Когда мы нажимаем кнопку смыва, кажется, что все просто исчезает где-то в городских коммуникациях. На самом деле кое-кто очень даже ими интересуется. И это не Черепашки-ниндзя, а самые настоящие ученые. Зачем это нужно, и что же дает такая big data, рассказываем.
Химический и биологический анализ стоков сегодня помогает исследователям понимать, как меняется здоровье населения, какие привычки распространены в разных районах и какие экологические риски появляются раньше, чем становятся заметны обычными методами.
При этом речь идет не о наблюдении за конкретными людьми. Ученые работают с усредненными данными по району, городу или отдельной территории.
Город под микроскопом: что рассказывают стоки?
Несмотря на то, что состав сточных вод постоянно меняется, он помогает увидеть то, что не всегда отражается в опросах и официальной статистике. Современное оборудование (такое как масс-спектрометры) позволяет находить молекулы веществ в концентрации «одна капля на олимпийский бассейн». Вот лишь несколько направлений, где канализация становится главным свидетелем:
1. Карта привычек большого города
По метаболитам в воде учёные восстанавливают реальную картину повседневных привычек горожан, стоки беспристрастно фиксируют всё как есть.
Динамика недели. Канализация чётко показывает «эффект выходного дня»: концентрация этанола и продуктов его распада резко растёт в ночь с пятницы на субботу, а уровень кофеина, наоборот, достигает пика в утренние часы будних дней. По этим кривым можно буквально нарисовать ритм города.
География вкусов. В бизнес-кварталах и районах с дорогим жильём состав стоков заметно отличается от спальных окраин: где-то преобладают маркеры свежих овощей и фруктов, где-то — следы полуфабрикатов и сладких напитков. Это даёт городским службам данные для программ здорового питания, точнее любых соцопросов.
Никотин и сахар. По следам котинина (продукта распада никотина) учёные оценивают долю курящих в районе, а по уровню искусственных подсластителей — масштабы потребления сладкой газировки.
2. Фармацевтический след и уровень стресса
Ученым не обязательно связываться с лечебными учреждениями. Сточные воды позволяют оценить психическое и физическое здоровье тысяч людей одновременно. Пусть это и будет «среднее по больнице», но каждый отдельный житель в этом случае неинтересен.
По следам антибиотиков и по самим бактериям в стоках исследователи делают выводы о том, появляются ли в популяции микробы, устойчивые к лекарствам. Это позволяет среагировать ещё до того, как проблема дойдёт до клиник и приобретёт массовый характер.
3. Гормоны и экология
По анализу сточных вод можно определить уровень кортизола (гормона стресса) в популяции. Но есть и обратная сторона: бытовая химия и пластик выделяют вещества, имитирующие эстрогены. Химический анализ фиксирует, как все это влияет на экосистему рек, куда попадает очищенная вода.
Стоки на службе города
Иногда анализ стоков помогает не только ученым, но и городским службам. Если в сточных водах резко повышается концентрация определенных химических соединений, специалисты могут понять, что где-то произошел несанкционированный сброс.
В европейских городах внезапные выбросы тяжёлых металлов или редких химикатов не раз помогали найти предприятия, которые сливали отходы в канализацию в обход очистных сооружений.
Тот же метод работает и для сельскохозяйственных стоков: по концентрации пестицидов и удобрений можно понять, какие поля дают утечку в водоёмы.
Такие данные помогают быстрее находить экологические нарушения, контролировать работу предприятий и предотвращать попадание опасных веществ в городскую систему водоотведения.
Будущее: «умная» канализация
Вирусы распространяются мгновенно, и происходит это за пару дней до первых симптомов и обращений к врачам.
По следам массовых безрецептурных препаратов — обезболивающих, жаропонижающих — можно отслеживать сезонные волны ОРВИ.
Химический и биологический анализ стоков позволяет определить вспышку болезни за неделю до официальной статистики, предоставляя властям драгоценное время для подготовки.
Почему это важно
На первый взгляд может показаться, что анализ сточных вод на грани вмешательства в личную жизнь людей. На самом деле, этот метод — самый этичный. Анализ сточных вод полностью анонимен. Ученые не знают, что делали именно вы, какие у вас заболевания, но они могут сделать выводы, что определенное количество проживающих в этой местности употребляют слишком много сахара или находятся в зоне риска по дефициту йода.
По сути, канализация становится невидимой аналитической системой города. Не самой приятной на вид, но очень полезной для науки, экологии и здравоохранения.
Было интересно? Тогда подписывайтесь на наш канал, чтобы не пропускать новые публикации.
Что еще почитать: