Výskyt léčiv v odpadních vodách a potenciální dopad na pitné vody

Výskyt léčiv i v pitných vodách

Léčiva představují chemicky různorodou a stále se rozšiřující skupinu látek, které jsou hojně používány jak v humánní, tak i veterinární medicíně. Jde o málo prozkoumanou škálu mikropolutantů, která není tvořena jen účinnými léčivými látkami, ale také jejich ještě méně sledovanými metabolity, které jsou ze své podstaty polárnější (ve vodě více rozpustné), a tudíž v životním prostředí mobilnější, a mohou představovat pro vodní ekosystém i zdraví člověka stejné nebo i vyšší riziko než původní aktivní látky léčiv.

Zatímco většina hodnocení rizik zvažuje sloučeniny jednotlivě, realitou je, že vodní organismy i lidé jsou v životním prostředí vystaveni směsem (nejen) léčiv. Směsi dvou či více látek mohou mít na organismus vliv, který může být v kombinaci významnější než prostý součet účinků jednotlivých látek. Proto je zapotřebí začít přítomnost léčiv nejen v pitných vodách sledovat - a v první řadě zjistit, které látky nás nejvíce ohrožují, neboť určení rizika směsi látek je mimořádně složitý úkol.

Léčiva mohou do životního prostředí vstupovat v nezměněné nebo v metabolizované formě. Míra, do jaké léčivo podléhá přeměně, se liší léčivo od léčiva. Většina léčiv je v organismu metabolizována částečně, následkem čehož se v životním prostředí vyskytuje jak původní léčivo, tak jeho metabolity. Menší část léčiv je buďto stabilní a přeměně nepodléhá vůbec nebo je naopak v organismu metabolizována plně.

Hlavním zdrojem kontaminace životního prostředí léčivy a jejich metabolity jsou odpadní vody (domácnosti, nemocnice, farmaceutický průmysl), neboť čistírny odpadních vod si s těmito mikropolutanty často neumějí poradit a propouštějí je dále do životního prostředí, a to nejen prostřednictvím vyčištěné odpadní vody, vypouštěné do recipientu, ale i prostřednictvím čistírenských kalů, , jež jsou aplikovány na půdu jako hnojivo, stejně tak jako kejdy/hnoje. Léčiva a jejich metabolity mohou být následně transportována až do zdrojů pitné vody.

ALS Czech Republic: Osud léčiv v životním prostředí

Monitoring léčiv v pitné vodě

Společnost ALS Czech Republic, s.r.o. se již řadu let věnuje monitoringu léčiv v životním prostředí. V roce 2021 rozšířila laboratoř v Praze svou analytickou metodu a aktuálně stanovujeme cca 100 léčivých látek ve vodách. Metoda mimo jiné zahrnuje antibiotika, látky z aktuální verze tzv. Watch Listu (viz rozhodnutí Komise (EU) 2020/1161), i látky z indikativního seznamu pro snížení farmaceutického znečištění vodních toků, který v roce 2021 zveřejnil SFŽP ČR v rámci dotační výzvy z Norských fondů.

V roce 2022 provedla společnost ALS Czech Republic ve 21 vybraných českých městech monitoring výskytu léčiv a jejich metabolitů v pitné vodě. Průměrná sumární koncentrace léčiv v testovaných vodách byla 0,36 µg/l, přičemž nejvyšší koncentrace ve vzorku byla 1,64 µg/l. V průměru bylo v každé vodě detekováno 5 léčiv, nejvíce pak 12 léčiv ve vzorku. 7 vzorků vykazovalo koncentrací pod 0,05 mg/l. 17 vzorků mělo sumu detekovaných léčiv pod 0,5 mg/l – pokud bychom na sumu léčiv a jejich metabolitů aplikovali limit platný pro sumu pesticidů a jejich metabolitů v pitné vodě, jež činí 0,5 mg/l.

Nejčastěji detekovaným léčivem byl metformin, který by nalezen v 18 z 21 testovaných vod. Tato léčivá látka se využívá při terapii diabetu. Koncentrace jednotlivých léčiv naměřené v testovaných pitných vodách jsou graficky sumarizovány na obr. níže. Léčiva, na která v rámci výzvy z Norských fondů upozornil SFŽP ČR, jsou v obou grafech vyznačena hvězdičkou.

ALS Czech Republic: Léčiva v pitných vodách (Česká republika 2022)

ALS Czech Republic: Nejčastější výskyt léčiv v pitných vodách odebraných v roce 2022 v 19 českých městech. Látky vyznačené hvězdičkou jsou uvedeny na indikativním seznamu SFŽP ČR.

Úvod do problematiky mikropolutantů - léčiv

• nevyhnutelná kontaminace ŽP - široké používání (nadužívání) v humánní i veterinární medicíně
• rostoucí znepokojení laické i odborné veřejnosti ohledně výskytu léčiv v pitné vodě

Negativní dopady v ŽP

• transport a bioakumulace
• chronické účinky – směs ll.
• horm. rovnováha, chování
• vývojové abnormality
• ATB rezistence

Léčiva zvlášť závažná

• antibiotika
• hormony
• psychofarmaka
• beta-blokátory
• cytostatika
• léčiva s vysokou spotřebou ?

ALS Czech Republic/SÚKL: Léčiva s vysokou spotřebou

Státní ústav pro kontrolu léčiv: V roce 2019 bylo do sítě zdravotnických zařízení v ČR dodáno téměř 256 mil. balení léčivých přípravků.

Legislativa v EU a v České republice

• komunální čistírny odpadních vod

Kvalita vyčištěné odpadní vody vypouštěné do povrchového recipientu

Současný stav

• EU: Směrnice Rady 91/271/EHS ze dne 21. května 1991 o čištění městských odpadních vod.
• ČR: Nařízení vlády č. 401/2015 Sb. ze dne 14. prosince 2015 o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech.
• monitorování a odstraňování léčiv na ČOV není vyžadováno

Navrhovaná změna

• EU: návrh na směrnici Evropského parlamentu a Rady COM(2022) 541 final ze dne 26. 10. 2022 o čištění městských odpadních vod (přepracované znění)
• kvarterní čištění do konce roku 2035 pro ČOV nad 100 000 EO
• odstranění co nejširšího spektra mikropolutantů, zejm. pak léčiv
• seznam látek pro posouzení účinnosti kvarterního čištění

ALS Czech Republic: Komunální čistírny odpadních vod - seznam látek pro posouzení účinnosti kvarterního čištění.

Využití vyčištěné odpadní vody pro účely zavlažování v zemědělství

Současný stav

• EU: Nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) 2020/741 ze dne 25. května 2020 o minimálních požadavcích na opětovné využívání vody.
• EU: Oznámení Komise 2022/C 298/01: Pokyny podporující uplatňování nařízení 2020/741 o minimálních požadavcích na opětovné využívání vody.
• nařízení vstoupí v platnost 26. června tohoto roku
• vyčištěná odpadní voda musí před použitím v zemědělství projít dalším čištěním v zařízení pro recyklaci odpadních vod
• provozovatel zařízení musí zvážit dodatečné požadavky na kvalitu recyklované odpadní vody nad rámec minimálních požadavků, přičemž tyto dodatečné požadavky se mohou týkat jmenovitě léčiv a dalších znečišťujících mikropolutantů
• (riziková analýza výskytu mikropolutantů)

Využití čistírenských kalů na zemědělské půdě

Současný stav

• EU: Směrnice Rady 86/278/EHS ze dne 12. června 1986 o ochraně životního prostředí, zejména půdy, při používání kalů z čistíren odpadních vod v zemědělství.
• ČR: Zákon č. 541/2020 Sb. ze dne 1. prosince 2020 o odpadech.
• ČR: Vyhláška č. 273/2021 Sb. ze dne 12. července 2021 o podrobnostech nakládání s odpady.
• obsah léčiv není nijak limitován

Legislativa v EU a v České republice

• povrchová voda

Povrchová voda

Současný stav

• EU: Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2008/105/ES ze dne 16. prosince 2008 o normách environmentální kvality v oblasti vodní politiky, změně a následném zrušení směrnic Rady 82/176/EHS, 83/513/EHS, 84/156/EHS, 84/491/EHS a 86/280/EHS a změně směrnice Evropského parlamentu a Rady 2000/60/ES.
• ČR: Nařízení vlády č. 401/2015 Sb. ze dne 14. prosince 2015 o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech.
• léčiva nezařazena na seznamu prioritních látek, nestanoveny normy environmentální kvality (NEK)
• v ČR 2021 doporučení SFŽP (indikativní seznam 33 látek)

Navrhovaná změna

• EU: Návrh směrnice Evropského parlamentu a Rady COM(2022) 540 final ze dne 26.10.2022, kterou se mění směrnice 2000/60/ES, kterou se stanoví rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky, směrnice 2006/118/ES o ochraně podzemních vod před znečištěním a zhoršováním stavu a směrnice 2008/105/ES o normách environmentální kvality v oblasti vodní politiky.
• seznam prioritních látek v povrchových vodách: zařazení 9 konkrétních léčiv
  • Antibiotika: azitromycin, erytromycin, klarithromycin
  • Antiepileptika: karbamazepin
  • Estrogenní hormony: 17-alfa-ethinylestradiol (EE2), 17-beta-estradiol (E2), estron (E1)
  • Nesteroidní protizánětlivá a protirevmatická léčiva: diklofenak, ibuprofen

Legislativa v EU a v České republice

• podzemní voda

Podzemní voda

Současný stav

• EU: Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2006/118/ES ze dne 12. prosince 2006 o ochraně podzemních vod před znečištěním a zhoršováním stavu.
• ČR: Vyhláška č. 5/2011 Sb. o vymezení hydrogeologických rajonů a útvarů podzemních vod, způsobu hodnocení stavu podzemních vod a náležitostech programů zjišťování a hodnocení stavu podzemních vod.
• léčiva nezařazena na seznamu látek rizikových na úrovni EU (Příloha I), nestanoveny celounijní normy jakosti
• léčiva nezařazena na seznamu látek regionálního nebo vnitrostátního významu (Příloha II), nestanoveny prahové hodnoty

Navrhovaná změna

• EU: Návrh směrnice Evropského parlamentu a Rady COM(2022) 540 final ze dne 26.10.2022, kterou se mění směrnice 2000/60/ES, kterou se stanoví rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky, směrnice 2006/118/ES o ochraně podzemních vod před znečištěním a zhoršováním stavu a směrnice 2008/105/ES o normách environmentální kvality v oblasti vodní politiky.
• Příloha I: zařazení karbamazepinu (antiepileptikum) a sulfamethoxazolu (antibiotikum)
  • : zařazení sumárního parametru pro všechny zjištěné a kvantifikované účinné léčivé látky a jejich relevantní metabolity
• Příloha II: zařazení primidonu (antiepileptikum)

ČHMÚ – výskyt léčiv s dopadem na podzemní zdroje

• 2021/2022

Sledovaných 36 léčivých látek a vybraných metabolitů

• Atenolol
• Bezafibrate
• Caffeine
• Paraxanthine
• Carbamazepine
• 2-Hydroxy Carbamazepine
• 3-Hydroxy Carbamazepine
• Carbamazepin 10,11-dihydro-10-hydroxy
• Carbamazepin 10,11-dihydroxy
• Carbamazepine 10,11-epoxide
• Ciprofloxacin
• Diclofenac
• Fluoxetine
• Furosemide
• Gabapentin
• Gemfibrozil
• Guanylurea
• Hydrochlorothiazide
• Chloramphenicol
• Ibuprofen
• Iohexol
• Iopamidol
• Iopromide
• Ketoprofen
• Lincomycin
• Metformin
• Metoprolol
• Naproxen
• Paracetamol
• Salicylic acid
• Sertraline
• Sulfamethazine
• Sulfamethoxazole
• Tramadol
• Trimethoprim
• Warfarin

ALS Czech Republic/ČHMÚ: výskyt léčiv s dopadem na podzemní zdroje.

Legislativa v EU a v České republice

• pitná voda

Pitná voda

Současný stav

• EU: Směrnice Evropského parlamentu a Rady (EU) 2020/2184 ze dne 16. prosince 2020 o jakosti vody určené k lidské spotřebě.
• ČR: Vyhláška č. 252/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody.
• ČR: Stanovisko Státního zdravotního ústavu – Národního referenčního centra pro pitnou vodu k otázce sledování léčiv v pitné vodě a jejich přijatelných koncentrací. SZÚ, 2022.

Doporučeny obdobné hygienické limity jako pro pesticidy, tj. 0,1 a 0,5 μg/l. Výčet látek majících v ČR potenciál nálezů ve zdrojích pitných vod v konc. >0,1 μg/l.

• léčiva nezařazena na seznamu ukazatelů jakosti pitné vody

Léčiva v odpadních vodách

• Evropa a Asie, 2020–2022

• Průměrná koncentrace léčiv v μg/l vypočtená z pozitivních nálezů s hodnotou ≥ 0,05 μg/l.

• Zobrazena pouze léčiva s počtem takových nálezů 170 a více.

ALS Czech Republic: Léčiva v odpadních vodách (Evropa a Asie, 2020–2022)

Léčiva v odpadních vodách

• Česká republika, 2020–2022

• Průměrná koncentrace léčiv v μg/l vypočtená z pozitivních nálezů s hodnotou ≥ 0,05 μg/l.

• Zobrazena pouze léčiva s počtem takových nálezů 70 a více.

ALS Czech Republic: Léčiva v odpadních vodách (Česká republika, 2020–2022)

Léčiva v odpadních vodách

• Česká republika 2021

• 12 různých čistíren odpadních vod v Jihomoravském kraji

• vzorky odebírány na vstupu do čistírny odpadních vod

• multireziduální LCMS metoda pro stanovení více než 100 analytů

Výsledky – část 1:

V grafu je znázorněna suma všech detekovaných reziduí léčivých látek v každém testovaném vzorku.

ALS Czech Republic: Léčiva v odpadních vodách (Česká republika 2021)

Léčiva v odpadních vodách

• Česká republika 2021

Výsledky – část 2:

V grafu jsou vyjádřeny průměrné hodnoty detekovaných farmaceutik.

• ze 100/21 látek detekováno nad LOD (mezí detekce)

• seřazeno od nejvyššího po nejnižší v koncentračním rozsahu 0,1-100 μg/L

• (LOD 0,1ng/l – 10 ng/l)

• TOP 6 léčiv: Metformin 240 t , Paracetamol 130 t, Doxycyclin, Iomeprol 30t, Gabapentin 12 t, Ibuprofen 160 t

• Červeně označeny jsou látky z indikativního seznamu SFŽP

ALS Czech Republic: Léčiva v odpadních vodách (Česká republika 2021)

Léčiva v odpadních vodách ze zdravotnických zařízení

• Česká republika

• Počet zdravotnických zařízení: 18 (8 nad 800 mg/l)

• Počet detekovaných léčiv: 23 z 53

• Nejčasteji detekovaná léčiva: gabapentin, iomeprol a trimethoprim

• Nejvyšší zjištěná koncentrace: 2 951 μg/l iomeprol

ALS Czech Republic: Léčiva v odpadních vodách ze zdravotnických zařízení (Česká republika)

Účinnost odstranění léčiv na komunálních ČOV

• Mechanicko-biologická ČOV

Odstranění menší než 20%

• Karbamazepin
• Tramadol
• Diklofenak
• Metoprolol
• Sotalol
• Azitromycin

Odstranění cca 50%

• Sulfomethoxazol
• Klarithromycin

Odstranění až 90%

• Paracetamol
• Ibuprofen
• Atenolol
• Naproxen

ALS Czech Republic: Účinnost odstranění léčiv na komunálních ČOV (Mechanicko-biologická ČOV)

Léčiva v čistírenském kalu

• Česká republika 2022

ALS Czech Republic: Léčiva v čistírenském kalu (Česká republika 2022)

Léčiva v čistírenském kalu

• Česká republika 2022

Zastoupení léčiv dle klinického účinku

ALS Czech Republic: Léčiva v čistírenském kalu - Zastoupení léčiv dle klinického účinku (Česká republika 2022)

Test – léčiva v komerčním hnoji

ALS Czech Republic: Test – léčiva v komerčním hnoji

Léčiva v povrchových vodách

• Evropa, 2020–2022

Průměrná koncentrace léčiv v μg/l vypočtená z pozitivních nálezů s hodnotou ≥ 0,05 μg/l.

Zobrazena pouze léčiva s počtem takových nálezů 10 a více.

Zelenou barvou jsou vyznačena léčiva z indikativního seznamu pro snížení farmaceutického znečištění vodních toků, který v roce 2021 zveřejnil SFŽP ČR v rámci dotační výzvy z Norských fondů.

ALS Czech Republic: Léčiva v povrchových vodách (Evropa, 2020–2022)

Léčiva v povrchových vodách

• Česká a Slovenská republika, 2020–2022

Průměrná koncentrace léčiv v μg/l vypočtená z pozitivních nálezů s hodnotou ≥ 0,05 μg/l.

• ČR: zobrazena pouze léčiva s počtem takových nálezů 2 a více.
• SR: zobrazena všechna s takovými nálezy.

Zelenou barvou jsou vyznačena léčiva z indikativního seznamu pro snížení farmaceutického znečištění vodních toků, který v roce 2021 zveřejnil SFŽP ČR v rámci dotační výzvy z Norských fondů.

ALS Czech Republic: Léčiva v povrchových vodách (Česká a Slovenská republika, 2020–2022)

Léčiva v povrchových vodách

• Česká republika 2021

• Zatížení PV léčivy závisí:

  • fyzikálně chemické vlastnosti ll.
  • velikost ČOV
  • vydatnost toku

• Červeně označeny jsou látky z indikativního seznamu SFŽP

ALS Czech Republic: Léčiva v povrchových vodách (Česká republika 2021)

Léčiva v povrchových vodách

• Česká republika 2022

ALS Czech Republic: Léčiva v povrchových vodách (Česká republika 2022)

Léčiva v podzemních vodách

• Česká republika a Portugalsko, 2020–2022

Průměrná koncentrace léčiv v μg/l vypočtená z pozitivních nálezů s hodnotou ≥ 0,05 μg/l.

ALS Czech Republic: Léčiva v podzemních vodách (Česká republika a Portugalsko, 2020–2022)

Surová podzemní vs. povrchová voda

• Porovnáno 12 podzemních a 3 povrchové vody.

ALS Czech Republic: Surová podzemní vs. povrchová voda

Léčiva v pitných vodách

• Česká republika 2022

• Cmax = 1,64 mg/l

• 7 vzorků pod 0,05 mg/l

• 17 vzorků pod 0,5 mg/l

• Nejčastěji detekovaný - Metformin (18 z 21)

• Ve 4 lokalitách (z 21) byla zjištěna sumární koncentrace léčiv vyšší než 0,5 μg/l. Ve studii z roku 2021 tuto koncentraci nepřekročila žádná z 9 testovaných lokalit.

ALS Czech Republic: Léčiva v pitných vodách (Česká republika 2022)

• 21 látek/100

ALS Czech Republic: Léčiva v pitných vodách (Česká republika 2022)

Závěr

Široká škála léčivých látek a metabolitů

• sledovat léčiva - nejen voda, i pevné matrice

• identifikace hotspot - zdravotnická zařízení?

• směsný koktejl více látek – toxický efekt – stanovení limitů CHYBÍ

• zdroje pitné vody (podzemní, povrchové)

• kumulace mikropolutantů v podzemních vodách

• sucho - využití povrchových vod – potřeba sledovat přítomnost léčiv (↓naředění)

• ? riziková analýza v dané lokalitě LOKÁLNÍ ANALÝZA

• cílem není poplach, ale odkrývat potenciální riziko a eliminovat kontaminace – pochopit transport

  • zjistit perzistenci – vz. metabolitů a jejich TOXIKOLOGICKÁ RELEVANCE

• využití výhod citlivé instrumentální techniky k prevenci – předběžné opatrnosti

• eliminace bodové kontaminace léčivy (10 x dražší odstranění na ČOV než přímo u zdroje)