ABSTRAKT

Epidemiologický přístup k odpadním vodám (WBE, wastewater based epidemiology) je dlouhodobě využíván pro monitoring spotřeby drog především v městských aglomeracích. V tomto pilotním projektu byl aplikován na zjištění užívání drog ve vybraných školských zařízeních. Testy proběhly jak v základních školách (věk žáků 6–15 let), tak ve školách středních (věk studentů 12–19 let). Pozornost byla zaměřena na nelegální drogy (marihuana, metamfetamin, amfet­amin, kokain a extázi), z legálních drog na nikotin a jeho metabolity. Dále byl sledován efedrin. Odebírány byly bodové vzorky v době před začátkem vyučování od 7:30 do 8:05 a v době tzv. velké přestávky, tj. od 9:30 do 10:00, ev. 10:30–11:00.
Odběry byly realizovány ve dvou termínech, na začátku června a koncem září nebo začátkem října 2022. Pozitivní nálezy byly zjištěny u  tetrahydrokanabinolu (THC), efedrinu, metamfetaminu a metabolitů nikotinu, především trans-3-hydroxy-kotininu. Počet monitorovaných škol byl v souladu s možnostmi pilotního projektu velmi malý. Pro objektivní zjištění situace ve vzdělávacích zařízeních by bylo vhodné monitorovat reprezentativnější skupinu, ve které by byla zařazena např. i učiliště. Za zvážení také stojí jiný způsob odběru vzorků odpadní vody, např. několikahodinových slévaných vzorků. Tento způsob odběru však může být v mnoha vzdělávacích zařízeních neproveditelný.

ÚVOD

Multidisciplinární vědní obor epidemiologický přístup k odpadním vodám (WBE – Wastewater Based Epidemiology) se uplatňuje již více než 20 let. Je stabilní součástí zjišťování spotřeby zákonných i nezákonných drog, na které byl od počátku zaměřen [1–3], v populaci. Výsledky mezinárodního monitoringu užívání drog ve sledovaných městských aglomeracích jsou pravidelně publikovány na webových stránkách Evropského monitorovacího centra pro drogy a drogové závislosti (EMCDDA) [4, 5].

Dnes mohou komunální odpadní vody poskytovat komplexní informaci o zdravotním stavu populace, expozici populace environmentálním kontaminantům, o způsobu stravování, výskytu chorob či spotřebě léčiv [6].

Ke zvýraznění významu epidemiologického přístupu k odpadním vodám značně přispěla pandemie nemoci covid-19, neboť virové částice SARS-Cov-2 byly vylučovány infikovanou populací do odpadních vod. Nálezy těchto částic v odpadních vodách a měření jejich koncentrace může sloužit jako nástroj včasného varování před nástupem nemoci, neboť tyto částice jsou vylučovány ještě před typickými příznaky onemocnění [7, 8].

Vedle dnes již běžného monitoringu spotřeby vybraných legálních i nelegálních drog v městských aglomeracích lze podobných způsobem sledovat jejich užívání i v jednotlivých objektech. Zde je především velmi důležitý etický přístup, neboť by velmi snadno mohlo docházet ke stigmatizaci testovaných zařízení [9, 10]. Užívání drog bylo prostřednictvím analýzy odpadních vod sledováno např. ve vězeňských objektech [11, 12], vzdělávacích zařízeních [13–17] nebo také při jednotlivých akcích (hudební festivaly) [18].

V hydrochemických laboratořích VÚV TGM byly v předchozích letech prováděny odběry a analýzy jak ve vězeňských objektech, tak ve školských zařízeních, a odborný tým má tedy zkušenost i v této oblasti. Výsledky vesměs nebyly publikovány [19], a to již z výše zmíněných etických důvodů, nebo proto, že jde o výstupy komerčních zakázek, k nimž VÚV TGM nemá dispoziční právo. Grafické znázornění monitoringu je na obr. 1, který byl převzat z [15].

Obr. 1. Grafické znázorněni monitoringu ve vzdělávacích zařízeních (Zdroj: [15])
Fig. 1. Graphical representation of monitoring in educational facilities (Source: [15])

METODIKA

K analýze nezákonných drog v odpadních vodách vybraných školských zařízení byla použita akreditovaná metoda stanovení, plně automatizovaná on-line extrakce na pevnou fázi a analýza vysokotlakou kapalinovou chromatografií ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií (on-line SPE a LC-MS/MS),
podle povahy sledovaných látek pracující v ESI + nebo ESI – módu (ionizace elektrosprejem). Základem metody je postup, který publikovali Postigo a kol. [20]. Ve vytipovaných vzdělávacích zařízeních bylo ve spolupráci s pracovníky těchto institucí provedeno ohledání místa možného odběru vzorků. V jednom případě nebylo možno odběry z bezpečnostních důvodů provádět (velmi obtížně dostupné odběrné místo), proto bylo osloveno jiné zařízení. Ve všech vybraných školách byly odběry provedeny dvakrát v témže roce.

Odběry a analýza odpadních vod

Pro pilotní projekt byly vybrány čtyři školy z Prahy a jejího blízkého okolí – dvě základní školy a dvě gymnázia. Odběry byly realizovány na výtoku splaškových vod ze sledovaného objektu (kanalizační přípojce), v jednom případě byla zvolena dvě odběrová místa z důvodů uspořádání dané školy. Na obr. 2 je ilustrativní záběr odběrového místa. Odběry probíhaly v červnu a v září nebo říjnu roku 2022. Šlo o bodové odběry, které byly prováděny ráno po otevření školy před začátkem vyučování mezi 7:30 a 8:05 a o tzv. velké přestávce, tj. v 9:30–10:00, ev. 10:30–11:00. Vzorky byly bezprostředně po odběru převezeny do laboratoře a uloženy do chladničky při teplotě 4–8 °C; pokud nebylo možno je zpracovat do 48 hodin po odběru, byly až do vlastní analýzy uchovávány zmrazené na teplotu -20 °C.

Obr. 2. Ilustrativní záběr odběrového místa na kanalizační přípojce (Zdroj: archiv VÚV TGM)
Fig. 2. Example of a sampling point on a sewage connection (Source: TGM WRI archives)

Podrobný postup stanovení je popsán v [21]. Po případném rozmrazení a kondicionaci na laboratorní teplotu byly ze vzorků filtrací přes membránové filtry odstraněny pevné nečistoty. Ke zfiltrovanému vzorku byl přidán směsný roztok vnitřních standardů včetně standardů izotopově značených. Dále byly vzorky extrahovány, přečištěny, zakoncentrovány na SPE koloně a analyzovány vysokotlakou kapalinovou chromatografií ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií (on-line SPE-LC-MS/MS). Systém pracoval podle typu analytu v ESI + nebo ESI – módu.

Ve vzorcích byla sledována marihuana prostřednictvím standardně analyzovaného metabolitu THC, 11-nor-9-karboxy-delta-9-THC (THC-COOH), tj. humánního metabolitu a hlavního exkrečního produktu THC, který je účinnou látkou marihuany, jejíž nálezy byly nejspíše předpokládány, dále extáze (MDMA, 3,4-methylen-dioxy-methamfetamin), metamfetamin (pervitin) a jeho metabolit amfetamin, kokain a jeho humánní metabolit a hlavní produkt vylučovaný močí benzoylekgonin, efedrin a nikotin a jeho metabolity kotinin a trans-3-hydroxy-kotinin. V českém prostředí je amfetamin uvažován z pohledu analýzy odpadních vod především jako metabolit metamfetaminu, nikoli jako samostatně užívaná droga. Metodou on-line SPE-LC-MS/MS v ESI – módu byla analyzována THC-COOH, ostatní látky byly analyzovány metodou on-line SPE-LC-MS/MS v ESI + módu. Naměřené výsledky (chromatogramy) byly následně vyhodnoceny odpovídajícím přístrojovým softwarem a ručně zkontrolovány analytikem.

VÝSLEDKY A DISKUZE

Vzhledem k omezeným možnostem tohoto pilotního projektu byly vzorky odebírány pouze ve čtyřech objektech. V tab. 1 jsou shrnuty všechny naměřené výsledky. Z etických důvodů jsou výsledky uváděny anonymně. Objekty A a C jsou školy střední (věk studentů 12–19 let), objekty B a D školy základní (věk žáků 6–15 let). Počet žáků/studentů ve školách se pohybuje v rozmezí 500–1 000. Výsledky jsou uváděny v koncentracích (ng/l), a nelze je tedy mezi sebou srovnávat. Průtoky odpadní vody v době odběrů nebyly měřeny. Výsledky proto není možno vyjadřovat jako např. ng/den/1 000 obyvatel. Přesto však z nich je možno usuzovat, zda jsou drogy ve sledovaném školském zařízení problémem.

Tab. 1. Kompletní výsledky monitoringu vybraných drog ve vzdělávacích zařízeních
Tab. 1. Complete results of selected drugs monitoring in educational facilities

Jako nejběžněji zneužívanou drogu jsme předpokládali marihuanu. Byla analyzována ve všech monitorovaných objektech, ne však ve všech odběrech. V objektu C byly nalezeny nejvyšší koncentrace této drogy, avšak jen v odběru ze dne 3. října 2022. Je možné, že termín prvního odběru, tj. 1. červen 2022, nebyl zvolen vhodně, neboť v tento den (Den dětí) mají některé školy speciální program. V dalších školách byly nalezeny řádově nižší koncentrace, a to vždy pouze v jednom odběru v jednom odběrném místě. Extáze (MDMA) se nevyskytovala v žádném vzorku, stejně jako kokain a jeho hlavní humánní metabolit vylučovaný močí benzoylekgonin. Metamfetamin (pervitin) byl nalezen celkem ve čtyřech vzorcích z objektů C a D, a to v jednotkách až desítkách ng/l. Amfetamin se také nevyskytoval v žádném z analyzovaných vzorků, což zcela odpovídá tomu, že amfetamin je v České republice (z pohledu analýzy odpadních vod) uvažován jako metabolit metamfetaminu a při nalezených koncentracích metamfet­aminu je jeho organismem vyloučené množství pod mezí stanovitelnosti po­užité metody.

Metabolity legální drogy nikotinu kotinin a především trans-3-hydroxy-kotinin byly nalezeny téměř ve všech sledovaných vzorcích. V tomto případě však lze předpokládat, že na jejich vyloučeném množství mají nemalý podíl zaměstnanci školy.

Celkem v pěti vzorcích odpadní vody byl stanoven efedrin. Efedrin je prekurzorem pro výrobu pervitinu, ale je také součástí přípravků proti chřipce a kašli, neboť uvolňuje dýchací cesty a ulevuje příznakům chřipky. V kombinaci s kofeinem je výborným spalovačem tuků. Používá se rovněž jako lék na hubnutí a je součástí přípravků určených k budování svalstva a zlepšení fyzických schopností sportovců [22]. Patří mezi zakázané dopingové látky. V objektu školského zařízení, v němž byly naměřeny nejvyšší koncentrace této látky, je i fitness centrum otevřené od ranních hodin široké veřejnosti, vysoké koncentrace efedrinu v odpadní vodě proto mohou mít na svědomí především návštěvníci tohoto centra.

Vzhledem k malému počtu vzorků nelze provádět žádná statistická vyhodnocení, ale to nebylo cílem tohoto svým rozsahem velmi malého pilotního projektu.

Při srovnání nálezů získaných v projektu s nálezy v dalších monitorovaných školách v rámci komerčních zakázek realizovaných v předchozích letech lze konstatovat, že s velkou pravděpodobností ve vzdělávacích objektech testovaných v projektu nepředstavuje konzumace drog významný problém. Pouze v objektu označeném v projektu písmenem C by pravděpodobně bylo vhodné se problematice drog více věnovat. Měření by však bylo potřebné opakovat.

Výsledky je obtížné porovnávat i s citovanou literaturou. Zuccato a kol. [13] uvádějí výsledky v mg/den/1 000 obyvatel, další autoři [14, 17] monitorují vysoké školy, Verovšek a kol. [15] se věnují pouze identifikaci drog v odpadních vodách testovaných škol. Jediné porovnání tak nabízí další publikace výše citovaných autorů [16], ve které jsou výsledky z výzkumu zneužívání drog ve 44 školských zařízeních ve Slovinsku. Např. v základních školách v městských lokalitách se koncentrace THC-COOH pohybuje v intervalu mezi 4,44–1 460 ng/l, v řadě škol byl také stanoven hlavní metabolit kokainu benzoylekgonin (28,8–1 640 ng/l). Extáze nebyla nalezena v žádné ze základních škol, stejně jako metamfetamin. V případě benzoylekgoninu a metamfetaminu je rozdíl mezi českými a slovinskými školami. V českých školách se benzoylekgonin nevyskytoval v žádném případě, v jednom případě byl však objeven metamfetamin.

Pokud by na tento pilotní projekt navázal další, rozsáhlejší projekt, do kterého by bylo možné zapojit i jiné typy edukačních zařízení, např. učňovské a odborné školy i vyšší odborné školy, bylo by vhodné ověřit i jiný způsob vzorkování, např. odběry několikahodinových slévaných vzorků, a zároveň zjišťovat průtoky odpadní vody v době odběrů. Potom by šlo výsledky mezi sebou lépe porovnávat. Také četnost vzorkování v jednotlivých objektech by bylo účelné zvýšit, případně monitorovat jedno odběrové místo např. celý týden.

Mezi sledované látky by bylo zajímavé doplnit mitragynin (aktivní alkaloid kratomu), jemuž je vzhledem ke snadné dostupnosti a rozšířenému užívání mezi mládeží aktuálně věnována velká pozornost adiktologů.

ZÁVĚR

Pilotní projekt splnil svůj účel. Ověřili jsme si celý postup potřebný pro odběry a analýzu odpadních vod ze vzdělávacích zařízení od vytipování objektů, komunikace s jejich vedením, prohlídkou na místě a výběru vhodného odběrového místa na kanalizační přípojce včetně případné konzultace s pracovníky provozujícími stokovou síť. Zejména ve starších objektech není vždy jednoduché odběrové místo najít. Ve všech testovaných školách byly, většinou pouze ojediněle, drogy nalezeny v měřitelném množství. Dle předpokladu šlo zejména o marihuanu. Metamfetamin byl nalezen ve dvou školách v koncentracích, které byly podobné jako ve většině škol testovaných hydrochemickou laboratoří VÚV TGM v rámci komerčních zakázek.

Legální droga nikotin a/nebo jeho metabolity kotinin a trans-3-hydroxy-kotinin byly stanoveny téměř ve všech vzorcích. Porovnání s předchozími analýzami není možné, protože do analytické metody stanovení byl zařazen až později. Stejně tak nemáme možnost porovnat nálezy efedrinu. Efedrin je součástí i volně přístupných léků proti nachlazení, je však rovněž součástí přípravků sloužících k budování svalstva a zvyšování kondice sportovců. Jelikož v objektu jedné z testovaných škol je veřejně přístupné fitness centrum otevřené od ranních hodin a není možné zajistit odběry na kanalizační přípojce tak, aby splašková voda z fitness centra nebyla součástí odebraného vzorku, lze přepokládat, že návštěvníci centra významně přispěli k nálezu vysokých koncentrací efedrinu ve vzorku.

Při výběru školských zařízení pro případný další projekt je tedy třeba věnovat pozornost i tomu, jestli v době vyučování nejsou v objektu zároveň provozovány mimoškolní aktivity určené pro širokou dospělou veřejnost (např. celoživotní vzdělávání, jazykové kurzy, pohybové kurzy atd.), protože jejich přítomnost by mohla významně ovlivnit nálezy testovaných látek v odpadních vodách.

Poděkování

Pilotní projekt byl financován z institucionálních prostředků MŽP v rámci interního grantu VÚV TGM č. 3600.52.22. Děkujeme zúčastněným vzdělávacím institucím a jejich vedení za souhlas s prováděním testování a za spolupráci. Z etických důvodů nejsou tyto instituce uváděny jmenovitě. Odběry by nebylo možné realizovat bez zapojení Ing. Josefa Kratiny, Ph.D., Ing. Ondřeje Taufera a p. Vojtěcha Mrázka, kteří provedli odběry.

Příspěvek prošel lektorským řízením.