基于污水流行病學(xué)評(píng)估非法藥物濫用情況的研究進(jìn)展

＊文建輝 彭靖愷 劉學(xué)圃 周如月 唐莉娟

（1.廣西壯族自治區(qū)桂林生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 廣西 541199 2.桂林電子科技大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 廣西 541004 3.桂林市公安局刑偵支隊(duì)技術(shù)大隊(duì) 廣西 541213）

非法藥物是一類使中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈刺激、鎮(zhèn)靜和致幻劑作用的物質(zhì)，同時(shí)，也被稱為受管制藥物或?yàn)E用藥物，常見的非法藥物有海洛因、鴉片、甲基苯丙胺、可卡因、搖頭丸、大麻等。非法藥物嚴(yán)重危害人類健康、影響家庭和諧、威脅社會(huì)治安、破壞國(guó)家經(jīng)濟(jì)，已成為當(dāng)今國(guó)際社會(huì)需要面對(duì)的共同問題[1]。近年來，污水流行病學(xué)已成為一種更可靠的方法來估計(jì)特定人群的非法藥物濫用率，該方法是從污水處理廠（WWTPs）進(jìn)水處收集廢水樣品，測(cè)定樣品中非法藥物或其代謝產(chǎn)物的濃度，通過WWTPs的流速、社區(qū)的人口以及藥物的排泄和代謝率，反演WWTPs服務(wù)區(qū)的藥物負(fù)荷量[2]。本文就污水流行病學(xué)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1.國(guó)內(nèi)外污水流行病學(xué)的發(fā)展

基于污水的流行病學(xué)研究主要在歐洲得到大規(guī)模的運(yùn)用。它首先在英國(guó)、比利時(shí)、法國(guó)、西班牙、挪威、芬蘭、瑞典、克羅地亞，以及整個(gè)歐洲[3-4]得到發(fā)展。隨后基于污水的流行病學(xué)的污水分析法也在美國(guó)[5-6]和加拿大[7]得到了廣泛應(yīng)用。相比之下，在歐洲和北美以外的地區(qū)，基于污水的流行病學(xué)研究很少。澳大利亞是第一個(gè)除了這些地區(qū)以外應(yīng)用污水分析法的國(guó)家。

污水分析法在中國(guó)引入相對(duì)較晚。Lai等[8]首先在中國(guó)香港使用污水流行病學(xué)對(duì)主要污水處理廠污水中的非法藥物的濫用情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，檢測(cè)出氯胺酮、甲基苯丙胺和可卡因等成分。然后Khan等[9]在2014年評(píng)估了中國(guó)四個(gè)特大城市（北京、上海、廣州和深圳）的非法藥物消耗情況，研究得出甲基苯丙胺（METH）與氯胺酮（KET）是主要消耗的非法藥物。2016年國(guó)內(nèi)研究學(xué)者[10-11]通過污水分析法對(duì)國(guó)內(nèi)不同區(qū)域城市的氯胺酮、甲基苯丙胺和海洛因消耗量進(jìn)行了評(píng)估，得出了中國(guó)這3種毒品消耗呈區(qū)域性差異。如今，污水流行病學(xué)在我國(guó)得到了更廣泛的發(fā)展。

2.污水流行病學(xué)的分析方法

污水分析法通過分析污水系統(tǒng)中各種非法藥物或其代謝物的濃度，進(jìn)而依據(jù)非法藥物代謝物的濃度反演非法藥物的消費(fèi)量。一般來說，污水分析法主要分為六個(gè)步驟：非法藥物目標(biāo)藥物殘留物（DTRs）的選擇、采集污水樣品、樣品分離與凈化、樣品分析和反演推算等步驟。

（1）污水樣品的采集與保存。污水流行病學(xué)采集的污水樣品通常是24h混合樣品，能夠反應(yīng)一天的平均情況。污水采樣有五種方法，即定時(shí)定量、流量等比例、時(shí)間等比例、等時(shí)等流量比例、等時(shí)等液位比例。其中定時(shí)定量采樣是污水流行病學(xué)采樣方法中最常用的方法，即經(jīng)過等量的時(shí)間間隔采集等量的樣品。

通常污水樣品需要進(jìn)行低溫冷藏，采集后的樣品應(yīng)儲(chǔ)存在硅烷化玻璃瓶、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）或高密度聚乙烯（HDPE）容器內(nèi)。取樣后為防止DTRs降解，一種保存方法是以0.1mol/L鹽酸調(diào)pH值為2，4℃條件下冷藏保存，72h內(nèi)分析，另一種保存方法是在-20℃條件下冷凍保存，待分析時(shí)先融化，然后進(jìn)行分析。

（2）樣品分離與凈化。一般來說，污水樣品通過0.45μm的微孔濾膜去除大的懸浮顆粒物，然后使用固相萃?。⊿olid Phase Extraction，SPE）方法富集DTRs。SPE是一種樣品的預(yù)處理技術(shù)，能夠有效地將分析的目標(biāo)物與干擾組分分離，降低基質(zhì)干擾，增加富集倍數(shù)，表1總結(jié)了處理污水所采用的不同的固相萃取方法。

表1 污水的不同前處理方法

（3）樣品的檢測(cè)方法。通常污水中大部分DTRs的濃度極低，LC-MS/MS是污水流行病學(xué)分析污水中化合物最常用的分析儀器。色譜柱是從樣品中把DTRs分離出來的核心部件，非法藥物主要使用反相C18柱。在選擇色譜柱的基礎(chǔ)上，再選擇合適的流動(dòng)相，通過使用不同流動(dòng)相的梯度，選擇性分開不同的化合物。根據(jù)色譜柱的不同分為正相和反相，確定流動(dòng)相體系、梯度洗脫條件和洗脫速度。優(yōu)化液相色譜條件，實(shí)現(xiàn)混合樣品的良好分離。表2總結(jié)了部分污水中毒品定量分析普遍所采用的色譜條件。

表2 污水分析方法

（4）非法藥物濫用率反算。人口數(shù)量估算是反演推算中的一個(gè)重要過程，主要研究?jī)?nèi)容是估算調(diào)查污水處理廠的服務(wù)人口數(shù)量，已知的人口消耗量與根據(jù)廢水中測(cè)量的藥物殘留和代謝物濃度估計(jì)的消耗量之間的關(guān)系反演非法藥物的使用情況。非法藥物使用計(jì)算的可靠性取決于是否選擇合適的DTRs，DTRs可以是藥物本身或者是其代謝產(chǎn)物。由于非法藥物在廢水和人體代謝/排泄中的穩(wěn)定性，因此有必要根據(jù)代謝物估算消耗量。Zuccato等人提出了可卡因和苯丙胺類興奮劑反算的第一個(gè)公式，如今，根據(jù)DTRs進(jìn)行總結(jié)，具體如下：

結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)于一些目標(biāo)藥物選用的DTRs如表3所示。

表3 目標(biāo)分析物的排泄率、分子量之比與校正因子

3.結(jié)論

大量研究所指出，當(dāng)下污水流心病學(xué)已經(jīng)是確定人口非法藥物消費(fèi)量的重要工具。如今，這種方法正在擴(kuò)展新型精神活性物質(zhì)和其他生物標(biāo)志物，以計(jì)算特定場(chǎng)所的人口規(guī)模、消費(fèi)、人口健康和疾病。但是在特定人群中，個(gè)體的排泄情況可能對(duì)總體結(jié)果產(chǎn)生重大影響。因此需要進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的取樣以及對(duì)更大的人群進(jìn)行取樣，以更準(zhǔn)確地揭示藥物消費(fèi)的趨勢(shì)。盡管存在上述不確定性，但污水分析法是監(jiān)測(cè)特定情況下合法和非法藥物消費(fèi)的時(shí)間和空間趨勢(shì)的有用工具，有助于當(dāng)代社會(huì)不斷更新藥物濫用的評(píng)估情況。