Utmaningar i morgondagens vattenrening - Läkemedel Av Jörgen Magnér (PhD) (PhD i Tillämpad Miljövetenskap) [email protected] tisdag 3 maj 16 IVL Svenska Miljöinstitutet Ägs av en stiftelse som drivs av Staten & Svenskt näringsliv Oberoende & icke vinstdrivande tisdag 3 maj 16 Analytiska Avdelningen Analyser av: Organiska miljögifter Luft, vatten, jord, slam, sediment, biota, blod & urin Metaller & Oorganiska ämnen Luft, vatten, jord, slam, sediment & biota Biologiska tester Bakterier, växter, maskar, räkor, kräftor & fisk Mykologiska undersökningar (Mögel) Byggnadsmaterial, luft & textilier mm. tisdag 3 maj 16 Dagens föreläsning Läkemedlens fysiska & kemiska egenskaper Källor till utsläpp av läkemedel Läkemedlens öde i naturen Exempel där läkemedel orsakat problem i naturen Möjliga åtgärder tisdag 3 maj 16 Läkemedel är inte en homogen grupp tisdag 3 maj 16 Läkemedel är inte en homogen grupp Bas tisdag 3 maj 16 Läkemedel är inte en homogen grupp Bas Syra tisdag 3 maj 16 Läkemedel är inte en homogen grupp Bas Fosfat Syra tisdag 3 maj 16 Källor till spridning av läkemedel i Kommunalt avlopp Reningsverk Sjukhus avlopp Utgående vatten Slam tisdag 3 maj 16 Källor till spridning av läkemedel i Enskilda avlopp Kommunalt avlopp Reningsverk Sjukhus avlopp Utgående vatten Slam tisdag 3 maj 16 Reningsprocessen i reningsverk Konventionellt tre-stegsreningsverk tisdag 3 maj 16 Reningsprocessen i reningsverk Konventionellt tre-stegsreningsverk tisdag 3 maj 16 Reningsprocessen i reningsverk Konventionellt tre-stegsreningsverk tisdag 3 maj 16 Reningsprocessen i reningsverk Konventionellt tre-stegsreningsverk tisdag 3 maj 16 Reningsprocessen i reningsverk Konventionellt tre-stegsreningsverk tisdag 3 maj 16 Enskilda avlopp som källa till utsläpp tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye . Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol. Stort antal läkemedel har påträffats i fågel (NILU). Påverkan på bakterier * Gullberg et al. 2011, PloS Pathogenes. Uppkomst av antibiotika resistenta gener vid miljömässigt relevanta nivåer. tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye . Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol. Stort antal läkemedel har påträffats i fågel (NILU). Påverkan på bakterier * Gullberg et al. 2011, PloS Pathogenes. Uppkomst av antibiotika resistenta gener vid miljömässigt relevanta nivåer. tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye . Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye . Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Technol. tisdag 3 maj 16 Kenny et al 2008 Environ. Sci. Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye . Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol. Stort antal läkemedel har påträffats i fågel (NILU). tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye . Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol. Stort antal läkemedel har påträffats i fågel (NILU). tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye . Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol. Stort antal läkemedel har påträffats i fågel (NILU). Påverkan på bakterier tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye . Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol. Stort antal läkemedel har påträffats i fågel (NILU). Påverkan på bakterier * Gullberg et al. 2011, PloS Pathogenes. tisdag 3 maj 16 Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1 - 1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye . Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol. Stort antal läkemedel har påträffats i fågel (NILU). Påverkan på bakterier * Gullberg et al. 2011, PloS Pathogenes. Uppkomst av antibiotika resistenta gener vid miljömässigt relevanta nivåer. tisdag 3 maj 16 Är läkemedelsrester giftiga för vår miljö? tisdag 3 maj 16 Begränsningar i dagens toxtester EC50/LC50 Definiera nya ”endpoints”. Är läkemedelsrester giftiga för vår miljö? tisdag 3 maj 16 Begränsningar i dagens toxtester EC50/LC50 Definiera nya ”endpoints”. Antidepressiva Aggressivare & kaxigare beteenden hos fiskar. Mer utsatta för faror & minskad chans att para sig. Är läkemedelsrester giftiga för vår miljö? tisdag 3 maj 16 Begränsningar i dagens toxtester EC50/LC50 Definiera nya ”endpoints”. Antidepressiva Aggressivare & kaxigare beteenden hos fiskar. Mer utsatta för faror & minskad chans att para sig. Är läkemedelsrester giftiga för vår miljö? Syntetiska hormoner Ägg cell Feminisering av testikelvävnad hos Spermie cell fisk. Skev könsfördelning. tisdag 3 maj 16 Begränsningar i dagens toxtester EC50/LC50 Definiera nya ”endpoints”. Anti-inflammatoriska Gamar hårt drabbade när de åt av kadaver från kor som behandlats med Diclofenac. Svagaste länken? Antidepressiva Aggressivare & kaxigare beteenden hos fiskar. Mer utsatta för faror & minskad chans att para sig. Är läkemedelsrester giftiga för vår miljö? Syntetiska hormoner Ägg cell Feminisering av testikelvävnad hos Spermie cell fisk. Skev könsfördelning. tisdag 3 maj 16 Anti-inflammatoriska Begränsningar i dagens toxtester Gamar hårt drabbade när de åt av kadaver från kor som behandlats med Diclofenac. Svagaste länken? EC50/LC50 Definiera nya ”endpoints”. Antidepressiva Aggressivare & kaxigare beteenden hos fiskar. Mer utsatta för faror & minskad chans att para sig. Är läkemedelsrester giftiga för vår miljö? Syntetiska hormoner Antibiotika resistens Ägg cell Feminisering av testikelvävnad hos Spermie cell fisk. Skev könsfördelning. tisdag 3 maj 16 1 av 3 saker som anses hota vår hälsa (WHO). Låga halter av antibiotika i miljön kan gynna uppkomsten av antibiotika resistenta bakterier. Bakterier i jord kan bevara antibiotika resistenta gener över tid. Extremfallet!!! * Joackim Larsson, Sahlgrenska, Göteborg. http://www.youtube.com/watch?v=_XclE3LeVmo tisdag 3 maj 16 Extremfallet!!! Hyderabad, Indien >90 läkemedelsindustrier som tömmer sitt avfall i ett och samma reningsverk. Koncentrationer i mg/liter nivåer av läkemedelsrester i recipienten. 44 kg/dag av Ciprofloxacin. Användningen i Sverige c:a 9 kg/ dag. * Joackim Larsson, Sahlgrenska, Göteborg. http://www.youtube.com/watch?v=_XclE3LeVmo tisdag 3 maj 16 Åtgärder för att minska spridningen av Uppströms åtgärder Minska utsläppen av avfall från läkemedelstillverkningen. Rena vid källa – Sjukhus. Miljömärkning alt. ursprungsmärkning av läkemedel. Kampanjer – för att öka människors medvetenhet kring vikten att återvinna läkemedel. Minska förskrivningen av miljöfarliga läkemedel (Kloka listan eller Fass.se) Hälsa på recept – minska behovet av läkemedel genom ökad hälsa. Läkemedelsgenomgångar – ökad patienthälsa & minskade utsläpp. Uppström s Nedström s Reningsver k Utgående vatten Slam tisdag 3 maj 16 Åtgärder för att minska spridningen av Uppströms åtgärder Minska utsläppen av avfall från läkemedelstillverkningen. Rena vid källa – Sjukhus. Miljömärkning alt. ursprungsmärkning av läkemedel. Kampanjer – för att öka människors medvetenhet kring vikten att återvinna läkemedel. Minska förskrivningen av miljöfarliga läkemedel (Kloka listan eller Fass.se) Hälsa på recept – minska behovet av läkemedel genom ökad hälsa. Läkemedelsgenomgångar – ökad patienthälsa & minskade utsläpp. Nedströms åtgärder Uppström s Nedström s Reningsver k Utgående vatten Slam tisdag 3 maj 16 Nedströms Konventionellt tre- Fördelar: Hög avskiljning av partikulärt organiskt material och näringsämnen, så som fosfor och kväve tisdag 3 maj 16 Nedströms Konventionellt tre- Fördelar: Hög avskiljning av partikulärt organiskt material och näringsämnen, så som fosfor och kväve tisdag 3 maj 16 Nackdelar: Dålig rening av organiska miljögifter Låg avskiljning av bakterier Membran bioreaktor MBR tisdag 3 maj 16 Membran bioreaktor MBR Fördelar: Hög avskiljning av partiklar Hög avskiljning av bakterier Ökad vattenreningskapacitet i en kompakt process (↑ slam) tisdag 3 maj 16 Membran bioreaktor MBR Fördelar: Hög avskiljning av partiklar Hög avskiljning av bakterier Ökad vattenreningskapacitet i en kompakt process (↑ slam) tisdag 3 maj 16 Nackdelar: Dålig rening av organiska miljögifter Ökade driftskostnader (energikrävande) Avancerade Oxidativa tekniker Ozone, ClO2 or AOP (H2O2, TiO2 och UV) tisdag 3 maj 16 Avancerade Oxidativa tekniker Ozone, ClO2 or AOP (H2O2, TiO2 och UV) Fördelar: Hög rening av organiska miljögifter Hög avskiljning av bakterier Minskad spridning av antibiotika resistens tisdag 3 maj 16 Avancerade Oxidativa tekniker Ozone, ClO2 or AOP (H2O2, TiO2 och UV) Fördelar: Hög rening av organiska miljögifter Hög avskiljning av bakterier Minskad spridning av antibiotika resistens tisdag 3 maj 16 Disadvantages: Ökade driftskostnader (energikrävande) Uppkomst av transformation & nedbrytnings produkter Ökad toxicitet? Avancerade Separerande/absorberande tekniker tisdag 3 maj 16 Aktivt kol, så som granulerat kol (GAC) eller pulveriserat kol (PAC) Avancerade Separerande/absorberande tekniker Aktivt kol, så som granulerat kol (GAC) eller pulveriserat kol (PAC) Fördelar: Hög rening av organiska miljögifter Bildar inte transformations eller nedbrytnings produkter GAC är möjligt att tisdag 3 maj 16 Avancerade Separerande/absorberande tekniker Aktivt kol, så som granulerat kol (GAC) eller pulveriserat kol (PAC) Fördelar: Hög rening av organiska miljögifter Bildar inte transformations eller nedbrytnings produkter GAC är möjligt att tisdag 3 maj 16 Nackdelar: Låg avskiljning av bakterier Ökade driftskostnader (energi och/eller material kostnader) PAC – MBR • <20 mg PAC/L avloppsvatten tisdag 3 maj 16 PAC – MBR • <20 mg PAC/L avloppsvatten Fördelar: Hög avskiljning av organiskt material, miljögifter & kväve Hög avskiljning av bakterier Minskad spridning av antibiotika resistens Bildar inte transformations eller nedbrytnings tisdag 3 maj 16 PAC – MBR • <20 mg PAC/L avloppsvatten Fördelar: Hög avskiljning av organiskt material, miljögifter & kväve Hög avskiljning av bakterier Minskad spridning av antibiotika resistens Bildar inte transformations eller nedbrytnings tisdag 3 maj 16 Nackdelar: Ökade material kostnader Går ej att regenerera Ökad mängd organiska miljögifter i slam (svårigheter att lägga slam på åkermark för att återföra kväve & fosfor) Gemensamma ansatser vid Miljöindikatorer inom ramen för nationella läkemedelsstrategin (NLS) Ciprofloxacin Losartan Citalopram Metoprolol Clarithromycin Metotrexat Diklofenak Naproxen Erytromycin Oxazepam Estradiol Etinylestradiol Sulfametoxaz ol Flukonazol Tramadol Ibuprofen Trimetroprim Karbamazepin Zolpidem Ketokonazol Levonorgestrel *https://lakemedelsverket.se/upload/nyheter/2015/miljoindikatorer-rapportNLS_2015-09-07.pdf tisdag 3 maj 16 Tack för er uppmärksamhet tisdag 3 maj 16