PROTIMIKROBNI UČINKOVINI OTC IN TMP V VODNEM OKOLJU

Celovit pregled vpliva protimikrobnih zdravil na okolje je v svoji študiji podal Kümmerer (Kümmerer, 2009). Problematiko teh snovi obravnava holistično, brez težnje, da bi podajal okoljsko oceno tveganja za posamezne učinkovine. Med viri emisij protimikrobnih učinkovin navaja naravno ozadje, saj zlasti mikroorganizmi tal proizvajajo snovi, kot so ß-laktami, streptomicini in aminoglikozidi. Viri emisij protimikrobnih učinkovin so proizvodnja, raba v humani in veterinarski medicini vključno z akvakulturami ter v kmetijstvu in živinoreji kot dodatek k prehrani (raba v fitofarmacevtske namene in kot dodatek krmilom v članicah EU ni dovoljena). Pomemben vir emisij protimikrobnih učinkovin je tudi odlaganje neporabljenih zdravil (Kolar in sod., n. d.).

Medtem ko so viri emisij protimikrobnih učinkovin pri rabi v veterinarski medicini razpršeni, so viri emisije iz proizvodnje točkasti. V tako imenovanih razvitih državah naj bi bile emisije iz proizvodnje zanemarljive. Po navedbah farmacevtskega združenja EFPIA (European Pharmaceutical Industry Associations and Pharmaceutical Companies) emisije iz proizvodnje ne presegajo 2 % vseh okoljskih emisij v življenjskem ciklu učinkovine (BIO Intelligence Service, 2013). Razlog je predvsem v izjemno visoki ekonomski vrednosti učinkovin. Vendar pa so razlike v svetovnem merilu zelo velike. Najvišje kadarkoli izmerjene koncentracije farmacevtskih učinkovin so ugotovili v efluentu iz skupne čistilne naprave, v katero dotekajo vode iz največjega centra za proizvodnjo generičnih zdravil na svetu (približno 90 proizvodnih obratov) v indijskem mestu Hyderabad v indijski zvezni državi Telangana (Larsson in sod., 2007). Koncentracija ciprofloksacina na iztokih iz čistilne naprave je dosegala koncentracijo 31 mg/L.

Podatki o merjenih okoljskih koncentracijah OTC in TMP v vodnem okolju so sporadični in niso rezultat njunega načrtnega spremljanja. Zato o deležu obeh protimikrobnih učinkovin, ki ga k okoljskim koncentracijam prispeva veterinarska raba lahko sklepamo na osnovi meritev emisij (na primer iz akvakulture) ter modelnih izračunov vrednosti PEC.

Protimikrobne učinkovine niso na seznamu prednostnih snovi. Po dostopnih podatkih OTC in TMP tudi nista uvrščeni na sezame posebnih onesnaževal, ki so jih pripravile države članice in jih morajo vključiti v nacionalni monitoring za opredelitev ekološkega stanja površinskih voda. Vendar pa sta izbrani protimikrobni učinkovini na seznamu novih onesnaževal (emerging pollutants), (OECD, 2012). To so snovi, ki jih v preteklosti nismo dojemali kot onesnaževala, danes pa jih zaradi velike pogostosti izmerjenih okoljskih koncentracij, ugotovljenih strupenih učinkov, obstojnosti oziroma bioakumulativnih lastnosti štejemo med onesnaževala. TMP je v naboru protimikrobnih zdravil, ki so v rabi v veterinarski in humani medicini, ter v ožjem naboru novih onesnaževal (Wells in sod., 2009).

Najvišje izmerjene koncentracije OTC in TMP v celinskih površinskih vodah v državah EU so v mikrogramskih oziroma nanogramskih koncentracijah. Kümmerer (Kümmerer, 2009) navaja študijo Kaya in sod. (2005), ki so po dežju v vodi namerili do 71 μg/L OTC.

Koncentracija je bila izmerjena v izcedni vodi iz njive, na katero so pred dežjem aplicirali gnojevko. OTC se v vodnem okolju zaradi velike sorptivne kapacitete kopiči v sedimentu.

V organsko bogatem anaerobnem sedimentu, ki je pod prosto plavajočimi vzrejališči rib, je OTC lahko prisoten tudi do pol leta (Loke in sod., 2003). V okolici ribogojnic so koncentracije OTC lahko razmeroma visoke. Pod vzrejališčem brancinov so bile izmerjene koncentracije v anaerobnem sedimentu tudi do 246 μg/kg (Laumera in sod., 2004).

Campagnolo in sod (2002) so med drugim spremljali vsebnost protimikrobnih učinkovin v svinjski gnojevki (v lagunah za hranjenje gnojevke), v potoku sredi polja, ki so ga gnojili s kurjim gnojem, ter na vodnem izviru na piščančji farmi. Koncentracije OTC (v povezavi z ostalimi tetraciklini) so v gnojevki dosegale vrednosti do 410 mg/L, v potoku do 1 μg/L, na izviru pa do 2 μg/L. TMP so na teh lokacijah izmerili v koncentraciji do 2,5 mg/L v lagunah svinjske gnojevke ter do 0,27 μg/L v potoku. TMP na vodnem izviru ni bil ugotovljen. Obnašanje in usodo OTC na kmetijskih površinah je demonstrirala študija, v kateri so po aplikaciji gnojevke v dveh zaporednih letih spremljali izbrane protimikrobne učinkovine. Gnojevka, ki so jo aplicirali v skladu z dobro kmetijsko prakso v količini 45 m³/ha, je vsebovala 18,85 mg/L dodanega OTC. Koncentracija je bila pripravljena na osnovi izračunane vrednosti PEC za OTC, ki je znašala 0,9 kg/ha. Vršne izmerjene koncentracije OTC v tleh so bile 1691 μg/kg, v izcedni vodi pa le 36,1 μg/L. Ob ugotovljenih minimalnih masnih izgubah <0,5 %, rezultati potrjujejo veliko sorptivno sposobnost OTC (Kay in sod., 2004).

V preiskavi učinka kompostiranja na koncentracije protimikrobnih učinkovin v aktivnem blatu čistilnih naprav, grezničnem mulju ter govejem, svinjskem, perutninskem in konjskem gnoju so Motoyama s sod. (2011) spremljali izginevanje nabora protimikrobnih učinkovin. V 30-dnevnem procesu kompostiranja v termofilnih razmerah pri 38 °C je krivulja procesa degradacije OTC (kot so avtorji označili izginevanje snovi), pokazala značilno stopničasto obliko. Po 10 dneh se je koncentracija OTC znižala na 13 % začetne vrednosti. V naslednjih 20 dneh pa se koncentracija OTC ni več spreminjala in je ostala med 9,4 in 14,6 %. Tudi koncentracija TMP je bila po koncu testiranja v podobnem koncentracijskem območju (13,5 % od začetne vrednosti), vendar pa je bilo upadanje v času kompostiranja zvezno.

V dostopni literaturi je razmeroma malo podatkov o izmerjenih koncentracijah OTC v vodnem stolpcu evropskih površinskih celinskih voda. Zaradi sorptivnih lastnostih so koncentracije pričakovano nizke in so pod ali v območju 1 μg/L (Boxall, 2004). V površinskih vodah v Združenih državah Amerike so bile najvišje izmerjene koncentracije

OTC 0,34 μg/L in TMP med 0,30 μg/L in 0,71 μg/L (Kolpin in Meyer, 2002). V nasprotju z omejenim naborom podatkov o pojavu OTC v vodnem okolju, pa je teh veliko več za TMP. 50. percentila nabora več kot 1000 zbranih koncentracijskih vrednosti v površinskih vodah je ~0,012 µg/L TMP, 95. percentila pa ~0,129 µg/L (Straub, 2013). Najvišjo koncentracijo TMP v površinski vodi 0,710 µg/L so izmerili v vodotokih v ZDA (Kolpin in Meyer, 2002). Podobna je najvišja koncentracija, ki je bila izmerjena v Evropi in je znašala 0,690 µg/L (Valcárcel in sod., 2011).

Že omenjena Holten-Lutzhøft in Halling-Sørensen (Holten-Lutzhøft in sod., 1999) sta raiskovala učinek protimikrobnih učinkovin, ki so bile v rabi v danskih ribogojnicah, na vodno okolje. Teste so izvedli z amoksicilinom, flumekinom, oksilinsko kislino, oksitetraciklinom, sarafloksacinom, sulfadiazinom in trimetoprinom in jih testirali na cianobakteriji Microcystis aeruginosa, Selenastrum capricornutum (danes Pseudokirchneriella subcapitata) ter morski algi Rhodomonas salina. Teste strupenosti sta izvedla v skladu z standardiziranimi in validiranimi metodami, ter tako določila referenčne ekotoksikološke vrednosti za učinke izbranih protimikrobnih učinkovin. Cianobakterija Microcystis aeuriginosa je bila med najbolj občutljivimi vrstami, če upoštevamo, da je bila izpostavljenost protimikrobnim učinkovinam v testih s cianobakterijami bistveno daljša kot v testu z algami.