基于废水流行病学的方法开发：利用气相色谱-质谱技术评估巴西狂欢节期间非法药物消费情况

《ACS ES&T Water》：Development of a Method for Assessing Illicit Drug Consumption during Brazilian Carnival through Wastewater-Based Epidemiology Using Gas Chromatography–Mass Spectrometry

非法药物消费时空趋势及GC-MS/SPE方法验证。

　　本研究采用了一种基于固相萃取（SPE）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）的废水流行病学（WBE）方法，用于监测巴西东北部城市里约热内卢州的Recife和Olinda两个城市在2023年狂欢节期间及参考周的原始废水样本中非法药物的使用情况。WBE作为一种非侵入性和实时监测手段，能够有效评估社区中非法药物的消费趋势，尤其适用于追踪因社会活动、节假日或庆祝活动带来的药物使用变化。该方法不仅为研究者提供了更全面的视角，还能够揭示不同时间段的药物使用差异，从而帮助理解社区内部的药物消费模式。

在研究中，采用的分析流程包括样本处理、药物提取以及仪器分析。通过SPE技术对废水样本进行预浓缩，提高了目标分析物的检测能力和灵敏度。随后，使用GC-MS对提取后的物质进行定性和定量分析。这种方法能够准确捕捉到药物在废水中的存在，并且适用于检测具有不同化学性质的物质，如酸性和脂溶性的大麻代谢物和碱性、中等亲水性的其他药物。尽管GC-MS在成本和可及性方面具有优势，但在该领域的应用仍相对较少，因此本研究的重点在于验证其在非法药物监测中的有效性。

在方法验证过程中，研究者按照ANSI/ASB标准036对分析方法进行了评估，包括线性、定量限（LOQ）、准确性和精密度。通过使用内部标准法，研究者评估了分析曲线的线性关系，并排除了异常值以确保数据的可靠性。对于某些分析物，如MDMA和MAMP，需要使用加权最小二乘法或二次回归模型来处理数据，以确保模型的适用性和准确性。这些验证结果表明，该方法在实际应用中具有良好的表现，能够满足对非法药物进行精确分析的需求。

研究还发现，非法药物的出现与特定的消费行为和时间密切相关。在参考周，社区A和B的非法药物浓度呈现出一定的规律性，而狂欢节期间则表现出明显的波动。例如，大麻的消费量在狂欢节期间显著增加，这与该节日的庆祝活动密切相关。相比之下，甲基苯丙胺（MAMP）的消费量仅在狂欢节期间被检测到，说明其主要作为娱乐性药物使用。此外，刺激性药物的使用量在狂欢节期间比参考周增加了超过一倍，进一步表明庆祝活动对药物消费的显著影响。

为了更全面地理解药物的消费模式，研究者采用了主成分分析（PCA）和层次聚类分析（HCA/Heatmap）等统计方法。这些方法能够揭示不同时间段的药物使用趋势，并识别出对药物使用影响最大的日子。研究发现，狂欢节期间的某些日子，如周六和周日，与药物使用量的高峰相关，而周一和周三则显示出较低的使用趋势。这种模式与以往的研究结果一致，即非法药物的使用往往与周末和社交活动有关。

研究还特别关注了人口标准化日负荷（PNDL）的计算，这一指标能够反映每千人每天的药物使用量。通过比较不同城市和国家的PNDL数据，研究者发现大麻在巴西东北部地区的使用量较高，尤其是在狂欢节期间。这种趋势与全球其他地区，如墨西哥、澳大利亚和瑞士的音乐节期间的药物使用情况相似，表明某些庆祝活动对药物消费具有普遍影响。然而，与其他国家相比，巴西的某些地区如Brasília的PNDL数据更高，这可能与当地的消费习惯和活动频率有关。

研究还指出，某些药物的使用模式在不同社区之间存在差异。例如，社区A（Recife）在参考周和狂欢节期间的PNDL数据均高于社区B（Olinda），这可能与Recife作为州首府的地理位置和较高的人口密度有关。此外，社区B在狂欢节期间的药物使用量显著增加，尤其是大麻和可卡因的使用，表明狂欢节对社区B的药物消费影响更为明显。这些发现不仅揭示了非法药物的使用模式，还为WBE方法在不同地区和文化背景下的应用提供了重要的参考。

通过本研究，研究者强调了WBE方法在监测非法药物消费中的价值。该方法能够提供实时、全面和代表性数据，帮助政策制定者和公共卫生机构更好地理解药物使用趋势，并采取相应的干预措施。同时，研究也指出了在某些地区，如巴西东北部，WBE方法的应用仍处于初步阶段，需要进一步推广和优化。此外，研究还建议在未来的分析中，应结合更多的社会和经济因素，以更全面地评估非法药物的使用情况。

总之，本研究通过WBE方法，结合SPE和GC-MS技术，成功监测了巴西东北部地区在狂欢节期间及参考周的非法药物使用情况。研究结果不仅揭示了非法药物的使用趋势，还为理解庆祝活动对药物消费的影响提供了重要的依据。同时，该方法的验证结果表明，其在实际应用中具有较高的准确性和精密度，能够为全球范围内的药物监测提供有价值的参考。未来的研究应进一步探索WBE方法在不同地区和文化背景下的应用，并结合更多的社会因素，以更全面地评估非法药物的使用情况。