Dosering af kysten:Baltimore Countys utætte rør medicinerer Chesapeake Bay

I Baltimore, Maryland, utæt spildevandsinfrastruktur leverer titusindvis af menneskelige doser af lægemidler til Chesapeake Bay hvert år. Det rapporterer en ny undersøgelse i Miljøvidenskab og -teknologi der overvågede et bystrømsnetværk over en årelang periode. De påviste lægemiddelkoncentrationer var vedvarende, variabel, og fandt sted på økologisk relevante niveauer.

Farmaceutisk forurening til ferskvand er et globalt problem, der er dårligt kvantificeret. Blandinger af stoffer i søer, floder, og vandløb kan forstyrre dyrenes biologi og adfærd, algevækst, og andre økologiske processer - med skadelige kaskadeeffekter.

Hovedforfatter Megan Fork, en postdoc-forsker ved Cary Institute of Ecosystem Studies, siger, "Lægemidler kommer ind i ferskvand gennem flere veje, herunder spildevand fra spildevandsrensning og septiksystemer, samt landbrugsafstrømning. En vigtig, men ofte overset bidragsyder er aldring og defekt spildevandsinfrastruktur, som er almindeligt i mange ældre byer."

For et år, ugentlige vandprøver blev indsamlet fra seks steder i Baltimores Gwynns Falls vandskel. Fork forklarer, "Fordi Gwynns Falls vandløb ikke modtager spildevand, vi var i stand til at estimere årlige mængder af farmaceutisk forurening, der alene tilskrives utætte rør." Websteder repræsenterede en udviklingsgradient, lige fra forstæder til meget urbane. Holdet prøvede også et skovklædt referencested nordvest for Gwynns Falls vandskel.

Prøver blev screenet for 92 farmaceutiske forbindelser. På tværs af de syv studiesteder, 37 unikke forbindelser blev påvist. Det mest almindelige var antibiotikummet trimethoprim. Den højeste koncentration af lægemidler blev fundet, hvor Gwynns Falls møder Baltimores indre havn. Her, den smertestillende paracetamol var mest udbredt. Lægemiddelkoncentrationerne var højere på tættere befolkede steder.

For at estimere mængden af ​​farmaceutiske forbindelser, som utætte rør leverede til vandskellet hvert år (den årlige 'belastning'), holdet parrede data om lægemiddelkoncentrationer fundet ved Gwynns Falls-udløbet med flodudledningshastigheder registreret af en USGS-overvågningsstation på stedet. Årlige belastninger blev beregnet for ni lægemiddelklasser.

Resultaterne:utætte rør i Gwynns Falls vandskel leverer, hvad der svarer til titusindvis af doser af farmaceutiske forbindelser til Baltimores indre havn; dette inkluderer 30, 000 voksne doser af antidepressiva, 1, 700 doser antibiotika, og omkring 30, 000 tabletter acetaminophen. Koncentrationer var miljømæssigt relevante - på niveauer, der kunne påvirke organismers adfærd, biologi, og andre økologiske processer - og meget varierende, hvilket betyder, at akvatiske organismer udsættes for en konstant skiftende blanding af forbindelser.

Fork forklarer, "Det er vigtigt at fastslå mængderne af forurenende stoffer som f.eks. lægemidler, da lave koncentrationer kan vildlede regulatorer og ledere til at tro, at de er ubetydelige. I Baltimore ser vi allerede, at bakterier, der bor i vandløb, er resistente over for almindelige antibiotika, tyder på, at lave kroniske eksponeringer kan resultere i betydelige effekter på strømningslivet."

Næste, holdet beregnede den årlige vandskelle 'massebalance' for otte lægemiddelklasser. Målet:at afsløre de veje, hvormed farmaceutiske forbindelser, der indtages i Gwynns Falls vandskellet, kommer ind i miljøet, og hvordan disse veje adskiller sig blandt forbindelser.

Massebalanceberegninger tog hensyn til data om:per capita spildevandsvolumen, mængden af ​​forbrugte lægemidler (anslået ved hjælp af nationale data om recepter, skaleret til befolkningen i Gywnns Falls vandskel), koncentrationer af lægemidler i spildevand, andelen af ​​farmaceutiske forbindelser metaboliseret i kroppen versus andelen udskilt, mængden af ​​den farmaceutiske forurening, der fjernes ved spildevandsrensning, mængden der lækker, og den mængde, der kommer ud i miljøet via renset spildevandsanlæg.

Selvom Gwynns Falls vandskel ikke modtager spildevandsrensningsanlæg, spildevand produceret i Gwynns Falls vandskel bliver ledt væk til behandling i et nærliggende vandskel. Efter behandling, dette spildevand udledes i Chesapeake Bay. Dette afledte spildevand indgik i massebalanceberegningerne.

Emma Rosi, senior medforfatter og akvatisk økolog ved Cary Institute, forklarer, "Vores resultater viser, at planter og dyr, der er udsat for spildevand fra utætte rør, modtager en anden blanding af forbindelser end dem, der udsættes for spildevand fra spildevandsrensningsanlæg. I Gwynns Falls vandskel, spildevandsspildevand er den vigtigste leveringsvej for antibiotika, mens smertestillende medicin er mere tilbøjelige til at trænge ind i miljøet via utæt infrastruktur. Denne form for information er afgørende for at vurdere organismers eksponering for forskellige forbindelser og tilknyttede effekter."

Reduktion af farmaceutiske input til ferskvand kræver kommunale investeringer i reparation af gammel og beskadiget spildevandsinfrastruktur, og opgradering af spildevandsbehandlingsanlæg for mere effektivt at fjerne disse forurenende stoffer. Kvantificering af årlige mængder af lægemidler, der kommer ind i ferskvand, og identifikation af adgangsveje til miljøet, kan vejlede regulering og give målinger til at vurdere fremtidige forureningsbegrænsende indsatser.

Rosi bemærker, "Vi vurderer, at næsten 1% af det rå spildevand, der stammer fra Gwynns Falls vandskel, strømmer ind i miljøet via utæt infrastruktur. Hvis vi ekstrapolerer vores beregninger til hele Chesapeake Bay vandskel, Vi anslår, at cirka 11,7 milliarder liter råt spildevand kan komme ind i bugten via lækager hvert år - med en række farmaceutiske forbindelser, der kan påvirke vandlevende organismer og forstyrre økosystemprocesser."

Med Fork afsluttende, "Vores resultater understreger, at lægemidler er allestedsnærværende i ferskvand, og behovet for at undersøge og redegøre for alle forureningsveje, ikke kun oplagte som spildevandsrensningsanlæg."

Denne forskning er et bidrag til Baltimore Ecosystem Study, et Long Term Ecological Research-websted finansieret af US National Science Foundation. I over 20 år, Gwynns Falls undersøgelsessteder er blevet overvåget for vandforurening; disse data bidrager til en voksende mængde forskning, der ser på nye miljøforurenende stoffer.