污水毒品监测技术在禁毒实战中的应用*

刘培培 乔宏伟 陈捷 张婷婷 花镇东 王优美 1. 公安部禁毒情报技术中心 2. 毒品监测管控与禁毒关键技术公安部重点实验室

引言

近年来，随着国内各级禁毒部门缉毒执法、社区管控、宣传教育等工作力度的持续加大，毒品违法犯罪活动的生存空间受到了极大的挤压，其隐蔽性日益增强。准确评估各地区毒品泛滥态势，对于各级禁毒部门开展毒情评估、重点整治、示范创建等工作，以及指导基层公安禁毒部门开展缉毒执法打击工作具有重要的指导意义。

过去的毒情评估方法，主要依靠传统统计学手段和各地的缉毒执法工作数据。传统统计手段主要通过发放问卷、询问相关人员、社会调查等方式，对吸毒人数、毒品使用方法、毒品使用频次、毒品价格、消费影响因素等内容进行统计分析，一方面社会调查的对象主要是吸毒人员，而吸毒人员反馈内容的真实性并不能够保证，另一方面社会调查需要耗费大量的人力物力收集、整理数据，难以及时反映短时间内的毒情变化态势。此外，由于毒品违法犯罪活动具有极强的隐蔽性，仅以破获案件数、抓捕嫌疑人数及缴获毒品数等为依据，难以全面评估毒情形势及缉毒执法工作成效。

近年来，越来越多的法庭科学部门应用污水中毒品监测技术评估毒品泛滥态势。污水中毒品监测起源于污水流行病学（Sewage Epidemiology），在国内外已经有近二十年的研究和发展。该技术是指对污水处理厂、泵站或人群聚集点、地表水等未经生化处理的污水进行定期检测，通过测定污水中毒品原体及代谢产物和人口标记物的浓度，根据毒品原体或代谢产物的排泄率，结合污水流量，反推监测区域内的毒品滥用量和滥用规模。与传统统计手段不同，污水流行病学不仅能反映短时间内某污水处理厂覆盖区域毒品消费模式的变化，而且可以预警新物质的滥用趋势，统计（检测）结果的实时性、客观性相对更强。通过污水毒品监测技术，可以有效解决“哪里毒品问题严重”“哪种毒品问题严重”难以发现的问题，为开展禁毒工作提供精准的靶向性指引。

一、国内外研究情况

（一）国外研究

从国外研究和应用情况看，2004年Zuccato教授团队最早使用污水毒品监测技术，对意大利地区的毒品消费进行了调查，他们对意大利的5条河流取样分析发现，部分采样点位的可卡因浓度高达200ng/L[1]，这是污水中毒品监测技术首次报道的实际应用。此后，欧洲、美国、加拿大、澳大利亚等越来越多的毒品实验室和检测机构将污水中毒品监测技术应用于不同国家、地区、城市的毒情评估工作中。2010年，欧洲的污水监测技术核心成员国研究团队SCORE（Sewage Analysis CORe Group Europe）发起了污水检测技术标准化活动，并于2011年开始对欧洲19个城市的21家污水处理厂进行采样分析，开展毒情监测，并对常见毒品（可卡因、苯丙胺类、摇头丸、大麻等）的滥用情况进行了首次探讨[2]，研究成果引起了法庭科学界和欧洲毒品和毒品成瘾监测中心（EMCDDA）的高度重视。此后，EMCDDA委托SCORE团队在欧盟国家范围内开展例行监测，并不断扩大监测范围。2015年起，每年的欧洲禁毒报告均引用污水检测监测结果，详细介绍基于污水监测技术推算出的主要毒品消耗量、区域分布、年度变化态势等[3]。澳大利亚的污水毒品监测技术研究始于2011年[4]，自2017年起，澳大利亚刑事情报委员会委托昆士兰大学、南澳大学对全国主要城市和部分中小城市的47家污水厂开展采样分析，2020年度的覆盖人口数为1320万人，约占全国总人口的56%。通过监测发现，甲基苯丙胺是澳大利亚滥用最主要的毒品，其次是可卡因、摇头丸和海洛因。除发达国家和地区外，沙特阿拉伯、突尼斯、哥伦比亚、哥斯达黎加等发展中国家也在相关领域展开了研究，其中哥斯达黎加、哥伦比亚均在2016年首次采用污水监测技术对国内毒品消耗情况进行评估，结果显示，可卡因是这两国消耗量最大的毒品[5-8]。

（二）国内研究

从国内研究和应用情况看，2011年Foon Yin Lai等人对中国某特别行政区最大的一个污水处理厂进行了采样分析[9]，检测出氯胺酮、甲基苯丙胺和可卡因等成分。2012年，Li等人应用污水监测技术对国内四个特大城市的毒品消耗量进行了评估[10]，发现氯胺酮和甲基苯丙胺为主要消耗毒品，新型毒品和大麻的消耗呈上升趋势。公安部禁毒情报技术中心国家毒品实验室最早于2014年应用污水监测技术，对G省3个地市的地表水进行采样分析，评估当地的制毒问题整治情况。2018年，国家毒品实验室首次应用污水监测技术，对国内36个大城市的生活污水进行采样分析，开展毒情监测工作。此后的几年间，在国家禁毒办的大力推动和国家毒品实验室的技术指导下，污水毒品监测技术在国内的应用覆盖面日益广泛，该技术目前已经成为各级禁毒办常态化指导、评估、推动禁毒工作的主要科技手段之一，在禁毒工作中发挥了重要的“利剑”和“指南针”作用。

二、工作原理和流程

（一）工作原理

污水中毒品监测技术的工作原理：吸食毒品后，毒品原体及代谢物会随着尿液、粪便等人体排泄物进入污水市政管网，并最终汇集到污水处理厂。技术部门从污水厂进水口采样分析，可以得到污水中毒品及其代谢物的准确浓度数据。在此基础上，结合污水厂流量、毒品折算校准系数、污水处理厂服务人口数量等数据，计算得到污水处理厂覆盖区域内的毒品人均消耗量，单位通常为毫克/千人·天，即每千人每天消耗多少毫克毒品。

（二）工作流程

污水监测的工作流程包括：（1）确定监测点位；（2）采集样品；（3）运输和储存；（4）实验室检测分析；（5）测算消耗量。

1. 确定监测点位

确定污水监测点位一般应当遵循以下五个原则：（1）监测点位的选择要符合禁毒重点工作的需要，优先结合示范创建、重点整治、集群打零、城市毒品治理监测等重点工作确定监测点位；（2）监测点位应服务于某一独立的行政区划，便于应用监测结果对各地区开展毒情评估；（3）优先选择覆盖人口数量较多（流量较大）的污水处理厂，服务人口越多，检测结果的代表性越大；（4）优先选择生活污水占比较大（例如100%）的污水厂；（5）尽可能不选取服务区域覆盖精麻药品合法生产企业、合法使用医院的污水处理厂。

2. 采集样品

采集样品应当注意以下七个事项：（1）从污水处理厂、泵站的进水口采集，或从排污单位的总排放口采集；（2）采集样品时尽可能避开降雨天气，防止污水样品被环境因素稀释；（3）为确保样品的代表性，使用24小时混合方法采样；（4）优先使用在线自动采样器采集，采样器具有360度摄像头，可自动识别样品储存容器的电子码，可通过物联网技术在后台操作电脑（手机）程序采集样品，样品瓶应使用聚酯（PET）塑料瓶，瓶盖应具有防开功能；（5）平行采集两份污水样品，其中A样送检，B样冷冻保存以备复检，每份样品的采集体积不少于300毫升；（6）样品瓶身应优先使用唯一溯源标识（二维码），溯源标识应提供关联的电子信息，包括采样时间、监测点位名称、进水口编号等；（7）采样人员应当登记污水处理厂相关信息和采样记录。

3. 运输和储存

运输和储存有以下三个注意事项：（1）如果使用在线自动采样器采样，采样器应具有冷冻功能，如果人工采样，样品采集后应当立即冷冻；（2）运输样品应当采用冷链物流寄送，将所有污水样品放至配有干冰或冰块的冷藏箱中，运输过程中须保证污水样品全程保持冷冻状态，样品采集后应当尽快送实验室检测；（3）样品储存地点应当远离毒品库和毒品实验室，防止样品被毒品缴获物污染。

4. 实验室检测分析

实验室检测分析应当把握以下五个事项：（1）污水样品前处理、分析实验室应当远离毒品缴获物前处理、分析实验室，防止样品被动污染；（2）前处理通常使用固相萃取仪或在线固相萃取技术，检测分析通常使用液相色谱质谱联用仪；（3）不同污水样品的基质差别较大，应当使用同位素内标法对基质效应进行校正；（4）检测毒品种类至少应当包括海洛因、冰毒、氯胺酮、摇头丸、可卡因、大麻等6种常见毒品及其代谢物；（5）应当对污水样品中的可替宁进行精确定量分析，用于测算污水处理厂覆盖区域的人口数量。

5. 测算消耗量

根据污水中检出可替宁浓度，计算某污水厂覆盖区域服务人口数量 N（千人）。计算公式见式（1） ：

C0污水中检出可替宁浓度（单位：纳克/升）；

V0污水处理厂流量（单位：万吨/天）；

Z 本地区人均香烟日消费支数（单位：支/人·天）；

A 每支香烟代谢出可替宁平均含量（单位：0.14毫克/支）。

其中，某地区人均香烟日消费支数Z计算公式见式（2）：

Z 本地区人均香烟日消费支数（单位：支/人·天）；

B 烟草专卖局统计本地区每年销售香烟数量（单位：亿支）；

P 国家统计局统计本地区常住人口数量（单位：万人）。

根据污水中检出毒品代谢物浓度，计算某污水厂覆盖区域毒品平均消耗量Q（毫克/千人·天），计算公式见式（3）。其中，可卡因、MDMA、大麻、甲基苯丙胺、氯胺酮等五种毒品平均消耗量的折算校准系数详见表1：

表1 主要毒品的折算校准系数

N 污水处理厂覆盖人口总数（单位：千人）；

C 污水中检出毒品代谢物浓度（单位：纳克/升）；

V 污水处理厂流量（单位：万吨/天）；

F 毒品原体和代谢物折算校准系数。

海洛因平均消耗量的计算公式见式（4）：

其中，H（Mor）、H（Cod）分别为污水中吗啡和可待因人均负荷量（毫克/千人·天），计算公式见式（5）：

N 污水处理厂覆盖人口总数（单位：千人）；

C 污水中检出毒品代谢物浓度（单位：纳克/升）；

V 污水处理厂流量（单位：万吨/天）。

某地区某种毒品平均消耗量计算方法如下：

对某地区多个污水处理厂分析数据进行加权平均，计算得到该地区某种毒品平均消耗量，计算公式见式（6）：

某地区某种毒品消耗总量计算方法如下：

将某地区各个污水处理厂覆盖区域某种毒品平均消耗量和计算人口数相乘后相加，计算得到该地区毒品消耗总量。计算公式见式（7）：

某地区海洛因（H）、冰毒（M）、氯胺酮（K）、摇头丸（E）、可卡因（C）、大麻（T）等6种主要毒品的消耗总量（包括Qavg和Qtotal）计算公式见式（8）：

三、禁毒实战应用

污水监测技术在禁毒实战中的一个很重要的应用场景，就是为各级禁毒办开展毒情形势评估提供科学依据。近年来，笔者所在的国家毒品实验室积极应用污水监测技术开展毒情监测工作，为国家禁毒办开展“示范创建”“两打两控”“重点整治”“集群打零”“城市毒品治理监测”等重点工作提供了科学的量化指标和有力的技术支撑。

（一）制毒问题整治评估

2014至2015年，针对G省部分地区制造毒品突出问题，国家毒品实验室派员赴某市，从河流等地表水中采样分析，发现部分污水中仍然存在高浓度冰毒成分，表明当地仍然存在比较严重的制毒问题，相关禁毒“重点整治”工作仍需进一步加大力度。G省禁毒部门依据国家毒品实验室的通报结果组织深挖，成功打掉一批制贩毒团伙。

（二）城市毒品治理监测

2018年，国家毒品实验室首次应用污水监测技术对国内36个大城市（4个直辖市、5个计划单列市、27个省会城市）开展毒品消耗量评估工作，选择200家污水处理厂，每季度采样2次，对海洛因、冰毒、氯胺酮、摇头丸、可卡因等5种主要毒品进行了消费测算，监测结果为国家禁毒办开展考核评估工作提供了重要的量化指标。

（三）社区毒品滥用评估

2018年，为准确评估社区毒品滥用形势，国家毒品实验室派员赴某社区，从每栋楼宇的总排放口采集了污水样品。检测结果显示，该社区的毒品消耗量超过了省会城市，表明当地存在比较严重的毒品滥用问题。按照国家毒品实验室检测结果，国家禁毒办对该区（县）落实了国家级“重点关注”责任。

（四）疫情期间毒情形势

2020年4至5月，为评估疫情防控对毒品消费的影响，国家毒品实验室从国内125个城市（大城市、示范创建城市、重点整治城市）368家污水厂开展污水采样检测。结果表明，受疫情防控措施影响，国内主要毒品消耗量均出现普遍下降。

（五）全国毒情形势评估

2020年9月和11月，国家毒品实验室分两批采集分析了367个城市（重点城市、示范创建城市、重点整治城市、地级城市）882家污水厂的近4000份污水样品，服务人口约1.8亿，监测数据为国家禁毒办开展“示范城市创建”和“重点整治”等评估工作提供了科学依据。

（六）各地自行监测情况

2021年，国家毒品实验室组织全国31个省区市禁毒部门分季度自行开展污水监测工作，并定期从各地收集检测数据。从统计结果看，2021年度全国各地的污水监测工作总计覆盖全国352个地级城市、2625个县级城市、5146个污水处理厂或泵站，服务人口约3.8亿，占全国总人口数量的26.7%，共检测污水样品近30000份。相关检测结果为全国各地开展毒情监测、打击涉毒违法犯罪活动提供了科学有力的技术支撑。

四、问题和困难

目前，污水中毒品监测技术已经有十余年的研究和应用，相关检测监测结果为各级禁毒部门提供了有力的技术支撑。在看到成绩的同时，还应当注意到，该领域长期以来存在一些问题和困难没有得到有效解决，例如采样不规范、服务人口测算方法不统一、新型毒品检测监测困难、现场快检装备不足等等，这些问题影响了污水毒品监测技术的科学性、客观性、准确性和权威性。

（一）污水样品采样不规范

污水监测数据对于上级禁毒部门评估各地毒情态势和落实重点整治责任具有重要参考价值。为防止本地区被上级禁毒部门挂牌整治，近年来各地在污水采样环节存在各种形式的不规范行为。样品采集如果不规范，不仅导致后续一切工作都是“无用功”，大量浪费了人力、物力、财力，而且会严重干扰上级部门对毒情形势的科学判断，制定出不符合工作实际的方针政策。如何有效防止采样不规范行为，从源头上杜绝此类现象，是摆在污水监测科技工作者面前的一个亟需解决的现实难题。

（二）污水处理厂服务人口测算不统一

对污水处理厂服务区域的人口数量进行准确测算，是计算毒品人均消耗量的重要前提和依据。目前，测算服务人口的主要方法如下：

1. 统计人口

可从市政部门获取每个污水处理厂服务范围内的人口数据，但由于人口存在流动性，该数据难以做到实时动态更新，与实际人口数量会有较大差异。

2. 应用污水中的特征标记物计算人口

例如用尼古丁的代谢物可替宁，该技术是以污水中可替宁的总量，除以该地区可替宁的人均排放量。该方法的主要问题是香烟销售量等相关基础数据不易获取。

3. 使用人均用水量计算人口

该方法是以污水厂流量乘以生活污水占比，计算得到生活用水的总量，然后除以“每日人均生活用水量”，并除以“城市综合污水排放系数”。该方法有以下不足之处：（1）实际的每日人均生活用水量存在季节性波动，全年四个季度使用某一个固定数值计算人口，必然会导致测算结果存在较大误差；（2）该计算方法需要知道工业污水的占比，而每个污水厂的工业污水占比并不是一个恒定的数值，与每天的工业生产密切相关；（3）极个别检测公司引用的污水排放系数来自于2000年的文件规定，与目前各地区的污水管网实际完善程度明显不符；（4）该算法无法规避外界因素对生活污水占比的干扰，例如地下水向污水管网渗透、雨水进入污水管网等，上述情况既会导致流量明显增大，进而大幅增加测算的人口数量，也会导致污水中毒品及代谢物浓度受到稀释，进而大幅降低测算的人均消耗量，还会导致雨季完全无法采样，进而严重影响工作进度。

4. 应用服务区域内的手机信号数据计算人口[11]

由于部分人口不使用手机或有多部手机，该方法同样难以对人口进行精准测算。

（三）新型毒品消耗量估算困难

通过污水中毒品及其代谢物浓度测算毒品消耗量，不仅需要知道毒品代谢物的种类，而且需要选择在污水中相对比较稳定的代谢物，还需要知道毒品在人体中的代谢率，以及排放入市政管网时的排泄率。对于冰毒等常见毒品，已有比较系统、成熟的科学研究和文献报道，可以有针对性地选择毒品原体或相应的代谢物进行检测和测算。对于新型毒品，不仅不知道代谢物的种类和稳定性，而且缺乏代谢率和排泄率的科研数据，无法对最新列管毒品的消耗量进行准确测算。

（四）污水现场快检装备欠缺

通过污水毒品监测技术配合基层禁毒部门开展溯源，对检测时效性的要求非常高，这是因为一旦源头停止排放，溯源工作就会失去方向。如果采样送实验室检测，将难以保证时效性，因此基层禁毒部门迫切需要能够满足实战需求的现场快检装备，用于迅速锁定毒源。当前市面上成熟的污水现场快检装备比较欠缺，且主要存在以下问题：一是污水中毒品含量极低，而毒品现场快检装备灵敏度难以达到检测要求；二是制贩毒、吸毒种类五花八门，而污水现场快检装备的覆盖毒品种类相对比较有限。

五、结语

对污水中毒品及其代谢物成分开展常态化检测监测，不仅是系统开展地区毒情监测预警的重要内容，也是精准指导公安机关打击涉毒违法犯罪活动的有力技术支撑。本文阐述了污水监测技术的原理、检测流程和测算方法等，介绍了污水毒品监测技术手段服务禁毒实战的应用成效和积极贡献，探讨了这一领域亟需解决的技术问题和困难。随着现代化科研成果和技术装备的不断投入使用，相信污水监测技术将日益成熟完善，并将在未来的禁毒实战工作中发挥更加重要的作用。