Osud polárních organickýxh polutantů ve vodním prostředí

MSc. Ganna FEDOROVA

Doctoral thesis

Fate of polar organic pollutants in aquatic environment

Abstract:

Tato práce zkoumala výskyt nově vznikajících polutantů v různých částech vodního prostředí. Byly použity různé matrice životního prostředí: odpadní vody, povrchové vody a ryby se zaměřením na farmaka, nelegální drogy a perfluorované sloučeniny. Přestože již po celém světě bylo ve vodním prostředí objeveno značné množství farmaceutických látek, nové spolehlivé metody vedoucí k jejich zjištění a kvantifikaci jsou stále potřebné. Výstupem studie jsou tři multireziduální metody analyzující farmaka a nelegální drogy ve vodě a ve vzorcích ryb. Jejich hlavní výhodou je, že široká škála sloučenin z různých tříd již byla pokryta, což umožňuje získat maximum informací při minimálním analytickém úsilí. Všechny metody byly validovány včetně klíčových parametrů, jako jsou například mezní hodnoty stanovitelnosti, selektivity, výtěžnosti a opakovatelnosti, a prokázaly vynikající účinnost, díky čemuž bylo možné určit cílové sloučeniny ve stopovém množství. Metody byly následně aplikovány na monitorování POC v různých vzorcích životního prostředí. Ve Švédsku byl prokázán široký výskyt farmak v oblasti odtoků z ČOV. Jednalo se o poněkud vysoké koncentrace zástupců léků na zvýšený krevní tlak, některá antibiotika a antidepresiva. Tento fakt zdůrazňuje význam monitorování ČOV, jelikož čistírny patří mezi hlavní zdroje PPCP ve vodním prostředí. Pro monitorování POC v odpadních vodách byla testována metoda pasivního vzorkování. Obě standardní konfigurace polárního chemického integrativního pasivního vzorkovače (POCIS) byly v polních podmínkách kalibrovány na širokou škálu kontaminantů. Hodnoty vzorkovacích rychlostí byly vypočítány na odtok odpadních vod. Jedná se o významný přínos pro potenciální rozsáhlé použití vzorkovače POCIS pro monitorovací programy životního prostředí. Analýza vzorků bioty je nezbytnou součástí hodnocení stavu polutantů ve vodním prostředí. Z toho důvodu byla provedena kontrola antibiotik obsažených v rybách, které jsou dostupné na českém trhu. Bylo analyzováno 32 druhů antibiotik z různých tříd. Vzorky ryb a krevet byly zakoupeny ve třech největších supermarketech v Českých Budějovicích, které patří do sítě obchodů pokrývajících celou Českou republiku. Celkem bylo získáno 97 vzorků. Nalezené koncentrace nepřevýšily hodnoty MRL stanovené Evropskou Unií. V rybách českého původu nebyla nalezena žádná antibiotika. Avšak přítomnost reziduí antibiotik v jedlých tkáních ryb by mohla být velmi znepokojující a mohla by znamenat nesprávné použití antibiotik v průmyslu akvakultury, což může mít následně nežádoucí vliv na životní prostředí a lidské zdraví.

Abstract:

In this thesis occurrence of emerging pollutants in different compartments of aquatic environment was studied. Different environmental matrices were covered: wastewater, surface water and fish tissues with the focus on pharmaceuticals, illicit drugs and perfluorinated compounds. Although numerous pharmaceuticals have been already detected in aquatic environment all over the world, still there is need for new reliable methods for their detection and quantification. The output of the study is three multi-residue methods for the analysis of pharmaceuticals and illicit drugs in water and fish samples. Their main advantage is that wide range of compounds from different classes is covered, which enables obtaining maximum information with minimum analytical effort. All the methods were validated including such key parameters as limits of quantification, selectivity, recovery and repeatability, and showed excellent performance allowing determination of target compounds at trace levels. Consequently, the methods were applied for the monitoring of POCs in different environmental samples. Wide occurrence of pharmaceuticals in Swedish WWTP effluents was shown. Rather high concentrations for the representatives of anti-hypertension drugs, some antibiotics and anti-depressants were detected. This fact stresses the importance of WWTP´ effluent monitoring as it is the main source of PPCPs in the aquatic environment. Passive sampling approach was tested for the monitoring of POCs in wastewater. Both standard configurations of POCIS were calibrated under the field conditions for a broad range of contaminants. Sampling rate values were calculated for the case of wastewater effluent. This is a significant contribution to the potential widespread application of POCIS for environmental monitoring programs. Analysis of biota samples is an essential part in the assessment of pollutants? fate in aquatic environment. Therefore, the screening of antibiotics in fish available at the Czech market was carried out. Thirty-two antibiotics from different classes were analyzed. The fish and shrimp samples were bought from the three biggest supermarkets in České Budějovice, which belong to a network of shops covering the whole Czech Republic. In total 97 samples were obtained. Found concentrations did not exceed MRL values established in the European Union. No antibiotics were detected in the fish of Czech origin. Still, presence of antibiotic residues in edible fish tissues could be a matter of concern and the sign of improper use of antibiotics in aquaculture industry, what consequently can cause adverse effects for the environment and human health.

Keywords

Polární polutanty, farmaka, LC/MS analyza, vyvoj metody, čistírna odpadních vod, pasivní vzorkování, POCIS

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 8. 2013

Accessible from:: 27. 8. 2013

Thesis defence

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Fisheries and Protection of Waters

Doctoral programme / field:
Zootechnics / Fishery