Кофеин может быть маркером утечек в системах канализации

В развитых странах, таких как Япония, системы очистки сточных вод, предназначенные для предотвращения попадания вредных загрязняющих веществ в ливневую канализацию, стареют и изнашиваются, направляя загрязняющие вещества в местные водоемы, сообщает «phys.org».

Найти источник утечки в канализационных системах, которые часто залегают глубоко под землей, может быть непросто. Традиционный метод может пропустить утечки, и он не может обнаружить утечки, обнаруженные ниже по потоку.

Исследователи предложили использовать уровни кофеина, распространенного бытового загрязнителя, который не встречается в окружающей среде, чтобы найти вероятные источники утечек в системах сточных вод.

Долгое время сточные и ливневые стоки объединялись в канализационные системы. Проблема переполнения комбинированной канализации во время ливней существует уже давно, поэтому около 50 лет назад была изменена система, чтобы отделить канализацию от ливневой канализации.

«Тем не менее, даже в случае новых, отдельных канализационных систем, возможность утечки сточных вод из-за старения трубопроводов становится проблемой, потому что самые старые из них находятся в земле в течение пяти десятилетий», — сказал Нориацу Одзаки, доцент Высшей школы передовых наук и инженерии Университета Хиросимы в Хигасихиросиме, Япония.

С июня 2022 года по май 2023 года исследователи собирали воду из ливневых стоков в засушливые периоды из шести городских дренажных районов один или два раза в месяц. В каждом пункте сбора они собирали образцы от 5 до 11 раз.

Они также собрали образцы дождевой воды, воды из луж и бытовых сточных вод. Затем они протестировали несколько распространенных бытовых химикатов, в том числе ароматические соединения, часто встречающиеся в мыле, моющих средствах и косметике, включая OTNE, HHCB, AHTN, DPMI и мускусный кетон; кофеин; и бензофенон, распространенный ингредиент солнцезащитного крема.

«Эти соединения постоянно обнаруживаются в бытовых сточных водах в Японии», — сказал Одзаки. «Кроме того, были измерены три полициклических ароматических углеводорода (ПАУ), которые обычно используются в качестве индикаторов загрязнения воздуха и поверхности городов».

Чтобы получить исходный уровень, исследователи измерили, как часто эти химические вещества обнаруживаются в дождевой воде и воде из луж. ПАУ были обнаружены в 80% случаев, большинство ароматизаторов были обнаружены в 60-82% случаев, а бензофенон был обнаружен в 100% случаев в дождевой воде и в 90% случаев в воде из луж.
Кофеин и ароматические соединения DPMI и мускусный кетон, однако, были намного ниже. Они были обнаружены менее чем в половине случаев в дождевой воде и воде из луж.

ПАУ и бензофеноны были настолько распространены в дождевой воде и воде из луж, что трудно различить источник повышенных уровней этих химических соединений в ливневых стоках для выявления утечек.

Уровень загрязнения кофеином был отчетливо различен для дождевой воды и воды из луж, ливневой канализации и бытовых сточных вод. Рециркуляция кофеина в дренажную систему через дождевые осадки практически отсутствует, и источником любого кофеина в стоках могут быть бытовые сточные воды.

Кофеин также наиболее стабилен в водной фазе среди протестированных химических веществ, и теоретически его можно легко использовать в качестве индикатора для будущих исследований.