Medicijnenresten in het grond- en oppervlaktewater en onderzoek naar mengseleffecten

In de “Brede screening bestrijdingsmiddelen en nieuwe stoffen Maasstroomgebied 2011-1012” en in de bijbehorende bronnenanalyse is al eerder zorg uitgesproken over allerlei nieuwe stoffen in grond- en oppervlaktewater. De vracht aan bestrijdingsmiddelen daalt, maar die aan medicijnen, contrastmiddelen, weekmakers, vlamvertragers stijgt. De links naar de publicaties, waar dat in staat, zijn op deze site te vinden op www.bjmgerard.nl/?p=1608 .

Voorpagina Brede Screening Maasstroomgebied
Voorpagina Brede Screening Maasstroomgebied

Een herbicide als Roundup claimt een hoop energie van de milieubeweging en dat is in Brabant ten onrechte. Daar staat tegenover dat veel relevantere ontwikkelingen te weinig aandacht krijgen.
Recentelijk zijn er twee studies verschenen naar medicijnresten in het oppervlaktewater, een deelgebied van deze grotere groep nieuwe stoffen. De ene is van het RIVM, de andere van in Science Advances van de AAAS.
Omdat vanwege het klimaat de waterafvoer van de Maas vaker langdurig laag zal zijn, en omdat de bevolking vergrijst, zullen de concentraties in de Maas toenemen.

RIVM “Geneesmiddelen en waterkwaliteit” (okt. 2016)
Het RIVM heeft in oktober 2016 een rapport uitgebracht “Geneesmiddelen en waterkwaliteit”. Daarbij hoort een publieksbrochure. Beide zijn te vinden op www.rivm.nl/Documenten_en_publicaties/Wetenschappelijk/Rapporten/2016/oktober/Geneesmiddelen_en_waterkwaliteit .

De mensheid gebruikt in Nederland ca 3500 ton geneesmiddelen per jaar, verdeeld over ruim 2000 aktieve stoffen. Een deel daarvan komt, al dan niet chemisch veranderd, in het riool. Het scheidingsrendement van rioolwaterzuiveringsinstallaties (RWZI) voor dit soort stoffen is beperkt en varieert sterk. Uiteindelijk komt, volgens het RIVM, jaarlijks minstens ongeveer 140 ton werkzame stof in de riolering. Dat is een voorzichtige schatting.
De Nederlandse veeteelt gebruikt ca 200 ton geneesmiddelen per jaar, grotendeels antibiotica. Die komen na uitscheiding via uiteenlopende routes ook in het grond- of oppervlaktewater. Het RIVM neemt deze post niet mee in het rapport.
(Ter vergelijking: de emissie van gewasbeschermingsmiddelen naar het oppervlaktewater is ongeveer 17 ton/jaar en van overige industriele chemicalien ongeveer 1600 ton/jaar.)

In het oppervlaktewater zit (wijd verbreid) rond de 1µgr/liter, met uitschieters naar 10 µgr/liter.
In het grondwater zitten de concentraties in de range van 0,01 – 0,1 µgr/liter.

Drinkwaterbedrijven krijgen de medicijnen niet volledig weggezuiverd, maar dringen ze meestal terug tot onder de 0,05 µgr/liter . In die concentraties zijn ze voor de mens niet gevaarlijk. Een mens kan niet zoveel water drinken dat het zoden aan de dijk zet.

De vlokreeft Gammarus
De vlokreeft Gammarus

In het waterecosysteem echter zijn de concentraties 20 tot 200 maal zo groot als in het drinkwater. Voor het waterecosysteem gelden ook maxima. De vlokreeft Gammarus bijvoorbeeld heeft last van antidepressiva.
Van de ruim 2000 actieve stoffen wordt slechts een klein deel gemonitord, en van dat kleine aantal leiden er vijf tot een normoverschrijding.
Carbamazepine is een anti-epilepticum en de andere vier zijn antibiotica.

Ecologische risicocoefficienten van geneesmiddelen in het oppervlaktewater (>1 is overschrijding)
Ecologische risicocoefficienten van geneesmiddelen in het oppervlaktewater (>1 is overschrijding)

Tot nu toe zijn de verschillende wetten rond geneesmiddelen slecht op elkaar afgestemd.

Het RIVM noemt het woord “mengseltoxiciteit”. Een combinatie van stoffen kan anders werken dan verwacht.

 

Science Advances (AAAS) over pharmaceutical pollutant mixtures
Een publicatie in Science Advances (07 sept 2016) gaat verder waar de RIVM-brochure stopt. Zie http://advances.sciencemag.org/content/2/9/e1601272.full voor de volledige tekst van het artikel. Het is mooi, Spaans onderzoek dat gebruik maakt van pas ontwikkelde techniek.

Cyanobacterie Anabaena spiroides
Cyanobacterie Anabaena spiroides

De gedachte is: neem 16 verschillende actieve stoffen, neem per stof drie relevante concentraties, belicht die met twee lichtsterktes en kijk hoe een proeforganisme daarop reageert. Dat proeforganisme is een cyanobacterie (in de volksmond ten onrechte een blauwalg geheten), die genetisch gemodificeerd is dat hij licht geeft als een vuurvliegje. Hoe meer licht, hoe meer senang het wezentje zich voelt (tot een maximum, senanger dan senang kan niet).

De lichtsterkte wordt eerst geregistreerd per afzonderlijke stof. Dat geeft een dosis-effectrelatie (eigenlijk alleen voor de drie belangrijkste stoffen). Dat ziet er ongeveer zo uit:

Dosis-effectrelatie voor drie stoffen
Dosis-effectrelatie voor drie stoffen

C10 is het antibioticum erythromycine. Als je daarvan veel in zijn kweekbakje stopt, vindt de cyanobacterie dat niet leuk.
Op deze manier is een controlegroep gemaakt.

Vervolgens maakten de onderzoekers mengsels. Met de genoemde uitgangspunten kun je heel veel mengsels maken, maar ze beperkten zich tot 180 chemische mengsels, die alle met twee lichtsterktes belicht werden. Dit schema:
gsa-qhts_fig1

Dit zou een hels pokkewerk zijn dat normaliter jaren geduurd zou hebben, maar tegenwoordig kan dat geautomatiseerd. Je hebt platen met kleine putjes erin (bijv. 192), en een robot doet daarop de verschillende bewerkingen.

QHTS-platen (zo hete de techniek officieel)
QHTS-platen (zo heet de techniek officieel)

Tot nu toe wordt het effect van een medicijnmengsel bij de zeer lage concentraties, die in het oppervlaktewater voorkomen, geschat door alles op te tellen en dan evenredig af te delen vanaf hoge doses, waar de effecten min of meer bekend zijn. Het geheel is dan gelijk aan de som der delen.
Het vermoeden bestaat al langer dat het zo niet werkt. In het Spaanse onderzoek wordt bewust de grijze zone van de zeer lage concentraties opgezocht, waar de evenredige afdeling twijfelachtig is, en wordt bewust geprobeerd interacties te laten plaatsvinden waardoor het geheel niet gelijk is aan de som der delen. Het uiteindelijke meetresultaat is dit:
gsa-qhts_fig3-plaatje_meetresultaat
Elk verticaal streepje is een van de 180 mengsels. De lengte van het streepje geeft de 95% betrouwbaarheidsgrens aan (waarvoor dus heel veel metingen gedaan moeten zijn!). De rode balk is de controlegroep, die op 1,0 gezet is (dan zou het geheel gelijk zijn aan de som der delen).

Bijna altijd wijkt het geheel af van de som der delen, en bij 67 van de 180 gebeurt dat statistisch significant (het verticale streepje schiet dan niet over de 1,0 heen).
Bij enkele mengsels doet de bacterie het een beetje beter, maar bij het overgrote deel doet de bacterie het in het mengsel slechter als wanneer de componenten ieder voor zich gewerkt zouden hebben. Anders gezegd, de gangbare methode onderschat de effecten van mengsels op de microbiologie van het oppervlaktewater (althans, op deze cyanobacterie).

De onderzoekers hebben nog geprobeerd wat er gebeurde als je mengsel 16 (waar de bacterie zich het rottigst bij voelt) in enkele varianten losliet op vrij in de natuur voorkomende micro-organismen (uit de naburige, onvervuilde LLemenárivier bij Girona. Dat leidde inderdaad tot meetbare stresseffecten van die natuurlijke bacterien. Het laboratoriumresultaat lijkt dus (op zijn minst enige) relevantie te hebben voor het echte leven.
De vier, voor de bacterie, hinderlijkste componenten bleken in deze proef het anti-epilepsiemiddel carbamazepine, de diuretica furosemide en hydrochlorothiazide, en het antibioticum erythromycine.

Monsters nemen uit de Llemenárivier en analyseren op stressfactoren
Monsters nemen uit de Llemenárivier en analyseren op stressfactoren

De kwaliteit van het oppervlaktewater wordt door meer bepaald dan door alleen bestrijdingsmiddelen.

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.