M. Váňa, F. Wanner, J. Fuksa, L. Matoušová, D. Pospíchalová Mikropolutanty a situace na čistírnách odpadních vod v ČR
Proč je nutné se touto problematikou zabývat? Současné ČOV umí odbourávat nespecifický organický uhlík. Dusík a fosfor s těmi si též umí poradit. Mikropolutanty nová kapitola pro výzkum, zdroje, transformace, vývoj nových látek, odstraňování reziduálních koncentrací, vliv na vodní prostředí, průnik do zdrojů podzemních vod, výroba pitné vody
Mikropolutanty - zdroje Z výrob lze kontrolovat řešit Z finální spotřeby součást odpadních vod, především splaškových Přísun některých mikropolutantů do odpadních vod lze regulovat např.: obecným zákazem používání (PCB, Hg) zákazem nebo omezením na lokální úrovni kontrolou potravin Pro léky a obecně farmaka to neplatí
Pro farmaka neplatí zákazy předem Lidské zdraví má přednost, osud léku po použití stojí až v druhém řadě. Jednou použitý lék míří jednoznačně do odpadních vod V EU se pracuje na systémech ochrany prostředí: Seznamy látek nebezpečných pro ŽP Obecné pravidlo nevypouštět
Výběr farmak ke sledování: Literatura: Evropské a U.S. studie. Koncentrace farmak v odpadních vodách, v tocích apod., základní znalosti o osudu farmak, stanovitelnost, riziko. Metodické možnosti: Stanovení primárních látek, metabolitů, příprava vzorků (koncentrace). Spotřeba v ČR: Data SUKL (uváděná jako DDD), přepočítaná na celkovou spotřebu. Nejistoty: Procento kontroly SUKL nad trhem. Ibuprofen s analgetiky (výroba Pervitinu). Přepočet mastiček na DDD. Další látky: tracery, veterinární farmaka, kosmetika atd.
Spotřeba v ČR: Průměrný občan spotřebuje 500 DDD/rok, jako všude v Evropě. kg/rok g/hlava/rok Spotřeba v ČR 2005 2008 2005 2008 Ibuprofen 178 400 205 100 17,403 19,594 Kyselina acetylsalicylová 65 000 672 999 6,341 64,294 Diklofenak 7 700 19 883 0,751 1,899 Karbamazepin 6 800 7 471 0,663 0,714 17 α-ethynylestradiol - max. 20 kg/rok. Přechází na přírodní hormony. Ibuprofen s analgetiky - odhad 30 tun/rok. Vypustí se nemetabilizovaný "v dávkách" z varen pervitinu. Fibráty - cca 10 tun/rok - kyselina klofibrová Vedle léčiv jsou významné tracery / kontrastní látky.
O jakých látkách se bavíme? Diklofenak Kys. salicylová Kys klofibrová / Mecoprop Ibuprofen Karbamazepin Důležitý poznatek: Farmaka jsou látky podobné z hlediska použití, NE z hlediska vlastností!!!
Formy vylučování léku po použití: Orální aplikace: Se stolicí primární látka (+ metabolity). Vyloučení z krevního oběhu přes ledviny a játra primární látka + metabolity. Nitrožilní aplikace přes ledviny a játra. Vylučovány ve formě polárních konjugátů, které postupně dekunjugují in situ (kanalizace, ČOV). Dermatologická aplikace: Via koupelny při hygieně Via pračka (prádelna) z oděvu. Nemocnice apod.: Nepovažují se (dnes) za zvláštní zdroj. Většina producentů odpadních vod jsou zaměstnanci a ambulantní pacienti. Vyhozené léky: Záchodem nebo na skládku.
Formy vylučování léku po použití: Orální aplikace: Se stolicí primární látka (+ metabolity). Vyloučení z krevního oběhu přes ledviny a játra primární látka + metabolity. Nitrožilní aplikace přes ledviny a játra. Vylučovány ve formě polárních konjugátů, které postupně dekunjugují in situ (kanalizace, ČOV). Dermatologická aplikace: Via koupelny při hygieně Via pračka (prádelna) z oděvu. Nemocnice apod.: Nepovažují se (dnes) za zvláštní zdroj. Většina producentů odpadních vod jsou zaměstnanci a ambulantní pacienti. Vyhozené léky: Záchodem nebo na skládku.
Čistírny odpadních vod a farmaka: Výzkum na ČOV Sledovány 4 mechanicko-biologické čistírny s různým uspořádáním technologické linky a s různou velikostí (3 základní typy technologie). Sledovány koncentrace farmak podél technologické linky. Eulerovské vzorkování celá linka v jednom čase.
Odstraňování farmak na ČOV
Odstraňování farmak na ČOV
Odstraňování farmak na ČOV
Odstraňování farmak na ČOV
Celková účinnost čištění (%) Označení Diklofenak Ibuprofen Kyselina salicylová Karbamazepin A1 20 98 95-26 A2-118 99 96 0 B1-31 94 98-51 B2-8 98 98-18 B3-46 95 92-16 B4-58 50 55-367 B5-28 64 95-14
Celková účinnost čištění (%) Označení Diklofenak Ibuprofen Kyselina salicylová Karbamazepin C1-88 99 93-44 C2 1 96 98-24 C3-15 99 98-10 C4-19 99 95 9 C5-40 98 90-36 D1 33 99 97 27 D2 3 99 98 14 D3-25 98 99-2 D4-19 98 95 3 D5-78 98 96 9
Celková účinnost čištění
Čistírny odpadních vod a farmaka: Farmaka jsou polární (+ konjugáty), neváží se na kal. Farmaka jsou syntetické látky, nemusí být snadno odbouratelné bakteriemi v ČOV. Základní proces je kometabolismus s běžnými substráty. Farmaka jsou exotické substráty, mohou vyžadovat adaptaci mikrobiálního společenstva v ČOV. Základní možnosti adaptace: prodloužení doby kontaktu (HRT) vysoké stáří kalu (SRT) střídání aerobních a anaerobních podmínek Degradace na meziprodukty jiné chemické, fyzikální a biologické vlastnosti jiné (neidentické) metodiky stanovení.
Čistírny odpadních vod a farmaka: Účinnost odstraňování v ČOV 98 % pro ibuprofen, kyselinu salicylovou, kyselinu klofibrovou, 17α-ethynylestradiol. cca 0 % pro diklofenak, karbamazepin. Ztráty v mechanické části nula, degradace až v aktivaci!!! Srovnání s odstraňováním klasických ukazatelů: Pro ibuprofen, kyselinu salicylovou, sledované hormony obecně vyšší účinnost odstraňování než pro CHSK, BSK. Farmaka se neodstraňují s kalem. Regenerace kalu: koncentrace jako v odtoku, tzn. Recyklace farmak nevýznamná. Pro odbouratelná farmaka nezáleží na uspořádání technologické linky ČOV. Pro resistentní farmaka asi též ne. Sledujeme pouze primární látky!!!!
Odstraňování v ČOV a co dál? Farmak jsou biologicky aktivní látky!!!! Ovlivnění vodních ekosystémů. Ovlivnění užívání vody. Riziko pro podzemní vody (zdroje pitné vody ). Riziko pro krajinný downstream.
Labe podélný profil
Degradace v řekách (recipientech) I při účinnosti ČOV 99 % projdou farmaka + metabolity do řeky. Paradox Biodegradace v čistých řekách Bez přísunu nespecifického organického uhlíku je nevýznamná. V narovnaných jednoduchých korytech (krátkých, rychlých a oddělených od nivy) funguje pouze transport k moři. Záleží na : vlastnostech látka např. na sklony k adsorpci, resistenci Vlastnostech říčního systému koryta, nivy.
M. Váňa, F. Wanner, J. Fuksa, L. Matoušová, D. Pospíchalová Mikropolutanty a situace na čistírnách odpadních vod v ČR Příspěvek byl zpracován s podporou projektu NAZV č. QI92A223. Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v.v.i. Podbabská 30/ 2582, 160 00 Praha 6 +420 220 197 111 info@vuv.cz, www.vuv.cz, Pobočka Brno Mojmírovo náměstí 16, 612 00 Brno-Královo Pole +420 541 126 311 info_brno@vuv.cz, Pobočka Ostrava Macharova 5, 702 00 Ostrava +420 596 134 181 info_ostrava@vuv.cz