Drogy v komunálních odpadních vodách jako diagnostické médium

Drogy doprovázejí lidstvo od nepaměti. V naší současné společnosti se drogová závislost stala závažným problémem. Řadu velmi zajímavých a zcela objektivních informací o spotřebě drog přináší analýza komunálních odpadních vody rámci epidemiologického přístupu k odpadním vodám (wastewater-based epidemiology – WBE). Laboratoř oddělení hydrochemie VÚV TGM stanovuje vybrané nelegální drogy a další látky v odpadních a povrchových vodách.

Epidemiologie odpadních vod

Základ epidemiologie odpadních vod (wastewater-based epidemiology – WBE) byl položen na přelomu let 1999 až 2000 vyslovením hypotézy, že ke komunální odpadní vodě lze přistupovat jako ke zředěnému vzorku moče. Poprvé byla tato teorie aplikována v povodí řeky Pád. Zpočátku byl epidemiologický přístup k odpadním vodám využíván ke sledování spotřeby nezákonných látek v monitorované lokalitě a k upřesnění odhadu prevalence a užívání drog v populaci. Od doby svého vzniku se tento obor velmi rychle rozvíjí a díky stále se zdokonalující analytické technice je možno sledovat široké spektrum látek ve velmi nízkých koncentracích.

Schematický přehled epidemiologického přístupu k odpadním vodám

Komunální odpadní vody obsahují komplexní směs chemických látek včetně humánních metabolitů – biomarkerů. Kvantitativní měření těchto specifických látek může poskytnout informaci např. o způsobu stravování, zdravotním stavu obyvatelstva, výskytu chorob, spotřebě alkoholu, cigaret (nikotinu), léčiv a expozici monitorované populace environmentálními kontaminanty, např. pesticidy.

Odběry vzorků vody

Pro stanovení drog v odpadních vodách je optimální odebírat 24hodinové slévané vzorky. Nejčastěji se jedná o dílčí vzorky odebírané v pravidelných časových intervalech. Odběry se obvykle provádějí na přítoku na ČOV, případně i v dalších místech příslušné stokové sítě.

Odběrná místa na stokové síti města Ostrava

Bodové odběry nebo odběry 2hodinových slévaných vzorků jsou rovněž možné, ale výsledky z takto odebraných vzorků není vhodné používat k dalším přepočtům (zpětné kalkulaci).

Ilustrační záběry z odběrných míst

Stanovení nelegálních drog a dalších látek

Pro stanovení nelegálních drog a dalších látek v odpadních vodách byly v oddělení hydrochemie VÚV TGM, v. v. i., zavedeny a plně zvalidovány analytické metody na principu kapalinové chromatografie ve spojení s hmotnostní spektrometrií, s ionizací elektrosprejem v pozitivním i negativním módu a on-line prekoncentrací vzorku (on-line SPE-LC-ESI-MS). Stanovovány jsou následující látky:

  • „klasické“ drogy: 11-nor-9-karboxy-delta-9-THC, extáze (3,4- -methylen-dioxy-methamfetamin), metamfetamin, amfetamin, kokain, kokaethylen, benzoylecgonin, LSD (diethylamid kyseliny lysergové), heroin, morfin,
  • substituční léčba: metadon, 2-ethylidene-1,5-dimethyl-3,3-diphenylpyrrolidine (EDDP), Buprenorfin,
  • nové syntetické drogy: ethhylcathinone, pentedron, methylone, 4-methylethcathinon, mefedron, (4-methylmethcathinone), nor-mephedrone, alpha-pyrrolidinovalerophenone,
  • zneužívaná léčiva: cis-tramadol HCl, nor-diazepam, fentanyl, nor-fentanyl,
  • nikotin a jeho metabolity: nikotin, kotinin, trans-3-hydroxykotinin,
  • metabolit ethanolu: ethylsulfát,
  • prekurzor pro výrobu drog: efedrin hydrochlorid.

Zpětný výpočet (back calculation) „spotřeby drog

Ze zjištěné koncentrace sledovaných látek lze za předpokladu, že známe údaje o průtoku odpadní vody v době odběru a o počtu obyvatel napojených na příslušnou kanalizační síť, vypočítat odnosy jednotlivých sledovaných drog a jejich metabolitů. Pro srovnání mezi různými lokalitami se tato hodnota udává v miligramech na den a na 1 000 obyvatel (mg/den/1 000 obyvatel).

Výsledky na konkrétních příkladech

Extáze je typickou „párty“ drogou. Sloupce v modré barvě reprezentují odběry v pracovní dny, červeně jsou označené víkendové odběry. Sloupec v zelené barvě reprezentuje odběr ve státní svátek 1. 5. 2018, kterému předcházela řada akcí spojená s tzv. pálením čarodějnic.

Odnosy extáze v jednom z odběrných profilů pražské stokové sítě

Stanovení nelegálních drog v odpadních vodách pro porovnání mezi jednotlivými městskými aglomeracemi se v současnosti využívá v evropských srovnávacích studiích.

Využití analýzy komunálních odpadních vod pro porovnání spotřeby kokainu v evropských městech

Porovnávat mezi sebou můžeme také jednotlivé městské části.  V projektu Čistá voda –  Zdravé město: Komunální odpadní voda jako diagnostické médiu hlavního města Prahy bylo zjištěno, že ve čtvrtích, které jsou blízko centra Prahy a které jsou aktuálně velmi oblíbené k bydlení, je nejužívanější drogou kokain, narozdíl od ostatních oblastí, kde převládá pervitin.

Na základě zjištěných výsledků lze do částí, kde byla identifikována vysoká spotřeba nezákonných drog, cíleně nasměrovat preventivní akce. Také současná „covidová doba“ se projevila i ve spotřebě nezákonných látek monitorovaných prostřednictvím odpadní vody. Především u extáze (MDMA), která je typickou party drogou, se projevily omezení a zákazy akci, stejně jako následné uvolnění.

Spotřeba amfetaminu je obvykle nejvyšší o víkendech (červené sloupce). 11. dubna 2021 skončil nouzový stav, následovala opatření dle pandemického zákona. I když od 26. 4. 2021 ještě nebyl povolen provoz diskoték a podobných akcí, ale přeci jen došlo k určitému uvolnění, které se zřejmě projevilo i ve spotřebě extáze.

Nezákonné drogy a jejich metabolity se vyskytují i v povrchových vodách. Námi používané analytické metody jsou modifikovány i pro stanovení v této matrici.