摘要：在日常生活中，一见污水我们就要掩鼻而过。但污水也是一座巨大的信息宝库：一座城市中几乎所有的人类活动，从吸毒到疫情传播，都在污水中留下了痕迹。如今，人们越来越意识到，污水值得我们去细细“倾听”。
在一个城市里，每天进出最多的东西是什么?汽车?货物?人?……哈哈，都不是。是水!每天进出城市的水比任何货物都多得多。它们以纯净水进来，以污水排出去。
在日常生活中，一见污水我们就要掩鼻而过。但污水也是一座巨大的信息宝库：一座城市中几乎所有的人类活动，从吸毒到疫情传播，都在污水中留下了痕迹。如今，人们越来越意识到，污水值得我们去细细“倾听”。
污水监测：被用于跟踪毒品和疫情
你可能认为，在自家房子里发生的事情，只有你和四壁知道。可是别忘了，一旦你冲水，你在卫生间、厨房冲下去的东西，很快就会变成公共的。它们通过下水管进入下水道，在那里与你邻居、你邻居的邻居的污水汇合，最后到达当地的污水处理厂，成为可以被别人采集、化验的污水样本，以便了解你所在社区发生过什么事情。
几十年前，就有人提出过污水的这种用途，但直到21世纪才实现。2005年，在一项具有里程碑意义的研究中，研究人员从即将排进波河(意大利境内的一条河)的污水中取样，这些污水中包含500万人口的生活废水。研究人员测试了样本中可卡因及其主要代谢物苯甲酰丙氨酸。检测表明，污水中所携带的这些废物，差不多是每天消费4千克可卡因所产生的。这意味着，这一地区500万人口中，每天大约有4万人次吸食可卡因，而以前的估计是1.5万人次。这项研究最终导致在整个欧洲建立了一个污水监测系统，专门用于收集毒品消费的信息。
在21世纪初，美国也开始应用这种方法。美国的研究人员收集了来自全国各地的废水样本，并建立一个中心，将它们作为档案储存起来。他们的研究表明，两种通常被添加到肥皂和其他消费品中的抗菌化合物——三氯卡班和三氯生，在污水中持续的时间比以前认为的要长得多，从而危害环境。这一发现导致三氯卡班和三氯生在美国的消费品中被禁用。
污水还可以告诉我们疾病传播的情况。2019年底，当新冠肺炎在美国流行的时候，科学家意识到，新冠病毒可以在污水中被检测到，因此可通过监测污水来跟踪，而且以这种方式追踪病毒的传播，比使用其他手段要便宜得多。这一发现导致美国疾病控制中心在2020年启动了一个全国废水监测系统，用于监测疫情的发展。
同样，2022年2月，在任何临床病例出现之前，英国伦敦的污水监测系统就监测到了小儿麻痹症的爆发。根据这一结果，当局快速为该市的儿童提供了小儿麻痹症疫苗的加强针。
从污水中几乎可以检测一切化学物质
但是这一切只是小试牛刀，原则上，我们可以检测污水中的几乎任何东西，从饮食到处方药和个人护理用品。当然，并不是说这一切你都能在污水处理厂取样。你要想在污水中检测什么，部分取决于你在下水道的什么地方取样。
所有的污水最后都会汇集到污水处理厂。在这里取样，你可以很好地了解一个城市的人口接触化学品或传染病的总体情况。
另一方面，由于污水花了很长时间才到达污水处理厂，许多化学品，特别是那些与人体代谢有关的化学物质，在到达那里之前就已经分解了。你要想监测这些寿命短暂的化学品，就要到更上游的地方去取样。
通过对设置在社区或大型建筑物地下的检查井(为城市基础设施的供电、给水、排污、煤气管等安装、维修方便而设置的地下井)的污水进行取样，我们还可以更详细地了解一个特定社区甚至是个别建筑物内发生的情况。例如在疫情期间，研究人员就使用这种方法来跟踪养老院、医院等地方的病毒感染情况。
一旦得到了样品，研究人员将污泥与液体分开，然后在液体中搜寻感兴趣的化学物质。每种化学品都有特殊的标志，如质量和电荷，他们可以用质谱仪等技术把它们鉴别出来。同时，另一种称为PCR的技术可以检测特定的遗传物质片段，以识别特定病毒或细菌的基因。
科技揭露：藏在下水道中的秘密
这种对废水的近乎实时的监测，不仅已在毒品、疫情跟踪中发挥了重要作用，将污水的数据与其他来源的信息结合，还可以让我们获得更深层次的认识。
例如，澳大利亚研究人员把从废水中监测到的人体代谢物的数据与人口普查数据结合起来，调查社会经济、饮食和药物消费之间的关系。他们发现，更富裕、受教育程度更高的社区往往消费更多的柑橘、膳食纤维和咖啡因，而较贫穷的社区消费更多的阿片类止痛药、抗抑郁药和治疗高血压的药物。这表明，废水可以用来研究一个社会的经济、人口、健康、消费等因素，为决策者提供参考。在长期研究中，它甚至可以跟踪非传染性疾病(如糖尿病和肥胖症)的流行情况。
现在，从污水中取样大多需要人工，如果大规模采样，那是一件艰巨的任务。在未来，有一些采样和传感可由机器人自动完成。这样，我们对污水的监测就会更加高效和及时。
19世纪的法国作家雨果曾经称巴黎的下水道是一个隐藏着社会真相的地方，因为那时，很多见不得天日的犯罪活动都发生在巴黎地下那人迹罕至、迷宫似的下水道中。到了现代，城市的下水道依然是隐藏社会真相的地方，但让雨果意想不到的是，有些真相隐藏在臭气熏天的污水中，而我们利用科技手段，可以把这些真相揭露出来。
来源：大科技杂志社