Кофеин может служить полезным маркером утечек сточных вод в ливневых дренажных системах
В развитых странах, таких как Япония, стареющие и изнашивающиеся системы отвода сточных вод, предназначенные для защиты ливневой канализации от вредных загрязнителей, пропускают их в местные водоемы. Поиск источника утечки в часто глубоко зарытых системах канализации может быть сложной задачей. Традиционный метод может пропускать утечки и не способен обнаружить их ниже по течению.
Исследователи предложили использовать уровни кофеина — распространенного бытового загрязнителя, который в норме не встречается в окружающей среде, — для поиска вероятных источников утечек в канализационных системах. Результаты были представлены в статье, опубликованной в журнале Environmental Chemistry Letters 5 апреля 2024 года.
С июня 2022 по май 2023 года исследователи собирали воду из ливневых стоков в сухие периоды на шести городских дренажных участках один или два раза в месяц. В каждой точке отбора пробы собирали от пяти до одиннадцати раз. Они также анализировали образцы дождевой воды, воды из луж и бытовых сточных вод на содержание ряда химических веществ, включая кофеин, ароматические соединения (OTNE, HHCB, AHTN, DPMI, мускус-кетон) и бензофенон, а также три полициклических ароматических углеводорода (ПАУ).
ПАУ и бензофенон были настолько распространены в дождевой воде и воде из луж, что по ним трудно отличить источник повышенного загрязнения в ливневых стоках. Уровень загрязнения ливневых стоков этими веществами отличался от уровня в бытовых сточных водах лишь на один порядок. Для трех ароматических соединений разница была более значительной — два и более порядка.
Однако уровень загрязнения кофеином кардинально различался для дождевой воды, воды из луж, ливневых стоков и бытовых сточных вод. Практически нет рециркуляции кофеина в дренажную систему через атмосферные осадки, поэтому его источник в стоках можно однозначно связать с бытовыми сточными водами. Кофеин также оказался наиболее стабильным в водной фазе среди протестированных химических веществ, что теоретически делает его удобным трассером.
«Мы хотим прояснить масштабы возможного загрязнения принимающих водоемов, таких как реки, озера или прибрежные зоны, из-за таких утечек, — сказал Нориацу Озаки, доцент Высшей школы перспективных наук и инженерии Хиросимского университета. — И, наконец, мы хотим разработать диагностическую технологию для выявления утечек на месте с использованием следовых органических химических веществ в качестве индикатора».