Występowanie oraz usuwanie pozostałości leków w środowisku wodnym

• Autorzy: Kaczmarek Sławomir , Wolski Robert , Półtorak Monika , Nowakowski Michał , Andrzejewski Przemysław

Warianty tytułu

EN

Occurrence and removal of residues drugs in water environment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Środowisko wodne (woda, ścieki, osad) zawiera wiele metali ciężkich, które przekraczają dopuszczalne limity, wywierają bardzo szkodliwy wpływ na środowisko, zwłaszcza jeśli wziąć pod uwagę rolnictwo. Powszechne metody oczyszczania środowiska wodnego nie gwarantują bezpiecznego stosowania produktów oczyszczania bez zagrożenia zanieczyszczeniem chemicznym i mikrobiologicznym. Kwestia farmaceutyków i ich metabolitów stopniowo przyciąga szeroką uwagę, a chociaż nie ma przepisów krajowych ani unijnych w tym zakresie, problem ten jest niewątpliwie istotny w wysiłkach na rzecz ochrony środowiska naturalnego. Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie metod i wyników badań środowiska wodnego w ww zakresie. Ponadto omówiono szczegółowo skuteczność dostępnych metod oczyszczania osadu i ścieków w świetle usuwania farmaceutyków i ich pozostałości. Ze względu na bardzo dużą różnorodność leków wybrano najczęściej stosowane: ibuprofen, paracetamol, diklofenak i wiele leków weterynaryjnych. Wyniki badań powinny być pierwszym i koniecznym krokiem w kierunku wprowadzenia prawodawstwa, zwłaszcza w związku z powszechnym wykorzystaniem przetworzonego osadu ściekowego w rolnictwie.

EN

The water environment (water, sewage, sludge) contains many heavy metals that exceed the permitted limits, have a very harmful effect on the environment, especially when considering agriculture. Common methods of purifying the aquatic environment do not guarantee the safe use of purification products without the risk of chemical and microbiological contamination. The issue of pharmaceuticals and their metabolites is gradually attracting widespread attention, and although there are no national or EU rules, this problem is undoubtedly important in efforts to protect the environment. The aim of this presentation is to present the methods and results of water environment research. In addition, the effectiveness of available methods for purifying sludge and sewage in the light of the removal of pharmaceuticals and their residues is discussed in detail. Due to the very large variety of drugs, the most common were: ibuprofen, paracetamol, diclofenac and many veterinary medicines. The results of the research should be the first and necessary step towards the introduction of legislation, especially in relation to the widespread use of processed sewage sludge in agriculture.

Słowa kluczowe

PL

farmaceutyki; niesteroidowe leki przeciwzapalne; zanieczyszczenie wody; ścieki; osady ściekowe; zaawansowane techniki utleniania PDS; chlor/UV

EN

pharmaceuticals; non-steroidal anti-inflammatory drugs; water pollution; sewage; sludge; AOP's; PDS; chlorine/UV

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 3
• Strony: 28--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 45 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kaczmarek Sławomir

• Uniwersytet im A. Mickiewicza, Wydział Chemii, Zakład Technologii Uzdatniania Wody, Poznań
• PROTE Technologie dla Środowiska Jerzy Ślusarczyk, Poznań

autor

Wolski Robert

• Uniwersytet im A. Mickiewicza, Wydział Chemii, Zakład Dydaktyki Chemii, Poznań

autor

Półtorak Monika

• Uniwersytet im A. Mickiewicza, Wydział Chemii, Zakład Technologii Uzdatniania Wody, Poznań

autor

Nowakowski Michał

• Uniwersytet im A. Mickiewicza, Wydział Chemii, Zakład Technologii Uzdatniania Wody, Poznań

autor

Andrzejewski Przemysław

• Uniwersytet im A. Mickiewicza, Wydział Chemii, Zakład Technologii Uzdatniania Wody, Poznań

Bibliografia

• [1] Baranowska I., Kowalski B. A rapid UHPLC method for the simultaneous determination of drugs from different therapeutic groups in surface water and wastewater. Bull Environ Contam-Toxicol 2012, 89: 8-14.
• [2] Baronti C., Curini R., D'Ascenzo G., Di Corcia A., Gentili A., Samperi R., (2000) 5059
• [3] Bo L., Urase T., Wang X., Biodegradation of trace pharmaceutical substances in wastewater by a membrane bioreactor, Frontiers of Environmental Science & Engineering, 2009, Vol. 3, No. 2, 236-240.
• [4] Boleda MR, Galceran MT, Ventura F. Behavior of pharmaceuticals and drugs of abuse in a drinking water treatment plant (DWTP) using combined conventional and ultrafiltration and reverse osmosis (UF/RO) treatments. Environ Pollut 2011, 159: 1584-1591.
• [5] Boroń M., Pawlas K. Pharmaceuticals in aquatic environment, Probl. Hig. Epidemiol. 2015, 96 (2), 357-363
• [6] Carballa M., Omil F., Lema J. M., Llompart M., Garcia-Jares C., Rodriguez I., Gomez M., Ternes T., Water Res., 38 (2004) 2918.
• [7] Czerwiński J., Kłonica A., Ozonek J., Pozostałości farmaceutyków w środowisku wodnym i metody ich usuwania, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska I Architektury, 2015, 27-42.
• [8] Daneshvar A., Svanfelt J., Kronberg L., et al. Winter accumulation of acidic pharmaceuticals in a Swedish River. Environ Sci Pollut Res 2010, 17: 908-916.
• [9] Dudziak M., Luks-Betlej K., Ocena obecności estrogenów-steroidowych hormonów płciowych w wybranych wodach rzecznych w Polsce, Ochrona Środowiska 2004, 26, 21-24.
• [10] Fatta-Kassinos D., Meric S., Nikolau A., Pharmaceutical residues in environmental waters and wastewater: current state of knowledge and future research, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2011, Vol. 399, 251-275.
• [11] Flick J., Lindberg R. H., Tysklind M., Larsson D.G.J.,: Predicted critical environmental concentrations for 500 pharmaceuticals. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2010.
• [12] Gabet-Giraud V., Miege C., Choubert J. M., Martin Ruel S., Coquery M.: Occurrence and removal of estrogensand beta blokers by various processes in wastewatertreament plants. "Sci. Total Eviron.” 19/2010.
• [13] Gilart N., Marce R. M., Borrull F., Fontanals N., Determination of pharmaceuticals in wastewaters using solidphase extraction – liquid chromatography – tandem mass spectrometry, J. Sep. Sci 2012, 35, 875-882.
• [14] Heberer T., Occurrence, fate and removal of pharmaceutical residues in the aquatic environment: a review of recent research data. "Toxicology Letters” 131/2012.
• [15] Helenkar A., Sebők A., Zaray G., et al. The role of the acquisition methods in the analysis of the non-steroidal antiinflammatory drugs in Danube River by gas chromatography - mass spectrometry. Talanta 2010, 82: 600-607.
• [16] Hrenando M. D., Gomez M. J., Aguera A., Fernandez-Alba A. R.: LC-MS analysis of basic pharmaceuticals (beta-blokers and anti-ulcer agent) in wastewater and surface water. "Trends in Analitycal Chemistry” 26/2007.
• [17] IQVIA, Rynek farmaceutyczny w 2017 roku, Warszawa, styczeń 2018.
• [18] Karthikeyan K. G., Meyer, Sci M. T., Total Environ., 361 (2006) 196
• [19] Kasprzyk-Hordern B., Dąbrowska A., Vieno N., Kronberg L., Nawrocki J., Occurrence of acidic pharmaceuticals in the Warta River in Poland, Chem. Anal. 2007, 52, 289-303.
• [20] Kasprzyk-Hordern B., Dinsdale RM, Guwy AJ. The removal of pharmaceuticals, personal care products, endocrine disruptors and illicit drugs during wastewater treatment and its impact on the quality of receiving waters. Water Res 2009, 43: 363-380.
• [21] Khetan S. K., Collins T. J.: Human pharmaceuticals in the Aquatic Environment: A Challenge to Green Chemistry. "Chem. Rev.”107/2007
• [22] Kosjek T., Heath E., Kompare B.,: Removal of pharmaceutical residues in a pilot wastewater treatment plant. "Anal. Bioanal. Chem.” 387/2007.
• [23] Kot-Wasik A., Dębska J., Namieśnik J., Pozostałości środków farmaceutycznych w środowisku przemiany, stężenia, oznaczenia, Chemia i Inżynieria Ekologiczna 2003, 10, 723-750.
• [24] Liying J., Jun Y., Jianmeng C.: Isolation and characteristic of 17β-estradiol-degrading Bacillus spp.strains from activated sludge Biodegradation 9/2010.
• [25] Luo Y., Guo W., Ngo H. H., Nghiem L. D., Hai F. I., Zhang J., Liang S., Wang X. C., A review on the occurrence of micropollutants in the aquatic environment and their fate and removal during wastewater treatment, Science of the Total Environment, 2014, Vol. 473-474, 619-641.
• [26] Magner J., Filipovic M., Alsberg T.: Application of a novel solid phase extraction sampler and ultra performance liquid chromatography quadrupole-time-of-flighmass spectrometry for determination of pharmaceutical residues in Surface sea water. “Chemosphre” 80/2010.
• [27] Namieśnik J., Analityka pozostałości farmaceutyków w próbkach środowiskowych, Warszawa 2010
• [28] Nikolaou A., Meric S., Fatta D., Occurrence patterns of pharmaceuticals in water and wastewater environments, Anal. Bioanal. Chem. 2007, 387, 1225-1234.
• [29] Quintana J. B., Weiss S., Reemtsma T., Water Res., 39 (2005) 2654
• [30] Rivera-Utrilla J., Sanchez-Polo M., Ferro-Garcia M. A., Prados-Joya G., Ocampo-Perez R., Pharmaceuticals as emerging contaminants and their removal from water. A review, Chemosphere, 2013, Vol. 93, 1268-1287.
• [31] Roberts P. H., Thomas K. V., Sci. Total Environ., 356 (2006) 143.
• [32] Schwaiger J., Ferling H., Mallow U., Wintermayr H., Negele R. D., Toxic effects of the non-steroidal anti-inflammatory drug diclofenac. A Quat. Toxiol., 2004; 68: 141-150
• [33] Sicher C., Garcia C., Andre K., Feasibility studies: UV/chlorine advanced oxidation treatment for the removal of emerging contaminants, Water Research 45, 6371-6380, 2011.
• [34] Sires I., Brillas E., Remediation of water pollution caused by pharmaceutical residues based on electrochemical separation and degradation technologies: A review, Environment International 2012, Vol. 40, 212–229.
• [35] Sosnowska K., Grochowiak-Styszko K., Gołas J., Leki w środowisku-źródła, przemiany, zagrożenia, Krakowska Konferencja Młodych Uczonych, 2009.
• [36] Szymonik A., Lach J., Zagrożenie środowiska wodnego obecnością środków farmaceutycznych, Inżynieria i Ochrona Środowiska, 2012, t 15/3, 249-263.
• [37] Tauxe-Wuersch A., Alencastro L.F.D., Grandjean D., Tarradellas J., Water Res., 39 (2005) 1761.
• [38] Ternes T. A., Water Res., 32 (1998) 3245.
• [39] Thomas P. M., Foster G. D., Environ J., Sci. Health, A, 39 (2004) 1969
• [40] Togola A., Budzinski H. Multi-residue analysis of pharmaceutical compounds in aqueous samples. J Chromatogr A, 2008, 1177: 150-158.
• [41] Valcárcel Y., González Alonso S., Rodríguez-Gil JL, et al. Analysis of the presence of cardiovascular and analgesic/anti-inflammatory/antipyretic pharmaceutical in river – and drinking-water of the Madrid Region in Spain. Chemosphere 2011, 82: 1062-1071.
• [42] Wang L., Ying G. G., Zhao J. L., et al. Occurrence and risk assessment of acidic pharmaceuticals in the Yellow River, Hai River and Liao River of north China. Sci. Total Environ 2010, 408: 3139-3147.
• [43] Yu Y., Wu L., Chang A. C.,: Seasonal variation of endocrine disrupting compounds, pharmaceuticals and personal care products in wastewater treatment plants. Sci. Total Environ 2013, 442; 310-316.
• [44] Zgoła-Grześkowiak A. Application of DLLME to isolation and concentration of non-steroidal anti-inflammatory drugs in environmental water samples. Chromatogr. 2010, 72: 671‑678
• [45] Zhong D. F., Sun L., Liu L., Huang H. H.: Microbial transformation of naproxen by Cunninghamella species. Acta Pharmacol. Sin., 2003; 24: 442-447.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).