Sorpce léčiv v půdním prostředí

Bc. Martina Bauerová

Master's thesis

Sorption of pharmaceuticals in a soil environment

Abstract:

Půdy mohou být znečištěny lidskými nebo veterinárními léčivy. Většina studií o rozpadu léčiv v oblasti životního prostředí se zaměřují na vodní prostředí nebo čistírny odpadních vod. Velmi málo se ví o chování léčiv v půdě. Transport humánních a veterinárních léčiv v půdách a následná kontaminace podzemní vody je ovlivněn mnoha faktory, včetně sorpce sloučenin na půdní částice. Tato diplomová práce se zabývá sorpcí 3 léčiv (citalopramu, fexofenadinu, irbesartanu) v půdních vzorcích odebraných z povrchových horizontů 7 půdních typů (černici modální, černozemi modální, šedozemi modální, hnědozemi modální, kambizemi modální, kambizemi dystrická, regozemi modální). Cílem studie bylo předpovědět sorpci daných léčiv na základě vybraných vlastností půd. Pro všechny půdy a léčiva byly vyhodnoceny sorpční izotermy. Sorpční izotermy byly popsány pomocí Freundlichovy rovnice. Sorpce léčiv se snižovala v následujícím pořadí: citalopram > fexofenadin > irbesartan. Byly vyhodnoceny vztahy mezi Freundlichovými sorpčními koeficienty (KF) a vlastnostmi půd. Koeficient sorpce citalopramu pozitivně koreloval s pH půdy (silná závislost), se salinitou (střední závislost), stupněm nasycení sorpčního komplexu bazickými kationty (slabá závislost) a negativně koreloval s hydrolytickou aciditou (slabá závislost). U fexofenadinu sorpční koeficient koreloval negativně s pH půdy (slabá závislost) a s podílem jílu, a pozitivně se slabou závislostí s hydrolytickou aciditou. Sorpční koeficient pro irbesartan koreloval negativně se střední závislostí s výměnnou půdní reakcí, stupněm nasycení sorpčního komplexu bazickými kationty a podílem jílu. Se slabou závislostí koreloval negativně s aktivní půdní reakcí, nasyceností bazickými ionty, salinitou, podílem prachu a pozitivně se střední závislostí koreloval s výměnnou aciditou a s podílem písku se slabou závislostí. Pedotransferová pravidla pro predikci sorpčních koeficientů různých léčiv zahrnovala aktivní půdní reakci (citalopram, fexofenadin, irbesartan), obsah jílu, obsah organického uhlíku, nasycenost bazickými ionty (fexofenadin, irbesartan), hydrolytickou aciditu, kationtovou výměnnou kapacitu (irbesartan). Pedotransferová pravidla by mohly být použity pro predikci mobility léčiv v půdách s podobnými půdními vlastnostmi.

Abstract:

Soils may be contaminated by human or veterinary pharmaceuticals. Most studies on the environmental fate of pharmaceuticals focus on aquatic environments or wastewater treatment plants. Little is known about the behavior of pharmaceuticals in the soil. Transport of human and veterinary pharmaceuticals in soils and consequent ground-water contamination are influenced by many factors, including compound sorption on soil particles. This master thesis discusses on sorption of 3 pharmaceuticals (citalopram, fexofenadine, irbesartan) onto soil samples taken from surface horizons of 7 soil types (Stagnic Chernozem Siltic, Haplic Chernozem, Greyic Phaeozem, Haplic Luvisol, Haplic Cambisol, Dystric Cambisol, Arenosol Epieutric). The aim of this study was to predict sorption of pharmaceuticals based on selected soil properties. Sorption isotherms for all pharmaceuticals and the soils were evaluate. The sorption isotherms were described by the Freundlich equations. The sorption of pharmaceuticals decreased as follows: citalopram > fexofenadin > irbesartan. The relationships between the Freundlich sorption coefficients (KF) and the soil properties were evaluted. Sorption coefficient for citalopram was positively related to the soil pH (strong dependence), salinity (medium dependence), sorption complex saturation (weak dependence) and negatively related to hydrolytic acidity (weak dependence). The sorption coefficient for fexofenadine was negatively related to the soil pH (weak dependence) and clay content, and positively related to the hydrolytic acidity (weak dependence). The sorption coefficient for irbesartan was negatively related to the exchange soil pH, sorption complex saturation and clay content (medium dependence). Irbesartan was negatively related to the active soil pH, basic cation saturation, salinity, silt content (weak dependence) and positively related to the hydrolytic acidity (medium dependence) and sand content (weak dependence). Pedotransfer rules for predicting sorption coefficients of various pharmaceuticals included the active soil pH (citalopram, fexofenadine, irbesartan), clay content, organic carbon content, basic cation saturation (fexofenadine, irbesartan), hydrolytic acidity, cation exchange capacity (irbesartan). Pedotransfer rules could be applied for prediction of pharmaceutical mobility in soils with similar soil properties.

Keywords

sorpční izoterma, léčiva, pedotransferová pravidla

Keywords

pharmaceuticals, sorption isotherms, pedotransfer rules

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Radka Kodešová, CSc.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Soil Assessment and Protection / Soil Assessment and Protection