Projekti

Ostanki zdravilnih učinkovin in sredstev za osebno nego v okolju: prisotnost, viri, čiščenje in učinki

Holder: dr. Ester Heath, IJS

PARNTER: prof. dr. Metka Filipič

Code: L1-5457

Duration: 1. 8. 2013 - 30. 9. 2016

Povzetek

Nova organska onesnažila niso nujno nove spojine, pač pa so v okolju že dolgo prisotne, le da se njihove prisotnosti in vpliva na okolje zavedamo šele v zadnjem času. V okolje vstopajo preko komunalnih, kmetijskih in industrijskih odpadnih vod. V nasprotju z drugimi onesnažili pa glavni vir onesnaženja z njimi ne predstavlja industrija, pač pa izhajajo iz razpršenih virov, kot so gospodinjstva, zdravstvene ustanove, živinoreja ipd. Njihova prisotnost v okolju je zaskrbljujoča zaradi možnih neželenih učinkov na človeka in okolje, predvsem zaradi nepoznavanja njihove prisotnosti, kroženja in usode v okolju. Eno izmed skupin novih organskih onesnažil, ki si zasluži posebno pozornost, predstavljajo ostanki zdravilnih učinkovin in sredstva za osebno nego (PPCP). PPCP so skupina produktov, ki jih ljudje uporabljajo za zdravje in osebno nego ali pa se uporabljajo v živinoreji za izboljšanje rasti ali zdravja živine. Glavni cilj projekta je pridobiti informacije o teh snoveh in na podlagi rezultatov oceniti tveganje, ki ga predstavljajo za okolje in človeško zdravje. Za dosego tega cilja bomo v okviru predlaganega projekta razvili analizne metode za določanje ostankov PPCP v sledovih (izhodne spojine, metabolite-če so, in okoljske transformacijske produkte) v različnih matricah (voda, sediment). Za določanje PPCP v koncentracijah v sledovih bomo uporabili sodobne analitske tehnike, vključno s plinsko in tekočinsko kromatografijo sklopljeno z masno spektrometrijo. Okoljske predelke, v katerih bomo vzorčili, ter vire in poti vstopa PPCP v okolje bomo izbrali glede na njihove fizikalno kemijske lastnosti. Procese, ki vplivajo na njihovo kroženje v okolju bomo okarakterizirali glede na učinkovitost odstranitve ostankov PPCP, na podlagi pregleda različnih naprednih postopkov čiščenja, kot so obsevanje z UV, fotokemično čiščenje, razgradnja z kavitacijo, ozoniranje in oksidacija s klorovim dioksidom, v kombinaciji s klasičnim čiščenjem z aktivnim blatom (aerobno, anaerobno) v laboratorijskih bioreaktorjih. Glede na uspešnost odstranitve ostankov PPCP (izhodne spojine, metaboliti-če so in transformacijski produkti) in glede na upad toksičnosti bomo izbrali najučinkovitejšo kombinacijo. Vsekakor bomo ostanke PPCP obravnavali kot modelne spojine, to so predstavniki polarnih obstojnih organskih onesnažil, ki se v okolju pojavljajo v sledovih. Na ta način bodo lahko predlagane tehnologije čiščenja prenosljive tudi na druge industrijske panoge, ki se ukvarjajo z reševanjem problematike obstojnih organskih onesnažil v svojih odplakah. Sofinancerji in končni uporabniki bodo aktivno sodelovali pri tem predlogu s svojim znanjem in izkušnjami. Vodja projekta (Institut Jožef Stefan), raziskovalne skupine (Univerza v Ljubljani Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo in Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, Nacionalni inštitut za biologijo, Inštitut za ekološki inženiring, Vodovod-Kanalizacija Centralna čistilna naprava Ljubljana) in sofinancerji ter končni uporabniki (Centralna čistilna naprava Domžale-Kamnik, Vodovod-Kanalizacija Centralna čistilna naprava Ljubljana, Inštitut za ekološki inženiring ter Univerzitetni klinični center Onkološki inštitut Ljubljana) vključeni v projekt  imajo odlične reference in so uspešno zaključili številne projekte, ki so dobra osnova za nadaljevanje predlaganih raziskav. Projekt je prav tako podprt s strani priznanih mednarodnih inštitucij (CSIG, EAWAG in Hoffman LaRoche). Pričakujemo, da bodo izsledki projekta opozorili na učinke ostankov PPCP v okolju in na potencialno nevarnost, ki jo predstavljajo vodnim organizmom in posledično človeškemu zdravju. Rezultate bomo preko različnih medijev predstavili strokovni in širši javnosti.

Pomen za razvoj znanosti

Predlagana raziskava vključuje naslednje elemente izvirnosti za nadaljnji razvoj znanosti:
  • Identifikacija virov ostankov PPCP v slovenskem okolju V okviru projekta bomo spremljali dve zajetji »vir PPCP - čistilna naprava - površinska voda«, s poudarkom na identifikaciji virov PPCP. To je prvi tovrsten projekt v Sloveniji. Delo je pomembno tako za vire PPCP, kakor tudi za čistilne naprave ter širšo javnost. Izjemnega pomena je namreč razširiti zavedanje o možnih škodljivih učinkih zaradi prekomerne uporabe oziroma posledicah nepravilnega odlaganja zdravil in sredstev za osebno nego. - Prisotnost in kroženje ostankov PPCP v slovenskem okolju, kar je novost v okviru predlagane raziskave V projektu bomo vzorčili vode ne samo s trenutnim ter pretočno in časovno proporcionalnim vzorčenjem, ampak tudi s pasivnimi vzorčevalniki. To je nov pristop, ki omogoča detekcijo onesnažil v ultra-nizkih koncentracijah. Cilj projekta je tudi razvoj novih, v našem laboratoriju izdelanih pasivnih vzorčevalnikov, ki bodo posebej namenjeni zajetju strukturno raznovrstnih transformacijskih produktov PPCP.
  • Tvorba in identifikacija transformacijskih produktov PPCP Identifikacija novih produktov transformacije je novejše področje raziskav. Sledenje transformacijam organskih onesnažil, kot so PPCP, zahteva izjemno drago in zahtevno instrumentalno opremo ter ogromno izkušenj in poznavanja problematike. Iz teh razlogov so tovrstne raziskave omejene na izvajanje v le nekaj laboratorijih v svetu, med katerimi smo tudi nosilci te projektne naloge. Sodelovanje in podporo projektni nalogi sta potrdili tudi dve vodilni evropski instituciji.
  • Toksikologija Testiranje toksičnosti produktov razgradnje, testiranje kombiniranih toksičnih učinkov zmesi produktov razgradnje in metabolitov ter izhodnih spojin predstavlja nov pristop pri oceni vpliva ostankov PPCP na okolje. Pomanjkljivost dosedanjih študij učinkov organskih mikropolutantov na okolje je ta, da so te študije obravnavale posamezne (izhodne) spojine, čeprav se le-te v okolju pojavljajo v zmeseh, ki imajo potencialno kombinirano oz. sinergistično delovanje. V projektu bomo raziskali toksičnost obeh – izhodne spojine in zmesi, tako v laboratorijskih (umetno pripravljenih) kot okoljskih vzorcih. Predlagani projekt povezuje področja analizne kemije, ekotehnologije in toksikologije, pri čemer kompleksnost predlagane študije in zastavljeni cilji zahtevajo interdisciplinaren pristop.
Tako bomo v predlaganem projektu združili ekspertizo petih raziskovalni skupin iz različnih področij: IJS, UL (FGG, FKKT), NIB in IEI. V projektu sodelujejo tudi končni uporabniki (IEI, CČN Domžale-Kamnik, VOKA-CČN, UKC-OI). Hkrati sta potrdili sodelovanje tudi mednarodno priznani raziskovalni skupini (CSIC, Španija in EAWAG, Švica) in Hoffman LaRoche (Švica). Predlagani interdisciplinarni pristop bo združeval raziskovalce in končne uporabnike. Rezultati raziskav bodo objavljeni v mednarodnih znanstvenih publikacijah z visokim faktorjem vpliva.