ABSTRACT This manuscript introduces Wastewater-Based Epidemiology (WBE) and its potential in the assessment of diverse aspects related to public health. This methodology can provide data in a relatively short temporal and local scale (typically dialy-weekly at the municipal level) on consumption patterns of illicit drugs (e.g. cocaine or cannabis), licit substances of abuse (e.g. alcohol) by measuring their consumption biomarkers (i.e. the original unmetabolized substance or some of its metabolite) in wastewater. Besides discussing the fundaments, advantages and shortcomings of WBE, it reviews some of the main precedents at international level and most remarkable activities that have been taken place in this field in Spain. Finally, the Spanish Network of Wastewater-Based Epidemiology (ESAR-Net) as is presented. ESAR-Net is an Excellence Network that sums up the efforts of the most relevant Spanish researchers in the field of WBE, aiming to investigate future perspectives of this methodology and its impact on Public Health competences in Spain.

RESUMEN En este artículo se presenta la metodología de análisis de aguas residuales con fines epidemiológicos (wastewater-based epidemiology, WBE) y su potencial para abordar diversos aspectos relacionados con la salud pública. Esta metodología permite obtener datos a una escala temporal y espacial relativamente pequeña (típicamente datos diarios-semanales sobre un municipio) de hábitos de consumo de sustancias de abuso, ilegales (como la cocaína o el cannabis) o legales (como el alcohol) a través de la determinación de biomarcadores de consumo (el compuesto original no metabolizado o alguno de sus metabolitos) en el agua residual. Aparte de discutir los fundamentos, ventajas y limitaciones de WBE, se comentan los precedentes más relevantes a nivel internacional, y las actividades más destacables en España en este ámbito. Finalmente, se exponen, los objetivos de la Red Española de Análisis de Aguas Residuales con Fines Epidemiológicos (ESAR-Net), una “Red de Excelencia” que agrupa a investigadores españoles con amplia experiencia en el área de WBE, así como las perspectivas de futuro de esta metodología puede tener para mejorar las competencias de la Salud Pública en España.

ABSTRACT The upper Neogene Pisco Formation of Peru is known worldwide as one of the most significant Cenozoic marine vertebrate Konservatt-Lagerstatten, even featuring cetacean specimens that retain remains of soft tissues or stomach contents. Previous works showed that biomediated precipitation of dolomite concretions around large-sized decaying carcasses was one of the most relevant processes responsible for exceptional fossil preservation. In turn, little is known about the modes of fossilization of well-preserved small-sized vertebrates, which are rather common in the Pisco Formation, but mostly do not exhibit dolomite concretions. We report on a cetacean specimen, identified as belonging to the extinct short-snouted, small dolphin species Brachydelphis mazeasi (Pontoporiidae), preserved within a late Miocene sandy deposit at the site of Pampa Corre Viento. This specimen consists of a moderately disarticulated partial skeleton exhibiting well-mineralized bones; it is not enclosed within a dolomite concretion, being however delimited by an evident dark boundary in the host sediment. Scanning electron microscopy and microanalytical investigations identify Mn-oxides and apatite as early diagenetic minerals around the skeleton. We argue that a rapid burial of the specimen was pivotal for the preservation of the bones, and allowed the early establishment of anoxic processes for degradation of organic matter. Coupled with availability of P in porewater, the reducing conditions and the lowered pH allowed precipitation of Ca-phosphate while increasing Mn solubility close to the pontoporiid carcass. Mn-oxides precipitated at the redox boundary, the latter defining the outer edge of the volume of sediment affected by altered chemical conditions due to the decaying processes. The permeability of the sediment and the small size of the carcass were possible factors unfavorable to extensive sulfate reduction, thus preventing the formation of a dolomite concretion and allowing bone phosphatization. This record emphasizes the role of conditions favorable to bone mineralization in absence of an isolating carbonate concretion, in cases of high quality preservation of small-sized vertebrates observed in the Pisco Formation. The observation of patterns in the distribution of diagenetic minerals in the sediment enclosing vertebrate remains without, or with limited carbonate concretions provides insights into early taphonomic processes.

RESUMEN La Formación Pisco de Perú, del Neógeno tardío, es conocida a nivel mundial como uno de los principales Konservatt-Lagerstatten, donde se preservan vertebrados marinos, presentando incluso, restos de tejidos blandos y contenido estomacal de los fósiles. Trabajos previos han demostrado que las precipitaciones de dolomita, mediante actividad biológica, alrededor de grandes cadáveres en descomposición, fue uno de los procesos principales en la preservación de estos fósiles. Sin embargo, son poco conocidos los procesos de fosilización de los vertebrados de pequeño tamaño, los cuales se encuentran bien conservados y son bastante comunes en la Formación Pisco, pero en su mayoría no muestran concreciones de dolomita. En este estudio presentamos un pequeño espécimen de cetáceo, perteneciente a la especie extinta de nariz corta Brachydelphis mazeasi (Pontoporiidae), conservado dentro de un depósito arenoso del Mioceno tardío, en el sitio de Pampa Corre Viento. Este espécimen consiste de un esqueleto parcialmente desarticulado que exhibe una buena mineralización, no se encuentra dentro de una concreción de dolomita, pero el sedimento de su en torno posee una coloración negra bien evidenciada. Mediante microscopía electrónica se han identificado óxidos de Mn y apatito alrededor del esqueleto como minerales producto de diagénesis temprana. Argumentamos que un enterramiento rápido del espécimen fue fundamental para la preservación de los huesos, y permitió el pronto establecimiento de condiciones anóxicas para la degradación de la materia orgánica. La disponibilidad de P en el agua de poro, las condiciones reductoras y disminución del pH, permitieron la precipitación de Ca-fosfato, a la vez que aumentaba la solubilidad de Mn cerca de la carcasa del pontoporiido. Los oxidos de Mn precipitaron en el límite redox y definieron el borde externo del sedimento químicamente afectado por los procesos de descomposición. La permeabilidad del sedimento y el tamaño pequeño de la carcasa fueron posiblemente factores desfavorables para la reducción de sulfato, evitando así la formación de una concreción de dolomita y permitiendo la fosfatación ósea. Este registro enfatiza el papel de las condiciones favorables para la mineralización ósea en ausencia de la formación de una concreción aislante de carbonato, en casos de preservación de alta calidad de vertebrados de pequeño tamaño de la Formación Pisco. La observación de patrones de distribución de minerales diagenéticos en el sedimento puede dar una idea acerca de los procesos tafonómicos tempranos.

ABSTRACT This manuscript introduces Wastewater-Based Epidemiology (WBE) and its potential in the assessment of diverse aspects related to public health. This methodology can provide data in a relatively short temporal and local scale (typically dialy-weekly at the municipal level) on consumption patterns of illicit drugs (e.g. cocaine or cannabis), licit substances of abuse (e.g. alcohol) by measuring their consumption biomarkers (i.e. the original unmetabolized substance or some of its metabolite) in wastewater. Besides discussing the fundaments, advantages and shortcomings of WBE, it reviews some of the main precedents at international level and most remarkable activities that have been taken place in this field in Spain. Finally, the Spanish Network of Wastewater-Based Epidemiology (ESAR-Net) as is presented. ESAR-Net is an Excellence Network that sums up the efforts of the most relevant Spanish researchers in the field of WBE, aiming to investigate future perspectives of this methodology and its impact on Public Health competences in Spain.

RESUMEN En este artículo se presenta la metodología de análisis de aguas residuales con fines epidemiológicos (wastewater-based epidemiology, WBE) y su potencial para abordar diversos aspectos relacionados con la salud pública. Esta metodología permite obtener datos a una escala temporal y espacial relativamente pequeña (típicamente datos diarios-semanales sobre un municipio) de hábitos de consumo de sustancias de abuso, ilegales (como la cocaína o el cannabis) o legales (como el alcohol) a través de la determinación de biomarcadores de consumo (el compuesto original no metabolizado o alguno de sus metabolitos) en el agua residual. Aparte de discutir los fundamentos, ventajas y limitaciones de WBE, se comentan los precedentes más relevantes a nivel internacional, y las actividades más destacables en España en este ámbito. Finalmente, se exponen, los objetivos de la Red Española de Análisis de Aguas Residuales con Fines Epidemiológicos (ESAR-Net), una “Red de Excelencia” que agrupa a investigadores españoles con amplia experiencia en el área de WBE, así como las perspectivas de futuro de esta metodología puede tener para mejorar las competencias de la Salud Pública en España.