Влияние фармацевтических препаратов и средств личной гигиены ( PPCP ) на окружающую среду изучается, по крайней мере, с 1990-х годов. PPCP включают вещества, используемые людьми для личного здоровья или косметических целей, а также продукты, используемые агробизнесом для стимулирования роста или здоровья скота. Ежегодно производится более двадцати миллионов тонн PPCP. [2] Европейский союз объявил фармацевтические остатки, которые могут загрязнять воду и почву, «приоритетными веществами». [3]
PPCPs были обнаружены в водоемах по всему миру. Необходимы дополнительные исследования для оценки рисков токсичности , стойкости и биоаккумуляции , но текущее состояние исследований показывает, что средства личной гигиены влияют на окружающую среду и другие виды, такие как коралловые рифы [3] [4] [5] и рыбу. [6] [7] PPCPs охватывают экологически стойкие фармацевтические загрязнители (EPPPs) и являются одним из типов стойких органических загрязнителей . Они не удаляются на обычных очистных сооружениях сточных вод, но требуют четвертой стадии очистки, которая есть не на многих заводах. [2]
В 2022 году самое полное исследование фармацевтического загрязнения рек мира показало, что оно угрожает «окружающей среде и/или здоровью человека в более чем четверти исследованных мест». Было исследовано 1052 участка отбора проб вдоль 258 рек в 104 странах, что отражает загрязнение рек 470 миллионов человек. Было установлено, что «наиболее загрязненные участки находятся в странах с низким и средним уровнем дохода и связаны с районами с плохой инфраструктурой управления сточными водами и отходами, а также фармацевтическим производством », и перечислены наиболее часто обнаруживаемые и концентрированные фармацевтические препараты. [8] [9]
С 1990-х годов загрязнение воды фармацевтическими препаратами стало серьезной экологической проблемой . [10] Многие специалисты в области общественного здравоохранения в Соединенных Штатах начали писать отчеты о фармацевтическом загрязнении водных путей в 1970-х годах. [11] Большинство фармацевтических препаратов попадают в окружающую среду через потребление и выделения человека и часто неэффективно фильтруются муниципальными очистными сооружениями, которые не предназначены для их обработки. Попав в воду, они могут оказывать разнообразное, едва заметное воздействие на организмы, хотя исследования все еще ограничены. Фармацевтические препараты также могут попадать в окружающую среду через неправильную утилизацию, стоки из ила , удобрения и орошения регенерированными сточными водами, а также через протекающие канализационные трубы. [10] В 2009 году в отчете о расследовании Associated Press был сделан вывод о том, что американские производители законно выбросили в окружающую среду 271 миллион фунтов соединений, используемых в качестве лекарств, 92% из которых составляли промышленные химикаты фенол и перекись водорода , которые также используются в качестве антисептиков. В нем не удалось отличить препараты, выпущенные производителями, от лекарств, выпущенных фармацевтической промышленностью . Также было установлено, что больницы и учреждения длительного ухода выбрасывают около 250 миллионов фунтов фармацевтических препаратов и загрязненной упаковки. [12] Серия статей привела к слушанию [ когда? ] , проведенному подкомитетом Сената США по безопасности на транспорте, безопасности инфраструктуры и качеству воды. Это слушание было призвано рассмотреть уровни фармацевтических загрязнителей в питьевой воде США. Это был первый случай, когда фармацевтические компании были опрошены об их методах утилизации отходов. «В результате слушаний не было создано никаких федеральных правил или законов». [ нужна цитата ] «В период с 1970 по 2018 год было произведено более 3000 фармацевтических химикатов, но только 17 из них были проверены или протестированы в водных путях». [ нужна цитата ] В качестве альтернативы: «Нет исследований, предназначенных для изучения воздействия питьевой воды, загрязненной фармацевтическими веществами, на здоровье человека». [11] Параллельно Европейский союз является вторым по величине потребителем в мире (24% от общего мирового объема) после США, а в большинстве государств-членов ЕС около 50% неиспользованных лекарственных средств для человека не собираются для надлежащей утилизации. В ЕС, по оценкам, от 30 до 90% перорально вводимых доз выводятся в виде активных веществ с мочой. [13]
Термин «стойкие фармацевтические загрязнители окружающей среды » (EPPP) был предложен в 2010 году в номинации «фармацевтика и окружающая среда» в качестве новой проблемы Стратегического подхода к международному регулированию химических веществ ( SAICM ) Международным обществом врачей за окружающую среду (ISDE). [ необходима ссылка ]
В зависимости от источников и ингредиентов существуют различные способы, с помощью которых общественность может утилизировать фармацевтические препараты и средства личной гигиены приемлемым образом. Наиболее безопасный для окружающей среды метод утилизации — воспользоваться общественными программами по возврату лекарств, которые собирают лекарства в центральном месте для надлежащей утилизации. Несколько местных департаментов общественного здравоохранения в Соединенных Штатах инициировали эти программы. [ нужны примеры ] Кроме того, Управление по борьбе с наркотиками США (DEA) периодически продвигает местные программы возврата, а также Национальную инициативу по возврату . [14]
Программы возврата в США финансируются государственными или местными департаментами здравоохранения или являются волонтерскими программами через аптеки или поставщиков медицинских услуг. В последние годы предложение о том, что производители фармацевтической продукции должны нести ответственность за свою продукцию «от колыбели до могилы», привлекло внимание. [15] В тех случаях, когда нет местной программы возврата, Агентство по охране окружающей среды США (EPA) и Управление национальной политики контроля за наркотиками в руководстве 2009 года предложили потребителям сделать следующее:
Цель рекомендуемых методов заключается в том, чтобы химические вещества были изолированы от открытой окружающей среды, особенно водоемов, на достаточно долгий срок, чтобы они могли естественным образом разложиться. [16]
Когда эти вещества попадают в воду, с ними становится гораздо сложнее справиться. Водоочистные сооружения используют различные процессы, чтобы минимизировать или полностью устранить эти загрязняющие вещества. Это делается с помощью сорбции, при которой взвешенные твердые частицы удаляются путем осаждения . [17] Другим используемым методом является биодеградация , и с помощью этого метода микроорганизмы, такие как бактерии и грибки , питаются этими загрязняющими веществами или расщепляют их, тем самым устраняя их из загрязненной среды.
Фармацевтические препараты , или рецептурные и безрецептурные препараты, предназначенные для использования человеком или в ветеринарных или агропромышленных целях, являются распространенными PPCP, встречающимися в окружающей среде. [2] Существует девять классов фармацевтических препаратов, включенных в PPCP: гормоны , антибиотики , регуляторы липидов , нестероидные противовоспалительные препараты , бета-блокаторы , антидепрессанты , противосудорожные препараты , противоопухолевые препараты и диагностические контрастные вещества. [2]
Средства личной гигиены делятся на четыре класса: отдушки , консерванты , дезинфицирующие средства и солнцезащитные средства . [2] Эти продукты могут быть найдены в косметике, духах, средствах менструальной гигиены , лосьонах, шампунях, мыле, зубных пастах и солнцезащитных кремах. Эти продукты обычно попадают в окружающую среду, когда проходят через тело или смываются с него и попадают в землю или канализацию, или когда их выбрасывают в мусор, септик или канализацию. [3]
Следы запрещенных наркотиков можно обнаружить в водных путях, и их даже можно переносить с деньгами.[4]
С 2016 года все больше внимания уделяется PPCP в окружающей среде. Этому могут способствовать две причины: PPCP на самом деле увеличиваются в окружающей среде из-за широкого использования и/или аналитическая технология лучше способна обнаруживать PPCP в окружающей среде. [2] Эти вещества попадают в окружающую среду напрямую или косвенно. Прямые методы включают загрязнение поверхностных вод больницами, домохозяйствами, промышленными предприятиями или очистными сооружениями . Прямое загрязнение может также влиять на осадок и почву. [2]
Обычно предполагается (хотя это едва ли проверено), что производство фармацевтических препаратов в промышленно развитых странах хорошо контролируется и не наносит вреда окружающей среде из-за местных правовых ограничений, обычно требуемых для разрешения производства. Однако значительная часть мирового производства фармацевтических препаратов осуществляется в странах с низкой себестоимостью производства, таких как Индия и Китай. Недавние сообщения из Индии показывают, что такие производственные площадки могут выбрасывать очень большие количества, например, антибиотиков, что приводит к более высоким уровням содержания препаратов в местных поверхностных водах, чем те, которые обнаруживаются в крови пациентов, проходящих лечение. [13]
Основным путем попадания остатков фармацевтических препаратов в водную среду, скорее всего, является их выделение у пациентов, проходящих фармакотерапию. Поскольку многие фармацевтические вещества не метаболизируются в организме, они могут выводиться в биологически активной форме, обычно через мочу. Кроме того, многие фармацевтические вещества не полностью всасываются из кишечника (после перорального приема у пациентов) в их кровоток. Фракция, не попавшая в кровоток, останется в кишечнике и в конечном итоге будет выведена через кал. Таким образом, как моча, так и кал у проходящих лечение пациентов содержат остатки фармацевтических препаратов. От 30 до 90% перорально введенной дозы обычно выводится в виде активного вещества с мочой. [13]
Дополнительным источником загрязнения окружающей среды фармацевтическими препаратами является неправильная утилизация неиспользованных или просроченных остатков лекарств. В европейских странах обычно существуют системы возврата таких остатков (хотя не всегда используются в полной мере), в то время как в США существуют только добровольные инициативы на местном уровне. Хотя большая часть отходов сжигается, а людей просят выбрасывать неиспользованные или просроченные фармацевтические препараты в бытовые отходы, исследования в Германии показали, что до 24% жидких фармацевтических препаратов и 7% таблеток или мазей всегда или, по крайней мере, «редко» выбрасываются через унитаз или раковину. [18]
Правильное уничтожение остатков фармацевтики должно давать остаточные продукты без какой-либо фармацевтической или экотоксичной активности. Кроме того, остатки не должны выступать в качестве компонентов в экологическом формировании новых таких продуктов. Сжигание при высокой температуре (>1000 градусов Цельсия) считается соответствующим требованиям, но даже после такого сжигания остаточный пепел от сжигания должен быть надлежащим образом утилизирован.
Фармацевтические препараты, используемые в ветеринарии или в качестве добавок к корму для животных, представляют собой другую проблему, поскольку они выделяются в почву или, возможно, в открытые поверхностные воды. Хорошо известно, что такие выделения могут напрямую влиять на наземные организмы, приводя к вымиранию подверженных воздействию видов (например, навозных жуков). Липидорастворимые остатки фармацевтических препаратов от ветеринарного использования могут прочно связываться с частицами почвы, с небольшой тенденцией к просачиванию в грунтовые воды или в местные поверхностные воды. Более водорастворимые остатки могут вымываться дождем или тающим снегом и достигать как грунтовых вод, так и поверхностных водотоков.
Использование фармацевтических препаратов и средств личной гигиены (PPCP) растет, и, по оценкам, в период с 1999 по 2009 год только в Соединенных Штатах количество ежегодных рецептов увеличилось с 2 миллиардов до 3,9 миллиардов. [19] PPCP попадают в окружающую среду в результате индивидуальной деятельности человека и в качестве остатков от производства, агробизнеса, ветеринарного использования, а также использования в больницах и сообществах. В Европе поступление фармацевтических остатков через бытовые сточные воды оценивается примерно в 80%, тогда как 20% поступает из больниц. [20] Люди могут добавлять PPCP в окружающую среду через экскременты и купание, а также путем прямой утилизации неиспользованных лекарств в септики , канализацию или мусор. Поскольку PPCP, как правило, относительно легко растворяются и не испаряются при нормальных температурах, они часто оказываются в почве и водоемах.
Некоторые PPCP легко разрушаются или обрабатываются организмом человека или животного и/или быстро разлагаются в окружающей среде. Однако другие не разрушаются или не разлагаются легко. Вероятность или легкость, с которой отдельное вещество будет разрушаться, зависит от его химического состава и метаболического пути соединения. [21]
В 2022 году самое полное исследование фармацевтического загрязнения рек мира показало, что оно угрожает «окружающей среде и/или здоровью человека в более чем четверти исследованных мест». Было исследовано 1052 участка отбора проб вдоль 258 рек в 104 странах, что отражает загрязнение рек 470 миллионов человек. Было установлено, что «наиболее загрязненные участки находятся в странах с низким и средним уровнем дохода и связаны с районами с плохой инфраструктурой управления сточными водами и отходами, а также фармацевтическим производством », и перечислены наиболее часто обнаруживаемые и концентрированные фармацевтические препараты. [8] [9]
Следовые количества фармацевтических препаратов из очищенных сточных вод, просачивающихся в водоносный горизонт, входят в число новых загрязнителей грунтовых вод, изучаемых по всей территории Соединенных Штатов. [22] Популярные фармацевтические препараты, такие как антибиотики, противовоспалительные средства, антидепрессанты, противоотечные средства, транквилизаторы и т. д., обычно содержатся в очищенных сточных водах. [23] Эти сточные воды сбрасываются с очистных сооружений и часто попадают в водоносный горизонт или источник поверхностных вод, используемых для питья. [ необходима ссылка ]
Следовые количества фармацевтических препаратов как в грунтовых, так и в поверхностных водах намного ниже того, что считается опасным или вызывающим беспокойство в большинстве районов, но это может стать растущей проблемой по мере роста населения и использования большего количества очищенных сточных вод для муниципального водоснабжения. [23] [24]Исследование, опубликованное в 2014 году, сообщило о резком росте уровней экстази , кетамина , кофеина и ацетаминофена в близлежащих реках, совпавшем с молодежным мероприятием в Тайване, в котором приняли участие около 600 000 человек. [25] В 2018 году моллюски в заливе Пьюджет-Саунд, водах, куда поступают очищенные сточные воды из района Сиэтла, дали положительный результат на оксикодон . [26] Наличие фармацевтических препаратов и средств личной гигиены в сточных водах является частым и повсеместным явлением, поэтому можно измерить содержание PPCP в сточных водах, чтобы оценить их использование в обществе.
Исследование, проведенное Геологической службой США в 2002 году , выявило обнаруживаемые количества одного или нескольких химических веществ в 80 процентах выборки из 139 восприимчивых ручьев в 30 штатах. [27] Наиболее распространенными обнаруженными фармацевтическими препаратами были безрецептурные препараты; также были обнаружены моющие средства , антипирены , пестициды , натуральные и синтетические гормоны , а также ряд антибиотиков и рецептурных препаратов . [28]
Исследование 2006 года обнаружило обнаруживаемые концентрации 28 фармацевтических соединений в стоках очистных сооружений, поверхностных водах и осадках. Терапевтические классы включали антибиотики , анальгетики и противовоспалительные средства, регуляторы липидов , бета-блокаторы , противосудорожные средства и стероидные гормоны . Хотя большинство химических концентраций были обнаружены на низких уровнях (нанограммы/литр (нг/л)), остаются неопределенности относительно уровней, при которых возникает токсичность, и рисков биоаккумуляции этих фармацевтических соединений. [29]
Помимо выявленного поступления от человеческой медицины, по-видимому, существует диффузное загрязнение от фармацевтических препаратов, используемых в других областях, таких как сельское хозяйство. Исследования в Германии , Франции и Шотландии показали следы PPCPs выше по течению от стоков очистных сооружений в реки. Отчет noPILLS показал, что «вся цепочка лекарственных продуктов должна быть рассмотрена для многоточечного, целевого вмешательства». [18]
Масштаб воздействия фармацевтических препаратов и средств личной гигиены на человека из окружающей среды является сложной функцией многих факторов. Эти факторы включают концентрации, типы и распределение фармацевтических препаратов в окружающей среде; фармакокинетику каждого препарата; структурную трансформацию химических соединений либо через метаболизм, либо через естественные процессы деградации; и потенциальную биоаккумуляцию препаратов. [30] Необходимы дополнительные исследования для определения воздействия на человека длительного воздействия низких уровней PPCP. Полный эффект смесей низких концентраций различных PPCP также неизвестен. [31]
«Оценка риска Агентства по охране окружающей среды США утверждает, что допустимая суточная доза (ADI) фармацевтических препаратов составляет около 0,0027 мг/кг в день». [ необходима цитата ] Из-за отсутствия исследований рекомендаций по токсичности и их влияния на здоровье человека сложно определить здоровую дозировку для воды, загрязненной фармацевтическими препаратами. «Проверенный размер выборки фармацевтических препаратов не дает полного представления о воздействии на человека. Только 17 из 3000 рецептов проверяются в питьевой воде». [ необходима цитата ]
Кроме того, «в правилах EPA и FDA указано, что лекарство или химикат не считаются вредными, пока не будет доказано, что вещество наносит вред». [32] Это означает, что США не тестируют и не проверяют на наличие тысяч потенциальных загрязнителей в питьевой воде. Оценки риска для здоровья не проводились для предоставления конкретных доказательств связи фармацевтического загрязнения и неблагоприятных последствий для здоровья человека.
«Однако неблагоприятные последствия для здоровья наблюдаются у водных организмов. Рыбы, живущие вблизи водоочистных сооружений, как сообщается, феминизируются». [32] «У некоторых самцов рыб начали развиваться яичники и другие феминизированные характеристики из-за фармацевтического загрязнения, а популяция некоторых видов сократилась из-за воздействия EE2 и других гормональных веществ ECD». [ необходима цитата ]
Хотя исследования показали, что PPCP присутствуют в водоемах по всему миру, ни одно исследование не показало прямого воздействия на здоровье человека. Однако отсутствие эмпирических данных не может исключить возможность неблагоприятных последствий из-за взаимодействия или долгосрочного воздействия этих веществ. Поскольку количество этих химикатов в водоснабжении может составлять части на триллион или части на миллиард, трудно химически определить точное количество присутствующих веществ. Поэтому многие исследования [30] были сосредоточены на определении того, существуют ли концентрации этих фармацевтических препаратов на уровне или выше допустимого суточного потребления (ADI), при котором могут возникнуть предполагаемые биологические результаты. [30]
В дополнение к растущей обеспокоенности по поводу рисков для здоровья человека от фармацевтических препаратов через воздействие окружающей среды, многие исследователи размышляли о возможности индуцирования устойчивости к антибиотикам. Одно исследование обнаружило 10 различных антибиотиков в сточных водах очистных сооружений, поверхностных водах и отложениях. [33] Некоторые микробиологи полагают, что если концентрации антибиотиков превышают минимальные ингибирующие концентрации (МИК) вида патогенных бактерий, будет оказываться селективное давление и, как следствие, будет селективно поощряться устойчивость к антибиотикам. Также было продемонстрировано, что даже при субингибирующих концентрациях (например, одна четверть МИК) несколько антибиотиков способны оказывать влияние на экспрессию генов (например, как показано для модуляции экспрессии генов, кодирующих токсины, у Staphylococcus aureus). [34]
Для справки: минимальная ингибирующая концентрация эритромицина , эффективная против 90 процентов выращенных в лаборатории бактерий Campylobacter , наиболее распространенного пищевого патогена в Соединенных Штатах, составляет 60 нг/мл. [35] В одном исследовании было обнаружено, что средняя концентрация эритромицина, часто назначаемого антибиотика, составляла 0,09 нг/мл в сточных водах очистных сооружений. [33] Кроме того, перенос генетических элементов среди бактерий наблюдался в естественных условиях на очистных сооружениях, а селекция устойчивых бактерий была задокументирована в канализациях, принимающих сточные воды с фармацевтических заводов. [34] Более того, устойчивые к антибиотикам бактерии могут также оставаться в осадке сточных вод и попадать в пищевую цепочку, если осадок не сжигается, а используется в качестве удобрения на сельскохозяйственных землях. [18]
Связь между восприятием риска и поведением многогранна. Управление рисками становится наиболее эффективным, когда понятна мотивация поведения утилизации неиспользованных фармацевтических препаратов. Согласно исследованию, проведенному Куком и Беллисом в 2001 году, было обнаружено мало корреляции между восприятием риска и знаниями относительно фармацевтических отходов. [36] Это исследование предостерегает от эффективности попыток изменить поведение общественности в отношении этих проблем со здоровьем путем предупреждения их о рисках, связанных с их действиями. [36]
Рекомендуется принимать осторожные меры для информирования общественности таким образом, чтобы не вызывать чувство вины, а скорее повышать осведомленность общественности. Например, исследование, проведенное Норлундом и Гарвиллом в Швеции (2003) [37] , показало, что некоторые люди могут пойти на личную жертву с точки зрения комфорта, поскольку они чувствуют, что это будет полезно для уменьшения дальнейшего ущерба окружающей среде, наносимого использованием автомобилей. Осведомленность о проблемах загрязнения воздуха стала фактором, повлиявшим на их решение принять меры по выбору более экологически благоприятного вида транспорта. Таким образом, цель проекта Баунда заключается в том, влияет ли восприятие риска, связанного с фармацевтическими препаратами, на то, как обычно утилизируются лекарства.
Для проведения этого исследования фармацевтические препараты были сгруппированы по их терапевтическому действию, чтобы помочь участникам идентифицировать их. Восемь терапевтических групп перечислены ниже: антибактериальные препараты , антидепрессанты , антигистаминные препараты , противоэпилептические препараты , гормональные препараты и регуляторы липидов . Затем был создан опрос для изучения моделей утилизации участниками и их восприятия существующего риска или угрозы для окружающей среды. В первой части опроса респондентам были заданы следующие вопросы: 1. Когда и как они утилизировали фармацевтические препараты. 2. Как они воспринимают риск для окружающей среды, создаваемый фармацевтическими препаратами. 3. Чтобы дифференцировать риски, связанные с различными классами фармацевтических препаратов. Вторая часть опроса включала каждую из восьми фармацевтических групп, описанных выше, по отдельности. Наконец, в третьей части запрашивалась информация о возрасте, поле, профессии, почтовом индексе и образовании участников. Размер выборки участников был точным по сравнению с фактическим распределением мужчин и женщин в Великобритании: выборка - 54,8 процента были женщинами и 45,2 процента мужчинами против фактического - в Великобритании 51,3 процента женщин и 48,7 процента мужчин. Результаты показали, что когда лекарство необходимо выбросить, 63,2 процента участников выбрасывают его в мусорное ведро, 21,8 процента возвращают его фармацевту и 11,5 процента выбрасывают его через унитаз/раковину, в то время как оставшиеся 3,5 процента оставляют его. Только половина респондентов считали, что фармацевтические препараты могут быть потенциально вредны для окружающей среды. При рассмотрении факторов, имеющих отношение к восприятию риска, не было обнаружено определенной связи между восприятием и образованием или доходом.
Доктор Баунд отметил, что участие в альтруистических мероприятиях, таких как группы по охране окружающей среды, может дать членам возможность лучше понять последствия своих действий в окружающей среде. Что касается водной среды, то трудно осознать благоприятные последствия правильной утилизации лекарств. Также существует вероятность того, что поведение человека будет затронуто только в том случае, если существует серьезный риск для него самого или людей, а не угроза окружающей среде. Несмотря на то, что существуют серьезные угрозы фармацевтического загрязнения, приводящие к феминизации определенных видов рыб, они имеют меньший приоритет, поскольку их нелегко понять или испытать широкой общественности. По мнению Джонатана П. Баунда, предоставление информации о том, как именно правильно утилизировать неиспользованные лекарства, в сочетании с просвещением о рисках может иметь более позитивный и сильный эффект.
Было сделано несколько рекомендаций и инициатив для предотвращения фармацевтического загрязнения окружающей среды. Важные практики включают:
Во-первых, крайне важно, чтобы пациенты были осведомлены о фармацевтическом загрязнении и его опасном воздействии на людей, животных и окружающую среду в целом. Обучая пациентов правильной утилизации неиспользованных лекарств, предпринимаются шаги для дальнейшего предотвращения попадания фармацевтических отходов в окружающую среду. Потребители должны принять меры предосторожности, прежде чем выбрасывать лекарства в мусорное ведро или смывать их в унитаз. [ необходима цитата ] Были созданы общественные программы возврата, чтобы потребители могли сдавать неиспользованные лекарства для правильной утилизации. [ необходима цитата ] Еще одна инициатива заключается в том, чтобы аптеки служили пунктами возврата для правильной утилизации лекарств, например, путем установки контейнеров для переработки, чтобы клиенты могли сдавать неиспользованные или просроченные лекарства во время покупок. [38] Кроме того, медицинские фонды могли бы получать эти лекарства для выдачи их нуждающимся людям, уничтожая при этом те, которые находятся в избытке или просрочены. Кроме того, обучение врачей и пациентов важности правильной утилизации лекарств и заботе об окружающей среде поможет еще больше сократить фармацевтические отходы.
Кроме того, реализация инициатив для больниц, направленных на улучшение практики утилизации опасных отходов, может оказаться полезной. Агентство по охране окружающей среды США поощряет больницы разрабатывать эффективные практики утилизации фармацевтических отходов, предоставляя им гранты. [38] Этот стимул может быть очень полезным для других больниц по всему миру.
Кроме того, «Для нас крайне важно разработать аналитический метод идентификации, тестирования и регулирования количества фармацевтических препаратов в водных системах». [32] Данные должны быть собраны для точного измерения распространенности фармацевтических препаратов в питьевой воде. «Необходимо провести множественные оценки риска для здоровья, чтобы понять последствия длительного воздействия фармацевтических препаратов в питьевой воде». [32]
Необходимо разработать программы на уровне сообщества для мониторинга воздействия и последствий для здоровья. Мы должны поощрять фармацевтическую промышленность разрабатывать технологии, которые извлекают фармацевтические препараты из водных путей. «Необходимо провести обширные исследования для определения количества фармацевтического загрязнения в окружающей среде и его воздействия на животных и морскую жизнь». [32]
Многие фармацевтические препараты проходят через организм человека в неизменном виде, поэтому есть преимущества, когда человеческие экскременты не попадают в водные пути, даже после обычной очистки сточных вод, которая также не удаляет большую часть этих химикатов. Поэтому предпочтительнее, чтобы человеческие фекалии и моча попадали в плодородную почву, где они получат более эффективную обработку многочисленными микробами, обнаруженными там, в течение более длительного времени, и не попадали в водные пути. [39] : 15 Этого можно достичь с помощью использования сухих туалетов с отводом мочи , компостных туалетов и Arborloos .
Хотя все эффекты большинства PPCP на окружающую среду не изучены, существует обеспокоенность относительно их потенциального вреда, поскольку они могут действовать непредсказуемо при смешивании с другими химикатами из окружающей среды или концентрироваться в пищевой цепи. Кроме того, некоторые PPCP активны при очень низких концентрациях и часто высвобождаются непрерывно в больших или широко распространенных количествах.
Из-за высокой растворимости большинства PPCP водные организмы особенно уязвимы к их воздействию. Исследователи обнаружили, что класс антидепрессантов может быть обнаружен у лягушек и может значительно замедлить их развитие. [ медицинская цитата необходима ] Повышенное присутствие эстрогена и других синтетических гормонов в сточных водах из-за контроля рождаемости и гормональной терапии было связано с повышенной феминизацией подвергшихся воздействию рыб и других водных организмов. [40] Химические вещества в этих продуктах PPCP могут влиять как на феминизацию, так и на маскулинизацию различных рыб, тем самым влияя на их репродуктивные показатели. [17]
Помимо того, что они встречаются только в водных путях, ингредиенты некоторых PPCPs также можно найти в почве. Поскольку некоторые из этих веществ требуют длительного времени или не могут быть биологически разложены, они продвигаются вверх по пищевой цепочке. [ необходима медицинская цитата ] Информация, касающаяся транспортировки и судьбы этих гормонов и их метаболитов при утилизации молочных отходов, все еще изучается, однако исследования показывают, что внесение твердых отходов в почву, вероятно, связано с большим количеством проблем, связанных с загрязнением гормонами. [41] Загрязнение от PPCPs влияет не только на морские экосистемы, но и на те среды обитания, которые зависят от этой загрязненной воды.
Существуют различные опасения относительно воздействия фармацевтических препаратов, обнаруженных в поверхностных водах, и в частности угроз для радужной форели, подвергающейся воздействию очищенных сточных вод. Анализ этих фармацевтических препаратов в плазме крови рыб по сравнению с терапевтическими уровнями в плазме человека дал важную информацию, предоставляющую средства оценки риска, связанного с отходами лекарств в воде.
Радужная форель подвергалась воздействию неразбавленных, очищенных сточных вод в трех различных местах в Швеции. Они подвергались воздействию в течение 14 дней, в то время как 25 фармацевтических препаратов измерялись в плазме крови на разных уровнях для анализа. [42] Прогестин левоноргестрел был обнаружен в плазме крови рыб в концентрациях от 8,5 до 12 нг мл-1, что превышает терапевтический уровень плазмы человека. Было показано , что измеренный уровень левоноргестрела в сточных водах в трех областях снижает плодовитость радужной форели. [ необходим неосновной источник ]
Три участка, выбранных для полевых испытаний, находились в Стокгольме, Гетеборге и Умео. Они были выбраны в соответствии с их различной степенью технологий очистки, географическим положением и размером. Очистка сточных вод включает активную очистку ила, удаление азота и фосфора (за исключением Умео), первичное осветление и вторичное осветление. Молодь радужной форели была закуплена у Antens fiskodling AB, Швеция и Umlax AB, Швеция. Рыба подвергалась воздействию аэрированных, неразбавленных, очищенных сточных вод. Поскольку все участки прошли очистку ила, можно сделать вывод, что они не являются репрезентативными для нижней границы эффективности очистки. Из 21 фармацевтического препарата, обнаруженного в образцах воды, 18 были обнаружены в сточных водах, 17 в плазме, и 14 фармацевтических препаратов были обнаружены как в сточных водах, так и в плазме. [ необходим непервичный источник ]
Начиная с середины 1960-х годов экологи и токсикологи начали выражать обеспокоенность по поводу потенциальных неблагоприятных последствий воздействия фармацевтических препаратов на водоснабжение, но только десятилетие спустя присутствие фармацевтических препаратов в воде было хорошо задокументировано. Исследования 1975 и 1977 годов обнаружили следовые концентрации клофибриновой кислоты и салициловой кислоты в очищенной воде. [43] Широко распространенная обеспокоенность и исследования воздействия PPCPs в основном начались в начале 1990-х годов. До этого времени PPCPs в значительной степени игнорировались из-за их относительной растворимости и сдерживания в водных путях по сравнению с более известными загрязнителями, такими как агрохимикаты , промышленные химикаты и промышленные отходы и побочные продукты. [44]
С тех пор большое внимание было уделено экологическому и физиологическому риску, связанному с фармацевтическими соединениями и их метаболитами в воде и окружающей среде. В последнее десятилетие большинство исследований в этой области были сосредоточены на стероидных гормонах и антибиотиках. Существует опасение, что стероидные гормоны могут действовать как эндокринные разрушители . Некоторые исследования показывают, что концентрации этинилэстрадиола , эстрогена, используемого в оральных контрацептивах и одного из наиболее часто назначаемых фармацевтических препаратов, могут вызывать эндокринные нарушения у водных и земноводных диких животных в концентрациях всего 1 нг/л. [30]
Текущие исследования PPCP направлены на то, чтобы ответить на следующие вопросы: [45]
Фармакоэкология является расширением фармаконадзора, поскольку она имеет дело конкретно с экологическими и экологическими эффектами лекарств, назначаемых в терапевтических дозах. [46] Фармакологи с этой особой экспертизой (известные как фармакоэкологи) становятся необходимым компонентом любой команды, оценивающей различные аспекты безопасности лекарств в окружающей среде. [46] Мы должны рассматривать эффекты лекарств не только в медицинской практике, но и их воздействие на окружающую среду. Любое хорошее клиническое исследование должно рассматривать воздействие конкретных лекарств на окружающую среду. Вещи, которые нам нужно рассмотреть в фармакоэкологии, — это лекарства и их точная концентрация в различных частях окружающей среды. [47]
Фармакоэкология — это специфическая область фармакологии, а не исследований окружающей среды. Это связано с тем, что она занимается лекарствами, проникающими через живые организмы путем элиминации. [46]
Фармаконадзор — это новая отрасль науки, которая родилась в 1960 году после катастрофы с талидомидом. Талидомид является тератогеном и вызывает ужасные врожденные аномалии. Катастрофа с талидомидом привела к современному подходу к безопасности лекарств и отчетности о побочных эффектах. [48]
Согласно EPA, фармаконадзор — это наука, направленная на выявление любых неблагоприятных последствий применения фармацевтических препаратов у людей после их использования. Однако экофармаконадзор — это наука и деятельность, направленная на выявление, оценку, понимание и предотвращение неблагоприятных последствий применения фармацевтических препаратов в окружающей среде, которые влияют на людей и другие виды животных. [ необходима цитата ] Ученые все больше внимания уделяют влиянию лекарственных препаратов на окружающую среду. В последние годы мы смогли увидеть, как фармацевтические препараты для людей обнаруживаются в окружающей среде, большинство из которых обычно находятся на поверхности воды. [ необходима цитата ]
Важность экофармаконадзора заключается в мониторинге неблагоприятных последствий воздействия фармацевтических препаратов на человека через воздействие на окружающую среду. [ необходима цитата ] Благодаря этой относительно новой области науки исследователи постоянно разрабатывают и изучают воздействие фармацевтических препаратов на окружающую среду и его риск для человека и животных. Оценка экологического риска является нормативным требованием при запуске любого нового препарата. [ необходима цитата ] Эта мера предосторожности стала необходимым шагом на пути к пониманию и предотвращению неблагоприятных последствий остатков фармацевтических препаратов в окружающей среде. Важно отметить, что фармацевтические препараты попадают в окружающую среду в результате выделения лекарств после использования человеком, больниц и неправильной утилизации неиспользованных лекарств пациентами. [ необходима цитата ]
Экофармакология занимается проникновением химикатов или лекарств в окружающую среду любым путем и в любой концентрации, нарушающей баланс экологии (экосистемы), как следствие. Экофармакология — это широкий термин, который включает исследования «PPCPs» независимо от доз и пути попадания в окружающую среду. [49] [50] [51]
Геология области карстового водоносного горизонта способствует перемещению PPCP с поверхности в грунтовые воды. Относительно растворимая коренная порода создает карстовые воронки, пещеры и тонувшие ручьи, в которые легко стекает поверхностная вода с минимальной фильтрацией. Поскольку 25% населения получают питьевую воду из карстовых водоносных горизонтов, это влияет на большое количество людей. [52] Исследование карстовых водоносных горизонтов на юго-западе Иллинойса, проведенное в 2016 году, показало, что в 89% проб воды было измерено одно или несколько PPCP. Триклокарбан (противомикробный препарат) был наиболее часто обнаруживаемым PPCP, а гемфиброзил (сердечно-сосудистый препарат) был вторым по частоте обнаружения. Другими обнаруженными PPCP были триметоприм, напроксен, карбамазепин, кофеин, сульфаметоксазол и флуоксетин. Данные свидетельствуют о том, что стоки из септика являются вероятным источником PPCP. [52] [53]
Очистные сооружения сточных вод (STP) работают с физическими, химическими и биологическими процессами для удаления питательных веществ и загрязняющих веществ из сточных вод. Обычно STP оборудованы первичным механическим отделением твердых частиц (ватные палочки, ткань, предметы гигиены и т. д.), появляющихся во входящей воде. После этого могут быть установлены фильтры, отделяющие более мелкие частицы, которые либо присутствуют во входящей воде, либо образуются в результате химической обработки воды флокулянтами.
Многие STP также включают один или несколько этапов биологической очистки. Стимулируя активность различных штаммов микроорганизмов физически, их активность может быть повышена для разложения органического содержимого сточных вод до 90% и более. В некоторых случаях используются также более продвинутые методы. Сегодня наиболее часто используемые этапы продвинутой очистки, особенно в отношении микрозагрязнителей, следующие:
PPCPs трудно удалить из сточных вод обычными методами. Некоторые исследования показывают, что концентрация таких веществ в воде, выходящей из завода, даже выше, чем в воде, поступающей на завод. Многие факторы, включая pH окружающей среды, сезонные колебания и биологические свойства, влияют на способность STP удалять PPCPs. [2]
Исследование 2013 года на станции очистки питьевой воды показало, что из 30 PPCP, измеренных как в источнике воды, так и в местах с питьевой водой, в среднем 76% PPCP были удалены на станции очистки воды. Было обнаружено, что озонирование является эффективным процессом очистки для удаления многих PPCP. Однако есть некоторые PPCP, которые не были удалены, такие как DEET, используемый в качестве спрея от комаров, нонилфенол, который является поверхностно-активным веществом, используемым в моющих средствах, антибиотик эритромицин и гербицид атразин. [54]
Несколько исследовательских проектов работают над оптимизацией использования передовых методов очистки сточных вод в различных условиях. Передовые методы существенно увеличат затраты на очистку сточных вод. В европейском проекте сотрудничества между 2008 и 2012 годами для сравнения были разработаны четыре очистных сооружения для больничных сточных вод в Швейцарии , Германии , Нидерландах и Люксембурге для исследования скорости устранения концентрированных сточных вод с фармацевтическими «коктейлями» с использованием различных и комбинированных передовых технологий очистки. [55] В частности, немецкая STP в больнице Мариенхоспитал Гельзенкирхен продемонстрировала эффекты комбинации мембран, озона, порошкообразного активированного угля и песчаной фильтрации. [56] Но даже максимальное количество установленных технологий не может устранить 100% всех веществ, и особенно рентгеноконтрастные вещества практически невозможно устранить. Исследования показали, что в зависимости от установленных технологий затраты на очистку для такого больничного лечебного учреждения могут составлять до 5,50 евро за м3 . [ 57] Другие исследования и сравнения ожидают, что затраты на очистку увеличатся до 10%, в основном из-за спроса на энергию. [58] Поэтому важно определить наилучшую доступную технологию, прежде чем масштабные инвестиции в инфраструктуру будут внедрены на широкой основе.
Судьба входящих фармацевтических остатков в STP непредсказуема. Некоторые вещества, по-видимому, более или менее полностью устраняются, в то время как другие проходят различные этапы в STP без изменений. Нет никаких систематических знаний, чтобы предсказать, как и почему это происходит.
Остатки фармацевтических препаратов, которые были конъюгированы (связаны с желчной кислотой) перед тем, как быть выведенными из организма пациентов, могут подвергаться деконъюгации в STP, что приводит к более высоким уровням свободного фармацевтического вещества на выходе из STP, чем во входящей воде. Некоторые фармацевтические препараты с большими объемами продаж не были обнаружены в входящей воде в STP, что указывает на то, что полный метаболизм и деградация должны были произойти уже у пациента или во время транспортировки сточных вод из домохозяйства в STP.
В Соединенных Штатах Агентство по охране окружающей среды опубликовало правила очистки сточных вод для фармацевтических производственных предприятий. [59] Агентство по охране окружающей среды также опубликовало правила очистки сточных вод для производственных предприятий. [60]
Агентство по охране окружающей среды опубликовало правила утилизации опасных отходов фармацевтических препаратов в медицинских учреждениях в 2019 году. [61] Агентство также изучило практику утилизации для медицинских учреждений, где неиспользованные фармацевтические препараты могут быть смыты, а не помещены в твердые отходы, но не разработало правила утилизации сточных вод. [62]
Не существует национальных правил, регулирующих утилизацию потребителями на очистных сооружениях (т. е. сброс в канализацию). Для решения проблемы фармацевтических препаратов, которые могут присутствовать в питьевой воде, в 2009 году Агентство по охране окружающей среды добавило три противозачаточных вещества и один антибиотик в свой Список кандидатов на загрязняющие вещества (CCL 3) для возможного регулирования в соответствии с Законом о безопасной питьевой воде . [63]
В 2019 году Виргинские острова США запретили солнцезащитные кремы, наносящие вред кораллам, в рамках растущей тенденции по защите коралловых рифов . [64]
80% таблеток в мире упакованы в блистерную упаковку , которая является наиболее удобным типом по нескольким причинам. [65] Блистерные упаковки состоят из двух основных компонентов: «крышки» и «блистера» (полости). Крышка в основном изготавливается из алюминия (Al) и бумаги . Полость состоит из поливинилхлорида (ПВХ), полипропилена (ПП), полиэстера (ПЭТ) или алюминия (Al). [65] Если пользователи используют правильные методы утилизации, все эти материалы могут быть переработаны , а вредное воздействие на окружающую среду может быть сведено к минимуму. Однако возникает проблема с неправильной утилизацией либо путем сжигания, либо путем утилизации как обычных бытовых отходов.
Сжигание блистерных упаковок напрямую приводит к загрязнению воздуха продуктами сгорания полипропилена ([C 3 H 6 ] n ), полиэстера ([C 10 H 8 O 4 ] n ) и поливинилхлорида ([CH 2 CHCl] n ). Реакции горения и продукты этих химических веществ указаны ниже.
[C 3 H 6 ] n + 9n/2 O 2 → 3n CO 2 +3n H 2 O
[C 10 H 8 O 4 ] n + 10n O 2 → 10n CO 2 +4n H 2 O
[CH 2 CHCl] n + 2n O 2 → n CO 2 + n H 2 O + n HCl + n CO
Несмотря на то, что полипропилен и полиэстер вредны для окружающей среды, наиболее токсичный эффект возникает при сгорании поливинилхлорида, поскольку он производит соляную кислоту (HCl), которая является раздражителем нижних и верхних дыхательных путей , что может вызвать неблагоприятные последствия для человека. [66]
Утилизация блистерных упаковок как обычных отходов, препятствует процессу переработки и в конечном итоге накапливается в почве или воде, что приведет к загрязнению почвы и воды , поскольку процессы биодеградации таких соединений, как ПВХ, ПП и ПЭТ, очень медленные. В результате можно наблюдать экологически вредные эффекты, такие как нарушения среды обитания и движения. Прием внутрь животными влияет на секрецию желудочных ферментов и стероидных гормонов , что может снизить пищевые стимулы , а также может вызвать проблемы с воспроизводством . [67] При низком pH алюминий может увеличивать свою растворимость в соответствии со следующим уравнением. В результате могут возникнуть негативные эффекты как для водных , так и для наземных экосистем [68] .
2Al (т) + 6H + → 2Al 3+ (вод) + 3H 2 (г) [69]
Применяя надлежащие методы утилизации, все производственные материалы блистерной упаковки, такие как ПП, ПЭ, ПВХ и алюминий, могут быть переработаны, а неблагоприятное воздействие на окружающую среду может быть сведено к минимуму. [ необходима ссылка ] Несмотря на то, что синтез этих полимеров относительно прост, процесс переработки может быть очень сложным, поскольку блистерная упаковка содержит металлы и полимеры вместе. [69]
В качестве первого шага переработки можно включить разделение Al и полимеров с использованием гидрометаллургического метода, который использует соляную кислоту (HCl) [69] . Затем ПВХ может быть переработан с использованием механических или химических методов. [70] Самая последняя тенденция заключается в использовании биоразлагаемых , экологически чистых «биопластиков», которые также называются биополимерами, такими как производные крахмала , целлюлозы , белка , хитина и ксилана для фармацевтической упаковки, чтобы уменьшить неблагоприятное воздействие на окружающую среду. [ требуется цитата ]
В маникюрных салонах сотрудники могут подвергаться воздействию десятков химических веществ, содержащихся в лаке для ногтей и средствах для снятия лака. [71] [72] [73] В состав лаков для ногтей входит множество ингредиентов, которые считаются токсичными, в том числе растворители, смолы, красители и пигменты, [74] среди прочего. [74] [75] [1] В начале 2000-х годов некоторые из токсичных компонентов, содержащихся в лаке для ногтей ( толуол , формальдегид и дибутилфталат ), начали заменять другими веществами. Одним из новых компонентов был трифенилфосфат , который известен как пластификатор , нарушающий работу эндокринной системы . [76] Теперь доступно много этикеток, включающих не только 3-Free, но и более высокие, например 5-Free или 12-Free. [76] Исследования возможных последствий для здоровья от воздействия лака для ногтей выявляют такие риски, как проблемы с кожей, респираторные заболевания, неврологические расстройства и репродуктивные нарушения. [77] [78] [79] [80]
Жидкость для снятия лака может попадать в водоемы и почву после попадания на свалки или в виде осадков, таких как дождь или снег. Однако из-за высокой летучести ацетона большая его часть, которая попадает в водоемы и почву, снова испаряется и возвращается в атмосферу. Не все молекулы ацетона снова испаряются, и поэтому, когда ацетон остается в водоемах или почве, происходит реакция. Жидкость для снятия лака легко испаряется, потому что межмолекулярные силы ацетона слабы. Молекула ацетона не может легко притягивать другие молекулы ацетона, потому что ее водороды не являются слегка положительными. Единственная сила, которая удерживает молекулы ацетона вместе, — это его постоянные диполи, которые слабее водородных связей. [81]
Поскольку жидкость для снятия лака является растворителем, она растворяется в воде. Когда ацетон растворяется в воде, он образует водородные связи с водой. Чем больше жидкости для снятия лака попадает в гидросферу, тем выше концентрация ацетона, а затем и концентрация раствора, образующегося при связывании ацетона и воды. Если утилизировать достаточное количество жидкости для снятия лака, она может достичь уровня смертельной дозы для водной флоры и фауны.
Жидкость для снятия лака также может попасть в литосферу через свалки и осадки. Однако она не будет связываться с почвой. Микроорганизмы в почве будут разлагать ацетон. [82] Следствием разложения ацетона микроорганизмами является риск того, что он может вызвать истощение кислорода в водоемах. Чем больше ацетона доступно для разложения микроорганизмами, тем больше размножается микроорганизмов и, таким образом, истощение кислорода, поскольку больше микроорганизмов потребляют доступный кислород.
Когда жидкость для снятия лака испаряется, ацетон попадает в атмосферу в газообразной фазе. В газообразной фазе ацетон может подвергаться фотолизу и распадаться на оксид углерода, метан и этан. [83] Когда температура находится в диапазоне от 100 до 350 градусов по Цельсию, происходит следующий механизм [84] :
(CH 3 )2CO + hv → CH 3 + CH 3 CO
СН3СО → СН3 + СО
СН 3 + (СН 3 )2CO → СН 4 + СН 2 СОСН 3
2CH3 → C2H6
Второй путь, по которому жидкость для снятия лака может попасть в атмосферу, — это реакция с гидроксильными радикалами. Когда ацетон реагирует с гидроксильными радикалами, его основным продуктом является метилглиоксаль. [82] Метилглиоксаль — это органическое соединение, которое является побочным продуктом многих метаболических путей. Это промежуточный предшественник для многих конечных продуктов гликирования , которые образуются при таких заболеваниях, как диабет или нейродегенеративные заболевания. Происходит следующая реакция:
(CH3 ) 2CO + ·OH → CH3C ( O)OH + · CH3
CH 3 C(O)OH + ·CH 3 → CH 3 C(O)COH + 3H + [ необходимо разъяснение ]
Солнцезащитные кремы используют различные химические соединения для предотвращения УФ-излучения , такие как бензофенон , октокрилен , октиноксат и др. Эти химические соединения влияют на жизнь коралловых рифов на разных стадиях их жизни и способствуют обесцвечиванию кораллов . [3]