ins Gewässer Dr. Marion Letzel, LfU, Ref. 76

Transkript

1 Eintrag von Arzneimitteln über Kläranlagenabläufe ins Gewässer Dr. Marion Letzel, LfU, Ref. 76 Stoff- und Chemikalienbewertung

2 Eindrücke aus der Presse

3 Eintragspfade in die Umwelt Hersteller Abfälle Menschen Ausscheidungen Ausscheidungen Düngung g g Kläranlage Mülldeponie Nutztiere Klärschlamm Boden Oberflächenwasser Aquakultur Trinkwasser Grundwasser

4 Arzneimittelkonzentrationen in Wässern - Übersicht Kläranlagenabläufe Fließgewässer Trinkwasser bis ca. 20 µg/l, d.h. 0,02 mg/l bis ca. 1 µg/l, d.h. 0,001 mg/l bis 0,04 µg/l, d.h. 0,00004 mg/l 0,25 µg/l Main bei Marktzeuln Carbamazepin in bayerischen Fließgewässern max. Konzentrationen 0,27 µg/l 0,25 µg/l Main bei Marktheidenfeld roter Main bei Neudrossenfeld 0,45 µg/l Fränkische Rezat bei Georgensgmünd 0,35 µg/l Inn bei Gares Quelle: Sengl, Schüssler: Arzneimittel in der Umwelt

5 Relevante Substanzen Ca verschiedene Humanarzneimittel mit Gesamtmenge t/a davon 110 Wirkstoffe mit Verordnungsmengen >5 t/a davon existieren für ca. 50 Wirkstoffe Nachweismethoden davon wurden vier Leitsubstanzen aus unterschiedlichen Indikationsgruppen ausgewählt

6 Leitsubstanzen Antiepileptikum Carbamazepin, Verbrauchsmenge ca. 88 t/a Schmerzmittel Diclofenac, Verordnungsmenge ca. 86 t/a Antibiotikum Sulfamethoxazol, Verbrauchsmengen: ca. 58 t/a Betablocker Sotalol, Verbrauchsmengen: ca. 27 t/a

7 Messkampagne am Main

8 Probenahme Kläranlagen

9 Probenahme Oberflächengewässer

10 Carbamazepin im Kläranlagenablauf 3, , , ,7 Carrbamazepin [[mg/(e*d)] Carbamazepin C n [µg/l] 0,8 1,5 1,0 0,5 0,0 X Y Spezifische Emission: 0,27 mg/(e d) , , ,4 0,3 0,2 Bergrheinfeld Dettelbach (8599) (6828) 0,1 Ochsenfurt (26.742) Schwarz. Becken (6.874) Unt. Unkenbach (8028) Albertshofen (2200) Nordheim (1057) 0,0 Kläranlage X Kläranlage Y Bergrheinfeld Dettelbach Ochsenfurt Schwarz. Becken Unt. Unkenbach Albertshofen Nordheim

11 Carbamazepin im Main 4000 Carbama azepinfracht [g/d] 3500 Schweinfurt Erlabrunn Erlabrunn Schweinfurt

12 Carbamazepin: Modellierung 0,20 Messstelle Erlabrunn 0,18 0,16 Carbamaz zepin [µg/l] ,14 0, ,10 vorhergesagter Wert (PEC) 0,08 0,06 gemessener Wert (MEC) 0,04 0,02 0, Datum

13 Diclofenac im Kläranlagenablauf 3, ,7 Bergrheinfeld Dettelbach (8599) 0,1 (6828) Schwarz. Becken (6874) Unt. Unkenbach (8028) Albertshofen (2200) Nordheim (1057) re r nt e U he im or d rts ho Al be ba Un ke n er ch hw ar za Sc fe n ch n ke Be c se O ch lb nf ac h ur t 0,0 et te Spezifische Emission: 0,28 mg/(e d) Ochsenfurt (26.742) D Y 02 0,2 el d 0,0 0,3 in f 0,5 04 0,4 rg rh e 1,0 0,5 Be 1,5 Y X ,6 N ,0 Diclofenac [m D mg/(e*d)] Diclofenac [[µg/l] X 2,5

14 Diclofenac: Fließgewässer 5 von 29 Messwerten über der Nachweisgrenze. Lokal jedoch erhöhte Konzentrationen möglich, die für Fische gefährlich sein können.

15 Sotalol: Monitoring Konzentrationen im Kläranlagenablauf: 0,16 3,7 µg/l Konzentrationen im Fließgewässer: 0,01 0,11 µg/l

16 Sulfamethoxazol: Monitoring Zulauf Ablauf Oberflächengewässer Sulfamethoxazol [µg/l] Ac-Sulfamethoxazol [µg/l] 0,53 0,35 0,04 1,19 0,15 0,04

17 Carbamazepin: Umweltverhalten Biologisch nicht abbaubar Im Oberflächengewässer langsamer Abbau durch Sonnenlicht Sehr beständige Substanz in der wässrigen Umwelt Eliminierung g [%] Testdauer T td [d]

18 Diclofenac: Umweltverhalten Biologisch nicht abbaubar Schneller Abbau durch Sonnenlicht. Wenig beständige Substanz in der wässrigen 200 Umwelt BSB [mg//l] 140 Referenz Blindwert Prüfansatz Abiotische Kontrolle Zeit [d]

19 Sulfamethoxazol: Umweltverhalten Biologischer Abbau: Schneller Primärabbau, jedoch keine vollständige Mineralisierung Rascher Abbau durch Sonnenlicht DOC-Elimina ation [%] 90 Referenz 80 Prüfsubstanz Prüfsubstanz 2 50 Prüfsubstanz 3 40 Abiotische Kontrolle Versuchsdauer [d]

20 Sotalol: Umweltverhalten Elimination in Laborkläranlagen ca. 13% Hydrolytisch schwer abbaubar Photolyse noch unklar 20 t=0 t=5 d, 50 C Sotalol [mg/l]] ph 4 Phosphatpuffer p osp a pu e ph 7 Phosphatpuffer p osp a pu e ph 9 Phosphatpuffer p osp a pu e

21 Bewertung der Projektergebnisse Viele Humanarzneimittel biologisch nicht abbaubar. In jedem Kläranlagenablauf wurde jeder der untersuchten Arzneimittelwirkstoffe nachgewiesen. Mit Ausnahme von Diclofenac wurden die Substanzen auch in jedem Oberflächengewässer detektiert. Für den Menschen ist über das Trinkwasser keine akute Gefährdung zu erwarten. Bislang liegen wenig Informationen über die Wirkung auf Wasserlebewesen vor, einzelne chronische Studien lassen Risiko für aquatische Organismen vermuten.

22 Maßnahmenstrategie Mögliche Umweltauswirkungen kein Grund für Zulassungsverweigerung. Dreiphasige Strategie [Kümmerer, 2001]: Optimierung der Abwasserbehandlung, Reduktion des Eintrags durch Verhaltensänderung (z.b. bedarfsgerechte Packungsgrößen, Entsorgung), Integration der biologischen Abbaubarkeit in das Wirkstoffdesign.

23 Möglichkeiten der weiteren Abwasserbehandlung Sanitärtechnik (z.b. Urinseparierung) Verminderung oder Behandlung von Mischwasserabschlägen Abwassertechnik, zusätzliche Reinigungsstufen z.b. Oxidationsverfahren unter Einsatz von Ozon oder UV/H2O2 (Kosten, Spezifität, Metabolite) z.b. Membranbioreaktoren (verbesserter Rückhalt einzelner Substanzen, großtechnische Durchführung?) z.b. Aktivkohlebehandlung (Kosten, Spezifität) Keine Technologie ist für alle relevanten Stoffe geeignet

24 Verhaltensänderung Hrsg.: Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes NRW, Bessere Diagnostik und darauf abgestimmte Verordnungspraxis Information der Mediziner und Patienten über Umweltrelevanz Bedarfsgerechte Packungsgrößen Entsorgung von Medikamentenresten

25 Wirkstoffdesign Bislang biologische Abbaubarkeit kein Kriterium bei Wirkstoffentwicklung. Verbesserung der Wirkung und Verträglichkeit mit paralleler Verbesserung der Umwelteigenschaften möglich. Entwicklung neuer Formen der Zubereitung ( drug-targeting, drug delivery on site ).

26 Danke meinen Mitarbeitern im Stofftestlabor: Fr. Grill, Fr. Ripperger, Hr. Huber und Hr. Leppert, den gastfreundlichen und hilfsbereiten Mitstreitern der WWÄ Bad Kissingen und Aschaffenburg sowie allen Mitarbeitern der beprobten Kläranlagen, den fleißigen Analytikern im LfU, im WWA Bad Kissingen sowie des Instituts für Wasserchemie und des Instituts für Chemie der Biopolymere der TU München, Hr. Forstner und Hr. Kaul für die Hilfe beim ATV-Modell, Hr. Dr. Gierig und Hr. Dr. Metzner für die vielen fachlichen Ratschläge, und Hr. Dr. Sengl für die Bereitstellung der der Monitoringgrafiken.