Ing. Věra Očenášková Komunální odpadní voda jako diagnostické medium města VITATOX 2018 Dvůr Králové nad Labem 14.-16. 5. 2018
Představení VÚV TGM, v.v.i. výzkum stavu, užívání a změn vodních ekosystémů a jejich vazeb v krajině a souvisejících environmentálních rizik, hospodaření s odpady a obaly odborná podpora ochrany vod, protipovodňové prevence a hospodaření s odpady a obaly, založená na uvedeném výzkumu
Město budoucnosti
Čistá voda Zdravé město. Komunální odpadní vod jako diagnostické medium hlavního města Prahy Základní údaje o projektu: Poskytovatel dotace: Hlavní město Praha Program: Operační program Praha pól růstu ČR Registrační číslo: CZ.07.1.02/0.0/0.0/16_040/0000378 Doba řešení: 2018-2020 Hlavní řešitel: Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, veřejná výzkumná instituce Externí subdodavatel: Accendo o.p.s. Sociodemografická studie zájmových lokalit a oblastí
Čistá voda Zdravé město. Komunální odpadní vod jako diagnostické medium hlavního města Prahy Plánované výstupy projektu: Mapové vrstvy pro Geoportál hlavního města Praha Metodika využitelná i v dalších městech
Epidemiologie odpadních vod Stručná historie Vznik nového vědního multidisciplinárního oboru okolo roku 2000 2001 Christian G. Daughton poprvé představil tento přístup DAUGHTON, c.g. Illicit drugs: contaminants in the environment and utility in forensic epidemiology. Rev.Environ. contam. toxicology. 2001, (210), 59-110. 2005 Ettore Zuccato et al. - první využití v praxi sledování kokainu v povrchové vodě Rychlý rozvoj v rámci Evropy i celosvětově
Epidemiologie odpadních vod Stručná historie K odpadní vodě lze přistupovat jako k velmi zředěnému vzorku moči Přístup umožněn díky rychlém rozvoji nových instrumentálních analytických technik, především LC-MS Látky lze stanovovat v nanogramových i subnanogramových množstvích V současnosti běžně využívaný přístupk odpadním vodám
Schematický přehled epidemiologického přístupu Konzumace sledovaných látek Koncentrace sledovaných látek a metabolitů v odpadní vodě (ng/l) Metabolismus Urinární exkrece Odpadní voda ČOV Příprava vzorků pro analýzu (LC-MS/MS) Odběr vzorků (nátok na ČOV) Odnos látek a jejich metabolitů (g/den) Množství užité látky (g/den) Množství užité látky (g/den na 1000 obyvatel) van Nuijs ALN et al.: Science of the Total Environment 409, 3564-3577, 2011
Zpětná kalkulace
Současné využití epidemiologie odpadních vod Sledování spotřeby drog v monitorovaných lokalitách Cílem je upřesnění výpočtu odnosu (spotřeby drog) v sledované lokalitě Upřesňování způsobu odběru Sledování chování v kanalizačním systému Doba zdržení v kanalizaci Přítomnost biofilmu Upřesňování korekčních faktorů pro zpětnou kalkulaci
mg/den/1000 obyvatel 800 700 Kokain v odpadních vodách evropských měst v roce 2014 716,4 600 500 461,1 400 380,3 300 270,9 200 159 100 72,9 0 26,3 21,1 11,1 9,3 Zdroj: EMCDDA a VÚV TGM VITATOX 2018 Dvůr Králové nad Labem 14.- 16. 5. 2018
Další využití Epidemiologie odpadních vod Sledování spotřeby alkoholu v monitorovaných lokalitách Spotřeba léčiv, jejich zneužívání Sledování specifických látek Markery zdravotního stavu obyvatelstva Umělá sladidla Kafein Vystavení populace určitým chemikáliím Pesticidy z potravin Zpomalovače hoření Perfluorované látky
Využití biomarkerů pro sledování zdravotního stavu populace Rozdělení biomarkerů do čtyř skupin Monitoring životního stylu Sledování stravovacích návyků Hodnocení zdravotního stavu populace a výskytu chorob Dopady stavu životního prostředí na člověka (expozice pesticidům, PAH, aflatoxinům) Obrovský potenciál epidemiologického přístupu k analýze odpadních vod. THOMAS, Kevin V. a Malcolm J. REID. (2011). What Else Can the Analysis of Sewage for Urinary Biomarkers Reveal About Communities? Environmental Science., 45(18), 7611-7612. DOI: 10.1021/es202522d. ISSN 0013-936x.
Sledované drogy Metamphetamin Amphetamin MDMA Kokain Benzoylekgonin Kokaethylen Heroin Morfin LSD Metadon a EDDP Buprenorfin Efedrin Tramadol nor-thc Fentanyl Diazepin NSD
Sledování spotřeby alkoholu Ke sledování alkoholu se využívají specifické metabolity Ethylen sulfát Ethylen glukuronid Nadužívání alkoholu způsobuje mnohem více zdravotních potíží než zneužívání drog REID, Malcolm J., Katherine H. LANGFORD, Jørg MØRLAND a Kevin V. THOMAS. Analysis and Interpretation of Specific Ethanol Metabolites, Ethyl Sulfate, and Ethyl Glucuronide in Sewage Effluent for the Quantitative Measurement of Regional Alcohol Consumption. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 2011, 35(9)
Sledování spotřeby nikotinu Sledování nikotinu Metabolit kotinin Porovnání oficiálních statistik o spotřebě cigaret s výsledky získanými analýzou odpadních vod Velmi dobrá shoda výsledků CASTIGLIONI, Sara, Ivan SENTA, Andrea BORSOTTI, Enrico DAVOLI a Ettore ZUCCATO. A novel approach for monitoring tobacco use in local communities by wastewater analysis. Tobacco Control. 2014, 24(1), 38-42. MACKUĽAK, Tomáš, Lucia BIROŠOVÁ, Roman GRABIC, Jaroslav ŠKUBÁK a Igor BODÍK. (2015). National monitoring of nicotine use in Czech and Slovak Republic based on wastewater analysis. Environmental Science and Pollution Research., 22(18), 14000-14006.
Sledování spotřeby léčiv Důležité jsou metabolity jednotlivých léků Umožňují oddělit opravdu použité léky od léků zlikvidovaných prostřednictvím kanalizace Porovnání množství předepisovaných, případně prodaných léků s nálezy v odpadních vodách Možnost porovnat legální trh s černým trhem u předepisovaných léčiv Opioid tramadol Metadon Buprenorfin
Koncentrace (ng/l) 1200 Porovnání průměrných koncentrací v letech 2014 a 2018 1000 800 600 400 2014 2018 200 0 VITATOX 2018 Dvůr Králové nad Labem 14.-16. 5. 2018
Shrnutí Komunální odpadní vody obsahují komplexní směs chemických látek včetně humánních metabolitů biomarkerů. Kvantitativní měření těchto specifických látek poskytne informaci např. o způsobu stravování, zdravotním stavu obyvatelstva, výskytu chorob, spotřebě alkoholu, léčiv a expozici populace environmentálním kontaminantům. Kasprzyk-Hordern, B., Bijlsma, L., Castiglioni, S., et al. Wastwater-based epidemiology for public health monitoring. Water and Sewerage Journal, 4, p. 25-26
Poděkování VEOLIA a.s. Pražské vodovody a kanalizace a.s.