Marlena Komudzińska

Antybiotyki i pestycydy w wodach

powierzchniowych. 26 marzec 2014

Już w latach siedemdziesiątych XX w. zwrócono

uwagę na toksyczność,

dużą trwałość w środowisku oraz zdolności

kumulowania się pestycydów

w organizmach żywych. Od tego czasu sukcesywnie

wycofuje się z użycia najbardziej

niebezpieczne grupy tych

substancji, ale mimo to w

środowisku znajduje się

olbrzymia ilość pozostałości

pestycydowych i ich

metabolitów.

Znajdują się one nie tylko w

mogilnikach i na składowiskach,

ale są także skumulowane w

organizmach żywych oraz w

osadach dennych zbiorników

wodnych.

Szczególnego znaczenia nabiera obecność

pestycydów w środowisku

wodnym, które jest pośrednikiem w migracji

tych groźnych zanieczyszczeń w

poszczególnych komponentach biosfery

PESTYCYDY

Pestycydy (środki szkodnikobójcze, przeciwpasożytnicze,

środki ochrony roślin) należą do grupy związków chemicznych

o dużej sile działania toksycznego, które świadomie, chociaż

pod kontrolą są wprowadzane do środowiska życia człowieka.

W definicji Amerykańskiej Agencji ds. Ochrony

Środowiska (EPA) pestycyd jest to substancja lub mieszanina

substancji wykazująca zdolność niszczenia, odstraszania lub

hamowania rozwoju szkodników

Pestycydy są zatem substancjami pochodzenia naturalnego i

syntetycznego stosowanymi w rolnictwie, do zwalczania chorób

roślin, regulacji ich wzrostu, usuwania chwastów, do zwalczania

szkodników i chorób grzybowych. Są także używane do

zwalczania owadów i gryzoni.

Rozkład pestycydów zachodzi głównie na drodze biochemicznej,

fotochemicznej i chemicznej. Niejednokrotnie produkty rozpadu

mogą być bardziej toksyczne niż związek wyjściowy.

Przemiany, jakim ulegają pestycydy:

Zachowanie pestycydów w wodach

powierzchniowych

Jednym z narzędzi polityki ochrony środowiska w

kontekście likwidacji potencjalnych zagrożeń

wynikających ze stosowania środków ochrony roślin

było podjęcie działań prewencyjnych. Są one

realizowane poprzez wprowadzenie stosownych

przepisów prawnych, regulujących zasady

wprowadzania środków ochrony roślin do obrotu i

stosowania. Przepisy te uwzględniają przede wszystkim

wymagania, jakie muszą być spełnione przy stosowaniu

tych środków w zakresie bezpieczeństwa dla zdrowia

ludzi i środowiska.

W procedurze rejestracyjnej środków ochrony roślin

obowiązują ustalone zasady oceny środków ochrony

roślin. Środki ochrony roślin są dopuszczone do obrotu i

stosowania tylko w przypadku, jeżeli w wyniku ich oceny

zostaną spełnione kryteria dotyczące dopuszczalnego

wpływu na zdrowie ludzi i środowisko, w tym ich trwałości

i mobilności w glebie, wodzie i powietrzu oraz

oddziaływania na gatunki niebędące celem działania.

Akty prawne dotyczące stosowania pestycydów:

Ustawa z dnia 11

stycznia 2001 o

substancjach i

preparatach

chemicznych (Dz. U.

z 2001r. Nr 11, poz.

84, z późn. zm.). Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia

2 września 2003 r. w sprawie kryteriów i

sposobów

klasyfikacji substancji i preparatów

chemicznych (Dz. U. Nr 171, poz. 1666 z

późn. zm.).

Ustawa z dnia 18 grudnia 2003 r. o

ochronie roślin (Dz. U. z 2004 r. Nr 11,

poz. 94 i 96).

Wśród właściwości

pestycydów, które mogą

mieć decydujący wpływ na

środowisko wodne należy

wymienić ich

rozpuszczalność, trwałość

oraz toksyczność.

Trwałość pestycydów w

środowisku jest

czynnikiem, który

obecnie jest

najczęściej brany pod

uwagę przy ich

stosowaniu. Ze względu

na czas potrzebny

do rozkładu pestycydów w

75-100% w środowisku

wodnym dzieli się je na

cztery grupy.

Podział

pestycydów

ze względu na

trwałość w

środowisku

Numer grupy Nazwa grupy Czas rozkładu w 75-

100%

I Bardzo trwałe 20-30 lat

II Trwałe 2-5 lat

III Umiarkowanie trwałe 1-18 miesięcy

IV Nietrwałe 1-12 tygodni

Źródła pestycydów w wodach

Pestycydy są używane w formie proszków, roztworów, emulsji lub aerozoli.

Środowisko wodne może być zanieczyszczone pestycydami obszarowo lub

punktowo.

Najczęściej spotykane źródła zanieczyszczeń obszarowych to:

spływy z pól uprawianych rolniczo,

spływy z terenów pozarolniczych, na których niszczy się zbędną roślinność,

bezpośrednie wprowadzanie do wód w celu zwalczania chwastów wodnych,

owadów i bezwartościowych ryb,

opady atmosferyczne, przenikanie przez glebę, erozja gleby.

Punktowymi źródłami zanieczyszczeń pestycydowych wód są

ścieki miejskie,

ścieki przemysłowe (z zakładów stosujących pestycydy:włókienniczych,

celulozowo-papierniczych),

ścieki, osady i odpady z zakładów produkujących pestycydy,

ścieki powstałe przy konserwacji drewna, a także samo zakonserwowane

drewno,

ścieki powstałe podczas mycia sprzętu stosowanego do rozprowadzania

pestycydów,

źle zlokalizowane i wykonane mogilniki.

W środowisku wodnym może dojść do wtórnego zanieczyszczenia

pestycydami w wyniku czynności życiowych organizmów wodnych

(uciążliwe metabolity) oraz w procesie desorpcji z osadów dennych

czy z zawiesin.

Przyczyną groźnych skażeń środowiska pestycydami są powodzie

oraz awarie w zakładach produkujących te związki.

Wpływ pestycydow na organizmy wodne

W wodach naturalnych pestycydy mogą występować w formie rozpuszczonej,

nierozpuszczonej oraz zemulgowanej. Z uwagi na sorbowanie pestycydów

przez zawiesiny oraz osady denne oznaczenie ich zawartości w wodzie często

daje fałszywe pojęcie o zanieczyszczeniu.

Szkodliwy wpływ pestycydów na organizmy wodne polega na zakłóceniu

równowagi biologicznej przez toksyczne działania na biocenozę (szczególnie

ryby i zooplankton), na zakłóceniu samooczyszczania się wód, pogorszeniu

ich właściwości organoleptycznych oraz zwiększeniu zdolności wody do

pienienia.

Toksyczność pestycydów wobec organizmów wodnych zależy od temperatury

(wzrost temperatury powoduje wzrost toksyczności, wyjątek stanowi DDT),

siły jonowej wody (zasolenia), zawartości i rodzaju zawiesin oraz od rodzaju

pestycydu.

Najbardziej szkodliwe dla organizmów wodnych są

pestycydy chloroorganiczne, a wśród nich DDT.

Śnięcie szczupaka wystąpiło przy stężeniu

DDT wynoszącym 0,05 g/m3, a pstrąga

przy 0,2 g/m3

Najwięcej pestycydów

zawierają wody

powierzchniowe, a ich

stężenia w tym

środowisku mają na całym

świecie tendencję

wzrostową

Zawartość pestycydów

w wodach powierzchniowych

waha się od kilku do setek

mg/m3.

Największe

stężenia pestycydów są stwierdzane

w okresie spływu wód roztopowych

lub powodziowych oraz podczas

wykonywania zabiegów

agrochemicznych.

W ściekach stężenie

zanieczyszczeń pestycydowych

może dochodzić nawet

do 500 g/m3

Średnie roczne stężenie sumy pestycydów w

Wiśle (na poziomie Warszawy) w latach 1996-

1999 zmieniało się od 0,0381 do 0,08 mg/m3.

Znacznie większe wartości tych zanieczyszczeń

zanotowano w Zalewie Zegrzyńskim.

W latach 1992-2000 suma pestycydów

kształtowała się następująco: wartość średnia –

0,348 mg/m3, wartość minimalna – 0,0024

mg/m3, wartość maksymalna – 2,142 mg/m3

Na potrzeby monitoringu środowiska stosuje się

pięciostopniową klasyfikację zarówno wód

powierzchniowych, jak i podziemnych (Rozporządzenie

Ministra Środowiska z dnia 11 lutego 2004 r. w sprawie

klasyfikacji dla prezentowania stanu wód

powierzchniowych i podziemnych, sposobu prowadzenia

monitoringu oraz sposobu interpretacji wyników i

prezentacji stanu tych wód (DzU nr 32/2004, poz. 284)).

Pestycydy jako groźne dla życia człowieka związki są normowane w wodzie

przeznaczonej do picia. Dopuszczalne ich stężenia wg wymogów polskich

(Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 19 listopada 2002 r. w sprawie

wymagań dotyczących jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi

(DzU nr 203/2002, poz. 1718)) są całkowicie zgodne ze standardami Unii

Europejskiej (Dyrektywa Unii Europejskiej 98/83/EU).

Dopuszczalne stężenie w wodzie do picia poszczególnych pestycydów wynosi

0,1 mg/m3, wyjątek stanowią aldryna, dieldryna, heptachlor i epoksyheptachlor,

które nie powinny występować w ilości większej niż 0,03 mg/m3. Wprowadzono

również ograniczenie odnośnie do sumy pestycydów oznaczonych

ilościowo na poziomie 0,5 mg/m3.

Metody usuwania pestycydów z roztworów

wodnych

Infiltracja i filtracja powolna

Koagulacja

Sorpcja

Utlenianie chemiczne

Procesy membranowe

Biodegradacja

Procesy kombinowane

ANTYBIOTYKI

Wraz z większym zużyciem leków wzrasta zanieczyszczenie środowiska farmaceutykami.

Substancje te m.in. w wyniku niewłaściwych procedur utylizacji leków, wydalania

przez ludzi i zwierzęta, ze ścieków szpitalnych trafiają wraz ze ściekami komunalnymi do

oczyszczalni komunalnych. W oczyszczalniach rzadko stosuje się nowoczesne metody oczyszczania

ścieków ukierunkowane na tę grupę zanieczyszczeń. Substancje lecznicze wraz ze

ściekami oczyszczonymi trafiają do wód powierzchniowych. W wodach powierzchniowych

substancje czynne farmaceutyków z rosnącą szybkością ulegają procesom biodegradacji (od

kilku minut do kilkudziesięciu dni). Leki trudniej rozkładające się w wodzie mogą ulegać

procesom akumulacji w ekosystemach wodnych, co prowadzi do wzrostu toksyczności wobec

ryb i mikroorganizmów wodnych. Mogą również przenikać do wód gruntowych i są oznaczane

w wodach pitnych, co stwarza zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. Najczęściej wykrywanymi

lekami w wodach powierzchniowych są niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ)

estrogeny, wchodzące w skład środków hormonalnych

(leki regulujące gospodarkę lipidową. Pozostałości farmaceutyków w wodach są

oznaczane za pomocą chromatografii gazowej z detektorem mas oraz wysokosprawnej chromatografii

cieczowej.

Analiza wód powierzchniowych w Polsce również potwierdziła obecność

substancji leczniczych. Kasprzyk-Hordern i in. przeprowadzili badania, których

celem było zidentyfikowanie leków występujących w Warcie. Próbki pobrano

wzdłuż rzeki Warta, w pobliżu oczyszczalni ścieków w Łęczycy, Poznaniu,

Koziegłowach, Boleochowie. W każdym punkcie poboru zidentyfikowano

obecność diklofenaku w stężeniu 17÷486 ng/dm3, ibuprofenu w stężeniu

12÷76 ng/dm3, ketoprofenu 6÷48 ng/dm3, naproksenu 25÷87 ng/dm3.

Oznaczenia wymienionych substancji leczniczych przeprowadzono za pomocą

wysokosprawnej chromatografii cieczowej

Głównym źródłem zanieczyszczeń wód powierzchniowych i

podziemnych lekami są: ścieki z produkcji leków, ścieki z

wydalania leków, odcieki z wysypisk odpadów, leki wydalane

przez zwierzęta, które trafiają do obornika stosowanego jako

nawóz na polach, a z którego odcieki przedostają się do wód

podziemnych. Gospodarstwa domowe też są źródłem

zanieczyszczeń spowodowanych lekami (nieprawidłowa

utylizacja przeterminowanych leków). Większość z nich jest

wyrzucana z innymi odpadami domowymi (np. do umywalki lub

do toalety). Duży ładunek leków niosą ścieki szpitalne. W

Polsce własne oczyszczalnie ścieków posiadają jedynie

szpitale, w których są oddziały zakaźne.

Zadaniem większości oczyszczalni szpitalnych jest

neutralizowanie patogenów chorobotwórczych (np. chlorownie),

ale te metody nie rozkładają leków obecnych w ściekach. Leki

trafiają do ścieków komunalnych, do oczyszczalni, a następnie

ze ściekami oczyszczonymi do wód powierzchniowych.

Obecność antybiotyków w środowisku może doprowadzić do wytworzenia się u

niektórych gatunków bakterii lekooporności. Lekooporność może się wytworzyć u bakterii

charakterystycznych jedynie dla środowisk wodnych, ale może również u bakterii

chorobotwórczych. Antybiotyki również wpływają na inne organizmy wodne.

Tetracykliny wykazują efekt toksyczny wobec alg zielonych i cyjanobakterii.

Zagrożenie środowiska wodnego obecnością środków farmaceutycznych stanowi

Streptomycyna, należąca do grupy antybiotyków aminoglikozydowych, hamuje

wzrost roślin wodnych, powoduje wybielanie chloroplastów i hamuje syntezę protein

Dużym zagrożeniem są również hormony.

Drogi migracji leków w środowisku

Na wykresach przedstawiono wyniki uzyskane w przeciągu czterech

lat dla ibuprofenu, ketoprofenu, diklofenaku i karbamazepin w

wybranych punktach poboru próbek na Odrze i jej dopływach.

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ