Environmental Challenges of Pharmaceuticals: Persistence and Accumulation in Ecosystems

Význam tématu

Farmaceutické látky představují v životním prostředí nové organické mikroznečišťující látky charakterizované vysokou biologickou aktivitou i při nízkých koncentracích. Jejich široké použití v humánní a veterinární medicíně, ale i v krmivech pro hospodářská zvířata, vede k perzistenci a bioakumulaci v povrchových a podzemních vodách. Konvenční čistírny odpadních vod nejsou schopny tyto sloučeniny plně odstranit, což ohrožuje kvalitu pitné vody a přispívá k šíření antimikrobiální rezistence.

Cíle a přehled studie

Článek z EnviroMail™ No. 21/2024 se zaměřuje na:

• analýzu zdrojů farmaceutické kontaminace v životním prostředí,
• hodnocení účinnosti mechanicko-biologické úpravy odpadních vod,
• souhrn evropské legislativy týkající se monitoringu a odstranění farmaceutik.

Studie kombinuje literární přehled s výsledky měření z výzkumných projektů ALS Laboratories.

Použitá metodika a postupy

Pro hodnocení koncentrací farmaceutik před a po čištění byly odebírány vzorky odpadních vod standardních municipálních čistíren. Analytická metoda zahrnovala:

• extrakci stopových organických látek z vodních vzorků,
• vysoce výkonnou kapalinovou chromatografii spojenou s tandemovou hmotnostní spektrometrií (LC-MS/MS),
• multireziduální přístup pro simultánní stanovení více než 100 sloučenin a jejich metabolitů.

Použitá instrumentace

Všechny analýzy byly provedeny na LC-MS/MS přístrojích, které zajišťují:

• vysokou citlivost a selektivitu,
• nízké meze stanovení v řádu ng/l až µg/l,
• vysokou reprodukovatelnost a přesnost měření.

Hlavní výsledky a diskuse

Výzkum ukázal, že:

• některé analyty (např. běžné antibiotika a antiepileptika) dosahují odstranění až 80–90 %,
• farmaceutika navržená pro legislativní monitoring vykazují nižší průměrné odstranění kolem 20 %,
• nejvíce problematické jsou polarita a stabilita metabolitů, jež ztěžují jejich retenční a analytické vlastnosti.

Tabulka 1 legislativně vymezených 12 farmaceutik (antibiotika, antidepresiva, betablokátory, diuretika, hormony, psycholeptika aj.) definuje povinnost dosáhnout minimálně 80 % odstranění do roku 2045 pro čistírny nad 150 000 ekvivalentních obyvatel.

Přínosy a praktické využití metody

Multireziduální LC-MS/MS metoda umožňuje komplexní monitoring farmaceutik v různých typech vod. Praktické přínosy zahrnují:

• plnění požadavků evropské legislativy na kontrolu mikroznečišťujících látek,
• optimalizaci provozu čistíren odpadních vod,
• zajištění bezpečnější pitné vody a minimalizaci rizika šíření antimikrobiální rezistence.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj směruje k:

• pokročilým oxidačním procesům, membránovým technologiím a bioremediaci,
• rozšířenému ne-cílenému screeningovému přístupu (high-resolution MS) k identifikaci nově vznikajících kontaminantů,
• integrovaným systémům pro sledování rezistence mikroorganismů v reálném čase.

Závěr

Farmaceutika v životním prostředí představují rostoucí výzvu vyžadující kombinaci analýzy, legislativních opatření a moderních čisticích technologií. Multireziduální LC-MS/MS metody poskytují spolehlivý nástroj pro monitoring a podklad pro optimalizaci procesů s cílem ochránit ekosystémy i veřejné zdraví.

Reference

1. Jarvela, M. et al. Removal efficiency of pharmaceuticals in WWTPs. Journal of Hazardous Materials. 2009. DOI:10.1016/j.jhazmat.2009.10.100
2. European Parliament legislative resolution P9_TA(2024)0222 on wastewater treatment directive revision.
3. Proposal for a Directive of the European Parliament and of the Council 52022PC0540 on monitoring of micropollutants in water.
4. Commission Implementing Decision (EU) 2022/679 establishing watch list for surface water monitoring.