Η μελέτη της τάσης να παραμένουν αναλλοίωτες και της επίδρασης των
φαρμακευτικών ουσιών στο περιβάλλον παρουσιάζει τα τελευταία έτη αυξανόμενο
ενδιαφέρον. Οι φαρμακευτικές ουσίες που χρησιμοποιούνται από τον άνθρωπο καθώς
και οι μεταβολίτες τους, καταλήγουν στις μονάδες βιολογικού καθαρισμού μέσω των
λυμάτων των μονάδων παραγωγής τους, των νοσοκομείων, καθώς και των αστικών
λυμάτων. Η πιθανή κατάληξη των ουσιών αυτών, εφόσον τα λύματα τυγχάνουν
βιολογικής επεξεργασίας, όπως συμβαίνει άλλωστε με όλες τις ξενοβιοτικές ουσίες,
μπορεί να εμπίπτει σε μια από τις ακόλουθες περιπτώσεις:
• Οι φαρμακευτικές ουσίες ή μεταβολίτες τους βιοαποδομούνται.
• Οι φαρμακευτικές ουσίες ή οι μεταβολίτες τους είναι ανθεκτικές ενώσεις στη
βιοπαδόμηση και ανάλογα με την υδροφοβικότητά τους, προσροφούνται στην ιλύ ή
παραμένουν στην υδατική φάση. Οι ουσίες που δεν προσροφούνται στην ιλύ
διέρχονται ανέπαφες μέσα από τις μονάδες βιολογικού καθαρισμού και καταλήγουν
στα υδάτινα συστήματα.
• Οι φαρμακευτικές ουσίες στην περίπτωση που παραμένουν προσροφημένες
στην ιλύ, εάν η ιλύς χρησιμοποιηθεί ως εδαφοβελτιωτικό, μπορούν να
διασκορπιστούν στους αγρούς κατά την εφαρμογή της ιλύος και να ρυπαίνουν το
έδαφος. Οι ουσίες δε που εμφανίζουν κινητικότητα μπορεί να καταλήξουν στα
υπόγεια νερά ή στα επιφανειακά ύδατα. Οι λοιπές δεσμεύονται στο έδαφος.
Τα περισσότερα φάρμακα σχεδιάζονται να είναι ανθεκτικά ώστε, αφ’ ενός μεν να
διατηρούν τη χημική τους ακεραιότητα προκειμένου να επιτελέσουν το θεραπευτικό
τους σκοπό, αφ’ ετέρου δε να έχουν βιολογική δράση. Με δεδομένη την
ανθεκτικότητά τους, η συνεχής εκπομπή τους στο περιβάλλον έχει ως αποτέλεσμα
την παρουσία τους για σημαντικό χρονικό διάστημα, προξενώντας πιθανότατα
σοβαρές αρνητικές επιπτώσεις τόσο στα υδάτινα όσο και εδαφικά οικοσυστήματα.
Η άμεση ή έμμεση επαναχρησιμοποίηση των υδάτων έχει ως αποτέλεσμα τη
συσσώρευση των ανθεκτικών αυτών ουσιών σε μεγαλύτερες ακόμη συγκεντρώσεις.
Στην παρούσα εργασία εξετάζονται έξι φαρμακευτικές ουσίες (προπρανολόλη,
διχλωφενακικό νάτριο, σουλφαμεθοξαζόλη, χλωφιβρικό οξύ, καρμπαμαζεπίνη,
οφλοξακίνη), οι οποίες έχουν βρεθεί στις εκροές των μονάδων βιολογικού
καθαρισμού (Γαλλία, Ελλάδα, Ιταλία, Σουηδία κ.α.) σε συγκεντρώσεις της τάξεως
των μικρογραμμαρίων ανά λίτρο. Ερευνήθηκε η τύχη τους σε όλες τις πιθανές
διαδρομές που μπορεί να ακολουθήσουν μετά την διάθεσή τους στο αποχετευτικό
σύστημα: σύστημα ενεργού ιλύος, θάλασσα, νερό πηγής και έδαφος. Μελετήθηκε
δηλαδή η βιοαποδοσιμότητα τους κατά την διεργασία της ενεργού ιλύος και κατά την
παρουσία τους σε υδάτινους αποδέκτες. Επίσης, εξετάστηκε η ικανότητά
προσρόφησής τους και η κινητικότητα τους σε δύο διαφορετικούς τύπους εδάφους
καθώς επίσης και στην αερόβια και αναερόβια ιλύ.
Οι φαρμακευτικές ουσίες, με εξαίρεση την σουλφαμεθοξαζόλη, βρέθηκαν να είναι
ιδιαίτερα ανθεκτικές στα υδάτινα συστήματα κατά την επεξεργασία τους με
διεργασία ενεργού ιλύος. Η αποδόμηση της σουλφαμεθοξαζόλης επιτεύχθηκε κάτω
από αερόβιες συνθήκες με τη βοήθεια μιας μεικτής εγκλιματισμένης καλλιέργειας
μικροοργανισμών, η οποία και αποτελούσε πηγή άνθρακα ή/και πηγή αζώτου. Κάτι
τέτοιο συμβαίνει όταν υπάρχει έλλειψη εναλλακτικής πηγής άνθρακα ή αζώτου.
Όσον αφορά στην προσρόφηση των ουσιών στο έδαφος και στην ιλύ, οι συντελεστές
προσρόφησης που προσδιορίστηκαν ποικίλουν ανάλογα με τη φύση της ουσίας και
του στερεού υλικού (υποστρώματος). Η οφλοξακίνη ήταν ισχυρά προσροφούμενο (με
εξαίρεση την περίπτωση της αναερόβιας λάσπης), ενώ το χλωφιβρικό οξύ βρέθηκε
ότι είναι το ασθενέστερα προσροφούμενο και ότι εμφανίζει ιδιαίτερη κινητικότητα.
Επίσης, η προσρόφηση των ουσιών αποδείχτηκε ότι εξαρτάται σημαντικά από το pH
του συστήματος και από την ιοντική ισχύ. Τέλος, η τύχη των φαρμακευτικών ουσιών
στο έδαφος προσδιορίστηκε με τη βοήθεια λυσιμέτρων. Οι παράμετροι που
εξετάστηκαν ήταν: α) ο ρυθμός φόρτισης των φαρμακευτικών ουσιών β) υδραυλική
φόρτιση και γ) η επίδραση της «βροχής». Σημαντικές διαφορές παρατηρήθηκαν στην
κινητικότητα των έξι φαρμακευτικών ουσιών, που σχετίζονταν με την ικανότητα
προσρόφησης/εκρόφησης των ουσιών, την ποσότητα της ουσίας που εφαρμοζόταν, τη
ροή και την ένταση των γεγονότων της «βροχής». / The study of the effect of pharmaceutical substances, as well as their persistence in
the environment, has received an increasing interest in the recent years.
Pharmaceutical substances used by humans, as well as their metabolites, enter the
Sewage Treatment Plants (STP’s) through discharges from production facilities,
hospitals and private household effluents. The most likely fate of these substances,
provided that the sewages undergo (like all xenobiotic substances) biological
treatment, may be one of the following:
• The pharmaceutical substances or their metabolites are mineralized by
microorganisms to carbon dioxide and water.
• The pharmaceutical substances or their metabolites are more or less persistent
in the STP, which implies that depending on their lipophilicity, the substances
will be partly retained in the sludge or they will remain dissolved in the
aquatic phase. The substances that will neither be retained, nor degraded in the
STP, easily reach the aquatic systems.
• The pharmaceutical substances, in case they are adsorbed on the sludge, if the
sludge is used as a soil amendment, may be dispersed on agricultural land. The
substances that are mobile in the soil may reach the ground water or leach to a
nearby stream. The rest will be retained by soil.
Most drugs are designed to be resistant and to maintain their chemical structure, as
well as their biological activity, so that they can perform their therapeutic task. All of
these factors, together with their continuous discharge, cause them to remain in the
environment for significantly extended times, with adverse effects on the aquatic and
terrestrial ecosystems. Direct or indirect water reuse leads to accumulation of
pharmaceuticals to concentrations much higher than those of the original discharge.
In the present work six pharmaceutical substances (propranolol, diclofenac,
sulfamethoxazole, clofibric acid, carbamazepine, ofloxacin), which have been found
in the effluents of STP’s (France, Greece, Italy, Sweden) in concentrations of the
order of micrograms per litter, were examined. Their fate, in all the likely paths that
can follow during their disposal in the drainage, such as the process of activated
sludge, seawater, fresh water and soil, was studied. The biodegradation of the
aforementioned substances was studied during the process of activated sludge as well
as when discharged in aquatic (sea and brackish water) receivers. The adsorption
capacity and the mobility in two different types of soil, and in the aerobic and
anaerobic sludge of the subject substances was investigated.
The subject pharmaceutical substances with the sole exception of sulfamethoxazole,
were found to be particularly persistent both in the aquatic systems and during their
treatment with activated sludge. The biodegradation of sulfamethoxazole was
achieved under aerobic conditions in which the substance served both as carbon and
nitrogen source for the enriched consortium (i.e. whenever there was a shortage of a
carbon or a nitrogen source).
As far as the adsorption of the subject substances on soil and on sludge is concerned,
the distribution coefficients measured varied depending on the nature of substance and
solid material. Ofloxacin was particularly strongly adsorbed (except for the case of
using anaerobic biomass for the solid matrix), while clofibric acid was found to be
weakly adsorbed. The adsorption of subject substances proved to depend considerably
on the pH of system and on the ionic strength. Finally, the fate of pharmaceuticals in
soil was also assessed using lysimeter studies. Important parameters investigated
included: the pharmaceutical loading rate and the hydraulic loading rate for adsorption
and the rate and duration of a “rain” event for desorption. Significant differences in
the mobility of the six pharmaceuticals were found and they were correlated with the
adsorption/desorption properties of the compounds, the amount of drug applied, the
intensity of the “rain” events and the type of the soil.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/1463 |
| Date | 10 March 2009 |
| Creators | Δρίλλια, Παναγιώτα |
| Contributors | Λυμπεράτος, Γεράσιμος, Λυμπεράτος, Γεράσιμος, Κουτσούκος, Πέτρος, Παύλου, Σταύρος, Κράβαρης, Κωνσταντίνος, Βαγενάς, Κωνσταντίνος, Παρασκευάς, Χριστάκης |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
| Relation | Η ΒΥΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0023 seconds