卡姆吸毒被抓，北京大學的這項黑科技一直在悶聲干大事！
在家偷偷吸毒
你真以為沒人能發現？
前幾天卡姆吸毒被抓了，超模君除了吃瓜外，還很好奇他在家吸毒是怎麼被警察給發現的。
莫非是傳說中的朝陽群眾又立功了？
既然有了疑問，超模君就想做個大膽的假設。
如果一個名叫K的人剛開始吸毒沒有多久，外表看上去一切正常，又只在家裡偷偷摸摸的吸，鄰居和家人都沒發現，這種情況下，警察有可能發現他吸毒嗎？
還真有！回想起電影中把毒品倒進馬桶的鏡頭，超模君覺得自己的智商被按在地上瘋狂摩擦。
事實就是，把毒品丟進下水道，簡直就是吸毒者主動送人頭的自爆操作。
尿液中的毒品
讓我們接著回到超模君剛剛的假設當中，為了增加發現K吸毒的困難程度，我們把K假定為一個單身、獨居、內向、自我保護意識強烈的男人。
這天晚上，K一回到家就把窗帘拉上，一番熟練的操作過了把癮。他陷在自我歡愉的意識中漸漸睡去，第二天醒來，他肯定要尿尿。
一般來說，我們每天的飲水量在3000ml左右，一天的尿量在1000~2000ml範圍內,平均是1500ml，24小時當中的正常排尿次數是6~8次。
當膀胱內累積到500~600ml尿液時，正常人就必須排尿了。
550ml的農夫山泉，大概就是這個量了。
假設K吸食的是我們在影視劇中經常聽說的海洛因，那么K的尿液中就會含有海洛因或者海洛因經過代謝所生成的嗎啡。
橫坐標為毒品在尿液中的殘留天數，縱坐標為毒品類型
K在衛生間排了尿，尿液順著下水道流啊流，這股帶毒尿液並不孤單，它會和從不同樓層和街道的污水匯到一起，然後在污水廠儲水池中開一場狂歡Party。
這種情況下，你覺得這一股帶毒尿液還能被發現嗎？答案就是「能」！
超模君真的快跪了！西湖水總體積保守估計在1400萬立方米，也就是約有1400萬噸水。
5克冰毒投進去，就像5粒沙子沉進了西湖，到底是什麼樣的黑科技才能找到這五粒沙子？
污水中的毒品
這個黑科技就是「污水驗毒」。
2018年，Nature期刊就有了中國利用污水監測技術協助警方開展緝毒工作的報道。
《中國擴大檢測污水範圍以監控吸毒》
原來，早在2010年，北京大學城市與環境學院就已經成立了「污水驗毒」課題組。
從2014年開始，該團隊每年對全國30多個重點城市、10多個地級市和縣級市污水廠進行採樣分析，積累了大量數據。2017年9月，在佛山市禁毒辦的引進和積極配合下，該團隊對佛山市38家污水廠共44個進水口進行了連續採樣，這44個進水口基本覆蓋了全市所有鎮街。——《南方法制報》
另外，超模君發現山東在2019年已經進入到鄉鎮街道「污水驗毒」階段。
經過十年的技術發展，以咱們國家對毒品的打擊力度，超模君大膽猜測，這項污水檢測技術大概率已經在中國普及了。
有了這個黑科技，K的那股帶毒尿液再小也比西湖中的5克冰毒更容易發現。
污水驗毒
這時候，工作人員只要從池子里抽走一點點污水：
污水採樣
然後再經過洗脫程序。
洗脫：利用洗脫液中的物質與待分離物質或與配體的親和特性而將待分離物質從親和吸附劑上洗脫下來。
到這一步，K的排出物已經不能說成是帶毒的尿液了，而是目標毒物。
把目標毒物通過高效液相色譜—多級質譜聯用技術進行檢測分析，這就涉及到色譜學知識了。
液質聯用儀器
液相色譜儀LC：一種能夠把液體混合物中的不同組分根據在色譜柱中保留時間不同進行分離，檢測及收集的儀器。
質譜儀MS：一種能夠把分子轉化生成帶電離子，並在氣態中根據質荷比（m/z:m質量z分子所帶電荷數）的不同把離子進行分離並進行檢測的儀器。
整個分析過程是這樣的：
色譜學的基礎理論是踏板理論。
踏板理論
精餾通常在精餾塔中進行，氣液兩相通過逆流接觸，進行相際傳熱傳質。液相中的易揮發組分進入氣相，氣相中的難揮發組分轉入液相，於是在塔頂可得到幾乎純的易揮發組分，塔底可得到幾乎純的難揮發組分。
超模君用我們比較好理解的大白話表述就是：好比黃河從青藏高原上下來，水裡面有大石頭、小石頭、沙子和泥土等。隨著水的流淌，它們會分批、分層沉下去，先是大石頭，後是小石頭，然後是沙子和泥土等。
我們把黃河比作色譜柱，把大石頭、小石頭、沙子和泥土等比作待測分子，而這個色譜圖就是這些待測分子的一種數據化呈現。
色譜圖
檢測進行到這一步，目標毒物分析完成，警察可以確定，排污水進這個池子里的人中有人吸毒了，下面的問題就是怎麼找到這個人。
順著下水道找到K
污水處理廠在修下水道的時候，一般都會把下水道修成一個單向下降的坡，這樣污水就會在重力作用下自己流過去。也就是說，只要在某個污水池發現了毒品，那麼一定是上游有人吸毒。
警察只要沿著管道向上找，從干管到支管，遇到分叉點就檢測，很快就能確定毒品是從哪一個管道流出來的。接著就能確定街道、小區，再結合其他手段，找到樓房、樓層、住戶.......
K根本不知道自己已經成了警察的目標，當警察突擊上門時，他要麼連毒帶人一起抓獲，要麼把毒品丟了，可他還能丟到哪去？
當然，K也可以從不在家上廁所，可是朋友家、酒店、公司、公廁，所有的廢水都要流到污水處理廠。結果是不變的，不過是找到他的時間久一點而已。
K還有一個可能，他可以露天排放，這樣帶毒的尿液就可以滲入地下。可每次都要找個沒人的地方，這真的太考驗憋尿的功力了！而且，經常憋尿會引起腎衰。
更重要的是，排泄物不是一直待在那不動的，它會遷移，不滲入地下也會在地表擴散。最終它會進入溝谷，然後沿著溝谷接著遷移。
你有沒有覺得和下水道有點像？那麼一旦有人用和「污水驗毒」原理相同的方法在下游檢測，當然還是可以找到K。
超模君曾經因為好奇那些埋在地下的礦是怎麼被找到的，特意去了解過地球化學找礦的原理。
事實上，地球化學找礦和「污水驗毒」都是利用微量物質檢測和大數據進行分析，所以露天排放這招最終還是行不通。
總之，K一定會被找到。
作者簡介：超模君，數學教育與生活自媒體博主，新晉理工科奶爸。出版過《芥子須彌 · 大科學家的小故事》；《數學之旅·閃耀人類的54個數學家》。後續數學文化創意多多，歡迎關注認識！
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