Antybiotyki i pestycydy w wodach powierzchniowych. 26 marzec Marlena Komudzińska

Transkrypt

1 Antybiotyki i pestycydy w wodach powierzchniowych. 26 marzec 2014 Marlena Komudzińska

2 Już w latach siedemdziesiątych XX w. zwrócono uwagę na toksyczność, dużą trwałość w środowisku oraz zdolności kumulowania się pestycydów w organizmach żywych. Szczególnego znaczenia nabiera obecność pestycydów w środowisku wodnym, które jest pośrednikiem w migracji tych groźnych zanieczyszczeń w poszczególnych komponentach biosfery 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.

3 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

4 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.

5 Przemiany, jakim ulegają pestycydy:

6 Zachowanie pestycydów w wodach powierzchniowych

7 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.

8 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 z późn. zm.). Ustawa z dnia 18 grudnia 2003 r. o ochronie roślin (Dz. U. z 2004 r. Nr 11, poz. 94 i 96).

9 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 % w środowisku wodnym dzieli się je na cztery grupy.

10 Podział pestycydów ze względu na trwałość w środowisku Numer grupy Nazwa grupy Czas rozkładu w % I Bardzo trwałe lat II Trwałe 2-5 lat III Umiarkowanie trwałe 1-18 miesięcy IV Nietrwałe 1-12 tygodni

11

12 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,

13 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.

14 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.

15 Najbardziej szkodliwe dla organizmów wodnych są pestycydy chloroorganiczne, a wśród nich DDT. Śnięcie szczupaka wystąpiło przy stężeniu DDT wynoszącym 0,05 g/m 3, a pstrąga przy 0,2 g/m 3

16 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/m 3. 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/m 3

17 Średnie roczne stężenie sumy pestycydów w Wiśle (na poziomie Warszawy) w latach zmieniało się od 0,0381 do 0,08 mg/m 3. Znacznie większe wartości tych zanieczyszczeń zanotowano w Zalewie Zegrzyńskim. W latach suma pestycydów kształtowała się następująco: wartość średnia 0,348 mg/m 3, wartość minimalna 0,0024 mg/m3, wartość maksymalna 2,142 mg/m 3

18 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)).

19

20 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/m 3, wyjątek stanowią aldryna, dieldryna, heptachlor i epoksyheptachlor, które nie powinny występować w ilości większej niż 0,03 mg/m 3. Wprowadzono również ograniczenie odnośnie do sumy pestycydów oznaczonych ilościowo na poziomie 0,5 mg/m 3.

21 Metody usuwania pestycydów z roztworów wodnych Infiltracja i filtracja powolna Koagulacja Sorpcja Utlenianie chemiczne Procesy membranowe Procesy kombinowane Biodegradacja

22 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.

23 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 ng/dm 3, ibuprofenu w stężeniu ng/dm 3, ketoprofenu 6 48 ng/dm 3, naproksenu ng/dm 3. Oznaczenia wymienionych substancji leczniczych przeprowadzono za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej

24 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.

25 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.

26 Drogi migracji leków w środowisku

27 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.

28

29

30

31 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ