Er moet rekening worden gehouden met de stroomsnelheden en de tijd van het jaar om een ​​beter inzicht te krijgen in de potentiële risico's van opkomende organische verontreinigingen in rivieren en beken, volgens Penn State-onderzoekers die concentraties van verontreinigende stoffen en stroomkenmerken bestudeerden op zes locaties in de buurt van drinkwaterinnames in het stroomgebied van de Susquehanna-rivier.

Hoewel veel studies hebben gekeken naar de niveaus van opkomende organische verontreinigingen zoals geneesmiddelen en pesticiden in rivieren en hun effect op het waterleven, dit is een van de eerste projecten die de niveaus van verontreinigende stoffen nauw correleert met stromen, opgemerkt onderzoeker Heather Preisdanz, universitair hoofddocent landbouw- en biologische technologie.

In aanvulling, het onderzoeksteam documenteerde seizoensveranderingen in contaminatieconcentraties, met verhoogde niveaus van sommige verontreinigingen gezien in de warmere maanden, die het grootste risico vormen voor vissen tijdens hun paaitijd en vroege ontwikkelingsstadia, zei Preisendanz. Haar onderzoeksgroep in het College of Agricultural Sciences bestudeert sinds 2013 opkomende verontreinigingen in oppervlaktewater en grondwater.

Onderzoekers werkten samen met de Pennsylvania-American Water Co. om de drinkwaterbronnen van zes zuiveringsinstallaties te bemonsteren:drie in de Susquehanna-rivier, drie in reservoirs - allemaal in het middelste gedeelte van het stroomgebied van de Susquehanna-rivier in het centrum van Pennsylvania.

Tijdens de studie in twee fasen, wetenschappers zochten naar verontreinigingen die eerder waren gedetecteerd in de wateren van Pennsylvania. In fase I, alle watermonsters werden tweemaandelijks geanalyseerd op zeven menselijke farmaceutische verbindingen, waaronder vier antibiotica:ampicilline, sulfamethoxazol, ofloxacine en trimethoprim; twee analgetica - paracetamol en naproxen; en een stimulerend middel - cafeïne. In fase II, ze voerden een intensief bemonsteringsregime uit op een enkele rivierlocatie, gericht op een breder scala aan opkomende organische verontreinigingen.

In fase I, sulfamethoxazol, paracetamol en cafeïne werden het vaakst gedetecteerd, op 54%, 42% en 35% van de monsters, respectievelijk. trimethoprim, naproxen, ofloxacine en ampicilline werden gedetecteerd in minder dan 35% van de monsters. Van de meest gedetecteerde geneesmiddelen, cafeïne had de hoogste gemiddelde concentratie, terwijl sulfamethoxazol en paracetamol lagere gemiddelde concentraties hadden. Ampicilline was de minst vaak gedetecteerde verbinding.

In fase II, 13 andere verbindingen waren bedoeld voor analyse, inclusief humane en veterinaire antibiotica - chloortetracycline, tetracycline, oxytetracycline, erytromycine, sulfadiazine, sulfadimethoxine, sulfamethazine, en tylosine; een antimicrobieel middel - triclosan; een antihistaminicum - cimetidine; een antidiabeticum - metformine; een cafeïnemetaboliet - theobromine; en een neonicotinoïde insecticide - thiamethoxam.

In fase II, de meest gedetecteerde verbindingen waren paracetamol en theobromine - beide in 89% van de monsters - cafeïne, gevonden in 87% van de monsters, en metformine in 84% van de monsters. Thiamethoxam, naproxen en sulfamethoxazol werden gedetecteerd bij 21%, 17%, en 16% van de monsters, respectievelijk. De andere zes verbindingen werden gedetecteerd in minder dan 2% van de monsters.

De concentraties van opkomende organische verbindingen waren laag, maar ze waren wijdverbreid, verklaarde hoofdonderzoeker Faith Kibuye, een promovendus bij de afdeling Agricultural and Biological Engineering toen het onderzoek werd uitgevoerd.

"Algemeen, opkomende organische verontreinigingen waren in hogere concentraties aanwezig in koudere seizoenen dan in warmere seizoenen. De concentratie van thiamethoxam, een neonicotinoïde insecticide, verhoogd tijdens perioden met hoog debiet, ' zei Kibuye.

Toen de stromen hoog waren, de niveaus van verontreinigingen uit niet-puntbronnen, hoogstwaarschijnlijk afkomstig van landbouwafval, waren het hoogst, en omgekeerd, toen de stromen laag waren, de concentraties van verontreinigingen die gewoonlijk worden aangetroffen in de lozingen van rioolwaterzuiveringsinstallaties waren het hoogst, onderzoekers gevonden.

"Dit komt omdat grote stormgebeurtenissen, vooral in de lentemaanden, opkomende verontreinigingen mobiliseren, zoals pesticiden, van landbouwgronden, " Zei Peisendanz. "Dat verklaart de positieve relatie tussen neonicotinoïdeconcentraties en stroomsnelheid."

Het beeld was minder duidelijk voor de verontreinigingen die zowel punt- als niet-puntbronnen hebben, Preisendanz heeft toegevoegd, omdat sommige oudere gemeenten een gecombineerde storm- en sanitaire riolering hebben die onbehandeld rioolwater lozen tijdens hoogwatergebeurtenissen.

Zelfs zonder waterkwaliteitsnormen om te bepalen welke niveaus als veilig kunnen worden beschouwd voor verschillende waterorganismen en de menselijke gezondheid, de onderzoekers berekenden risicobeoordelingen voor verbindingen die in het onderzoek werden gevonden met behulp van blootstellingslimieten die al waren vastgesteld door de Amerikaanse Food and Drug Administration. Uit die berekeningen bleek dat hoewel de verbindingen een gemiddeld tot hoog risico vormden voor in het water levende organismen, het gezondheidsrisico voor de mens door het drinken van water of het eten van vis is laag. Echter, de bevindingen van het onderzoek, onlangs gepubliceerd in Chemosfeer , heeft de risico's niet bepaald vanwege de aanwezigheid van meerdere verontreinigingen tegelijk in het water.

"We kennen het effect niet van blootstelling aan een cocktail van deze verbindingen, zelfs op lage niveaus, en of ze een synergetisch effect kunnen hebben, ' zei Preisdanz.