VGF szaklap

SzakmakörnyezetVízellátás

Hormonok és gyógyszermaradványok a vizeinkben

2017. december 6. | Dr. Pirger Zsolt |  2933 | |

Hormonok és gyógyszermaradványok a vizeinkben

Napjainkban a környezetszennyezés óriási probléma világszerte, ezen belül is a vízkészlet megóvása jelenti a legnagyobb kihívást. Felgyorsult, városiasodott világunkban az ipar által előállított szintetikus anyagok tömege kíséri életünket. Azonban ezeknek a mesterségesen előállított anyagoknak a kezelése, kiszűrése vagy újrahasznosítása többségében még nem megoldott. Az ebből adódó környezeti problémák feltárása jelenünk feladata az élhető jövő fenntartásának szempontjából.

Mi kerül a vízbe?

A felszíni vizek megóvása több szempontból is fontos, akár annak ivóvíz célú hasznosítására, akár a vízi ökoszisztémák egyensúlyára gondolunk. A felszíni vizeink tisztaságát veszélyeztető legfontosabb szennyező források között kell említeni az ipari tevékenységek során keletkező ipari szennyvizeket, a mezőgazdasági tevékenység terheléseit (állattartás, állatgyógyászati készítmények, növényvédő szerek, termésfokozók, műtrágyák), a kórházak biológiai és kémiai szennyezéseit, valamint a lakosságtól származó szennyezéseket (fertőtlenítőszerek, mosószerek, szépségápolási cikkek, gyógyszerszármazékok, detergensek). Ezen szennyező források közül talán a legnagyobb problémát a relatív kis koncentrációjú gyógyszerhatóanyagok vízben való megjelenése jelenti minden szempontból. Számos gyógyszerhatóanyag ugyanis változatlanul, biológiailag aktív formában ürül a környezetbe, a normál élettani folyamatok eredményeként. Az emberi terhelések részben természetes úton, vizelettel, részben pedig – a külsőleg alkalmazott gyógyszerhatóanyagok esetében – a fürdővízzel jutnak a helyi csatornahálózatba, majd a szennyvíztisztítókba. Számos komoly felmérés és irodalmi adat igazolja, hogy a jelenleg alkalmazott, általában háromlépcsős szennyvíztisztítási eljárások (fizikai szűrés – vízben nem oldódó lebegő anyagok eltávolítása, ülepítés, lefölözés; biológiai kezelés – nitrifikáció, denitrifikáció; fizikai-kémiai kezelés – fertőtlenítés, ultraszűrés, fordított ozmózis stb.) nem képesek kiszűrni a kis koncentrációjú szintetikus hatóanyagokat a városi kommunális vagy ipari szennyvizekből.

Néhol, a tisztítási hatásfok növelésének érdekében UV-fény-besugárzást is alkalmaznak a szintetikus hatóanyagok elbontásához. (Azonban meg kell említeni, hogy az alkalmazott UV-roncsolás megítélése kérdéses, mert egyre több tanulmány arról számol be, hogy ugyan a hatóanyagok amúgy stabil kiindulási molekulaszerkezete, mint pl. a szteránváz megbontható ugyan, de még veszélyesebb, nagyobb toxicitású, többségében ismeretlen molekulák keletkeznek.)

Végeredményben a szintetikus gyógyszerhatóanyagok biológiailag aktív formában, a tisztított szennyvízzel kijutnak az élővizekbe, és ott potenciális veszélyforrások, részben az élővilág, részben pedig a csapvízhálózat számára. Az élővizekből parti szűrésű (ilyen pl. Budapest ivóvízhálózatának zöme), vagy a rétegvizekből mélyfúrású kutakból nyerik az ivóvizet. És gyakorlatilag ezzel a kör bezárult, hiszen minden, ami az élővízben hatóanyagszinten megjelenik, nagy valószínűséggel, előbb vagy utóbb az ivóvízhálózatban is meg fog.

Mellékhatások

A gyógyszerhatóanyagok környezetben való megjelenése az 1990-es évektől került a tudományos érdeklődés középpontjába. A műszeres analitika fejlődésének köszönhetően ma már számos adat áll rendelkezésre a gyógyszermolekulák és származékaik környezeti koncentrációiról. A felszíni vizekben kimutatható hatóanyagszint tipikusan a ng/L és a µg/L koncentrációtartományba esik, ami alapján ezek a vegyületek a nano- és mikroszennyezők csoportjába sorolhatók. Az egyik fő probléma az, hogy az élővizekbe (természetbe) kijutó, ott felhalmozódó, és idővel a csapvízben is kimutatható szintetikus gyógyszermaradványok már ebben a ng/L koncentrációban változásokat idézhetnek elő az emberi szervezetben, illetve az egyébként stabil ökoszisztémákban. Beépülnek a táplálkozási láncokba, megzavarják a természetes anyagforgalmat (pl. zsíranyagcserét), illetve az életközösségek és az egyes fajok természetes (pl. szaporodási) viselkedését.

Ezeket a szintetikus hatóanyagokat hatásuk alapján három fő csoportba sorolhatjuk: toxikus hatásúak (pl. zsíranyagcsere-szabályozók, béta-blokkolók, fájdalomcsillapítók, pszichoaktív hatóanyagok, kontrasztanyagok, citosztatikumok), rezisztencia kialakulását előidézők (pl. antibiotikumok) és a hormonműködést zavaró, úgynevezett endokrin diszruptorok (pl. szteroid típusú fogamzásgátlók). Az antibiotikumok maradványai például befolyásolhatják a baktériumok szaporodását, mind a szennyvíztisztítókban, mind pedig a környezetben, így a gyógyászatban alkalmazott antibiotikumokkal szemben ellenálló baktériumfajok elterjedését idézhetik elő a tartós, hosszantartó (krónikus) kontamináció következtében. Ez azt jelenti, hogy euró- és dollármilliókat kell majd elkölteni újabb antibiotikumhatóanyagok kifejlesztésére, amelyek hatásosak lehetnek a korábbi szerekre már rezisztens baktériumtörzsekkel szemben.

Még talán ennél is nagyobb, globálisabb problémát okozhatnak a hormon típusú hatóanyagok, például a szintetikus fogamzásgátlók szteránvázas molekulái. Jelenleg, becslések szerint, a fogamzóképes korban lévő nők 30%-a használ világszerte hormontartalmú születésszabályozó szert, tabletta, injekció, méhen belüli eszköz formájában. Az orális fogamzásgátló tabletták ösztrogén és/vagy progesztogén típusú hatóanyagot tartalmaznak, de a gyógyászatban (pl. hormonpótlás) is használják ezeket a molekulákat. A széles körű felhasználásból és a relatív alacsony biohasznosulásból adódóan, a fogamzásgátló hatóanyagok jelentős része is biológiailag aktív formában kerül a szennyvízhálózatba és éri el a szennyvíztisztító telepeket. A tisztítási eljárások során az eltávolítási hatékonyság csupán 10–30% között mozog (hatóanyagtípustól függően). A tisztított szennyvízzel a természetbe kijutó aktív szteroid hormonok egy részét az emberi és állati endokrin folyamatok bomlástermékei, másik részét az orális fogamzásgátlók szintetikus ösztrogén és/vagy progesztogén típusú hatóanyagai adják. Napjainkban ezek az emberi eredetű szteroid hatóanyagok az egyik legjobban tanulmányozott környezetszennyező molekulákká váltak. Nem véletlenül. Az elmúlt években publikált endokrin rendszert károsító hatóanyag-kutatások többsége az ösztrogén típusú (pl. 17α-etinilösztradiol [EE2], 17β-ösztradiol [E2], ösztron [E1]) szennyezések hatásait vizsgálta. Azonban viszonylag kevés irodalmi adat áll rendelkezésre a progesztogén típusú hatóanyagok (pl. progeszteron [P4], drospirenon, levonorgestrel, gestoden) nem célszervezeteken kifejtett kedvezőtlen élettani hatásairól, noha azok bioakkumulációja mind gerinctelen (pl. zebra kagyló), mind gerinces (pl. szivárványos pisztráng) édesvízi fajokban ismert folyamat.

Globális jelenség

Először 1977-ben mutattak ki hormonmaradványokat az Egyesült Államok területén, majd 1985-ben számoltak be első alkalommal ng/L koncentrációtartományban az ösztrogén és a progesztogén típusú vegyületek eredeti formájának megjelenéséről élővizekben. Ismeretes, hogy a szteroid hormonok nem mutatnak akut toxicitást, azonban hatásuk akár több generációval később is jelentkezhet. Tekintettel arra, hogy ezek a hormonok szabályozzák az emberi szervezetben a menstruációs ciklust, a terhességet, az embriógenezist és részben az idegrendszer fejlődését, a vízi környezetbe kerülve a nem célszervezeteknek tekintett élőlények szaporodására és fejlődésére is hatnak. Saját és irodalmi adatok alapján tudjuk, hogy a gerinctelen (pl. csigák, kagylók) és gerinces vízi szervezetekben (pl. kétéltűek, halak) már 1–10 ng/L koncentrációtartományban hatással vannak az állatok saját hormonszintjére, zavarják az endokrin rendszer működését, negatívan hatnak az ivarsejtek érésére, az embrionális fejlődésre és megváltoztatják a szaporodási viselkedést vagy a másodlagos nemi jellegek kifejlődését. Az okozott hatások látható következményei például a csökkenő egyed- és fajszám, egyes fajok lokális eltűnése az adott élettérből, az ivari fejlődés rendellenességei (pl. a hím egyedek arányának csökkenése), vagy az életképességet csökkentő vázszerkezeti módosulások növekedése.

Az emberi szervezetbe például a növényi és/vagy állati eredetű táplálékokkal vagy a csapvízzel krónikusan bevitt szintetikus fogamzásgátló hatóanyagok főleg a fejlődésben lévő szervezet számára károsak. 2017-ben közölt irodalmi adatok bizonyítják, hogy a szteroid szennyezéseknek széles körű génállományt károsító (genotoxikus), idegrendszert károsító (neurotoxikus) és ivarsejtkezdeményeket károsító hatásuk van az emberi szervezetben. A 17α-etinilösztradiol szennyezés például módosíthatja az agy szerkezetét, működését és ennek következtében a viselkedési mintázatokat a fejlődő női idegrendszerben (idegrendszeri hatás). Ugyanakkor a kívülről érkező hormonszennyezések összefüggésben vannak a férfi reproduktív funkció károsodásával (pl. csökkent spermiumszám) és más hormonálisan szabályozott anyagcsere-folyamatok módosításával is.

Az analitikai technikák fejlődésének köszönhetően a kimutathatósági szint csökkent, és egyre több szennyvíz be- és kifolyóból, élő- és ivóvízből mutatták ki a különböző szintetikus nemi hormonokat egyre nagyobb számban, a néhány ng/L koncentrációtartománytól gyakran a több száz ng/L koncentrációtartományig (pl. ösztrogének: 0,05–180 ng/L, progesztogének: 0,07–108 ng/L). A legmagasabb progesztogén koncentrációkat (100–10 000 ng/L) állatfarmokhoz tartozó vízelvezetőkből mutatták ki Kínában és az Egyesült Államokban. Alacsonyabb koncentrációkat (1–100 ng/L) mértek a szennyvíztelepek be- és kifolyóiban, habár sajnálatos módon a szennyvíztisztító eljárás előtti és utáni koncentrációkban kevés különbség volt kimutatható a már említett okok következtében. Ebből adódóan az ökológiai szempontból releváns felszíni vizekben (folyókban, patakokban, tavakban) a kimutatott progesztogén típusú hatóanyagok koncentrációi a szennyvíztelepek tisztított kifolyóinak értékeihez közelítettek. Európában először Aherne és munkatársai 1985-ben mértek ki progeszteron hormont az ivóvízből, 6 ng/L koncentrációban, valamint még ebben az évben megjelent az első olyan összefoglaló közlemény, amiben emberi eredetű szintetikus szteroid hormonok jelenlétét írták le szennyvízkifolyóban, folyókban, ivóvízben 5–10 ng/L koncentrációban.

Mi a helyzet itthon?

A magyarországi élővizek gyógyszerhatóanyag, ezen belül is a szteroid hormon típusú hatóanyag szennyezettségéről nem sok adat áll rendelkezésünkre. Az elérhető szennyezettségi adatok többsége ma is csupán a gyógyszereladási adatokból becsült érték. Azonban az elmúlt 10 évben több hazai munkacsoport is széles körű felméréseket végzett, illetve kezdett el végezni a hiányzó adatok pótlására. A Nemzeti Versenyképességi és Kiválósági Program (NVKP_16) támogatásával például jelenleg is folyik egy átfogó felmérés több kutatócsoport aktív részvételével, amely a Duna kommunális szennyvízből adódó terheltségét vizsgálja (többek között) a budapesti várostérségben. A projekt eredményei jelenleg még nem nyilvánosak. Megbízható, nemzetközileg elfogadott kutatómunka folyt – és jelenleg is folyik – továbbá a Duna vízrendszerének tekintetében a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vegyészmérnöki és Biomérnöki Karán, illetve az Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Karán, Záray Gyula professzor vezetésével. A Duna vízrendszerében, például Budapest térségében, ezidáig is számos hormontípusú hatóanyag-molekula mennyiségi kimutatása történt meg érzékeny, úgynevezett folyadékkromatográfiás modern analitikai módszerekkel. Ezek nemzetközi lapokban már ismertetett adatok. Az endogén szteroidok közül például a kortizol, a tesztoszteron, a 17β-ösztradiol és a progeszteron átlagosan 4 ng/L alatt, míg a szintetikus hatóanyagok közül, például, a 17α-etinilösztradiol, dexametazon, flumetazone és a prednizolon 2,5 ng/L alatti koncentrációkban fordul elő.

A nemzetgazdasági szempontból igen jelentős Balatont és annak vízrendszerét a progesztogén és ösztrogén típusú hormonok szempontjából, az MTA ÖK Balatoni Limnológiai Intézetében (Tihany), a Nemzeti Agykutatási Program által támogatott, Adaptív Neuroetológiai Kutatócsoportom mérte fel elsőként. Eredményeink alapján elmondható, hogy a Balaton és a Zala folyó vízgyűjtő területén a progeszteron (0,23–13,67 ng/L), a levonorgestrel (0,85–3,40 ng/L) és a drospirenon (0,26–4,30 ng/L), mint szintetikus fogamzásgátló hatóanyagok az 53 mintavételi pontból 21 helyen mutathatók ki. Az endogén 17β-ösztradiol (0,076–0,233 ng/L) és a szintetikus 17α-etinilösztradiol (0,133 ng/L) magában a Balatonban is kimutatható volt. A Zalában és a Hévíz–Páhoki csatornában viszonylag magasabb, 0,551 és 0,256 ng/L 17β-ösztradiol, valamint 0,685 és 0,527 ng/L 17α-etinilösztradiol koncentrációkat mértünk. Megjegyzendő, hogy az Európai Parlament 2014-ben hozott döntése alapján az ösztrogének az úgynevezett veszélyes anyagok listájára felkerültek; a 17β-ösztradiol 0,035 ng/L, míg a 17α-etinilösztradiol 0,4 ng/L határértékekkel.

Látható, hogy az eddig ismert koncentrációadatok alapján, az ösztrogének tekintetében a megadott határértékeknél magasabb koncentrációkkal nézünk szembe az élővizeink esetében.

A hormonok és gyógyszermaradványok jelenléte élővizeinkben önmagában is olyan probléma, amit nem hagyhatunk figyelmen kívül, ráadásul abban bízni, hogy mindez nem érinti, nem érintheti az ivóvizünket, vélhetőleg önámítás. Hosszú távon biztosan az.

1. kép: Zala folyó – tisztított szennyvízbefolyó

 

2. kép: Zalatorkolat – feltehetően a tisztított szennyvízből származó „hab” úszik tovább a Balaton felé

 

3. kép: A Balaton egyik déli-parti befolyója

 

4a. kép: Terepi mintavétel a Zalán

 

4b. kép: Terepi mintavétel a Zalán

 

5. kép: Mintaszűrés – a hűtve beérkező terepi minták 12 órán belül feldolgozásra kerülnek. A köztes tárolás 4 °C-on történik

 

6. kép: SPE extrakció – egy 6 csatornás Dionex AutoTrace280 automata segítségével a szűrt vízmintákból kivonják és 5 ml térfogatban koncentrálják a vizsgált hatóanyagokat

 

7. kép: Bepárlás – az SPE extrakció után az 5 ml mintatérfogatot áramoltatott nitrogén gázzal szárazra párolják

 

8. kép: Mérés – a bepárolt mintákat szerves oldószerben visszaoldják, majd egy HPLC-MS rendszer segítségével mérik

Megjegyzés

A témával kapcsolatban kértük a magyarországi ivóvizeket felügyelő szervezetek állásfoglalását. Az Országos Közegészségügyi Intézet Vízhigiénés osztálya, a Magyar Víziközmű Szövetség és a Fővárosi Vízművek tájékoztatása szerint a hazai ivóvizekbe sem gyógyszermaradványok, sem hormonhatású anyagok nem kerülhetnek, vagy legalábbis még nem mutatták ki jelenlétüket – érveik a cikkben található keretes írásokban olvashatók. A téma felvetésével a VGF szerkesztőségének az a célja, hogy felhívja a figyelmet egy létező veszélyre, mely mértékének megítélését – a közreadott információk alapján – az olvasókra bízzuk. 

Az Országos Közegészségügyi Intézet Vízhigiénés osztályának tájékoztatása

Magyarország területének legnagyobb részén az ivóvíz védett felszín alatti vízből származik, amelybe felszíni, emberi tevékenységből származó szennyezés nem kerülhet, így ezen vízforrásokat a probléma nem érinti. Gyógyszermaradványok és hormonhatású anyagok a felszíni vizekben jelenhetnek meg, amelyek háztartási vagy ipari szennyvízbevezetésnek vannak kitéve. Inkább ökológiai szempontból jelenthetnek problémát, ugyanis a felszíni vízből történő ivóvízkivétel (4%) esetén az alkalmazott vízkezelési technológia olyan összetett, hogy ezek az anyagok is nagymértékben vagy teljesen eltávolításra kerülnek. Közvetetten felszíni vízből történik a vízkivétel a parti szűrésű kutak esetén is (amelyek pl. Budapest ivóvízellátását biztosítják). A parti szűrés egy természetes vízkezelés, amelyben a kavics- és homokréteg, illetve az azon kialakuló biofilm a szerves mikroszennyezők eltávolításában igen hatékony szűrőközeg. Korábbi tudományos célú vizsgálatunk során a Duna vizében kimutatható hormonhatás a kutak vizében már nem volt jelen. Nincs tudomásunk olyan vizsgálatról, amely hazai ivóvízben gyógyszermaradványokat mutatott volna ki. Jelen tudásunk, a tudományos szakirodalom, valamint a nemzetközi szervezetek (pl. WHO állásfoglalása) szerint, ha elő is fordul a hálózati vízben gyógyszermaradvány, koncentrációja olyan alacsony, hogy az egészségre érzékelhető hatással nem kell számolni. Ennek ellenére fontosnak tartjuk a környezeti terhelés csökkentését a megelőzés érdekében (pl. gyógyszerek megfelelő elhelyezése, a szennyvizek célzott kezelése a természetes vízbe történő engedés előtt), és tervezünk további kutatásokat ebben az irányban.

 

A Magyar Víziközmű Szövetség tájékoztatása

Vajon van gyógyszermaradvány az ivóvízben?

Időnként visszatérő téma, hogy az ivóvíz tartalmazhat-e gyógyszer- és hormonmaradványokat...

A Magyar Víziközmű Szövetség tájékoztatja a lakosságot, hogy Magyarország rendkívül szerencsés helyzetben van, hiszen a lakosság ivóvízzel való ellátása hazánkban többségében felszín alatti vizekből történik. Ezek esetében fel sem merül a kérdés, hogy tartalmazhatnak-e bármilyen jellegű gyógyszermaradványt, hiszen ezekből a víznyerő helyekről akár több száz méter mélyről származik az ivóvíz – tehát ide nem tudnak lejutni a felszíni vizekben esetlegesen előforduló gyógyszermaradványok sem.

A felszín alatti vizek rendkívül gazdagon tartalmaznak ásványi anyagokat és élettani hatásuk is nagyon jó, hiszen tartalmazzák az emberi szervezet számára szükséges vegyületeket.

Magyarországon az ivóvíz a legszigorúbban ellenőrzött élelmiszer! A hazai szabályozás az elemzett paraméterek tekintetében több vizsgálati követelményt tartalmaz és néhány kémiai jellemző határértékére vonatkozóan szigorúbb, mint az európai szabályozás. A hazai csapvíz minősége kiváló és bátran fogyasztható.

 

A Fővárosi Vízművek állásfoglalása

Bár az ivóvíz minőségi követelményeiről és az ellenőrzés rendjéről szóló 201/2001 (X.25) Kormányrendelet a gyógyszerek és egyéb gyógyszergyári vegyi anyagok esetleges maradványának vizsgálatát nem írja elő, a Fővárosi Vízművek a Budapesti Műszaki Egyetem szakértőinek bevonásával egy K+F program keretében végzett ilyen jellegű méréseket. Ennek során a statisztikai adatok szerint leggyakrabban használt gyógyszerek – szteroid hormonok és nem szteroid jellegű vegyületek – esetleges jelenlétét vizsgáltuk a Duna vizében, az ivóvízbázisainkon, a vízkezelés előtti és utáni pontokon. A jelenleg rendelkezésre álló mérési technikákkal az ivóvízben nem találtunk kimutatható mennyiségben gyógyszermaradványt, annak ellenére, hogy a módszerek érzékenysége nagy, hiszen nanogrammnyi (a gramm milliomod része) mennyiségeket is képesek kimutatni. Ezek a vegyületek általában felszíni vizekben találhatók meg, azonban nemzetközi összehasonlítás alapján a Duna vízminősége jóval kedvezőbb, mint más európai folyóké. (Forrás: vizmuvek.hu)

EgészségVízellátásVízkezelésVíztisztítás