دراسات وحوادث بيئية حول العالم عن تلوث البحار والأنهار والمسطحات المائية بالأدوية والمخلفات الصيدلانية

هنالك العديد من الدراسات البيئية تطرقت لتلوث المسطحات المائية بالأدوية والمخلفات الصيدلانية خلال الأعوام الأخيرة في معظم دول العالم بسبب الزيادة المفرطة في إنتاج الأذوية في كل دول العالم وسوء التخلص منها. وقد أثبتت الدراسات وجود الدواء في مياه الشرب في العديد من المصادر المائية وكلها كانت بسبب سوء الاستعمال وسوء التخلص من تلك الأذوية والمشتقات الصيدلانية، ايضا هناك العديد من الحوادث البيئية التي سجلت بسبب تلك الملوثات وسنسرد هنا بعض من تلك الحوادث والدراسات.

حادثة الراين الأحمر في سويسرا سنة 1986 والتي نتجت بسبب نشوب حريق ضخم دمر مخزن لمصنع أدوية وكيماويات بمدية بازل قرب المنطقة الحدودية بين فرنسا وألمانيا، وصلت تلك الأدوية والكيماويات إلى محطة معالجة الصرف الصحي بسرعة بسبب استخدام رجال الإطفاء لكميات ضخمة من الماء في إطفاء الحريق (حوالي 10.000 على 15.000 متر مكعب ماء) ومنها وصلت للنهر الراين.

كان المخزن يحتوي على عدد 32 نوع من الأدوية وبعض الكيماويات من المادة الخام مما سبب في ظهور بقع حمراء على سطح مياه النهر سببت موجة الكيماويات في موت الأسماك والأنقليس بالإضافة لبعض الحيوانات الصغيرة على ضفاف النهر، تركيزات كبيرة من الكيماويات وصلت لمسافات حتى 362 كيلومتر من منطقة الحريق، كل تجمعات الأنقليس ماتت على مسافة 500 كيلومتر من منطقة الحريق، تركيزات الكيماويات للنهر رجعت لمعدلاتها الطبيعية بعد ثلاث أشهر من الحادث، الأضرار الصحية على الأفراد لصعوبتها لم يتم تقديرها والتأثيرات على المدى البعيد لذلك الحادث على الطبيعة لم تدرس كفاية.

دراسة واسعة (Kolpin DW et al., 2002) أجريت في الولايات المتحدة الأمريكية على 139 مجرى مائي (مصب، وادي، نهر) في ثلاثين ولاية للكشف عن وجود 95 ملوث عضوي للصرف الصحي بما فيها الهرمونات وبقايا المخلفات الصيدلانية وغيرها من الملوثات العضوية، وجد أنه،هناك على الأقل ملوث أو أكثر في 80% من الأماكن، كما وجدت الدراسة حوالي 13% من الأماكن التي تمت دراستها تحتوي على أكثر من 20 ملوث عضوي، وفي أحد الأماكن وجد بها 82 ملوث من أصل 95 ملوث عضوي. دراسة أمريكية أخرى أجريت في مدينة أركنسس شملت ثمانية عشرة موقع مائي للكشف عن المضادات الحيوية والأدوية الصيدلانية والكيماويات العضوية وجدت حوالي 42 مادة (من هذه الموادcaffeine, phenol, para-cresol, and acetyl hexamethyl tetrahydro naphthalene.) من عدد أجمالي 108 مادة كيماوية ودواء تم اختبارها (Haggard B et al, 2006).

دراسة ثالثة (Zhang S et al., 2007) للتعرف على 12 دواء ومستحضر تجميل في نهر الميسسبي بأمريكا وجدت تركيزات (3.2-26.7)، (0-34.0)، (24.7-65.2)، (42.9-113.7)Clofibric acid ، Ibuprofen،  Acetaminophen، Carbamazepine على التوالي (جدول 1).

الجدول (1): تركيز بعض أنواع الأدوية بنهر المسيسبي بالولايات المتحدة الأمريكية

كما لاحظت دراسات عديدة في الدول الأوروبية وجود مواد صيدلانية في البيئة المائية، بعض تلك الدراسات أجريت على المياه مباشرة والبعض الأخر على مياه الصرف الصحي ومحطات المعالجة ونواتجها مثل الحمى والتي تعتبر من المصادر الرئيسية لوصول الملوثات للأنهار والوديان والمياه الجوفية (Kummerer K, 2001). دراسة أسبانية (Gros M et al., 2007) لمعرفة مدى تأثير محطات المعالجة في تلويث أحد الأنهار شمال أسبانيا بالمنتجات الصيدلانية. وجدت الدراسة أن أكثر الأدوية الملوثة وهي المستعملة ضد الالتهابات (anti-inflammatories) مثل: ibuprofen, diclofenac, naproxen

كما وجدت الدراسة عدة مضادات حيوية مثل: erythromycin, azithromycin, sulfamethoxazole, trimethoprim بالإضافة لأنواع أخرى من الأدوية بأقل تركيز، مما أثبت تسبب محطات المعالجة في تلوث الأنهار بالأدوية والمشتقات الصيدلانية والتي يستهلكاها الإنسان.

دراسة شملت خمسة مصبات أنهار ببريطانيا Thomas and Hilton, 2004)) لمدى احتواها على عدد من الأدوية وجدت عدة أنواع ومشتقاتها بكميات يمكن قياسها مثل:Clofibric acid Dextropropoxyphene, Diclofenac, Ibuprofen,  Mefenamic acid, Propranolol,  Tamoxifen Trimethoprim

وقد وجدت الدراسة أن أكثر الأدوية التي تم الكشف عنها هي مضاد الفطريات (clotrimazole) بتركيز يصل إلى 22 نانو جرام /اللتر.

عينات جمعت وأجريت عليها تحاليل خلال  سنة 2003/2004 من محطتين معالجة صرف صحي قرب نهر آرك الفرنسي لمعرفة تركيزات مجموعة من الأدوية والمبيدات ومدى مساهمة تلك المحطات في تلوث حوض البحر المتوسط. وجدت الدراسة أن التلوث بالمبيدات يصل قمته في الربيع أما  التلوث النهر بالأدوية فهي باستمرار طول السنة. تركيزات بعض الأدوية (Carbamazepine ، bezafibrate ) تتراوح من النانوجرام إلى الميكروجرام. كما أثبتت الدراسة بأن هنالك زيادة في تركيز الأدوية عند يقل تدفق المياه في النهر خلال فصل الصيف بسبب أن معظم المياه التي تأتي لنهر من محطات المعالجة وليست من الأمطار والجبال كما يحدث في الشتاءComoretto and Chiron,  2005) ). خمسة عشرة مركب من المنتجات الصيدلانية ومواد التجميل (pharmaceutical and personal care products) وجدت في نهر سوميس برومانيا (Moldovan Z, 2006)  بتركيز يتراوح من 30 نانوجرام/لتر إلى 10 ميكروجرام/لتر، من ضمنها أدوية مسكنة للألأم (Analgesics)، أدوية في مجال الطب النفسي (Psychiatric)، أدوية منبهه (Stimulants)، أدوية مانعة للتخثر (Anticoagulants).

بعض العلماء اثبتوا بأن تعريض  ذكور نوع من الأسماك الأوروبية الصغيرة (fathead minnows) إلى مياه الصرف الصحي لأحد المحطات المعالجة للبلدية بكميات تعريض اليومية سبب في اضطرابات هرمونية جعل تلك الذكور تنتج بروتين (vitellogenin) الخاص بتكوين البيض بالإناث. ، وعند إجراء تحاليل لعدد 169 مركب كيماوي وجدوا بأن تلك المياه تحتوي على 61 مركب البعض منها له تأثيرات شبيه للهرمونات (Barber LB et al., 2007).

وجد العلماء بأن كل المسطحات المائية تعاني من مشكلة التلوث بالأدوية والمشتقات الصيدلانية والهرمونات سواء كانت أنهار (الجدول 2) أو بيئة مياه محطات معالجة الصرف الصحي (الجدول 3) والتي تعتبر من أهم مصدر وصول تلك الملوثات للبحار والأنهار والمياه الجوفية، أو كانت بحيرات وقنوات وخلجان (الجدول 4) من أكثر الأدوية التي ذكرت في الدراسات الأوروبية هو دواء (Clofibric Acid) الذي يستخدم بكثرة في تنظيم الدهون في الدم (Blood Lipid Regulators) فقد قدرت الكمية بحوالي 50- 100 طن من هذا الدواء تصل لمياه بحر الشمال سنوياً (Buser HR et al., 1998).

الجدول (2) دراسات أثبتت وجود أدوية والهرمونات في بيئة مياه الأنهار (نانوجرام/لتر).

الجدول (3) دراسات أثبتت وجود أدوية والهرمونات في بيئة مياه محطات معالجة مياه الصرف الصحي.

أما في مجال العناية وتربية الحيوانات فتعتبر محطات ومزارع تربية المواشي والأبقار والدواجن من ضمن أهم مصادر الملوثات الرئيسية للبيئة المائية بالأدوية والمشتقات الصيدلانية البيطرية وخاصة بالمضادات الحيوية، خلال عام 2004 تم استخدام ما يقارب على 21 مليون رطل من المضادات الحيوية في علاج الحيوانات في الولايات المتحدة الأمريكية (Symbiosis, 2007) دراسة ألمانية (Nicole K, 2008) أشارت أن هذه المحطات مسئولة عن الألف الأطنان من تلك الملوثات التي تصل للبيئة المائية عبر وصولها مباشرة لمصادر المياه السطحية أو الجوفية أو عن طريق استخدام الروث الحيواني المشبع بتلك المضادات الحيوية في تخصيب التربة بالمزارع، بعض المضادات الحيوية تتكسر بسهولة والبعض الأخر يصمد في الطبيعة لفترات طويلة مسبباً خلال في بعض النظم البيئة الحيوية ينتج عنه موت بعض البكتيريا المفيدة في عملية خصوبة الأرض ينتج عنه ظهور بعض السلالات البكتيرية المقاومة للمضادات الحيوية مسببة أمراض حيوانية فتاكة أو اختلال في حجم التجمعات البكتيرية تؤثر في الشبكة الغذائية.

الجدول (4) دراسات أثبتت وجود أدوية والهرمونات في بيئة مياه البحيرات والقنوات والخلجان.

References:

Ahmed KA. (2003 ). Environmental Protection, Public Health and Human Rights: An Integrated Assessment. Global Children’s Health and Environment Fund National Council for Science and the Environment. Washington, USA.

Al-Ahmad A, Daschner FD, and Kummerer K. (1999). Biodegradability of cefotiam, ciprofloxacin, meropenem, pinicillin G, and sulfamethoxazole and inhibition of wastewater bacteria. Arch. Environ. Cont. Toxicol. 37: 158-163.

Auger J, Kunstmann JM, Czglik F, and Jouannet P. (1995). Decline in semen quality among fertile man in paris during the past 20 years. New England Journal of Medicine. 332: 281-285.

Barber, L.B., Lee, K.E., Swackhamer, D.L., Schoenfuss, H.L., 2007, Reproductive responses of male fathead minnows exposed to wastewater treatment plant effluent, effluent treated with XAD8 resin, and an environmentally relevant mixture of alkylphenol compounds: Aquatic Toxicology, v. 82, no. 1, p. 36-46.

Boivin, M. (1997). The cost of medication waste. Canadian Pharmaceutical Journal / Revue

Boyd GR, Palmeri JM, Zhang S, and Grimm DA. (2004). Pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) and endocrine disrupting chemicals (EDCs) in stormwater canals and Bayou St. John in New Orleans, Louisiana, USA. Sc. Total Environ. 15;333(1-3):137-48.

Boyd GR, Reemtsma H, Grimm DA and Mitra S.(2003). Pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) in surface and treated waters of Louisiana, USA and Ontario, Canada. Sci. Total Environ. 20;311(1-3):135-49

Buser H-R, Müller MD, Theobald N. (1998). Occurrence of the pharmaceutical drug clofibric acid and the herbicide mecoprop in various Swiss lakes and in the North Sea. Environmental Science and Technology. 32:188-192.

Cargouet M, Perdiz D, Mouatassim-Souali A, Tamisier-Karolak S, and Levi Y. (2004). Assessment of river contamination by estrogenic compounds in Paris area (France). Sci. Total Environ. 25;324(1-3):55-66.

Carlsen E, Giwercman A, Keiding N and Skakebaek NE. (1992). Evidence for decreasing quality of semen during past 50 years. British Medical Journal. 305: 609- 613.

Chitnis V, Chitnis S, Vaidya K, Ravikant S, Patil S, and Chitnis DS. (2004). Bacterial population changes in hospital effluent treatment plant in central India. Water Res. 38(2):441-447.

Comoretto L. and Chiron S. (2005). Comparing pharmaceutical and pesticide loads into a small Mediterranean river. Science of the Total Environment. Volume 349, Issues 1-3, Pages 201-210.

Ferraz MC, Cardoso JI, and Pontes SL. (2000). Concentration of atmospheric pollutants in the gaseous emissions of medical waste incinerators. J Air Waste Manag Assoc. 50(1):131-136.

Furuichi T, Kannan K, Giesy JP, and Masunaga S. (2004). Contribution of known endocrine disrupting substances to the estrogenic activity in Tama River water samples from Japan using instrumental analysis and in vitro reporter gene assay. Water Res. 38(20):4491-501.

Gagné F, Blaise C and Andre C. (2006). Occurrence of pharmaceutical products in a municipal effluent and toxicity to rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) hepatocytes. Ecotoxicology and Environmental Safety. Volume 64, Issue 3, Pages 329-336.

Gros M, Petrović M, Barceló D. (2007). Wastewater treatment plants as a pathway for aquatic contamination by pharmaceuticals in the ebro river basin (northeast Spain). Environ Toxicol Chem.;26(8):1553-62.

Guardabassi L, Petersen A, Olsen J, and Dalsgaard A. (1998). Antibiotic Resistance in Acinetobacter spp. Isolated from Sewers Receiving Waste Effluent from a Hospital and a Pharmaceutical Plant. Applied and Environmental Microbiology.  64(9): 3499–3502.

Haggard BE, Galloway JM, Green WR and Meyer MT. (2006). Pharmaceuticals and other organic chemicals in selected north-central and northwestern Arkansas streams. Journal of Environment Quality. 35 (4): 1078- 1087.

Hashimoto S, Horiuchi A, Yoshimoto T, Nakao M, Omura H, Kato Y, Tanaka H, Kannan K, and Giesy JP. (2005).Horizontal and vertical distribution of estrogenic activities in sediments and waters from Tokyo Bay, Japan.  Arch Environ. Contam. Toxicol. 48(2):209-16.

Holm JV, Rügge K, Bjerg PL, Christensen TH. (1995). Occurrence and distribution of pharmaceutical organic compounds in the groundwater downgradient of a landfill (Grindsted, Denmark).  Environmental Science and Technology. 29(5):1415-1420.

Kolpin DW, Furlong ET, Meyer MT, Thurman EM, Zaugg SD, Barber LB and Buxton HT. (2002). Pharmacuticals, Hormones, and other organic wastewater contaminats in U.S. Streams, 1999- 2000: A national reconnaissance. Environ. Sci. Technol. 36, 1202-1211.

Kummerer K, Al-Ahmad A, and Mersch- Sundermann V. (2000). Biodegradability of some antibiotics, elimination of their genotoxicity and affection of wastewater bacteria in a simple test. Chemosphere. 40: 701-710.

Kummerer K. (2001). Drugs in the environment: emission of drugs, diagnostic aids and disinfectants into wastewater by hospitals in relation to other sources–a review. Chemosphere. 45(6-7): 957-969.

Kuspis, D. A. and Krenzelok, E. P. (1996). What happens to expired medications? A survey of community medication disposal. Veterinary and human toxicology, 38(1), 48-49.

Leusch FD, Chapman HF, van den Heuvel MR, Tan BL, Gooneratne SR, and Tremblay LA. (2006). Bioassay-derived androgenic and estrogenic activity in municipal sewage in Australia and New Zealand. Ecotoxico. Environ Saf. 65(3):403-11.

medications. Journal of the American Board of Family Medicine, 19(6), 542-547.

Morgan, T. M. (2001). The economic impact of wasted prescription medication in an outpatient population of older adults. The Journal of Family Practice, 50(9), 779-781.

Nicole Kemper N (2008). Veterinary antibiotics in the aquatic and terrestrial environment. Ecological Indicators. Volume 8, Issue 1, Pages 1-13

Pharmaceutique Canadienne, 130(4) 32-39.

Pojana G, Bonfa A, Busetti F, Collarin A, and Marcomini A. (2004). Estrogenic potential of the Venice, Italy, lagoon waters. Environ Toxicol Chem. 23(8):1874-80

Prüss A, Giroult E, Rushbrook P, editors. (1999). Management of wastes from health care activities. World Health Organization. Geneva.

Seehusen, D. A. and Edwards, J. (2006). Patient practices and beliefs concerning disposal of

Skutlarek D, Exner M, and Farber H. (2006). Perfluorinated surfactants in surface and drinking waters. Environ Sci. Pollut. Res. Int. 13(5):299-307

Spengler P, Korner W, and Metzger JW.  (2001). Substances with estrogenic activity in effluents of sewage treatment plants in southwestern Germany. 1. Chemical analysis. Environ Toxico. Chem. 20(10):2133-41

Svenson A, Allard AS, and Ek M. (2003). Removal of estrogenicity in Swedish municipal sewage treatment plants. Water Res. 37(18):4433-43.

Svenson A, and Allard AS. (2004). Occurrence and some properties of the androgenic activity in municipal sewage effluents. J Environ Sci Health A Tox Hazard Subst Environ Eng. 39(3):693-701.

Symbiosis. (2007). Cow Manure: The Latest Weapon against Drug Contamination? The Journal of Ecologically Sustainable Medicine. Vol. 4 No. 2, Theteleosis Institute. WWW.TELEOSIS.ORG.

Thomas KV, Hilton MJ. (2004). The occurrence of selected human pharmaceutical compounds in UK estuaries. Mar Pollut. Bull.;49(5-6):436-44.

Turk M, Davas A, Ciceklioglu M, Sacaklioglu F, and Mercan T. (2004). Knowledge, attitude and safe behaviour of nurses handling cytotoxic anticancer drugs in Ege University Hospital. Asian Pac J Cancer Prev. 5(2):164-168.

Vermeirssen EL, Suter MJ, and Burkhardt-Holm P (2006). Estrogenicity patterns in the Swiss midland river Lutzelmurg in relation to treated domestic sewage effluent discharges and hydrology. Environ Toxicol Chem. 25(9):2413-22

Williams RJ, Johnson AC, Smith JJ, and Kanda R. (2003). Steroid estrogens profiles along river stretches arising from sewage treatment works discharges. Environ Sci Technol. 1;37(9):1744-50.

Zaharie Moldovan. (2006). Occurrences of pharmaceutical and personal care products as micropollutants in rivers from Romania. Chemosphere. Volume 64, Issue 11, Pages 1808-1817.

Zhang S, Zhang Q, Darisaw S, Ehie O, Wang G. (2007). Simultaneous quantification of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinated biphenyls (PCBs), and pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) in Mississippi river water, in New Orleans, Louisiana, USA. Chemosphere.;66(6):1057-69.