Utmaningar i morgondagens vattenrening

Utmaningar i morgondagens vattenrening - Läkemedel Av Jörgen Magnér (PhD) (PhD i Tillämpad Miljövetenskap) Jorgen.magner@ivl.se

IVL Svenska Miljöinstitutet Ägs av en stiftelse som drivs av Staten & Svenskt näringsliv Oberoende & icke vinstdrivande

Analytiska Avdelningen Analyser av: Organiska miljögifter Luft, vatten, jord, slam, sediment, biota, blod & urin Metaller & Oorganiska ämnen Luft, vatten, jord, slam, sediment & biota Biologiska tester Bakterier, växter, maskar, räkor, kräftor & fisk Mykologiska undersökningar (Mögel) Byggnadsmaterial, luft & textilier mm.

Dagens föreläsning Läkemedlens fysiska & kemiska egenskaper Källor till utsläpp av läkemedel Läkemedlens öde i naturen Exempel där läkemedel orsakat problem i naturen Möjliga åtgärder

Läkemedel är inte en homogen grupp

Läkemedel är inte en homogen grupp Bas

Läkemedel är inte en homogen grupp Bas Syra

Läkemedel är inte en homogen grupp Bas Fosfat Syra

Källor till spridning av läkemedel i Kommunalt avlopp Reningsverk Sjukhus avlopp Utgående vatten Slam

Källor till spridning av läkemedel i Kommunalt avlopp Enskilda avlopp Reningsverk Sjukhus avlopp Utgående vatten Slam

Reningsprocessen i reningsverk Konventionellt tre-stegsreningsverk

Enskilda avlopp som källa till utsläpp

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1-1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye. Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol. Stort antal läkemedel har påträffats i fågel (NILU). Påverkan på bakterier * Gullberg et al. 2011, PloS Pathogenes. Uppkomst av antibiotika resistenta gener vid miljömässigt relevanta nivåer.

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1-1.0 ng/liter.

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1-1.0 ng/liter. Upptag i växter

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1-1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol.

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1-1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet.

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1-1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst.

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1-1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI.

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1-1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1-1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye. Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013).

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1-1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye. Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol.

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1-1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye. Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol. Stort antal läkemedel har påträffats i fågel (NILU).

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1-1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye. Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol. Stort antal läkemedel har påträffats i fågel (NILU). Påverkan på bakterier

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1-1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye. Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol. Stort antal läkemedel har påträffats i fågel (NILU). Påverkan på bakterier * Gullberg et al. 2011, PloS Pathogenes.

Läkemedlens öde i naturen Fortsatt biologisk nedbrytning * Gielen et al. 2009, Chemosphere. & Kümmer 2004, J. Antimicrob. Chemother. Semi-persistenta pga kontinuerliga utsläpp. Återfinns i grundvatten 0.1-1.0 ng/liter. Upptag i växter * Boxall et al. 2006, J. Agric. Food Chem. & Chenxi et al. 2010, Environ. Sci. Technol. Upptag via porvattnet. Ämnen med Log Kow 1.8 ackumuleras bäst. Intag via födan kan uppgå till 10% av ADI. Upptag i levande organismer * Martin Schlabach, Peter Haglund, Pawel Rostkowski and Christian Dye. Non-target screening - A powerful tool for selecting environmental pollutants (M-27/2013). Låg bioackumulering i mask. Kenny et al 2008 Environ. Sci. Technol. Stort antal läkemedel har påträffats i fågel (NILU). Påverkan på bakterier * Gullberg et al. 2011, PloS Pathogenes. Uppkomst av antibiotika resistenta gener vid miljömässigt relevanta nivåer.

Är läkemedelsrester giftiga för vår miljö?

Begränsningar i dagens toxtester EC 50 /LC 50 Definiera nya endpoints. Är läkemedelsrester giftiga för vår miljö?

Begränsningar i dagens toxtester EC 50 /LC 50 Definiera nya endpoints. Antidepressiva Aggressivare & kaxigare beteenden hos fiskar. Mer utsatta för faror & minskad chans att para sig. Är läkemedelsrester giftiga för vår miljö?

Begränsningar i dagens toxtester EC 50 /LC 50 Definiera nya endpoints. Syntetiska hormoner Antidepressiva Aggressivare & kaxigare beteenden hos fiskar. Mer utsatta för faror & minskad chans att para sig. Är läkemedelsrester giftiga för vår miljö? Feminisering av testikelvävnad hos Ägg cell fisk. Spermie cell Skev könsfördelning.

Begränsningar i dagens toxtester EC 50 /LC 50 Definiera nya endpoints. Anti-inflammatoriska Gamar hårt drabbade när de åt av kadaver från kor som behandlats med Diclofenac. Svagaste länken? Syntetiska hormoner Antidepressiva Aggressivare & kaxigare beteenden hos fiskar. Mer utsatta för faror & minskad chans att para sig. Är läkemedelsrester giftiga för vår miljö? Feminisering av testikelvävnad hos Ägg cell fisk. Spermie cell Skev könsfördelning.

Begränsningar i dagens toxtester EC 50 /LC 50 Definiera nya endpoints. Anti-inflammatoriska Gamar hårt drabbade när de åt av kadaver från kor som behandlats med Diclofenac. Svagaste länken? Syntetiska hormoner Antidepressiva Aggressivare & kaxigare beteenden hos fiskar. Mer utsatta för faror & minskad chans att para sig. Är läkemedelsrester giftiga för vår miljö? Feminisering av testikelvävnad hos Ägg cell fisk. Spermie cell Skev könsfördelning. Antibiotika resistens 1 av 3 saker som anses hota vår hälsa (WHO). Låga halter av antibiotika i miljön kan gynna uppkomsten av antibiotika resistenta bakterier. Bakterier i jord kan bevara antibiotika resistenta gener över tid.

Extremfallet!!! * Joackim Larsson, Sahlgrenska, Göteborg. http://www.youtube.com/watch?v=_xcle3levmo

Extremfallet!!! Hyderabad, Indien >90 läkemedelsindustrier som tömmer sitt avfall i ett och samma reningsverk. Koncentrationer i mg/liter nivåer av läkemedelsrester i recipienten. 44 kg/dag av Ciprofloxacin. Användningen i Sverige c:a 9 kg/ dag. * Joackim Larsson, Sahlgrenska, Göteborg. http://www.youtube.com/watch?v=_xcle3levmo

Åtgärder för att minska spridningen av Uppströms åtgärder Minska utsläppen av avfall från läkemedelstillverkningen. Rena vid källa Sjukhus. Miljömärkning alt. ursprungsmärkning av läkemedel. Kampanjer för att öka människors medvetenhet kring vikten att återvinna läkemedel. Minska förskrivningen av miljöfarliga läkemedel (Kloka listan eller Fass.se) Hälsa på recept minska behovet av läkemedel genom ökad hälsa. Läkemedelsgenomgångar ökad patienthälsa & minskade utsläpp. Uppström s Nedström s Reningsver k Utgående vatten Slam

Åtgärder för att minska spridningen av Uppströms åtgärder Minska utsläppen av avfall från läkemedelstillverkningen. Rena vid källa Sjukhus. Miljömärkning alt. ursprungsmärkning av läkemedel. Kampanjer för att öka människors medvetenhet kring vikten att återvinna läkemedel. Minska förskrivningen av miljöfarliga läkemedel (Kloka listan eller Fass.se) Hälsa på recept minska behovet av läkemedel genom ökad hälsa. Läkemedelsgenomgångar ökad patienthälsa & minskade utsläpp. Nedströms åtgärder Uppström s Nedström s Reningsver k Utgående vatten Slam

Nedströms Konventionellt tre- Fördelar: Hög avskiljning av partikulärt organiskt material och näringsämnen, så som fosfor och kväve

Nedströms Konventionellt tre- Fördelar: Hög avskiljning av partikulärt organiskt material och näringsämnen, så som fosfor och kväve Nackdelar: Dålig rening av organiska miljögifter Låg avskiljning av bakterier

Membran bioreaktor - MBR

Membran bioreaktor - MBR Fördelar: Hög avskiljning av partiklar Hög avskiljning av bakterier Ökad vattenreningskapacitet i en kompakt process ( slam)

Membran bioreaktor - MBR Fördelar: Hög avskiljning av partiklar Hög avskiljning av bakterier Ökad vattenreningskapacitet i en kompakt process ( slam) Nackdelar: Dålig rening av organiska miljögifter Ökade driftskostnader (energikrävande)

Avancerade Oxidativa tekniker Ozone, ClO 2 or AOP (H 2 O 2, TiO 2 och UV)

Avancerade Oxidativa tekniker Ozone, ClO 2 or AOP (H 2 O 2, TiO 2 och UV) Fördelar: Hög rening av organiska miljögifter Hög avskiljning av bakterier Minskad spridning av antibiotika resistens

Avancerade Oxidativa tekniker Ozone, ClO 2 or AOP (H 2 O 2, TiO 2 och UV) Fördelar: Hög rening av organiska miljögifter Hög avskiljning av bakterier Minskad spridning av antibiotika resistens Disadvantages: Ökade driftskostnader (energikrävande) Uppkomst av transformation & nedbrytnings produkter Ökad toxicitet?

Avancerade Separerande/absorberande tekniker Aktivt kol, så som granulerat kol (GAC) eller pulveriserat kol (PAC)

Avancerade Separerande/absorberande tekniker Aktivt kol, så som granulerat kol (GAC) eller pulveriserat kol (PAC) Fördelar: Hög rening av organiska miljögifter Bildar inte transformations eller nedbrytnings produkter GAC är möjligt att

Avancerade Separerande/absorberande tekniker Aktivt kol, så som granulerat kol (GAC) eller pulveriserat kol (PAC) Fördelar: Hög rening av organiska miljögifter Bildar inte transformations eller nedbrytnings produkter GAC är möjligt att Nackdelar: Låg avskiljning av bakterier Ökade driftskostnader (energi och/eller material kostnader)

PAC MBR <20 mg PAC/L avloppsvatten

PAC MBR <20 mg PAC/L avloppsvatten Fördelar: Hög avskiljning av organiskt material, miljögifter & kväve Hög avskiljning av bakterier Minskad spridning av antibiotika resistens Bildar inte transformations eller nedbrytnings

PAC MBR <20 mg PAC/L avloppsvatten Fördelar: Hög avskiljning av organiskt material, miljögifter & kväve Hög avskiljning av bakterier Minskad spridning av antibiotika resistens Bildar inte transformations eller nedbrytnings Nackdelar: Ökade material kostnader Går ej att regenerera Ökad mängd organiska miljögifter i slam (svårigheter att lägga slam på åkermark för att återföra kväve & fosfor)

Gemensamma ansatser vid Miljöindikatorer inom ramen för nationella läkemedelsstrategin (NLS) Ciprofloxacin Citalopram Clarithromycin Diklofenak Erytromycin Estradiol Etinylestradiol Flukonazol Ibuprofen Karbamazepin Ketokonazol Levonorgestrel Losartan Metoprolol Metotrexat Naproxen Oxazepam Sulfametoxaz ol Tramadol Trimetroprim Zolpidem *https://lakemedelsverket.se/upload/nyheter/2015/miljoindikatorer-rapport- NLS_2015-09-07.pdf

Tack för er uppmärksamhet