в целом нарушило экосистему водной среды.

В Австралии тоже отслеживают количество амфетамина в рекреационных водах: он в них попадает из мочи при легальном и нелегальном приеме, а еще — как следствие нарушения условий производства, хранения и утилизации медицинских препаратов: выбрасывать таблетки тоже надо правильно!

Они знают, что вы едите

Они знают, что вы едите

Если с наркотиками и лекарственными препаратами, пластиком и химикалиями все более-менее понятно, то как же определить по сточным водам, что люди едят? Удивительно, но и это возможно: ученые Австралии уже применили методику для выявления количества фруктов и овощей в рационе горожан.

Журнал Proceedings of the National Academy of Sciences опубликовал результаты масштабного исследования вод с очистных станций, обслуживающих 21% населения всей страны. Благодаря анализу биомаркеров удалось выяснить не только, что едят люди из разных социально-экономических групп, но и какие медикаменты они принимают, сколько курят и как часто пьют алкоголь.

Результаты измерения концентрации 42 биомаркеров сопоставляли с официальной статистикой по социальному и экономическому положению жителей региона. И вот что оказалось.

  • Там, где аренда жилья стоит более 320 долларов США (в местном эквиваленте) в неделю, в сточных водах больше метаболитов витаминов B3 и B6, что указывает на овощи и фрукты в рационе: растительную клетчатку и цитрусовые.
  • Такой же результат показал анализ сточных вод из районов, где не только выше стоимость жилья, но и больше студентов вузов или топ-менеджеров. А вот там, где преимущественно жили люди со средним образованием и не столь удачной карьерой, было найдено гораздо меньше маркеров данных компонентов здорового рациона питания.
  • Витамин Е и различные искусственные подсластители, как показало исследование, получают с пищей везде, вне зависимости от класса, дохода или образования.
  • Кофе и алкоголь чаще пьют там, где стоимость аренды домов довольно высока. А вот курят, наоборот, чаще представители «среднего-среднего» класса и ниже.
  • Низкий социально-экономический статус положительно коррелирует с более высоким потреблением антидепрессантов, опиоидных анальгетиков (морфина, кодеина, метадона, трамадола), прегабалина (может быть использован как противосудорожное, обезболивающее при нейропатиях, наркотик, а также был связан с социально-экономическим кризисом в Греции и повышенным количеством суицидов), адреноблокаторов и т. д. Так, кодеина больше употребляли там, где живут семьи с одним родителем, а морфин логично чаще выявлялся в районах с более пожилым населением из-за болезней, проявляющихся хронической болью. Амфетамин, производное наркотика метамфетамина, «указывал» на отсутствие высшего образования. Изучили также наличие следов препаратов для сердечно-сосудистой системы, противоаллергических лекарств и многое другое.

Хотя результаты исследования и интересные, но часть подвергается сомнению самими же авторами. К примеру, биомаркеры цитрусовых могут попадать в сточные воды не только из домохозяйств, но и из промышленных производств после выбрасывания остатков. Какие-то компоненты могли оказаться изменены после «путешествия» по канализации.

Да и анализ на различные препараты тоже не особенно показателен: вероятно, где-то их понемногу употребляет значительная часть населения, а где-то — очень узкая группа, но «от души».

Тем не менее, подобные научные работы доказывают, что можно, благодаря косвенным факторам, выявлять, что ест и пьет население в конкретном районе, чем страдает и чем увлекается, где больше следов депрессии, а где — апельсинов. И такие параметры уже учитываются при многочисленных анализах, оценках и статистике как в области здравоохранения, так и в криминальных разработках. Не за горами оценка стоимости жилья и земельных участков по этим данным.

Сточные воды — настоящая сокровищница знаний о том, как живут люди. Возможно, довольно скоро такие анализаторы появятся в очистных сооружениях микрорайонов. По крайней мере там, где канализация есть: по оценкам Всемирной организации здравоохранения, из 7,7 млрд человек 54,5% все еще не имеют нормального туалета со смывом. И это — не меньшая проблема, чем пластик и отходы человеческого тела со всеми их компонентами в мировом океане.

Использованы фотоматериалы Shutterstock

Mass loading and emission of benzophenone-3 (BP-3) and its derivatives in wastewater treatment plants in New York State, USA / Wang W, Kannan K. // Sci Total Environ. - 2017 Feb

Seasonal changes in antibiotics, antidepressants/psychiatric drugs, antihistamines and lipid regulators in a wastewater treatment plant / Golovko O, Kumar V, Fedorova G // Chemosphere. - 2014 Sep

Comparison of pharmaceutical, illicit drug, alcohol, nicotine and caffeine levels in wastewater with sale, seizure and consumption data for 8 European cities / Jose Antonio Baz-Lomba, Stefania Salvatore, Emma Gracia-Lor // BMC Public Health. - 2016 Oct

Social, demographic, and economic correlates of food and chemical consumption measured by wastewater-based epidemiology / Phil M. Choi, Benjamin Tscharke, Saer Samanipour // PNAS . - October 22, 2019

Reflection of Socioeconomic Changes in Wastewater: Licit and Illicit Drug Use Patterns / Nikolaos S. Thomaidis, Pablo Gago-Ferrero, Christoph Ort // Environ. Sci. Technol.. - 2016, August 24

Wastewater-based epidemiology in Beijing, China: Prevalence of antibiotic use in flu season and association of pharmaceuticals and personal care products with socioeconomic characteristics / Yizhe Zhangab, Lei Duana, Bin Wang // Environment International. - April 2019

Chemical and physical changes in a variety of contact lenses during the wastewater treatment processes / Rolsky C, Kelkar V, Halden R // American chemical society meeting. - 19-AUG-2018

Occurrence and Potential Biological Effects of Amphetamine on Stream Communities / Sylvia S. Lee, Alexis M. Paspalof, Daniel D. Snow // Environ. Sci. Technol.. - 2016, August 11