OCENA RYZYKA ŚRODOWISKOWEGO WYBRANYCH POZOSTAŁOŚCI ANTYBIOTYKÓW WYSTĘPUJĄCYCH W OSADACH POŁUDNIOWEGO BAŁTYKU K.Pazdro, G.Siedlewicz, Instytut Oceanologii PAN, A.Białk-Bielińska, M.Borecka, P.Stepnowski Wydział Chemii UG VII Krajowa Konferencja Bioindykacyjna, 18.04-20.04.2018, Kraków
ŹRÓDŁA I LOSY POZOSTAŁOŚCI LEKÓW W EKOSYSTEMACH MORSKICH P O Z O S T A Ł O Ś C I L E K Ó W W W Ś R O D O W I S K U M O R S K I M http://www.epa.gov//ppcp/pdf/drawing.pdf Pozostałości leków w osadach morskich: od 2000 roku około 25 publikacji (Gaw i wsp., 2014; Pazdro i wsp. 2016) Większość prac dotyczy zagadnień metodycznych (opracowanie, walidacja metody) Anality: głównie antybiotyki, β-blokery, NSAiD (do tej pory wykryto 62 związki), Stężenia 0, 1-2615 000 ng g m.m. -1 (najwyższe w pobliżu akwakultur) Brak danych dotyczących osadów bałtyckich
CEL PRACY Ocena narażenia ekosystemu południowego Bałtyku na obecność wybranych pozostałości antybiotyków w osadach dennych optymalizacja procedur izolacji wybranych pozostałości antybiotyków z próbek bałtyckich osadów dennych, walidacja metody zbadanie występowania wybranych pozostałości antybiotyków w osadach dennych południowego Bałtyku zbadanie wpływu czynników środowiskowych oraz właściwości fizykochemicznych badanych związków na występowanie pozostałości antybiotyków w osadach dennych południowego Bałtyku analiza ryzyka środowiskowego
MATERIAŁY I METODY Antybiotyki bakteriostatyczne: Sulfonamidy (sulfatiazol, sulfapirydyna, sulfamerazyna, sulfametazyna, sulfametazol, sulfachloropirydazyna, sulfametoksazol, sulfisoksazol, sulfadimetoksyna) Trimetoprim Tetracykliny (tetracyklina, oksytetracyklina) Antybiotyki bakteriobójcze: Chinolony (kwas oksolinowy, enrofloksacyna) 2011-2013 21 stacji badawczych 62 próbki osadów powierzchniowych (0-5 cm) 1 rdzeń osadu Ke Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami SPE-SPE (DISCOVERY SAX, OASIS- HLB) LC-MS/MS (w trybie pracy MRM) MQL-0,45-3,70 ng/g s.m. Odzysk 89-131%
P O Z O S TA Ł O Ś C I A N T Y B I O T Y KÓ W W O S A DA C H D E N N YC H P O Ł U D N I O W E G O B A Ł T Y K U Związek Częstość występowania związku w próbkach (n=62) [%] (n=42)* sulfametoksazol (SMX) 58 oksytetracyklina (OTC) 48* trimetoprim (TMP) 45 sulfachloropirydazyna (SCP) 32 tetracyklina (TC) 17* sulfametazyna (SMZ) 10 sulfadimetoksyna (SDM) 5 sulfatiazol (ST) 5 sulfametiazol (SMT) 5 sulfisoksazol (SSX) 3 sulfamerazyna (SRZ) 3 sulfapirydyna (SP) 2 enrofloksacyna (ENR) 2 kwas oksolinowy (OA) 2 SMX TMP Zakres stężeń - <MQL kilkaset ng/g s.m., duża zmienność
P O Z O S TA Ł O Ś C I A N T Y B I O T Y KÓ W W O S A DA C H D E N N YC H P O Ł U D N I O W E G O B A Ł T Y K U Związek Częstość występowania związku w próbkach (n=62) [%] (n=42)* sulfametoksazol (SMX) 58 oksytetracyklina (OTC) 48* trimetoprim (TMP) 45 sulfachloropirydazyna (SCP) 32 tetracyklina (TC) 17* sulfametazyna (SMZ) 10 sulfadimetoksyna (SDM) 5 sulfatiazol (ST) 5 sulfametiazol (SMT) 5 sulfisoksazol (SSX) 3 sulfamerazyna (SRZ) 3 sulfapirydyna (SP) 2 enrofloksacyna (ENR) 2 kwas oksolinowy (OA) 2 OTC Zakres stężeń - <MQL kilkaset ng/g s.m.
CHARAKTERYSTYKA RYZYKA RQ= PEC/PNEC lub MEC/PNEC MEC (Measured Environmental Concentration)-zmierzone stężenie substancji w środowisku PNEC (Predicted No Effect Concentration) przewidywane stężenie substancji poniżej którego nie obserwuje się wystąpienia szkodliwych skutków dla środowiska RQ= MEC/PNEC wysoki poziom ryzyka dla środowiska dla wartości MEC/PNEC >1 średni poziom ryzyka dla środowiska dla wartości MEC/PNEC 0,1-1 niski poziom ryzyka dla środowiska dla wartości MEC/PNEC 0,1-0,01 brak ryzyka dla środowiska dla wartości MEC/PNEC <0,01 (Hernando i in., 2006; EC, 2003)
CHARAKTERYSTYKA RYZYKA
C H A R A K T E RYSTYKA RYZYKA Vibrio fischeri Związek Organizm testowy EC 50 [mg dm -3 ] AF PNEC wody morskiej [ng dm -3 ] Literatura TMP R. salina 16 1000 16000 Zhang et al., 2012 SMX S. leopoliensis 0.027 1000 27 Zhang et al., 2012 C. dubia 0.21 1000 210 Isidori et al. 2005 O. latipes 562.5 1000 562500 Kim et al. 2007 SMZ S. vacuolatus 19.52 1000 19520 Zhang et al., 2012 SCP V. fischeri 26.4 1000 26400 Santos et al, 2010 SDM V. fischeri 500 1000 500000 Santos et al, 2010 ST V. fischeri 100 1000 1000000 Santos et al, 2010 ENR V. fischeri 326.8 1000 326800 Santos et al, 2010 OA M. aeruginosa 0.18 100 1800 Santos et al, 2010 TC M. aeruginosa 0.207 1000 207 Jiang et al. 2014 OTC M. aeruginosa 0.09 1000 90 Jiang et al. 2014 M. macrocopa 1000 126700 Park and Choi 126.7 2008 O. latipes 1000 110100 Park and Choi 110.1 2008 utex.org utex.org /microbewiki.kenyon.edu botany.natur.cuni.cz Microcystis aeruginosa http://ipm.ucanr. edu Ceriodaphnia dubia pl.wikipedia.org Oryzias latipes Scenedesmus vacuola http://cfb.unh.edu Moina macroco
C H A R A K T E R Y S T Y K A RYZYKA n=572 wysokie ryzyko 10% przypadków średnie ryzyko 3% niskie ryzyko 2% brak ryzyka 85% nazwa/data ST SMZ SCP SMX SDM TMP OA ENR TC OTC nazwa/data ST SMZ SCP SMX SDM TMP OA ENR TC OTC 1/ kwiecień 2010 na na 13/ lipiec 2010 na na 1 /lipiec 2010 13/ maj 2011 na na 1/ maj 2011 13/ maj 2012 1/ maj 2012 14/ styczeń 2012 2/ maj 2011 14 /marzec 2012 2 /marzec 2012 14 /luty 2013 2 /maj 2012 15 /maj 2011 na na 2 /luty 2013 16 /lipiec 2011 3 /maj 2011 na na 17 /maj 2011 3 /maj 2012 18/ kwiecień 2010 na na 4 /maj 2012 18 /maj 2011 na na 5 /maj 2012 19/ kwiecień 2010 na na 5 /marzec 2012 19 /maj 2011 5 /luty 2013 na na 19 /maj 2012 6 /maj 2011 20 /kwiecień 2010 na na 6 /listopad 2011 20 /maj 2011 na na 6/ maj 2012 21/ kwecień 2010 na na 7/ maj 2011 na na 21/ maj 2011 7 /maj 2012 21/ maj 2012 8/ maj 2012 22 /kwiecień 2010 na na 9 /kwiecień 2010 na na 22/ maj 2011 na na 9 /maj 2011 23 /maj 2012 9 /maj 2012 24 /kwieciń 2010 na na 10/ luty 2013 24/ maj 2011 11/ maj 2011 24 /maj 2012 11/ maj 2012 25/maj 2012 12/ styczeń 2012 26 /kwiecień 2010 na na 12/ marzec 2012 26 /maj 2011 12/ maj 2012 26 /maj 2012 12 /luty 2013 27 /maj 2012 13/ kwiecień 2010 na na na- nie analizowane
C H A R A K T E R Y S T Y K A RYZYKA Sulfametoksazol (SMX) SMX nazwa/data S. leopoliensis C. dubia O. latipes 1 kwiecień 2010 1411.46 181.47 0.07 1 /lipiec 2010 317.30 40.80 0.02 1/maj 2012 435.60 56.01 0.02 2 /maj 2011 1049.75 134.97 0.05 3 /maj 2011 973.42 125.15 0.05 3 /maj 2012 759.57 97.66 0.04 6 /maj 2011 103.50 13.31 0.00 6 /maj 2012 285.40 36.69 0.01 7 /maj 2011 53.24 6.85 0.00 7/ maj 2012 50.25 6.46 0.00 9 /maj 2011 62.51 8.04 0.00 11 /maj 2011 75.57 9.72 0.00 12 /maj 2012 87.03 11.19 0.00 13/ kwiecień 2010 550.52 70.78 0.03 13 /maj 2012 301.02 38.70 0.01 18 /kwiecień 2010 11094.97 1426.50 0.53 19/ maj 2011 200.04 25.72 0.01 20/ maj 2011 1743.54 224.17 0.08 21 /kwiecień 2010 54758.43 7040.37 2.63 21 /maj 2012 496.26 63.81 0.02 22 /kwiecień 2010 39154.26 5034.12 1.88 22 /maj 2011 242.53 31.18 0.01 25 /maj 2012 1539.73 197.97 0.07 26 /kwiecień 2010 30379.28 3905.91 1.46 26 /maj 2012 2115.64 272.01 0.10 27/ maj 2012 243.03 31.25 0.01
C H A R A K T E R Y S T Y K A RYZYKA Trimetoprim (TMP)
C H A R A K T E R Y S T Y K A RYZYKA OTC nazwa/data M. aeruginosa M. macrocopa O. latipes 1 /maj 2011 60.13 0.10 0.11 1 /maj 2012 14.51 0.02 0.03 2 /marzec 2012 527.25 0.86 0.99 2 /maj 2012 22.60 0.04 0.04 3 /maj 2012 12.89 0.02 0.02 4 /maj 2012 1.95 0.00 0.00 5 /maj 2012 9.44 0.02 0.02 5 /marzec 2012 18.10 0.03 0.03 6 /maj 2012 2.58 0.00 0.00 7 /maj 2012 1.64 0.00 0.00 8 /maj 2012 2.20 0.00 0.00 11/ maj 2012 6.70 0.01 0.01 14 /styczeń 2012 6.32 0.01 0.01 14 /marzec 2012 12.74 0.02 0.02 14 /luty 2012 6.85 0.01 0.01 19 /maj 2012 17.58 0.03 0.03 21 /maj 2012 7.39 0.01 0.01 24 /maj 2011 12.29 0.02 0.02 24/ maj 2012 7.02 0.01 0.01 27 /maj 2012 32.09 0.05 0.06
WNIOSKI w 89% pobranych próbek osadów dennych południowego Bałtyku wykryto, ze zróżnicowaną częstotliwością, 14 związków należących do pozostałości antybiotyków, w stężeniach rzędu od dziesiątych części ng do kilkudziesięciu ng g-1 s.m. osadu. W pojedynczych próbkach stężenia dochodziły do 1000 ng g-1 s.m. osadu. najczęściej wykrywanymi związkami były: sulfametoksazol (SMX)(58% próbek, oksytetracyklina (OTC) (48%), trimetoprim (TMP) (45%), oraz sulfachloropirydazyna (SCHP) (32%). Związki te charakteryzowały najwyższe wartości stężeń. Pozostałe związki wykrywane były w pojedynczych próbkach lub też były obecne w próbkach w stężeniach poniżej granicy wykrywalności metody stężenia pozostałości antybiotyków w osadach południowego Bałtyku charakteryzują się znaczną zmiennością czasową i przestrzenną. Najwięcej analizowanych antybiotyków wykryto w osadach pobranych u ujścia Parsęty oraz w osadach z Zatoki Gdańskiej pobranych w pobliżu kolektora ściekowego z oczyszczalni Gdańsk Wschód. Najwyższe stężenia analitów zmierzono w osadach Zatoki Gdańskiej oraz Zalewu Szczecińskiego. Przeprowadzono wstępną ocena ryzyka środowiskowego 10 związków z grupy antybiotyków dla osadów dennych z rejonu południowego Bałtyku. Uzyskane wartości wskaźnika MEC/PNEC wskazują że zmierzone stężenia SMX, TMP, TC i OTC mogą stwarzać zagrożenie dla środowiska Morza Bałtyckiego, szczególnie w rejonie Zatoki Gdańskiej, Zatoki Pomorskiej oraz ujścia Parsęty i Dziwny. Dla wybranych antybiotyków należy wyznaczyć wartości PNEC dla gatunków bałtyckich
Marine
Literatura: Dyrektywa Komisji 93/67/EWG z dnia 20 lipca 1993 r. ustanawiająca zasady oceny ryzyka dla człowieka i środowiska naturalnego ze strony substancji notyfikowanych zgodnie z dyrektywą Rady 67/548/EWG Dyrektywa 2004/28/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 31 marca 2004 r. zmieniająca dyrektywę 2001/82/WE w sprawie wspólnotowego kodeksu odnoszącego się do weterynaryjnych produktów leczniczych EC, 2003. European Commission Technical Guidance Document in Support of Commission Directive 93//67/EEC on Risk Assessment for New Notified Substances and Commission Regulation (EC) no. 1488/94 on Risk Assessment for Existing Substance, Part II, 2003 EPA: Risk Assessment, PA/600/M-91/034, United States Environmental Protection Agency, Washington 1992 Hernando M. D., Mezcua M., Fernández-Alba A. R., Barceló D., 2006. Environmental risk assessment of pharmaceutical residues in wastewater effluents, surface waters and sediments, Talanta, 69:334-342 Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 18 lutego 2003 r. w sprawie szczegółowych danych, które należy przedstawić Inspektorowi do Spraw Substancji i Preparatów Chemicznych w przypadku wprowadzenia do obrotu na terytorium Rzeczypospolitej Polskiej niektórych substancji nowych (Dz. U. Nr 50, poz. 436). antibiotics in the Laizhou Bay, China: impacts of river discharge, Ecotoxicol. Environ. Saf., 80:208-15 The effect of sulfamethoxazole (SMX), trimethoprim (TMP), sulfadiazine (SD), tetracycline(tet) and their mixtures (in concentrations of 0.5 µg ml-1 and 0.5 mg ml-1) on the liquid cultures of sedimentary baltic bacteria (Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas guineae, Bacillus barbaricus, Microbacterium oxydans, Pseudomonas baetica, Bacillus niacini and Shewanella denitrificans) was tested. Based on the decline of bacterial growth (referred as optical density of bacterial cultures) (Siedlewicz et al., 2013).
Wzrost [% kontroli] Wzrost [% kontroli] Wzrost [% kontroli] Wzrost [% kontroli] 200 180 160 140 Wstęp Cel pracy Metodyka Wyniki Podsumowanie WPŁYW ANTYBIOTYKÓW NA ZMIANY WZROSTU SZCZEPÓW BAKTERYJNYCH A Bacillus niacini 140 120 100 B Pseudomonas guineae 0,5 μg/ ml 0,5 mg /ml 120 100 80 80 60 60 40 40 20 20 0 140 C SMX SMX/TMP TMP SDIAZ TC MIX Pseudomonas fluorescens 0 140 D SMX SMX/TMP TMP SDIAZ TC MIX Shewanella denitrificans 120 120 100 100 80 80 60 60 40 40 20 20 0 SMX SMX/TMP TMP SDIAZ TC MIX 0 SMX SMX/TMP TMP SDIAZ TC MIX