in Baltimore, Maryland, lekkende rioleringsinfrastructuur levert elk jaar tienduizenden menselijke doses geneesmiddelen aan de Chesapeake Bay. Zo meldt een nieuwe studie in Milieuwetenschap en -technologie die een stedelijk stroomnetwerk over een jaarlange periode bewaakten. De gedetecteerde geneesmiddelconcentraties waren persistent, variabel, en vond plaats op ecologisch relevante niveaus.

Farmaceutische vervuiling van zoet water is een wereldwijd probleem dat slecht gekwantificeerd is. Mengsels van medicijnen in meren, rivieren, en stromen kunnen de biologie en het gedrag van dieren verstoren, algengroei, en andere ecologische processen - met schadelijke trapsgewijze effecten.

Hoofdauteur Megan Fork, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker aan het Cary Institute of Ecosystem Studies, zegt, "Farmaceutica komen via meerdere wegen in zoet water, inclusief effluent van afvalwaterzuivering en septische systemen, evenals agrarische afvoer. Een belangrijke, maar vaak over het hoofd geziene bijdrage is veroudering en defecte afvalwaterinfrastructuur, wat gebruikelijk is in veel oudere steden."

Voor een jaar, wekelijkse watermonsters werden verzameld op zes locaties in het stroomgebied van Gwynns Falls in Baltimore. Vork legt uit, "Omdat de stromen van Gwynns Falls geen afvalwater ontvangen, we waren in staat om een ​​schatting te maken van de jaarlijkse hoeveelheid farmaceutische vervuiling die alleen al aan lekkende leidingen werd toegeschreven." Locaties vertegenwoordigden een ontwikkelingsgradiënt, variërend van voorstedelijk tot zeer stedelijk. Het team bemonsterde ook een beboste referentielocatie ten noordwesten van de waterscheiding van Gwynns Falls.

Monsters werden gescreend op 92 farmaceutische verbindingen. Op de zeven onderzoekslocaties, 37 unieke verbindingen werden gedetecteerd. De meest voorkomende was het antibioticum trimethoprim. De hoogste concentratie aan geneesmiddelen werd gedetecteerd waar de Gwynns Falls de Inner Harbor van Baltimore ontmoeten. Hier, de pijnstiller paracetamol kwam het meest voor. Geneesmiddelconcentraties waren hoger op dichterbevolkte locaties.

Om een ​​schatting te maken van de hoeveelheid farmaceutische verbindingen die jaarlijks door lekkende leidingen aan het stroomgebied wordt geleverd (de jaarlijkse 'lading'), het team koppelde gegevens over drugsconcentraties die werden gedetecteerd bij de uitlaat van Gwynns Falls met rivierafvoersnelheden die werden geregistreerd door een USGS-meetstation op de locatie. Voor negen farmaceutische klassen werden jaarvrachten berekend.

De resultaten:lekkende leidingen in het stroomgebied van Gwynns Falls leveren het equivalent van tienduizenden doses farmaceutische verbindingen aan Baltimore's Inner Harbor; dit omvat 30, 000 volwassen doses antidepressiva, 1, 700 doses antibiotica, en ongeveer 30, 000 tabletten paracetamol. Concentraties waren relevant voor het milieu - op niveaus die het gedrag van organismen zouden kunnen beïnvloeden, biologie, en andere ecologische processen - en zeer variabel, wat betekent dat waterorganismen worden blootgesteld aan een voortdurend veranderend mengsel van verbindingen.

Vork legt uit, "Het is belangrijk om de ladingen contaminanten zoals farmaceutische producten vast te stellen, omdat lage concentraties regelgevers en managers kunnen misleiden om te denken dat ze onbeduidend zijn. In Baltimore zien we al dat in de rivier levende bacteriën resistent zijn tegen gewone antibiotica, wat suggereert dat een lage chronische blootstelling kan leiden tot significante effecten op het leven in de beek."

Volgende, het team berekende de jaarlijkse 'massabalans' van het stroomgebied voor acht farmaceutische klassen. Het doel:onthullen via welke wegen farmaceutische verbindingen die in het stroomgebied van Gwynns Falls worden geconsumeerd, in het milieu terechtkomen, en hoe deze routes verschillen tussen verbindingen.

Massabalansberekeningen hielden rekening met gegevens over:afvalwatervolume per hoofd van de bevolking, de hoeveelheid geconsumeerde geneesmiddelen (geschat op basis van nationale gegevens over recepten, geschaald naar de bevolking van het stroomgebied van de Gywnns-watervallen), concentraties van drugs in afvalwater, het aandeel farmaceutische verbindingen dat in het lichaam wordt gemetaboliseerd versus het aandeel dat wordt uitgescheiden, de hoeveelheid farmaceutische vervuiling verwijderd door afvalwaterzuivering, de hoeveelheid die lekt, en de hoeveelheid die via het gezuiverde afvalwater van de afvalwaterinstallatie in het milieu terechtkomt.

Hoewel het stroomgebied van Gwynns Falls geen afvalwater van de afvalwaterzuiveringsinstallatie ontvangt, afvalwater geproduceerd in het stroomgebied van Gwynns Falls wordt afgevoerd voor behandeling in een nabijgelegen stroomgebied. Na de behandeling, dit effluent wordt geloosd in de Chesapeake Bay. Dit omgeleide rioolwater is meegenomen in de massabalansberekeningen.

Emma Rosi, senior co-auteur en aquatisch ecoloog bij Cary Institute, verklaart, "Onze bevindingen tonen aan dat planten en dieren die worden blootgesteld aan rioolwater van lekkende leidingen een andere mix van verbindingen ontvangen dan die welke worden blootgesteld aan afvalwater van afvalwaterzuiveringsinstallaties. In het stroomgebied van Gwynns Falls, afvalwaterafvoer is de belangrijkste aanvoerroute voor antibiotica, terwijl pijnstillers eerder via lekkende infrastructuur in het milieu terechtkomen. Dit soort informatie is van cruciaal belang voor het beoordelen van de blootstelling van organismen aan verschillende verbindingen en de bijbehorende effecten."

Het verminderen van farmaceutische inputs voor zoet water vereist gemeentelijke investeringen in het repareren van oude en beschadigde afvalwaterinfrastructuur, en het upgraden van afvalwaterzuiveringsinstallaties om deze verontreinigingen effectiever te verwijderen. Kwantificering van de jaarlijkse vrachten van geneesmiddelen die in zoet water terechtkomen, en het identificeren van toegangswegen tot het milieu, kan de regelgeving leiden en meetgegevens verstrekken om toekomstige inspanningen voor het verminderen van vervuiling te beoordelen.

Rosi merkt op, "We schatten dat bijna 1% van het ongezuiverde afvalwater afkomstig uit het stroomgebied van Gwynns Falls via lekkende infrastructuur in het milieu terechtkomt. Als we onze berekeningen extrapoleren naar het hele stroomgebied van Chesapeake Bay, we schatten dat jaarlijks ongeveer 11,7 miljard liter ongezuiverd rioolwater de baai binnen kan komen via lekken, met daarin een reeks farmaceutische verbindingen die in het water levende organismen kunnen aantasten en ecosysteemprocessen kunnen verstoren."

Met Fork tot slot, "Onze bevindingen onderstrepen de alomtegenwoordigheid van drugs in zoet water, en de noodzaak om alle vervuilingsroutes te onderzoeken en te verantwoorden, niet alleen voor de hand liggende zoals afvalwaterzuiveringsinstallatie effluent."

Dit onderzoek is een bijdrage aan de Baltimore Ecosystem Study, een site voor ecologisch onderzoek op lange termijn, gefinancierd door de Amerikaanse National Science Foundation. Al meer dan 20 jaar, de onderzoekslocaties van Gwynns Falls zijn gecontroleerd op watervervuiling; deze gegevens dragen bij aan een groeiend aantal onderzoeken naar opkomende milieuverontreinigende stoffen.