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 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.

Background: in the last years, the presence of new contaminants in water has been rising. There are only few studies which analyze such presence. The aims were to determine the occurrence of drugs of abuse and their metabolites in the influent and effluent of the Sewage Treatment Plant (STP) in Talavera de la Reina, and the River Tagus, as well as to evaluate the STP removal efficiency in the elimination of these substances and to estimate the consumption of drugs in Talavera. Methods: whe samples were taken on June 28, 2010. The presence of 5 groups of drugs (10 drugs of abuse and 9 metabolites) was quantified. The efficiency was calculated from the percentage of reduction of the concentration in the influent and effluent of the STP. Drug consumption was calculated from influent concentrations. Using a specific methodology, based on the assumption the drugs after they are consumed and metabolized in the human body are excreted as parent compounds or metabolites. Whose metabolic pathways are known, and the amount of drug or metabolite quantified corresponds to the dose consumed. Results: ten substances were detected. In all sampling points appeared: Benzoiclegonina (BE) (cocaine metabolite), ephedrine, methadone and its metabolite EDDP. The highest concentrations were of BE (239 ng/L), and THC-COOH (35 ng/L), both in influent. In the Tagus River, the highest concentrations were of BE (5.38 ng/L) and EDDP (4.4 ng/L). The STP removal efficiency was up to 80% for all substances except for methadone (which was zero) and EDDP (increasing to leave the STP). The estimated consumption shows that the most consumed substances were cannabis (1.88 grams / day) and cocaine (0.46 grams / day). Conclusions: the presence of drugs of abuse in River Tagus in Talavera demonstrates that these substances are not eliminated completly by STPs. Drug consumption estimate indicates that the population of Talavera mainly consumed cannabis and cocaine. Thus this methodology can complement epidemiological surveys.

Fundamentos: en los últimos años se ha evidenciado la presencia de nuevos contaminantes en el agua, existiendo pocos estudios que analicen dicha presencia. Los objetivos fueron determinar drogas de abuso (DAs) y sus metabolitos en el influente y efluente de la Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) de Talavera de la Reina y en el río Tajo, evaluar el rendimiento de la EDAR en la eliminación de estas sustancias y estimar el consumo de drogas en la ciudad de Talavera. Métodos: el muestreo fue realizado, el día 28 de Junio de 2010. En todas las muestras se analizaron 5 grupos de drogas (10 DAs y 9 metabolitos). Se calculó el rendimiento a partir del porcentaje de reducción de la concentración a la entrada y salida de la EDAR y el consumo de drogas a partir de las concentraciones del influente y utilizando una metodología específica, basada en la asunción de que las drogas después de ser consumidas y metabolizadas en el cuerpo humano, son excretadas como compuestos principales o metabolitos, cuyas rutas metabólicas son conocidas; y que la cantidad de droga o metabolito cuantificado corresponde con la dosis consumida. Resultados: se detectaron 10 sustancias. La presencia de Benzoiclegonina (BE) (metabolito de la cocaína), efedrina, y metadona junto su metabolito EDDP fue hallada en todas las muestras. Las mayores concentraciones fueron de BE (239 ng/L), y de THC-COOH (35 ng/L), ambas en influente. En el río Tajo las concentraciones mas altas fueron de BE (5,38 ng/L) y EDDP (4,4 ng/L). El rendimiento de la EDAR fue mayor del 80% para todas las sustancias excepto para metadona (que fue nulo) y EDDP (con mayor concentración en el efluente de la EDAR). Las sustancias más consumidas fueron cannabis (THC) (1,88 g/día) y cocaína (0,46 g/día). Conclusiones: Se detectó la presencia de DAs en el río Tajo a su paso por Talavera de la Reina, lo que evidencia que estas sustancias no son eliminadas totalmente por la EDAR. El consumo de drogas estimado indica que la población de Talavera consume principalmente cannabis y cocaína. Demostrando que esta metodología puede complementar las encuestas sobre consumo de drogas.

Background: in the last years, the presence of new contaminants in water has been rising. There are only few studies which analyze such presence. The aims were to determine the occurrence of drugs of abuse and their metabolites in the influent and effluent of the Sewage Treatment Plant (STP) in Talavera de la Reina, and the River Tagus, as well as to evaluate the STP removal efficiency in the elimination of these substances and to estimate the consumption of drugs in Talavera. Methods: whe samples were taken on June 28, 2010. The presence of 5 groups of drugs (10 drugs of abuse and 9 metabolites) was quantified. The efficiency was calculated from the percentage of reduction of the concentration in the influent and effluent of the STP. Drug consumption was calculated from influent concentrations. Using a specific methodology, based on the assumption the drugs after they are consumed and metabolized in the human body are excreted as parent compounds or metabolites. Whose metabolic pathways are known, and the amount of drug or metabolite quantified corresponds to the dose consumed. Results: ten substances were detected. In all sampling points appeared: Benzoiclegonina (BE) (cocaine metabolite), ephedrine, methadone and its metabolite EDDP. The highest concentrations were of BE (239 ng/L), and THC-COOH (35 ng/L), both in influent. In the Tagus River, the highest concentrations were of BE (5.38 ng/L) and EDDP (4.4 ng/L). The STP removal efficiency was up to 80% for all substances except for methadone (which was zero) and EDDP (increasing to leave the STP). The estimated consumption shows that the most consumed substances were cannabis (1.88 grams / day) and cocaine (0.46 grams / day). Conclusions: the presence of drugs of abuse in River Tagus in Talavera demonstrates that these substances are not eliminated completly by STPs. Drug consumption estimate indicates that the population of Talavera mainly consumed cannabis and cocaine. Thus this methodology can complement epidemiological surveys.

Fundamentos: en los últimos años se ha evidenciado la presencia de nuevos contaminantes en el agua, existiendo pocos estudios que analicen dicha presencia. Los objetivos fueron determinar drogas de abuso (DAs) y sus metabolitos en el influente y efluente de la Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) de Talavera de la Reina y en el río Tajo, evaluar el rendimiento de la EDAR en la eliminación de estas sustancias y estimar el consumo de drogas en la ciudad de Talavera. Métodos: el muestreo fue realizado, el día 28 de Junio de 2010. En todas las muestras se analizaron 5 grupos de drogas (10 DAs y 9 metabolitos). Se calculó el rendimiento a partir del porcentaje de reducción de la concentración a la entrada y salida de la EDAR y el consumo de drogas a partir de las concentraciones del influente y utilizando una metodología específica, basada en la asunción de que las drogas después de ser consumidas y metabolizadas en el cuerpo humano, son excretadas como compuestos principales o metabolitos, cuyas rutas metabólicas son conocidas; y que la cantidad de droga o metabolito cuantificado corresponde con la dosis consumida. Resultados: se detectaron 10 sustancias. La presencia de Benzoiclegonina (BE) (metabolito de la cocaína), efedrina, y metadona junto su metabolito EDDP fue hallada en todas las muestras. Las mayores concentraciones fueron de BE (239 ng/L), y de THC-COOH (35 ng/L), ambas en influente. En el río Tajo las concentraciones mas altas fueron de BE (5,38 ng/L) y EDDP (4,4 ng/L). El rendimiento de la EDAR fue mayor del 80% para todas las sustancias excepto para metadona (que fue nulo) y EDDP (con mayor concentración en el efluente de la EDAR). Las sustancias más consumidas fueron cannabis (THC) (1,88 g/día) y cocaína (0,46 g/día). Conclusiones: Se detectó la presencia de DAs en el río Tajo a su paso por Talavera de la Reina, lo que evidencia que estas sustancias no son eliminadas totalmente por la EDAR. El consumo de drogas estimado indica que la población de Talavera consume principalmente cannabis y cocaína. Demostrando que esta metodología puede complementar las encuestas sobre consumo de drogas.

Objective: To monitor the presence of pharmaceutical residues of 14 psychoactive drugs belonging to three therapeutic groups in the watersheds of Galicia (Spain). Method: Five sewage treatment plants were selected in the main cities of Galicia. Thirteen psychoactive pharmaceutical compounds and one metabolite were chosen. In addition, tap water samples were taken from public places and private residences in the selected cities. Results: In all the water samples analyzed, the highest concentrations corresponded to the group of anxiolytics. In particular, high concentrations of lorazepam were found in river and tap water samples. Conclusions: This investigation demonstrates the presence of psychoactive pharmaceuticals in the watersheds of the autonomous region of Galicia and the conversion of metabolites to parent compounds. This work also shows the need to increase environmental monitoring of watersheds and to improve sewage and drinking water treatment processes to remove these pharmaceuticals.

Objetivo: Monitorizar la presencia de 14 fármacos psicoactivos pertenecientes a tres grupos terapéuticos en la cuenca de Galicia. Método: Se seleccionaron cinco estaciones depuradoras de aguas residuales en las principales ciudades de Galicia. Se escogieron trece compuestos farmacéuticos psicoactivos y un metabolito. Asimismo, se tomaron muestras de aguas del grifo de espacios públicos y privados en las ciudades seleccionadas. Resultados: En todas las muestras de agua analizadas, las mayores concentraciones han correspondido al grupo de los ansiolíticos, y especialmente el lorazepam ha aparecido en altas concentraciones en las muestras de aguas de río y del grifo. Conclusiones: Esta investigación demuestra la presencia de fármacos psicoactivos en las cuencas de Galicia y la reversión de los metabolitos a sus compuestos parentales. Asimismo, muestra la necesidad de incrementar la monitorización ambiental de las cuencas y de mejorar los procesos de tratamiento de las aguas residuales y potables para eliminar estos fármacos.

Objective: To monitor the presence of pharmaceutical residues of 14 psychoactive drugs belonging to three therapeutic groups in the watersheds of Galicia (Spain). Method: Five sewage treatment plants were selected in the main cities of Galicia. Thirteen psychoactive pharmaceutical compounds and one metabolite were chosen. In addition, tap water samples were taken from public places and private residences in the selected cities. Results: In all the water samples analyzed, the highest concentrations corresponded to the group of anxiolytics. In particular, high concentrations of lorazepam were found in river and tap water samples. Conclusions: This investigation demonstrates the presence of psychoactive pharmaceuticals in the watersheds of the autonomous region of Galicia and the conversion of metabolites to parent compounds. This work also shows the need to increase environmental monitoring of watersheds and to improve sewage and drinking water treatment processes to remove these pharmaceuticals.

Objetivo: Monitorizar la presencia de 14 fármacos psicoactivos pertenecientes a tres grupos terapéuticos en la cuenca de Galicia. Método: Se seleccionaron cinco estaciones depuradoras de aguas residuales en las principales ciudades de Galicia. Se escogieron trece compuestos farmacéuticos psicoactivos y un metabolito. Asimismo, se tomaron muestras de aguas del grifo de espacios públicos y privados en las ciudades seleccionadas. Resultados: En todas las muestras de agua analizadas, las mayores concentraciones han correspondido al grupo de los ansiolíticos, y especialmente el lorazepam ha aparecido en altas concentraciones en las muestras de aguas de río y del grifo. Conclusiones: Esta investigación demuestra la presencia de fármacos psicoactivos en las cuencas de Galicia y la reversión de los metabolitos a sus compuestos parentales. Asimismo, muestra la necesidad de incrementar la monitorización ambiental de las cuencas y de mejorar los procesos de tratamiento de las aguas residuales y potables para eliminar estos fármacos.

OBJECTIVE: To determine the concentrations of petrochemical compounds in the drinking water sources of communities located near oil-producing fields in the Bolivian Chaco region. METHODS: Data were collected on total petroleum hydrocarbons (TPH), 16 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), including benzene, toluene, ethylbenzene, and xylenes (BTEX), and 22 metals in samples from 42 sources of water for human consumption located less than 30 km from an oil-producing field. Distribution of the concentration and adherence to the standards contained in the Bolivian, European, and United States regulations, as well as the recommendations of the World Health Organization, were analyzed. RESULTS: In 76.19% of the samples, some petrochemical contaminant was found in concentrations higher than permissible in any of the four sets of regulations mentioned. The water samples with the highest contamination levels were from faucets and rivers. The most common contaminants were TPH, PAH, aluminum, arsenic, manganese, and iron. CONCLUSIONS: Communities within a 30 km radius of the oil-producing fields in the Bolivian Chaco region consume water with TPH, PAH, and metal concentrations well above the levels permitted in the Bolivian regulations and international standards, putting the public health of their residents at serious risk.

OBJETIVO: Determinar las concentraciones de compuestos petroquímicos en las fuentes de agua de consumo para comunidades cercanas a campos petrolíferos del Chaco Boliviano. MÉTODOS: Se recogieron datos sobre concentraciones de hidrocarburos totales de petróleo (HTP), 16 hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), incluidos el benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos (BTEX), y 22 metales en muestras de 42 fuentes de agua de consumo humano situadas a menos de 30 km de un campo de extracción de petróleo. Se analizó la distribución de la concentración y el cumplimiento de los estándares definidos en las normativas boliviana, europea y estadounidense, así como en las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud. RESULTADOS: En 76,19% de las muestras se halló algún contaminante petroquímico en concentraciones superiores a alguna de las cuatro normativas de referencia. Las muestras de agua que presentaron mayor contaminación fueron las provenientes de grifos y ríos. Los contaminantes más frecuentes fueron HTP, HAP, aluminio, arsénico, manganeso y hierro. CONCLUSIONES: Las comunidades del Chaco Boliviano ubicadas en un radio de 30 km alrededor de los campos de extracción de petróleo consumen agua con concentraciones de HTP, HAP y metales muy por encima de los niveles permitidos por la normativa boliviana y los estándares internacionales, poniendo en grave riesgo la salud pública de sus habitantes.