W artykule przedstawiono szeroki zakres zagadnień dotyczących mikrozanieczyszczeń w środowisku naturalnym i antropogenicznym. Do omówionych zagadnień należą: źródła i występowanie mikrozanieczyszczeń w środowisku (w wodzie, glebie i powietrzu), ich los w środowisku, ekotoksyczność, sposoby ograniczania powstawania mikrozanieczyszczeń, szlaki przemian i produkty transformacji w środowisku, problematyka oczyszczania ścieków zawierających mikrozanieczyszczenia, prace badawcze dotyczące omawianej problematyki i przegląd wybranych rozwiązań w skali technicznej. Usuwanie mikrozanieczyszczeń stanowi aktualnie wiodący problem inżynierii środowiska. Wiedza o występowaniu tych zanieczyszczeń w środowisku jest już dość bogata, rozpoznano też częściowo jakie są ich losy w obiektach gospodarki wodnej i odpadami, także znaczny postęp nastąpił w zakresie znajomości efektywności technologii możliwych do zastosowania dla ich eliminacji ze środowiska. Rozwój technologii oczyszczania ścieków, a w mniejszym stopniu gospodarki odpadami, doprowadził już do usunięcia lub zmniejszenia zagrożenia spowodowanego znacznymi ilościami zanieczyszczeń, jednak aktualnie najbardziej palącym zagadnieniem jest występowanie mikrozanieczyszczeń, których działanie na środowisko przyrodnicze i człowieka nie można jeszcze oszacować. Ze względu na fakt, że występujące w środowisku mikrozanieczyszczenia antropogeniczne są bardzo zróżnicowane pod względem struktury chemicznej, a co się z tym wiąże – charakteryzują się innymi właściwościami fizyko-chemicznymi i w inny sposób działają na organizmy żywe obecne w środowisku, nie można wyróżnić jednego szlaku transformacji tych zanieczyszczeń. Mikrozanieczyszczenia antropogeniczne najczęściej nie są całkowicie rozkładane biologicznie, a ich transformacja związana jest ze zjawiskiem kometabolizmu oraz współdziałaniu określonych konsorcjów mikroorganizmów. Poszukiwaniu nowych, bardziej skutecznych, metod usuwania mikrozanieczyszczeń z środowiska powinna zawsze towarzyszyć ewaluacja toksyczności powstałych produktów. Produkty transformacji niektórych zanieczyszczeń były bardziej toksyczne w stosunku do organizmów wskaźnikowych niż substancje macierzyste. Głównym źródłem mikrozanieczyszczeń przedostających się do środowiska wodnego w krajach rozwiniętych (w przypadku terenów skanalizowanych) są komunalne oczyszczalnie ścieków. Z tego względu w artykule szczegółowo omówiono problematykę usuwania mikrozanieczyszczeń ze ścieków komunalnych w układach oczyszczania i doczyszczania ścieków. W artykule przedstawiono wyniki dotyczące usuwania wybranych mikrozanieczyszczeń (benzotriazol, mekoprop, diklofenak, sulfametoksazol i karbamazpina) w 11 rodzajach układów oczyszczania ścieków opartych zarówno na procesach biologicznych (oczyszczalnie hydrofitowe, stawy stabilizacyjne i układy z osadem czynnym), jak i fizyko-chemicznych (koagulacja, sorpcja na węglu aktywnym, zaawansowane procesy utleniania, fotoliza i ozonoliza) oraz różniących się zapotrzebowaniem powierzchni (co wynika z jednostkowej szybkości procesu) i konsumpcją energii (te dwa czynniki uznano za podstawę podziału na procesy intensywne i ekstensywne). Przedstawione w artykule zagadnienia stanowią podstawę do kreowania projektów badawczych, pozwalających przybliżyć moment w którym oczyszczalnie ścieków posiadać będą (czwarty) stopień, który zapewni likwidację zagrożeń wynikających z obecności w oczyszczonych ściekach substancji priorytetowych nawet w bardzo niskim stężeniu (co powodować może odległe w czasie skutki).
EN
The article presents a broad range of issues concerning micropollutants in the natural and anthropogenic environment. The issues discussed are: the source and occurrence of micropollutants in the environment (water, soil and air), their environmental fate, ecotoxicity, measures to reduce the produced amount of micropollutants, transformation pathways and transformation products in the environment, treatment of wastewater containg micropollutants, research projects dedicated to the discussed issues and a review of selected solutions on an industrial scale. Removal of micropollutants is currently a pressing problem of environmental engineering. Knowledge of the presence of these pollutants in the environment is already quite advanced, with partial understandingof their fate in waste and wastewater treatment processes. Also, significant progress has been made in the understanding of the applicability of various treatment methods and their effectiveness in the removal of micropollutants from waste streams. Development of wastewater treatment technology, and to a lesser extent, waste management, has already led to elimination or reduction of the risk posed by the significant amounts of pollution, but currently the most pressing issue is the presence of micropollutants whose effect on natural environment and humanrequires further studies. There is no single transformation pathway of micropollutants, due to the fact that they are diverse in terms of chemical structure, subsequently have various physico-chemical properties, and affect the organisms present in the environment in various manner. Anthropogenic micropollutants usually are not completely degraded biologically, and their transformation is associated with the phenomenon of co-metabolism and cooperation of certain consortia of microorganisms. The search for new, more effective, methods for removing micropollutants from the environment should always be accompanied by evaluation of the toxicity of the resulting products. Transformation products of certain micropollutants were more toxic to indicator organisms than the parent compounds. The main source of micropollutants entering the water environment in developed countries (in the case of sewered areas) are municipal wastewater treatment plants. For this reason, the article discussed in detail the issue of the removal of micropollutants from municipal wastewaterin the secondary and tertiary (post-treatment)treatment steps. The article presents the results for the abatement of selected micropollutants (benzotriazole, mecoprop, diclofenac, sulfamethoxazole and karbamazpina) in 11 types of wastewater treatment based on both biological processes (constructed wetlands, stabilization ponds and activated sludge systems) and physicochemical methods (coagulation, sorption on activated carbon, advanced oxidation, photolysis and ozonolysis), and the area requirements (due to the process rate) and the energy consumption (the two factors are the basis for the distinction between the intensive and extensive technologies). The issues presented in the article the basis for new research projects, allowing accelerating the moment in which the waste water treatment plants, will have a quaternary treatment step, which will significantly reduce of the risks of the presence of priority substances in the treated wastewatereven at very low concentrations (which may cause long-time effects).
Celem pracy było określenie podatności dwóch farmaceutyków, tj. diklofenaku (DCF) i sulfametoksazolu (SMX) na rozkład pod wpływem sztucznego światła słonecznego. Badania prowadzono przy różnym natężeniu promieniowania. Uzyskane wyniki wskazują, że badane substancje są podatne na fotolityczny rozkład, jednakże substancją efektywniej rozkładaną w tym procesie był DCF. Na podstawie uzyskanych wyników wyznaczono parametry kinetyczne reakcji fotolitycznego rozkładu tych substancji. Obliczone pseudo pierwszorzędowe stałe szybkości tych reakcji zmieniały się z zakresie od 0,09 h-1 (SMX, irradiancja 250 W/m2) do 2,95 h-1 (DCF, irradiancja 1000 W/m2).
EN
The aim of this study was to determine the susceptibility of two pharmaceuticals, i.e. diclofenac (DCF) and sulfamethoxazole (SMX) for decay by means of artificial sunlight. The study was conducted for different irradiation intensity. The obtained results show that the investigated substances are prone to the photolytic degradation, however, DCF was more efficiently degraded in these processes. According to the obtained results, the kinetic parameters of photolytic reactions were determined. The calculated values of pseudo first order kinetic constants of these reactions varied in the range from 0.09 h-1 (SMX, irradiance = 250 W/m2) to 2.95 h-1 (DCF irradiance = 1000 W/m2).
Antibiotics are a group of substances potentially harmful to the environment. They can play a role in bacterial resistance transfer among pathogenic and non-pathogenic bacteria. In this experiment three representatives of medically important chemotherapeutics, confirmed to be present in high concentrations in wastewater treatment plants with HPLC analysis were used: erythromycin, sulfamethoxazole and trimethoprim. Erythromycin concentration in activated sludge was not higher than 20 ng L−1. N-acetylo-sulfamethoxazole concentration was 3349 ± 719 in winter and 2933 ± 429 ng L−1 in summer. Trimethoprim was present in wastewater at concentrations 400 ± 22 and 364 ± 60 ng L−1, respectively in winter and summer. Due to a wide variety of PCR-detectable resistance mechanisms towards these substances, the most common found in literature was chosen. For erythromycin: erm and mef genes, for sulfamethoxazole: sul1, sul2, sul3 genes, in the case of trimethoprim resistance dhfrA1 and dhfr14 were used in this study. The presence of resistance genes were analyzed in pure strains isolated from activated sludge and in the activated sludge sample itself. The research revealed that the value of minimal inhibitory concentration (MIC) did not correspond with the expected presence of more than one resistance mechanisms. Most of the isolates possessed only one of the genes responsible for a particular chemotherapeutic resistance. It was confirmed that it is possible to monitor the presence of resistance genes directly in activated sludge using PCR. Due to the limited isolates number used in the experiment these results should be regarded as preliminary.
PL
Antybiotyki to grupa związków potencjalnie szkodliwych dla środowiska. Odgrywają one rolę w procesach transferu antybiotykooporności pomiędzy patogenami i bakteriami niechorobotwórczymi. Wykorzystując metodę wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) wykazano obecność erytromycyny, sulfametoksazolu i trimetoprimu w miejskiej oczyszczalni ścieków w następujących stężeniach: dla erytromycyny < 20 ng L−1, N-acetylo-sulfametoksazolu 3349 ± 719 i 2933 ± 429 ng L−1, a trimetoprimu 400 ± 22 i 364 ± 60 ng L−1, odpowiednio: zimą i latem. Ponieważ antybiotykooporność bakteryjna może być stymulowana obecnością antybiotyków w środowisku, istnieje możliwość pojawienia się wielu szlaków opornościowych u bakterii narażonych na działanie tych związków. Dlatego też podjęto próbę detekcji wybranych genów oporności na badane chemioterapeutyki metodą łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR). Obecność elementów genetycznych badano zarówno w szczepach bakteryjnych, u których udowodniono oporność na badany związek bakteriobójczy, jak i w próbce osadu czynnego, z którego te bakterie izolowano. Do badań wybrano najczęściej występujące geny oporności: dla erytromycyny erm i mef, dla sulfametoksazolu: sul1, sul2, sul3, a dla trimetoprimu dhfrA1 i dhfr14. Wykazano, że wartość minimalnego stężenia inhibitującego (MIC), nie koresponduje z obecnością większej liczby mechanizmów oporności. Większość szczepów opornych wykazywała tylko jeden z badanych mechanizmów oporności na antybiotyk niezależnie od wartości MIC. Potwierdzono również możliwość monitorowania obecności genów oporności na antybiotyki metodą PCR bezpośrednio w osadzie czynnym. Ze względu na ograniczona liczbę izolatów użytych w tym eksperymencie wyniki uzyskane w pracy powinny być traktowane jako wstęp do dalszych badań.
Oceniono możliwość zastosowania niejonowych związków powierzchniowo czynnych - rokacetów szeregu R (R70, R40, R26) jako solubilizatorów dla trudno rozpuszczalnych w wodzie substancji biologicznie czynnych: trimetoprimu, sulfametoksazolu i ich farmakologicznego połączenia - Biseptolu. Zbadano wpływ substancji pomocniczych: celulozy, poliwinylopirolidonu (PVP), laktozy, avicelu i ultraamylopektyny (UAP) na proces micelarnej solubilizacji wybranych sulfonamidów i trimetoprimu.
EN
The aim of the study was to investigate the possibility of application of nonionic rokacet surfactants ( rokacet R70, R40, R26 ) as solubilizing agents for trimethoprim, sulfamethoxazole and trimethoprim-sulfamethaxazol complex. In the paper dissolution profiles of trimethoprim and sulfamethoxazol from powder and tablets were evaluated The influence of tablets components (cellulose, polivinylopirolidone, lactose, avicel and ultraamylopectyne) on the solubilization of selected sulfonamides and trimethprim was determined
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.