ÁLTALÁNOS KÉRDÉSEK
1.7 3.3 6.6
Az eddig figyelmen kívül hagyott környezetszennyezések Tárgyszavak: ritka környezetszennyezők; gyógyszer; növényvédő szer; természetes vizek; üledék.
A vizeket szennyező szerves anyagok kimutatására szolgáló eszközök fejlesztése során az analitikusok úgy találták, hogy folyamatosan növekszik a környezetben előforduló szerves vegyületek száma. Az európai vizekben és újabban az USA folyóiban hormonok, szteroidok, antibiotikumok, számos gyógyszer, valamint ezek metabolitjai mutathatók ki kis koncentrációban. A gyógyszerek mellett a mindennapi életben használt termékek, mint például detergensek, fertőtlenítőszerek, illatanyagok, rovarirtók, tűzvédelmi anyagok és lágyítók is felbukkannak a vízi környezetben. Mivel ezeknek az anyagoknak a toxicitása kevéssé ismert, nehéz megjósolni, hogy milyen hatásuk lesz az emberekre és a vízi élőlényekre. A szakemberek szerint tehát szükségesek az ilyen irányú környezeti kutatások. Legtöbb esetben ezek az anyagok nem halmozódnak fel az élővilágban, mivel azonban állandóan újra a környezetbe jutnak, viszonylag gyors lebomlásuk ellenére állandóan jelen vannak. Az említett gyógyszeripari és naponta használt termékek valószínűleg használatuk kezdete óta a környezetbe kerültek, az analitikai módszerek csak a közelmúltban fejlődtek olyan mértékben, hogy az 1 µg/l alatti anyagszintek is kimutathatók legyenek. A legtöbb adat Európából származik, az USA-ban az ilyen irányú kutatás csak nemrég kezdődött el.
A monitorozás kezdete Az USA Geológiai Szolgálatának első ilyen jelentése 95, ipari, kommunális és mezőgazdasági szennyvízforrásokból származó szennyező anyag meghatározásáról számol be, 139 USA-beli folyóban, 1999–2000-es adatok alapján. A tanulmány főleg a szennyezésekre érzékeny helyekre összpontosít, mint például a városi területeken és állattenyésztő helyeken található vízfolyásokra. „A spektrum másik végének” szemléltetésére azonban nyolc kevés-
bé fejlesztett területet is bevontak a vizsgálatba. Ezeken a helyszíneken lényegesen kevesebb vegyületet találtak, kisebb koncentrációban, de kiderült néhány dolog, így például a koffein és triklozán jelenléte, amely utóbbi egy antibakteriális szappan hatóanyaga. Ebből látszik, hogy az emberi tevékenységtől nem lehet eltekinteni. A vizsgálat eredményei nem tekinthetők valamennyi USA-folyóra jellemzőnek, mivel olyan helyszínekre irányultak, ahol valószínűsíthető volt a szenynyezés jelenléte. Mindenesetre számos vegyületet találtak a vizsgált folyókban. Az 1. ábra mutatja, hogy a leggyakrabban kimutatott vegyületek közé a szteroidok, rovarirtók, a koffein, a triklozán, egy tűzvédelmi szer (tri(2-klóretil)foszfát), valamint egy detergens metabolitja, a nonil-fenol tartoztak. 100
4 5 teljes koncentráció a detektálás gyakorisága
5 3
60
2 22
7
6
11
40
14
5
2
1
oldószerek
százalék
4
illatanyagok
1
80
20
antioxidánsok
egyéb vényköteles gyógyszerek
szaporodási hormonok
poliaromás szénhidrogének (PAH)
rovarírtók
antibiotikumok
tűzvédelmi szerek
lágyítók
fertőtlenítőszerek
detergensek metabolitjai
rovarűzők
vény nélkül vásárolható gyógyszerek
szteroidok
0
Az USA folyóiban megjelenő szerves szennyezők az US Geológiai Szolgálat szerint 15 kategóriába oszthatók. Minden kategóriában a oszlop fölött található a vegyületek száma.
1. ábra Az általánosan használatos kategóriákba tartozó szerves szennyvízszennyezők
Az egyes vegyületek koncentrációja általában jóval 1 µg/l alatt volt. Három vegyületcsoport – a detergensek metabolitjai, a lágyítók és a szteroidok – fordult elő a legmagasabb koncentrációban. A kutatók számára is meglepő volt, hogy egyetlen vízmintában a 95 célvegyület közül 38-at tudtak kimutatni. Átlagosan 7 vegyület volt található egy mintában. Az ilyen összetett elegyek nagy kihívást jelentenek a toxikológusok számára. Keveset tudunk a vegyületek egyedi toxicitásáról, nem beszélve a kölcsönhatásokról mint a szinergizmus vagy antagonizmus. A tanulmány rámutat a felmerülő szennyezések elterjedtségére a különböző helyszíneken, de nem foglalkozik az időbeni vizsgálattal. A növényvédő szerek mennyisége például évszakonként változik, úgy hogy a következő lépés a szennyezéskoncentráció idővel való változásának vizsgálata lesz. Az ilyen tanulmányok elképzelést adhatnak a szennyezők sorsáról és mozgásáról a környezetben, valamint segít az elsődleges források felkutatásában. A tervezett további jelentés a talajvízben és vízforrásokban végzett vizsgálatokról fog beszámolni, közelebbről vizsgálva a területfelhasználást és öszszehasonlítva a mezőgazdasági és ipari helyszíneken mért eredményeket. Az elmúlt nyáron mintegy 80, ivóvízforrásként szolgáló helyszínen vettek mintákat. A vizsgált vegyületek csoportja csaknem azonos lesz a folyókban kimutatottakkal, néhány újabb vegyület is részt kap a vizsgálatban.
Korlátozott analitikai módszerek A környezet gyógyszer- és egyéb szerves jellegű szennyezettségével foglalkozó nemzetközi munkaértekezleten 1998 szeptemberében kiderült, hogy kevés megfelelő érzékenységű analitikai módszer áll rendelkezésre. Főleg a hormonok és antibiotikumok területén van szükség módszerfejlesztésre az analitikusoknak küldött vízminták elemzéséhez. Egyes vegyületcsoportoknál, különösen az antibiotikumoknál az USA kutatói az európai módszereket vették kiindulási pontként. Összesen öt új módszer került eddig kidolgozásra. A kutatás főleg néhány vegyületre összpontosult, ezek közé tartozott a roxarson, amely egy arzéntartalmú baromfitáp-adalék a növekedés elősegítésére, valamint polibrómozott difenil-éterek, amelyet a tűzvédelmi anyagok, illetve az amoxicillin antibiotikum tartalmaznak. Egyedi meghatározásukra ismeretesek ugyan módszerek, de olyan metodikára lenne szükség, amelynek segítségével egy analízis során 20–30 vegyület is meghatározható lenne. Az egyenkénti meghatározás nagyon költséges és kevéssé hatékony. A folyókon végzett tanulmány 95 vegyület kimutatását tűzte ki célul, a sok lehetséges komponens közül való kiválasztás alapja a felhasználás, a toxicitás, a lehetséges hormonális aktivitás és a környezettel szemben mutatott állóképesség voltak. Ehhez megfelelő módszerekre van szükség.
A szennyezők prioritásának meghatározása A szerves vízszennyezők monitorozására vonatkozó helyzet az 1970-es évek közepére emlékeztet. A Környezetvédelmi hivatal (EPA) ekkor a lehetséges ipari szennyezők ezrei közül végül 129 ún. prioritási szennyezőt választott ki. Toxikus szennyezők elnevezés helyett inkább a prioritási szennyező megjelölést alkalmazzák most is, mert eddig nagyon kevés toxikológiai adat állt rendelkezésre. Az 1970-es években az EPA döntésének alapja a standard referens anyagok elérhetősége volt, valamint az, hogy mennyit gyártottak az illető vegyületből, illetve hány helyszínen mutatták ki azt. A 129 szennyező határértékének megszabását gyakorlatilag a módszer kimutatási határa döntötte el. Az 1970-es években már dolgoztak ki gázkromatográfiás–tömegspektrometriás módszereket (GC-MS) a részben illékony szerves vegyületek meghatározására. Ezzel a módszerrel a vízmintákban el lehet érni a 10 ppb kimutatási szintet, ezért ennek megfelelően adták meg az elfogadható határértéket. A prioritási szennyezők meghatározásán túl a jelenlegi kutatás célja az eddig figyelmen kívül hagyott szennyezőkre vonatkozó analitikai módszerek kidolgozása. Ebből a célból számításba vettek 200, az USA-ban legtöbbet használt humán gyógyszert abból a célból, hogy a környezetben várható koncentrációjukra előzetes becslést lehessen végezni. Ezeknek a szereknek a környezetben való lehetséges nagyobb előfordulása, valamint emberre és a vízi élővilágra való várható toxicitása környezeti problémát jelenthet. A gyógyszerek felhasználására vonatkozó adatokat két irányból próbálták megközelíteni; egyrészt az illető gyógyszer használatát előíró receptek számának, másrészt az eladások mennyiségének meghatározásával. A két eredmény nem mindig volt teljes összhangban. Reálisabbnak tartották a kereskedelmi forgalom mérését, bár itt nem számoltak a nagy mennyiségű generikus gyógyszerrel. A receptek számának meghatározása ugyanis bizonytalanságot rejt magában, mert ugyanazt a gyógyszert különböző célból felírhatják kisebb vagy nagyobb dózisban. Változó lehet a receptek érvényessége is. Az európai kutatók néhány évvel korábban kezdték meg a gyógyszerek és egyéb lehetséges szerves vegyületek kimutatására vonatkozó kísérleteket, mint az amerikai kutatók. A wiesbadeni Vízügyi kutatási és technológiai intézetben 1994-ben kezdték el a gyógyszerek monitorozását a német vizekben. A célul kitűzött vegyületlista összeállításának alapja a vegyület 10 t/évnél nagyobb mennyiségben való előállítása, valamint az analitikai módszerek és a referenciaanyagok elérhetősége volt. A vegyületek nagy részénél nem álltak rendelkezésre környezeti kockázati és ökotoxikológiai adatok. Így a hatások nem voltak előre jelezhetők. Jelenleg olyan új technikák kialakítására törekednek, amelyek lehetővé teszik a gyógyszerek szennyvízből és ivóvízből való eltávolítását megfelelő kombinációk segítségével.
A környezeti kockázat becslése Az Európai Unió és az USA közötti fő szemléleti különbség, hogy Európában elővigyázatosabbak a környezetet károsító hatás becslésében. Egy 2001-es javaslat szerint a környezeti kockázat felmérése akkor szükséges, ha a humán célra használt gyógyszerek koncentrációja a felszíni vizekben meghaladja a 0,01 µg/l értéket. Az USA-ban ez az érték ≥1 µg/l. Az amerikai Élelmiszer- és gyógyszerfelügyelet (Food and Drug Administration, FDA),azért döntött emellett a határérték mellett, mert a feldolgozott toxikológiai adatok nem mutattak ismertté vált környezeti hatást 1 µg/l koncentráció alatt. A hatásra vonatkozó adatok általában 1–3 akut toxicitási tanulmány eredményeit tartalmazzák vízi élőlényekre vonatkozóan. A végcél a hatást elő nem idéző, illetve az EC50 és LC50 koncentrációértékek meghatározása (EC50 az a koncentrációérték, amelynél a vizsgált organizmusok 50%-ánál mutatható egy vagy több specifikus hatás, az LC50 pedig az az anyagkoncentráció, amely a vizsgált organizmusok 50%-ának halálát okozza). Az alkalmazott tesztek az akut toxikus vegyületek vizsgálatára alkalmasak, az alacsony szinteken való hosszabb idejű hatás mechanizmusa eltér ettől. Nem állnak rendelkezésre a finomabb változások (pl. megváltozott magatartás) kimutatására alkalmas tesztek. Így például a depresszió, pánikbetegségek és hasonló elváltozások gyógyítására alkalmazott specifikus szerotoninfelvételt gátló gyógyszerek a halaknál és egyéb vízi élőlényeknél befolyásolják az ívási magatartást és egyéb életjelenségeket. Nem állnak azonban rendelkezésre olyan monitorozási adatok, amelyek az ilyen jelenségeknek a környezetben való előfordulását bizonyítanák. Veszélyes volna azonban önkényes szabályok felállítása a környezeti kockázatra, mivel a gyógyszerek biológiai hatások kiváltására irányuló képessége lényegesen változik osztályról-osztályra. Lehetőség lenne a különböző terápiás osztályokon belül a határértékek felállítására, bár a gyógyszerek ezeken a csoportokon belül is nagyon különböző módokon hathatnak, különböző biológiai receptorokon különböző kémiai potenciállal működhetnek. A koncentráció a hatás okának csak egy részét képezi. Néhány genotoxikus gyógyszer előfordulása már minden mérhető koncentrációban aggodalmat keltő lehet.
Metabolitok és bomlástermékek A teljes képhez hozzátartozik, hogy az eredeti vegyületet és annak bomlástermékeit is figyelembe kell venni. Ismeretes például, hogy a talajvízben a peszticidek olyan vegyületekké alakulnak át, amelyek ellenállóbbak és mozgékonyabbak, mint az eredeti vegyület. A bomlástermékek az eredeti anyaghoz képest azonos, kisebb vagy nagyobb toxicitásúak lehetnek. A humán gyógyszerekből nagy valószínűséggel polárosabb metabolitok keletkeznek, amelyek könnyebben szívódnak fel a növényekbe vízzel való kezelés hatására.
Bár az EPA még nem vette fel a gyógyszereket és metabolitjaikat a potenciális új ivóvízszennyezések listájára, a gyomirtók bomlástermékeinek vizsgálata már folyamatban van. A vizsgálatok szerint sok gyomirtóból származó bomlástermék azonos toxicitású az eredeti vegyülettel. A metabolitok és bomlástermékek monitorozása azért is nehéz, mert nem állnak rendelkezésre megfelelő referenciaanyagok. Egy kutatócsoport már foglalkozik az eddig még nem vizsgált herbicid-bomlástermékek referenciaanyagainak szintézisével. Nem meglepő, hogy az ilyen vegyületekre irányuló vizsgálat során sokat meg is találtak a környezetben.
Nyomjelzők Ha ezek a megjelenő szerves szennyező anyagok nem is fenyegetik az egészséget, a környezetszennyezés nyomjelzőiként szolgálhatnak. A koffein megjelenése például az emberi behatás bizonyos fajtájára utal. Az ilyen vegyületek az EPA szerint is a fekális hulladék megjelenésének jó kémiai indikátorai. Hagyományosan bakteriális indikátorokat mint az Escherichia coli vagy az Enterococcusok, használnak a vízminőség ellenőrzésére a strandokon. Ezek a bakteriális indikátorok azonban 24 órát igényelnek a vizsgálat elvégzésére és nem tesznek különbséget az állati és emberi fekáliaforrások között. A koffeinen kívül a kutatók egyéb gyógyszer vagy tisztítószer-komponensek (felületaktív anyagok vagy fluoreszcens fehérítőszerek) alkalmazását vizsgálják a humán fekália indikálására. A gyógyszerek és egyéb megjelenő szennyezések a geológusoknak is segítséget nyújthatnak az üledékek életkorának meghatározására. Minden vegyület esetében ismeretes az az időpont, amikor kereskedelmi fogalmazása megkezdődött. Ha a vegyület kimutatható egy üledékben, úgy az nem lehetett egy bizonyos időpontnál régebben jelen*. Hasonlóképpen a forgalomból kivont vegyületeknél ismert az az időpont, amikor már nem kerülhetett be a környezetbe.
Soron következő feladatok Bár a legtöbb előforduló szennyezésnek fizikai és kémiai tulajdonságai alapján (oldhatóság, oktanol-víz közötti megoszlási hányados) az üledékekhez való affinitása csekély, a kutatók szerint néhány szennyező mennyiségét alábecsülik azáltal, hogy csak a vízi környezetben monitorozzák. Az antibiotikumokat például, különösen a tetraciklineket és fluorokinolonokat, amelyeket nagy mennyiségben alkalmaznak, kevéssé lehet a vízben kimutatni. Nem elég
* Megjegyzés: ez valószínűleg csak az újonnan keletkezett (recens) üledékek esetében érvényes
több alapvegyületet és bomlástermékeiket a vízben meghatározni, a vegyületek egy részét az üledékfázisban is vizsgálni kell. Sokan gondolják úgy, hogy az összes megjelenő szennyezés közül az antibiotikumok a legveszélyesebbek a rezisztencia kialakulásának lehetősége miatt. Nincs kellő mennyiségű ismeret az antibiotikumok sorsáról vagy a rezisztens génről. Vizsgálni kell, hogy mi történik az antibiotikumokkal a terápia után a talajokban és a folyókban. Kérdéses, hogy lesz-e a jövőben önmagát lebontó antibiotikum, – egy olyan gyógyszer, amely elvégzi a feladatát és utána saját magát bontja le? (Dr. Bidló Gáborné) Britt E. Erickson: Analyzing the ignored environmental contaminants. = Environmental Science and Technology, 36. k. 7. sz. 2002. ápr. p. 141–145. Ramsey, S.: Measure environmental performance. = Pollution Engineering, 34. k. 8. sz. 2002. p. 28–30.
Egyéb irodalom Wolf G.; Wittlinger R.: Ökohatékonyság-elemzés a bőrgyártásban. Krómos és króm néküli cserzési eljárások összehasonlítása. = Bőr- és Cipőtechnika, -Piac, 52. k. 9. sz. 2002. p. 404, 407–409. Kolcsár I.: Árvízvédelem és geoinformatika (védelmi munkák, tervezés, kivitelezés). = Geodézia és Kartográfia, 54. k. 8. sz. 2002. p. 24–28. Hajós B.: A Vásárhelyi-terv továbbfejlesztésének koncepciója. = Ezredforduló (Természet Világa melléklete), 133. k. 5. sz. 2002. p. 24–25. Földessy J.; Bodó B.: Ércbányászati és környezetgazdálkodási technológiák információs hálózata. = Bányászati és Kohászati Lapok, 135. k. 4. sz. 2002. p. 344–346. Fodor I.: Környezetvédelem és regionalitás Magyarországon. = Földrajzi Értesítő, 51. k. 1– 2.sz. 2002. p. 248–250. Molnár P.: Az élelmiszer-biztonság időszerű kérdései az európai szabályozás tükrében. II. rész. = Vízmű Panoráma, 10. k. 1. sz. 2002. p. 208–215. Dorgai L.: Az agrártermelés és a környezetvédelem EU követelmények szerinti összehangolása. = Magyar Tudomány, 47. k. 9. sz. 2002. p. 1181–1186. Biacs P. Á.: A hazai környezetvédelmi ipar helyzete. = Anyagmozgatás – Csomagolás, 47. k. 5. sz. 2002. szept.–okt. p. 49–51. Fleischer T.; Magyar E.; Tombácz E.; Zsikla Gy.: Beszámoló a Széchenyi Terv autópályafejlesztési programstratégia környezeti vizsgálatáról. = Közlekedéstudományi Szemle, 52. k. 10. sz. 2002. p. 377–390.
