以往对于毒品的监测，作用对象总是确切的个体。民警循线追踪到涉毒人群，通过尿检或者毛发检测等方式，一个个排查过去，再根据检测结果盖棺定论。而针对宏观层面的毒情，似乎只能通过既往线索进行大致的推测。然而，污水流行病学的出现，将这一窘境打破。该方法对城市污水的采样分析，使判断区域性毒情形势成为可能。
所谓污水流行病学，其实是一种调查方法，起源于对毒品等违禁药品的消费调查。当人服用药物后，药物的活性成分及其代谢产物会通过尿液和粪便排入城市污水系统，对污水处理厂入口的废水进行分析，得出特定物质的浓度后可以反推该物质在区域内的消费状况。自2001年首次被提出以来，污水流行病学已成为评价区域内毒品滥用情况的一种有效手段。
相比于传统的调查方法，如问卷调查、犯罪统计、医疗记录等，污水流行病学方法不仅具有准确、便捷、客观和接近实时监测等优势，而且避免了传统调查方法中由于被调查人的误报等情况引起的偏差，同时由于具有高灵敏度等优势，在区域范围内毒品滥用行为的查缉中发挥重要作用。2005年，意大利首次使用该方法对国内的可卡因消耗情况进行了评估。
使用该方法调查区域毒情，步骤并不繁琐，但每一步都要确保科学准确。首先是对毒品代谢目标分析物的选择。毒品在进入人体后，有些以原形的形式排出，而大部分则以代谢产物的形式排出，且代谢物多达数种。在这种情况下，有必要选取一种或几种代谢产物作为代谢目标分析物进行测定，从而反推出该毒品的消耗量。毒品代谢目标分析物多选取最主要、量最大、在污水中稳定性良好、且易于进行检测的代谢物。
正式分析污水前，要对研究区域及其污水处理厂进行系统的调查。为了后续数据的准确，该调查需要涵盖多个方面，包括区域的社会经济环境、当下和以往的环境监测数据、污水处理厂覆盖的人口规模等。通常可以采取查阅文献、参观考察污水处理厂、与当地相关政府人员探讨等方式进行。
接着是污水分析的关键环节，采样。对污水处理厂未经处理的入口废水进行采集，采样体积为1L。一般分连续式和非连续式两种采集方式，根据相关专家分析，流量比例连续取样法是最佳采样法。对污水连续无间隔采样，根据实时污水进厂的流量调整所取污水的量，使污水采集量和污水进厂量成比例。不过该法对采样仪器要求较高，需要配备专门的在线自动采样仪。样品被采集后，应储存在特定的低温酸性环境下。
接下来是对样品进行前处理。由于污水中大部分毒品代谢目标分析物在纳克每升的范围内，在对其进行具体测量前，一般先对混合水样进行过滤，去除固体颗粒，并采用固相萃取技术预先浓缩水样。样品处理完成后，就进入最后一步，对目标分析物进行定性定量分析。这一步骤通常使用液相色谱串联质谱法，由于灵敏度高、分辨性好、适用性强，该方法被广泛应用。
获得污水中目标化合物和代谢产物的浓度后，将之乘以污水处理厂每天的污水流量可以得出进入污水处理厂的日毒品和其代谢物的量，再乘以相应的校正因子可以计算出污水处理厂所覆盖人口的日毒品吸食总量，最后除以污水处理厂所覆盖人口就能得出可供比较的日平均毒品消耗量。
自首次被提出后，污水流行病学在各国获得了广泛运用。2011年，一些化学家利用该方法对欧洲19座城市的样品进行分析，比对毒品的消费情况，得出了各城市在时空上的毒品消费差异。2013年，法国人对国内25家污水处理厂出入口污水中所含的17种毒品进行研究，绘制出可卡因、鸦片、印度大麻及安非他命复合物的消费地图，并明确阐述了在一个国家内毒品消费的不均衡情况。
发展到现在，污水流行病学除了可以对毒情监测，还能在很多领域“大展身手”。新冠疫情爆发后，多国科研人员尝试将污水流行病学作为监测新冠病毒的工具。经研究显示，全球污水处理厂可以监测21亿人口的病毒感染情况。而基于污水的监测与临床检测相结合，可以节省数10亿美元。此外，污水流行病学还可以被用于评估烟草、酒精以及其他与公众健康和社会可持续性关系密切的物质消费情况，研究人类健康与化学物质消费的关联性，从而更好地为人类服务。
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