Исследование лекарственного загрязнения источников питьевого водоснабжения Москвы в зонах сброса сточных вод крупных городов или промышленных предприятий

Аннотация к заявке:

Для российского водного хозяйства актуальность проблемы загрязнения поверхностных, питьевых и сточных вод ксенобиотиками, включая лекарственные вещества, связана с малой изученностью, отсутствием аттестованных аналитических методик их определения и нормативно установленных значений предельно допустимых концентраций. Между тем в коммунально-бытовых и в некоторых производственных сточных водах присутствует множество различных групп фармацевтических веществ и их метаболитов, остатки средств личной гигиены, стероиды и другие. Концентрации таких веществ обычно не превышают 1 мг/л, находясь, в среднем, в диапазоне 10 – 100 нг/л. Неконтролируемое поступление лекарственных препаратов в окружающую среду может приводить к возникновению негативного влияния на биоту и человека. Всё это приводит к необходимости регулярного контроля за содержанием в окружающей среде лекарств; выявления реальных источников лекарственного загрязнения; обеспечения очистки окружающей среды, в том числе, вод от лекарств и развития системы соответствующих законодательных и нормативных актов.

Научная новизна состоит в расширении знаний о содержании лекарственных веществ в природных и сточных водах водных объектов Московского региона, а также источников питьевого водоснабжения Москвы, а также в разработке подходов к оценке опасности такого загрязнения и интерпретации получаемых результатов применительно к здоровью человека. Исследование позволит собрать статистические данные, провести сравнения с собственными результатами и с результатами зарубежных исследований, подготовить картографический материал.

Согласно доступным литературным данным, подобные работы на территории России не проводятся, они в полной мере отвечают международному уровню. Данное исследование имеет высокую значимость в сфере охраны окружающей среды, оценки качества вод и здоровья населения, а также в разработке новых подходов и методов к выявлению и оценке опасности такого загрязнения и интерпретации получаемых результатов применительно к здоровью человека.

Реализация проекта позволит систематизировать и углубить полученные результаты, проанализировать современное состояние лекарственного загрязнения вод и предложить конкретные рекомендации по оценке опасности такого загрязнения и мерам по его снижению.

Аннотация к итоговому отчету по результатам реализации проекта:

В проекте рассматривается проблема поступления лекарственных веществ в водную среду, основным источником которых являются недостаточно очищенные коммунальные сточные воды. При этом многие лекарственные вещества в зависимости от коэффициентов сорбции, кинетики превращения и периода полураспада попадают в сточные воды в неизменном виде, а также в виде своих метаболитов, изучению которых уделяется недостаточное внимание.

В ходе реализации проекта разработана программа регулярного наблюдения (мониторинга) за лекарственным загрязнением (см. рис. 1), которая должна быть реализована силами федеральных органов власти (например, Росгидромета), а не только отдельными научных организаций.

Рисунок 1 - Программа регулярного наблюдения за лекарственным загрязнением вод

Обозначения: ЛВ – лекарственные вещества, ХМ-МС – хромато-масс-спектрометрия,

ИХА – иммунохимический анализ

В период 2018-2020 гг. проведены экспедиционные исследования по определению лекарственного загрязнения источников питьевого водоснабжения Москвы в зонах сброса сточных вод крупных населенных пунктов или промышленных предприятий, а именно, городов Дмитров, Дубна, Конаково, Тверь, Истра, Звенигород. При этом в г. Звенигороде исследования проводились впервые (см. рис. 2).

Рисунок 2 – Места отбора проб в 2018 – 2020 гг.

В работе использовалось четыре различных методики. В августе 2018 г. для отработки методики определения лекарственных веществ применялась довольно простая интегральная методика определения максимально возможного спектра органических ксенобиотиков без использования стандартных образцов (т.е. можно сказать, что такая методика является полуколичественной). В феврале и августе 2019 г., а также феврале 2020 г. применялись методы высокоэффективной жидкостной хроматомасс-спектрометрии (ВЭЖХ/МС/МС) для определения содержания кофеина, напроксена, сульфаметоксазола, триметоприма, атенолола, дексаметазона, офлоксацина и эритромицина; поляризационный флуоресцентный иммуноанализ (ПФИА) для определения содержания хлорамфеникола (левомицетина) и иммуноферментный анализ (ИФА) для определения на содержание гентамицина, левомицетина и антибиотиков группы макролидов.

В результате работы в пробах обнаружен целый ряд лекарственных веществ. Проведено сравнение концентраций лекарственных препаратов, обнаруженных в разные сезоны (летом – зимой). Для всех обнаруженных соединений проведена оценка их опасного действия на человека и некоторые виды гидробионтов с использованием разработанной руководителем проекта поисковой и расчетной системы информационных технологий. Оценочный прогноз показал, что обнаруженные соединения проявляют или могут проявлять различные довольно серьезные виды токсического (побочного) действия, например, цитотоксичность (напроксен, сульфаметоксазол), эмбриотоксичность (офлоксацин, кофеин, эритромицин, триметоприм, атенолол), образование язв (напроксен, сульфаметоксазол), тератогеность (эритромицин, триметоприм, атенолол) и т.д. Кроме того, рассчитаны некоторые количественные показатели: фактор биоаккумуляции, LC50 для дафний и гольяна, IGC50 для инфузории тетрахимена пириформис.

При этом необходимо учитывать попадание в водную среду не только лекарственных веществ, но и их метаболитов и продуктов трансформации, которые, зачастую, могут оказывать еще более биологически активными, чем исходные вещества. Предложен метод расчета возможных метаболитов обнаруживаемых в пробе лекарств с целю дальнейшего определения их содержания в воде.

В ходе работы проанализирована эффективности различных методов очистки сточных вод от лекарственного загрязнения. Показано, что не существует одного надежного метода, позволяющего эффективно очистить воду от любых лекарств. Кроме того, необходимо учитывать, что на каждую станцию очистки или водоподготовки поступает вода со своим характерным составом.

Проведен анализ нормативно-правовых аспектов снижения поступления лекарственных веществ в водную среду. В России, к сожалению, не существует единого документа, который бы регулировал лекарственное загрязнение окружающей среды. Контроль за содержанием лекарственных соединений в рамках государственного мониторинга водных объектов в России сегодня не ведется. Необходимо совершенствование законодательства по минимизации лекарственного загрязнения объектов окружающей среды, включая более жесткий контроль за источниками загрязнения (предприятиями, медицинскими учреждениями, животноводческими фермами и пр.) и регламентации сбора и утилизации просроченных лекарств у населения.

Фотогалерея:

Фотографии руководителя проекта с мест отбора проб

Место отбора - Канал Старая Яхрома, зона сброса очищенных сточных вод г. Дмитров (г. Дмитров), август 2018 г.

Место отбора - р. Москва, зона сброса очищенных сточных вод г. Звенигорода (г. Звенигород), август 2018 г.

Место отбора - р. Истра, зона сброса очищенных сточных вод г. Истра (пос. Трусово), февраль 2019 г.

Место отбора – руч. Северная канавка, зона сброса очищенных сточных вод г. Дубны, февраль 2020 г.

Место отбора - р. Москва, зона сброса очищенных сточных вод г. Звенигорода (г. Звенигород), февраль 2020 г.

Место отбора - Ручей Перемерки (впадение в р. Волгу), зона сброса очищенных сточных вод г. Твери (пос. Большие Перемерки), февраль 2020 г.