4 godzin temu
Zespół naukowców z Instytutu Ochrony Środowiska – Państwowego Instytutu Badawczego opublikował interesujące badanie na temat obecności farmaceutyków w dużych oczyszczalniach ścieków na terenie krajowych metropolii. Celem pracy była ocena efektywności różnych metod eliminowania kontrowersyjnych związków, nim trafią one do polskich rzek.
Publikacja, która ukazała się 24 września br. w czasopiśmie PLoS One, zwraca uwagę na rosnące zagrożenie ze strony tzw. zanieczyszczeń nowej generacji (emerging contaminants, ECs). Wiele aspektów ich występowania nie pozostało ujętych w regulacjach prawnych, ale mogą stanowić realne zagrożenie dla zdrowia ludzi, organizmów wodnych i całego środowiska. Do tej grupy należą m.in. farmaceutyki, środki higieny osobistej, pestycydy i mikroplastik. Wcześniejsze badania wykazały, iż związki farmaceutyczne, projektowane tak, by działały już w bardzo niskich stężeniach, coraz częściej występują w wodach powierzchniowych w ilościach od nanogramów do mikrogramów na litr. Co gorsza, często nie ulegają rozkładowi, kumulują się w łańcuchach pokarmowych i pozostają bioaktywne choćby w śladowych ilościach.
Skąd biorą się farmaceutyki w środowisku?
Głównym źródłem farmaceutyków w wodach powierzchniowych są ścieki z gospodarstw domowych, szpitali, farm zwierzęcych i zakładów farmaceutycznych. Największe stężenia leków notuje się w surowych ściekach dopływających do oczyszczalni. Niestety, typowe oczyszczalnie komunalne, których działanie opiera się na procesie osadu czynnego (CAS), nie są przystosowane do skutecznego usuwania farmaceutyków.
Badania potwierdzają, iż wskaźniki ich eliminacji bywają niskie, a w wielu przypadkach wręcz ujemne. Oznacza to, iż po procesie oczyszczania (w odpływie) stężenie substancji jest wyższe niż na dopływie. Dzieje się tak m.in. na skutek reaktywacji metabolitów do formy pierwotnej lub powolnego uwalniania leków uwięzionych w cząstkach kału.
Polska na tle Europy
W Europie Zachodniej prowadzi się szeroki monitoring obecności farmaceutyków w ściekach. Badania wykonane w 90 oczyszczalniach w 17 krajach wykazały częstotliwość wykrywania leków na poziomie 50–90 proc.
Niestety, w Polsce wiedza w tym zakresie jest ograniczona. To o tyle niebezpieczne, iż w naszym kraju populacja mieszkańców jest wysoka, a zasoby wodne niskie. Dodatkowo 82 proc. wody pitnej pochodzi z zasobów powierzchniowych. Tymczasem w 2020 r. sprzedaż farmaceutyków wyniosła w Polsce aż 25,7 tys. ton, co pokazuje skalę potencjalnego obciążenia środowiska.
Autorzy publikacji przeprowadzili trzyletnie badania w sześciu dużych polskich oczyszczalniach, obsługujących powyżej 200 tys. mieszkańców. Analizowano obecność 14 powszechnie stosowanych leków, m.in. antybiotyku sulfametoksazolu, leków przeciwzapalnych (ibuprofen, naproksen, ketoprofen, diklofenak), na nadciśnienie (atenolol, propranolol, metoprolol, furosemid), psychotropowych (karbamazepina, fluoksetyna, mianseryna) oraz loratadyny – popularnego preparatu przeciwuczuleniowego.
Stężenia w dopływie wahały się od 7 do 1019 ng/l, a najwyższe dotyczyły ketoprofenu (do 1019 ng/l), sulfametoksazolu (do 693 ng/l) i karbamazepiny (do 624 ng/l). W odpływie maksymalne wartości były jeszcze wyższe: fluoksetyna osiągnęła 2266 ng/l, karbamazepina 1555 ng/l, a sulfametoksazol 974 ng/l. W osadach ściekowych najwyższe stężenie miała fluoksetyna (406 μg/kg), karbamazepina (119 μg/kg) i metoprolol (28 μg/kg).
Skuteczność usuwania – od 100 proc. do wartości ujemnych
Wyniki badań potwierdziły duże zróżnicowanie efektywności oczyszczania. Niektóre substancje, takie jak naproksen i kwas salicylowy, były eliminowane całkowicie. Ketoprofen usuwano w 66–100 proc., a ibuprofen w maksymalnie 86 proc. Dobre wyniki odnotowano również dla furosemidu (96–98 proc. w wybranych oczyszczalniach).
Z drugiej strony, wiele leków praktycznie nie ulegało degradacji – diklofenak, karbamazepina, fluoksetyna czy metoprolol w większości przypadków miały ujemne wskaźniki usuwania. Oznacza to, iż ich stężenia w odpływie przewyższały wartości w dopływie. Podobne zjawisko dotyczyło mianseryny, propranololu i loratadyny.
Ile leków trafia do rzek i czym to grozi?
Aby porównać oczyszczalnie różnej wielkości, wyniki przeliczono na 1 tys. mieszkańców. Dzienna emisja farmaceutyków wyniosła średnio 524 mg/1000 osób, co odpowiada 191 g rocznie. Ponieważ badane aglomeracje liczyły co najmniej 200 tys. mieszkańców, oznacza to minimalny zrzut na poziomie 40 ton substancji farmaceutycznych rocznie do polskich rzek.
Największy udział w emisjach miały: ketoprofen (do 55 proc. masy dobowej), sulfametoksazol (do 30 proc.), karbamazepina (do 37 proc.) i fluoksetyna (do 27 proc.). Co ciekawe, struktura zanieczyszczeń w ściekach surowych nie zawsze odpowiadała tej w ściekach oczyszczonych – w części oczyszczalni dominowały inne substancje w odpływie niż w dopływie.
Ocena ryzyka ekologicznego, oparta na współczynniku RQ (iloraz ryzyka), wykazała, iż największym zagrożeniem dla glonów, skorupiaków i ryb są fluoksetyna i loratadyna – w obu przypadkach ryzyko określono jako umiarkowane do wysokiego. Sulfametoksazol wiązał się z wysokim ryzykiem dla glonów, natomiast ibuprofen – jedynie z ryzykiem umiarkowanym. Pozostałe farmaceutyki nie przekroczyły progów zagrożenia.
Autorzy badania podkreślają, iż obecność substancji aktywnych farmaceutycznie w oczyszczonych ściekach i osadach to istotne niebezpieczeństwo dla środowiska wodnego. Leki są trwałe chemicznie, rozkładają się powoli i mogą trafiać do łańcucha pokarmowego, jeżeli osady są wykorzystywane w rolnictwie.
Wnioski i dalsze wyzwania
Badania potwierdziły, iż polskie oczyszczalnie komunalne, opierające swoje działania na technologii osadu czynnego, nie są skuteczne w eliminacji farmaceutyków. Zaledwie kilka substancji, np. naproksen czy kwas salicylowy, udawało się usuwać w pełni, podczas gdy wiele innych było praktycznie nieusuwalnych.
Łączna roczna emisja leków z sześciu badanych aglomeracji wyniosła co najmniej 40 Mg, a najbardziej problematyczne okazały się karbamazepina, fluoksetyna, sulfametoksazol i ketoprofen. Przy czym fluoksetyna i loratadyna stwarzają największe zagrożenie dla organizmów wodnych.
Polscy naukowcy podkreślają konieczność dalszych poszukiwań sposobów neutralizacji farmaceutyków w procesach oczyszczania ścieków oraz badań nad skutkami środowiskowymi związanymi z obecnością tych substancji w wodach i osadach.
Źródło:
Chaber-Jarlachowicz P, Gworek B, Kalinowski R (2025) Removal efficiency of pharmaceuticals during the wastewater treatment process: Emission and environmental risk assessment. PLoS One 20(9): e0331211. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0331211
