Rezidua antidepresiv v půdě, jejich zdroje a rizika

Adam Bartl

Bachelor's thesis

Residues of antidepressants in soils: sources and risks

Abstract:

Tato rešeršní práce se zaměřila na posouzení vlivu antidepresiv, respektive jejich reziduí, na necílové organismy v životním prostředí. Ty mohou být dnes stále častěji těmto látkám vystaveny, zejména prostřednictvím odpadních vod nebo čistírenských kalů. V úvodu rešerše byly shrnuty principy fungování vybraných typů antidepresiv. Důraz byl kladen především na zjištěné koncentrace těchto léčiv v odpadních vodách a na jejich odbourávání na čistírně odpadních vod. Diskutován byl výskyt antidepresiv v následně vzniklém čistírenském kalu. Ukázalo se, že čištění odpadních vod je ve většině případů pro účely degradace antidepresiv silně nedostatečné. V případě některých antidepresiv, jako je například karbamazepin, venlafaxin a jeho metabolit O-desmethylvenlafaxin, se prokazuje vysoká míra perzistence. Jedním z nabízených řešení pro snížení míry výskytu antidepresiv ve vyčištěné odpadní vodě je rhizofiltrace. Tato technika zabezpečila snížení koncentrace perzistentního venlafaxinu o více než polovinu její původní koncentrace. Ve vzniklém čistírenském kalu, a i po jeho úpravě, bylo zjištěno stále velmi silné zastoupení antidepresiv. Tento problém vyřešila pyrolýza, která se ukázala jako velmi efektivní při eliminaci antidepresiv v čistírenských kalech. Shrnuta byla také stabilita antidepresiv a jejich reziduí v půdách a jejich vliv na rostliny, mikroorganismy a vodní živočichy. Půdní mikroorganismy vykazovaly negativní reakce již při působení nízkých koncentrací léčiv, avšak tento efekt byl dočasný a následně došlo ke stabilizaci společenstva. Oproti tomu, vliv léčiv na vodní živočichy se ukázal jako závažnější. Už při koncentracích antidepresiv v řádu mikrogramů na litr docházelo k anorektickému účinku u ryb, anebo potlačení imunitní reakce u škeblí. Zásadním zjištěním byl výskyt bioakumulace v rostlinách, která představuje potenciální hrozbu především při jejich následné konzumaci člověkem. Došlo se však k závěru, že expozice konzumací produktů ze zemědělské půdy nepřináší takřka žádné riziko pro člověka ani po více než roce konzumace těchto potravin. Zpracovány byly také analytické metody pro stanovení antidepresiv v životním prostředí. Metod a přístrojů pro stanovení je na výběr široké spektrum, avšak dominantní technikou je vysokoúčinná kapalinová chromatografie s hmotnostně spektrometrickým detektorem (HPLC/MS).

Abstract:

This literature review focused on assessing the impact of antidepressants, specifically their residues, on non-target organisms in the environment. These organisms can be increasingly exposed to these substances, particularly through wastewater or sewage sludge. The introduction of the research summarized the functioning principles of selected types of antidepressants. Emphasis was placed mainly on the detected concentrations of these drugs in wastewater and their degradation in wastewater treatment plants. The occurrence of antidepressants in subsequently produced sewage sludge was discussed. It was shown that wastewater treatment is largely inadequate for the purposes of degrading antidepressants. In the case of some antidepressants, such as carbamazepine, venlafaxine, and its metabolite O-desmethylvenlafaxine, there is a high degree of persistence. One of the proposed solutions for reducing the level of antidepressants in treated wastewater is rhizofiltration. This technique ensured a reduction in the concentration of persistent venlafaxine by more than half its original concentration. In the produced sewage sludge, and even after its treatment, there was still a very strong presence of antidepressants. This problem was solved by pyrolysis, which proved to be very effective in eliminating antidepressants in sewage sludge. The stability of antidepressants and their residues in soils and their impact on plants, microorganisms, and aquatic organisms were also summarized. Soil microorganisms showed negative reactions even at low concentrations of drugs, but this effect was temporary, and the community subsequently stabilized. In contrast, the impact of drugs on aquatic organisms was more serious. Even at concentrations of antidepressants in the micrograms per liter range, anorectic effects in fish or suppression of immune response in mussels occurred. The significant finding was the occurrence of bioaccumulation in plants, which represents a potential threat, especially when consumed by humans. However, it was concluded that exposure through the consumption of agricultural products does not pose a significant risk to humans, even after more than a year of consuming these foods. Analytical methods for determining antidepressants in the environment were also processed. There is a wide range of methods and instruments for determination, but the dominant technique is high-performance liquid chromatography with mass spectrometric detection (HPLC/MS).

Keywords

antidepresiva, čištění odpadních vod, čistírenské kaly, půda, vliv, detekce

Keywords

wastewater treatment, sewage sludge, soil, detection, antidepressants, effect

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 22. 5. 2023
• Supervisor: prof. Ing. Jiřina Száková, CSc.
• Reader: Filip Mercl, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Landscape Conservation and Use of Natural Resources