Мій фільтр

Ліки в воді

Час читання: 0 хв.
Ліки в воді

"Ліки в питній воді — це страшна екологічна загроза світового масштабу. Фармацевтичні фірми не бажають і чути про цю проблему — їм не хочеться витрачати колосальні гроші на розробку і впровадження ліків, які б повністю засвоювалися організмом. Але вже в найближчі два-три роки їм доведеться прислухатися до думки екологів і кардинально змінити стратегію виробництва ліків".

Томас Терне

Все частіше прихильники здорового способу життя говорять про те, що багато наших недугів виникають від того, що ми мало п'ємо води. Ось тільки питання: "якої?"

Міжнародна база хімічних речовин включає 56 мільйонів найменувань. І щороку в неї додається 50 тисяч заново синтезованих сполук. ГДК (гранично допустимі концентрації) визначені лише для 1% потенційних забруднювачів питної води. А лабораторії, що проводять контроль, можуть враховувати й того менше.

Тисячі фармацевтичних фабрик щорічно викидають на світовий ринок десятки мільйонів тонн ліків. Обсяг продажів лікарських препаратів в світі перевищує обсяг продажів нафти. До недавнього часу ніхто не замислювався про їх остаточну долю. Вчені встановили, що понад половину лікарських препаратів виводиться з організму людини в біологічно активній формі та практично не втрачає своїх властивостей. Вони в колосальних кількостях потрапляють у стічні води, а звідти в джерела питної води.

Велика кількість лікарських засобів населенням не використовується і потрапляє в сміттєві контейнери. Все частіше виявляються у водному середовищі медикаменти і їх метаболіти. Сучасні хімічні фармацевтичні субстанції — дуже складні та чисті речовини, тому при їх виробництві застосовується безліч різних додаткових хімічних компонентів. І все це тими чи іншими шляхами потрапляє в питну воду.

У 2007 році німецькі хіміки Томас Хеберер і Ганс-Юрген Стан виявили в грунтових водах Німеччини та Швейцарії значні кількості популярного в Європі препарату для зниження вмісту холестерину в крові. Незабаром вчені знайшли в річках, озерах і глибоких водоносних пластах і інші ліки. Отже, кожен з нас щодня з-під крана споживає цілу аптечку сильнодіючих лікарських препаратів!

Очисні споруди, як правило, не пристосовані для уловлювання або розкладання як самих лікарських засобів, так і безлічі засобів гігієни. Ефективним способом для очищення стічних вод могло б бути озонування, фотокаталітична деструкція, мембранна фільтрація, зворотний осмос, установки термічного знешкодження, активоване вугілля та ін. Пропонують навіть створити спеціальні туалети для очищення та утилізації сечі (в лікарнях, амбулаторіях). Однак вартість додаткової очистки води складе 5-20 євро в рік на людину, яким сьогодні знаходиться інше застосування.

Відходи лікарських і фармацевтичних засобів отримали назву органічних мікрозабрудників (ОМЗ). Вони включають фармацевтичні препарати, засоби особистої гігієни, а також пестициди та входять в перелік пріоритетних забруднюючих речовин Управління з охорони навколишнього середовища США, а також є пріоритетними для Європейського агентства з навколишнього середовища. Поява ОМЗ в життєво важливих джерелах, таких як поверхневі та грунтові води, а, відповідно, і в питній воді, в концентраціях між ng L-1 до декількох μg L-1 має вкрай негативний вплив на якість води.

У 2015 році Європейською комісією був розроблений контрольний список речовин, які підлягають моніторингу в масштабах Європейського союзу — Директива 2015/495/ЄС від 20 березня 2015 року. У контрольний список були включені речовини, раніше згадані в Директиві 39/2013/ЄС, а саме диклофенак і синтетичний гормон 17-альфа-етинілестрадіол (ЕЕ2), природний гормон 17-бетаестрадіол (Е2) і естрон (E1); до контрольного списку з 10 речовин/групи речовин відносяться також три макролідних антибіотики (азитроміцин, кларитроміцин та еритроміцин), перерахований ряд пестицидів (метіокарб, оксадіазон, імідаклоприд, тіаклоприд, тіаметоксам, клотіанідін, ацетаміприд і тріаллат), УФ-фільтр (2-етилгексил -4-метоксіціннамат) і антиоксидант (2,6-ді-трет-бутил-4-метілфенол), який використовується в якості харчової добавки. Нажаль, практично відсутня інформація про речовини, які не були включені в контрольний список Директиви 2015/495/ЄС через їх низький вміст в пробах води в ході моніторингу.

ОМЗ можуть бути як природного, так і антропогенного походження. Наприклад, джерелами ОМЗ в Центральній Європі є:

  1. промислові стічні води;
  2. стоки сільського господарства і тваринництва;
  3. звалища побутових відходів;
  4. побутові та лікарняні стічні води, з яких ОМЗ можуть потрапляти в різні джерела води, як показано на схемі.

У переважній більшості випадків існуючі технології очищення стічних вод не призначені для видалення ОМЗ, як за фізико-хімічними причин, так і з огляду на їх низький вміст в очищуваній воді. Остання обставина істотно знижує ефективність традиційних технологій очищення навіть в тих випадках, коли відсутні принципові фізико-хімічні труднощі. Водночас токсичність ОМЗ дуже висока і присутність навіть в мінімальних кількостях цих речовин у питній воді може призвести до тяжких наслідків.

Слід особливо відзначити, що більшість наукових робіт, присвячених впливу ОМЗ на живі організми, використовує для досліджень тільки один фармацевтичний препарат і при цьому не враховує ефект підсумовування, який може посилювати їх негативний вплив. Наприклад, антибіотик лінкоміцин проявляє такі властивості в комбінації з 27 додатковими хімічними речовинами. Разом з тим, дослідження показують, що мікрозабруднення мультикомпонентних сумішей, що містить одночасно кілька фармацевтичних препаратів, можуть взаємодіяти один з одним, маючи при цьому комплексну токсичність для організмів. Так, наприклад, одночасна присутність у воді диклофенаку, ібупрофену, напроксену та ацетилсаліцилової кислоти призводить до синергічного ефекту токсичності.

Якщо підсумувати деякі дані по виявленню речовин з контрольного списку Директиви 2015/495/ЄС, то вимальовується критична картина стану водних ресурсів.

В даний час необхідне проведення досліджень з питань ефективності методів очищення для видалення класу речовин за списком Директиви 2015/495/ЄС в реальних операційних умовах. Оскільки ці сполуки присутні у вигляді залишкових концентрацій, а їх комбінації представлені у всіх типах водних об'єктів (міські стічні води, поверхневі та підземні води), потрібна інтенсифікація сукупних зусиль всіх організацій, що відповідають за питання водоочищення та водопідготовки. З огляду на масштабність розглянутої проблеми, необхідно об'єктивно розглядати можливі її рішення, враховуючи як їх ефективність, так і вартість.

Почастішання випадків виявлення ОМЗ і неефективність існуючих очисних споруд для їх видалення сприяють розширенню списку небезпечних речовин і потребують удосконалення методів водоочищення та водопідготовки.

Детальне дослідження різних методів для видалення ОМЗ з водних об'єктів було проведено Сайрамом Судхакараном і його командою. Результати опубліковані в роботі Organic Micropollutants in Water: Environmental Informatics, Lambert Academic Publishing, 2014. Ми пропонуємо вашій увазі коротке резюме.

Традиційні методи очищення

Основними механізмами видалення мікрозабрудників є біологічне і/або хімічне перетворення та сорбційна очистка. Найбільш поширені технології із застосуванням активного мулу і мембранних біореакторів.

Ефективність систем з використанням активного мулу залежить від фізико-хімічних характеристик речовин, а також від природи мікробної середовища.

Мембранні біореактори з'явилися як альтернатива активного мулу і являють собою інтегровані рішення аеробної біодеградації та мембранного поділу. Даний метод більш ефективний при видаленні деяких ОМЗ.

Якщо зосередити увагу на речовинах з контрольного списку Директиви 2015/495/ЄС, то ступінь їх видалення на активному мулі становить 26-44%, в той час як для мембранних біореакторів цей показник перевищує 60%.

Процеси окиснення

Окисні процеси концептуально засновані на виробництві частинок з високою реакційною здатністю, таких як гідроксил-радикали. Процеси окиснення можливо застосовувати при неселективному руйнуванні органічних забруднювачів і використовувати в якості попереднього очищення або доочищення розчинів в біологічних процесах.

При попередньому очищенні метою процесів окиснення є отримання більш біорозкладуваного продукту, який можна видалити традиційною біологічною обробкою. Процеси окиснення можуть бути використані для доочищення розчинів від ОМЗ з отриманням в ідеальних умовах в якості кінцевого продукту вуглекислого газу (двоокису вуглецю), води та неорганічних іонів.

Мембранні технології

Мембранна фільтрація в основному використовується для видалення мікроорганізмів і солей з води/стічних вод. Найпоширеніші мембранні технології включають системи низького тиску, такі як мікро- та ультрафільтрація, що працюють при тиску 0,5 і 1 МПа відповідно, і системи високого тиску, такі як нанофільтрація (НФ, робочий тиск 5 МПа) або зворотний осмос (до 7 - 15 МПа для систем зворотного осмосу високого тиску). Серед цих технологій системи високого тиску є найбільш підходящими для видалення ОМЗ.

Останні дослідження довели високу ефективність зворотного осмосу для видалення мікрозабрудників, тут процес залежить від ряду взаємодій (стеричних, електростатичного відштовхування та гідрофобності) між забруднюючими речовинами, розчином і мембраною. Серед мембранних процесів зворотний осмос розглядається як кінцева стадія водопідготовки для отримання максимального ефекту і досягнення 100% очищення.

Прямий осмос та мембранна дистиляція є ще однією альтернативою мембранним процесам; обидва методи засновані виключно на гідравлічному тиску. Метод прямого осмосу орієнтований на очищення стічних вод, в той час як метод мембранної дистиляції використовується при знесолюванні. Спроби застосувати ці методи для видалення ОМЗ показали, що вони не є самостійними та теоретично можуть працювати тільки в комбінації з іншими методами.

Застосування різних методів очищення на прикладі диклофенаку

Ми провели аналіз публікацій бази Scopus, присвячених питанням видалення диклофенаку розглянутими вище методами. Для початку познайомимося з об'єктом дослідження.

Диклофенак — нестероїдний протизапальний препарат з групи похідних фенілоцтової кислоти. В лікарських формах використовується у вигляді натрієвої солі.

В даний час застосовується в хірургії, травматології, спортивній медицині, неврології, гінекології, урології, онкології, офтальмології.

Диклофенак входить до переліку життєво необхідних і найважливіших лікарських засобів, однак фахівці пропонують повністю заборонити його через збільшення (приблизно на 40%) ризику інфарктів та інших серцево-судинних захворювань при тривалому прийомі.

Згідно з останніми дослідженнями диклофенак вважається шкідливим при його потраплянні в природне середовище (поверхневі, грунтові, стічні води), що відображено в постійному зростанні публікацій з питань видалення його різними методами.

Аналіз інформації відносно видалення диклофенаку, яка відображена в публікаціях останніх років, показує, що диклофенак може бути частково адсорбований на мулі та, зазвичай, погано біорозкладається, що передбачає невисокий ступінь очищення при використанні біореакторів; для цих методів ступінь очищення коливається в інтервалі від 50 до 80%. Щодо окисних процесів, то вони демонструють високі ступені очищення, в окремих випадках досягається 100% видалення диклофенаку, але поки наявні результати отримані на рівні лабораторних досліджень і представляють складну комбінацію з іншими методами.

Мембранні технології широко використовуються для видалення диклофенаку, і найбільш ефективними є комбіновані рішення, що дозволяють повністю видалити диклофенак з води. Наприклад, пілотна установка в місті Ансан (Південна Корея), яка об'єднує ультрафільтрацію і зворотний осмос та застосовувалася для очищення стічних вод, дозволила після ультрафільтрації знизити концентрацію диклофенаку в пермеаті до 69,7 ng L-1, а застосування зворотного осмосу дозволило повністю видалити диклофенак. В іншому випадку комбінація мікрофільтрації та зворотного осмосу, яка застосовувалася для очищення стічних вод в Жироні (Іспанія), дозволила знизити концентрацію диклофенаку нижче межі аналітичного виявлення, що означає 100% очищення.

На закінчення хотілося б відзначити наступне: до теперішнього часу в Україні проблема забруднення природних вод ОМЗ не розглядалася ні на офіційному, ні на академічному рівнях. У нашій країні відсутні нормативно-правові документи, які б регламентували скидання в водні об'єкти цих речовин. Згідно Пропозиції до Базового плану адаптації національного екологічного законодавства до законодавства Європейського Союзу, потрібне негайне розв'язання питання розробки та впровадження науково обґрунтованих нормативів гранично допустимого скидання ОМЗ в поверхневі води та суворого контролю за їх дотриманням. Поки ж все це здійсниться, залишається рекомендувати нашим громадянам використовувати для пиття воду, доочищену побутовими фільтрами.


Редакція журналу «Вода і водоочисні технології» звернулася за коментарем з питання доочистки води в домашніх умовах від органічних забруднення є мікрокількості до Марії Сусь, к.т.н., продакт-менеджера ТОВ НВО «Екософт».

Марія Сусь,

«Проблема присутності токсичних мікродомішок в питній воді дуже актуальна сьогодні. Раніше у всіх на слуху були важкі метали та побічні продукти дезінфекції води, зараз до них додалися ще й органічні мікрозабрудники. Безумовно радує світовий досвід і наукові досягнення, але все ж більше хвилює ситуація в рідній країні. Про можливості та стан наших водоочисних споруд говорить якість водопровідної води та доступна інформація в ЗМІ. Використання застарілих методів і зношеність устаткування не гарантують високу ефективність в боротьбі з традиційними забруднювачами, що вже говорити про нові. Для розв'язання цієї проблеми необхідна масштабна модернізація водопровідно-каналізаційного сектора, а це колосальні витрати, коштів на які зараз немає і найближчим часом не передбачається. Що ж робити? Можна чекати, а можна захистити себе вже сьогодні. Ми рекомендуємо нашим клієнтам використовувати побутові фільтри для доочищення питної води. Найбільш ефективним, звичайно ж, є побутовий зворотний осмос, оскільки застосування даного фільтра дозволяє видалити до 99% всіх домішок, що містяться у воді, в тому числі, як випливає з вищенаведеної інформації, і органічних мікрозабрудників. Купівля фільтра, за великим рахунком, не суттєво позначиться на вашому бюджеті, але при цьому гарантує безпеку і впевненість в якості води, яку ви п'єте.».

Перегляди: 4045
0 голос(а/ів)
Поділитися: