Studium výskytu vybraných léčiv ve vodách z městské čistírny odpadních vod a optimalizace metod jejich detekce

Karla Placová

Doctoral thesis

Study of the presence of selected drugs in waters from the municipal wastewater treatment plant and optimization of their detection methods

Abstract:

Tato disertační práce se zaměřuje na problematiku přítomnosti nesteroidních protizánětlivých léčiv (NSAIDs) a jejich metabolitů v odpadní vodě, které patří mezi časté kontaminanty a mohou představovat potenciální riziko pro životní prostředí a lidské zdraví. Disertační práce se věnuje optimalizaci vybrané analytické metody pro detekci těchto látek, ověření její spolehlivosti prostřednictvím procesu validace a následném použití při ročním monitoringu cílových analytů ve vzorcích odpadní vody z Ústřední čistírny odpadních vod v Ostravě (ÚČOV). Pro stanovení sledovaných ukazatelů byla využita optimalizovaná vysoce účinná kapalinová chromatografie ve spojení s hmotnostním detektorem v tandemovém uspořádání, pomocí které výsledky monitorování prokazují, že ÚČOV efektivně odstraňuje všechny sledované NSAIDs i jejich metabolity. Nejčastěji sledované přítokové koncentrace všech cílových analytů dosahovaly rozmezí 79-21 600 ng/l, ty se po procesu čištění v rámci ÚČOV snížily a na odtoku byly nejčastěji pozorované hodnoty v rozsahu 120-910 ng/l pro diklofenak, 75-295 ng/l pro ibuprofen a <160 ng/l pro 4'-hydroxydiklofenak, karboxyibuprofen, naproxen a ketoprofen. Nejnižší průměrná účinnost odstranění byla zjištěna u diclofenaku, a to 69% a naopak nejvyšší u 4'-hydroxydiklofenaku, ibuprofenu a karboxyibuprofenu a dosahovala 99%. Výsledkem předložené disertační práce je vedle optimalizace analytické metody stanovení NSAIDs a jejich metabolitů také první roční monitoring těchto cílových analytů na velké městské čistírně odpadních vod včetně statistického zhodnocení dat, která potvrzují jejich kolísání v závislosti na období.

Abstract:

This dissertation focuses on the presence of non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) and their metabolites in wastewater, which are common contaminants and may pose a potential risk to the environment and human health. The dissertation focuses on the optimization of a selected analytical method for the detection of these substances, verification of its reliability through a validation process and its subsequent use in the annual monitoring of target analytes in wastewater samples from the Urban Wastewater Treatment Plant in Ostrava (WWTP). Optimised high-performance liquid chromatography coupled to a mass detector in a tandem arrangement was used for the determination of the monitored parameters, with the monitoring results demonstrating that the UWWTP effectively removes all monitored NSAIDs and their metabolites. The most frequently monitored influent concentrations of all target analytes ranged from 79-21 600 ng/l, these decreased after the UWWTP treatment process and at the outfall the most frequently observed values were in the range of 120-910 ng/l for diclofenac, 75-295 ng/l for ibuprofen and <160 ng/l for 4'-hydroxydiclofenac, carboxyibuprofen, naproxen and ketoprofen. The lowest mean removal efficiency was found for diclofenac, at 69%, and the highest for 4'-hydroxydiclofenac, ibuprofen and carboxyibuprofen, at 99%. In addition to the optimization of the analytical method for the determination of NSAIDs and their metabolites, the present dissertation also results in the first annual monitoring of these target analytes at a large municipal wastewater treatment plant, including a statistical evaluation of the data, which confirms their seasonal variation.

Keywords

diklofenak, ibuprofen, naproxen, ketoprofen, metabolity, odpadní voda, Ústřední čistírna odpadních vod v Ostravě, řeka Odra.

Keywords

diclofenac, ibuprofen, naproxen, ketoprofen, metabolites, wastewater, urban wastewater treatment plant in Ostrava, Odra river.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 4. 2024

Thesis defence

• Supervisor: Silvie Heviánková
• Reader: Miroslav Kyncl, Danka Barloková, Jaroslav Raclavský

VSB – Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Nerostné suroviny (čtyřleté) / Úpravnictví