Analyse des Verbleibs und der Umweltrisiken von 40 pharmazeutisch aktiven Verbindungen im Perlflussbecken

Pharmazeutisch aktive Verbindungen (PhACs) haben aufgrund ihres großen Verbrauchs, ihrer kontinuierlichen Freisetzung und ihres ökologischen Risikos für Wasserorganismen in den aufnehmenden Gewässern große Aufmerksamkeit erregt.

Das Perlflussbecken dient vielen Städten im Süden Chinas als wichtige Trinkwasserquelle. Prof. Bin Yang von der South China Normal University und ihre Teammitglieder haben gemeinsam und umfassend das Vorkommen, den Verbleib und das Umweltrisiko von 40 PhACs aus Oberflächengewässern und Sedimenten im Beijiang-Fluss, Xijiang-Fluss und Maozhou-Fluss der Perle untersucht Flussbecken, Südchina. Zu den Hauptklassen von PhACs in dieser Studie gehörten NSAIDs, Antidepressiva, Anxiolytika und Medikamente gegen Bluthochdruck. Darüber hinaus wurden die saisonalen und zeitlichen Schwankungen der Konzentrationen dieser PhACs in und zwischen verschiedenen Flüssen sowie das Umweltrisiko bewertet.

Ihre Analyse wird in der Zeitschrift veröffentlicht Grenzen der Umweltwissenschaft und -technik am 15. April 2023.

Pharmazeutisch aktive Verbindungen (PhACs) werden in der Human- und Veterinärmedizin häufig zur Vorbeugung, Diagnose und Behandlung von Krankheiten eingesetzt. Zu den Hauptgruppen von PhACs gehören nichtsteroidale Antirheumatika (NSAIDs), Antidepressiva, Anxiolytika und Medikamente gegen Bluthochdruck. Die meisten dieser Medikamente gelten als neu auftretende organische Schadstoffe in aquatischen Ökosystemen.

PhACs wurden in den letzten Jahrzehnten häufig in Oberflächengewässern auf der ganzen Welt in Konzentrationen im Bereich von ng/L bis μg/L nachgewiesen. Die Hauptquellen für PhACs in Gewässern sind Abwässer aus Kläranlagen (WWTPs), Abwässer aus der Vieh- und Geflügelindustrie sowie Abwasser, das gegebenenfalls die Entsorgung abgelaufener oder nicht verwendeter Arzneimittel enthält.

Unter den PhACs gehören NSAIDs zu den weltweit am häufigsten verwendeten Arzneimitteln und zählen zu den Top 10 der persistenten Schadstoffe. Zu den in Gewässern weit verbreiteten NSAIDs gehören Ibuprofen, Diclofenac, Naproxen, Ketoprofen und Salicylsäure. Mittlerweile werden psychotrope Arzneimittel (PPhs) in den Industrieländern häufig konsumiert. Antidepressiva und Anxiolytika sind die am häufigsten nachgewiesenen PPhs in Gewässern. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass viele PhACs für Wasserorganismen giftig sind. Daher kann das Umweltrisiko von PhACs nicht einfach ignoriert werden.

Das Perlflussbecken dient vielen Städten im Süden Chinas als wichtige Trinkwasserquelle. Frühere Untersuchungen zur Verschmutzung durch PhACs im Perlflussbecken wurden mit ein oder zwei Probenahmekampagnen entlang eines Hauptstroms mit anerkannten Quellen der PhACs-Kontamination durchgeführt. Dieser Ansatz konnte kein vollständiges Verständnis der Unterschiede in der Häufigkeit des Auftretens und des Umweltrisikos von PhACs liefern. Darüber hinaus sind die Daten zu PhACs für mehrere Flüsse im Perlflussbecken durch eine Probenahmekampagne in jeder der beiden Jahreszeiten relativ dürftig. Die Arbeit des Teams von Professor Bin Yang schließt diese Lücke.

In dieser Studie stellte das Forschungsteam fest, dass die durchschnittlichen Konzentrationen der nachgewiesenen PhACs in Oberflächengewässern und Sedimenten zwischen 0,17 und 19,1 ng/L bzw. 0,10 und 10,4 ng/g lagen. Unterdessen variierte die PhAC-Konzentration in Oberflächengewässern und Sedimenten stark zwischen und innerhalb des Beijiang-Flusses, des Xijiang-Flusses und des Maozhou-Flusses. Der größte jährliche Fluss von PhACs im Xijiang-Fluss und im Beijiang-Fluss betrug mehr als 11.000 kg pro Jahr, während er im Maozhou-Fluss nur 25,7 kg/Jahr betrug.

Darüber hinaus lagen die geschätzten Emissionen von PhACs im Beijiang-Fluss, Xijiang-Fluss und Maozhou-Fluss zwischen 0,28 und 4,22 kg/a, 0,12 und 6,72 kg/a bzw. 6,66 und 91,0 kg/a, und die rückgeschätzte Nutzung schwankte entsprechend ein Bereich von 12,0 bis 293 kg/a, 6,79 bis 944 kg/a, 368 bis 17.459 kg/a. Darüber hinaus zeigten die PhAC-Emissionen einen engen Zusammenhang mit dem Bruttoinlandsprodukt (BIP) jeder Stadt entlang des Perlflusses. Die Umweltrisikobewertung ergab, dass Diazepam und Ibuprofen in dieser Region ein mäßiges Risiko darstellen.

Diese Studie hat gezeigt, dass PhACs in den Oberflächengewässern und Sedimenten der drei großen Flüsse des Perlflussbeckens allgegenwärtig sind. Die Konzentrationen häufig nachgewiesener PhACs sind mit denen in vielen anderen Flusseinzugsgebieten Chinas vergleichbar und niedriger als in anderen Ländern. Mittlerweile gibt es deutliche räumliche und saisonale Unterschiede in den Vorkommensprofilen von PhACs innerhalb und zwischen den drei Flusseinzugsgebieten. Diese Studie kann wichtige Daten zum Verbleib und zur Umweltbewertung der PhACs im Perlflussbecken liefern. Es wird darauf hingewiesen, dass eine mehrjährige Überwachung der PhAC-Verschmutzung erforderlich ist, um das Risiko von PhACs im Perlflussbecken vollständig zu verstehen.