Осадки сточных вод помешали почве сорбировать ситаглиптин

Добавление твердого остатка сточных вод к почве понизило ее поглощающую способность по отношению к ситаглиптину (препарат, применяемый при лечении диабета) в четыре раза. Это означает повышенный риск попадания фармацевтических поллютантов в грунтовые воды, водоемы и пищевые цепи и ставит под вопрос безопасность использования осадка сточных вод в качестве удобрения. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Science of The Total Environment.

Одна из важнейших экосистемных функций почв — способность к поглощению и удержанию поступающих веществ. Как правило, это становится возможным благодаря механизмам катионного обмена и сорбции. С помощью почвенно-поглощающего комплекса, состоящего из органического вещества и глинистых минералов, почвы могут удерживать в себе поллютанты и не допускать их передачи по пищевым цепям и попадания в грунтовые воды. Однако почвенно-поглощающий комплекс не всегда устойчив перед воздействием факторов окружающей среды: его работа может нарушаться при засолении почв, закислении и загрязнении тяжелыми металлами.

Ученые под руководством Александра Канкапы-Картахены (Alexander Ccanccapa-Cartagena) из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне исследовали, как внесение осадков сточных вод в почву влияет на ее способность поглощать и удерживать действующие вещества фармацевтических препаратов ситаглиптин и метформин. Их часто выписывают диабетикам, при этом содержание этих веществ в компонентах окружающей среды пока не нормируется. Из организма человека они поступают в сточные воды, а твердые осадки сточных вод используются в качестве удобрений.

В ходе эксперимента авторы вносили твердые осадки сточных вод, фосфат ситаглиптина и гидрохлорид метформина в сельскохозяйственные почвы разного гранулометрического состава — от песчаных до глинистых. С помощью спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения они установили, что основной механизм сорбции ситаглиптина почвами — это электростатические взаимодействия между карбонильными и аминогруппами ситаглиптина и отрицательно заряженными группами на поверхности почвенно-поглощающего комплекса.

При добавлении осадка сточных вод в почвенную суспензию (нефильтрованную смесь почвы и воды) ее поглощающая способность по отношению к фосфату ситаглиптина снижалась со 169 до 38,2 миллиграмм на литр в килограмме. При этом в присутствии метформина ситаглиптин сорбировался хуже, что говорит о конкуренции между этими веществами за свободные позиции в почвенно-поглощающем комплексе. Полученные результаты говорят о том, что осадки сточных вод должны с осторожностью использоваться в качестве удобрений, потому что они могут снижать поглощающую емкость почв по отношению к поллютантам, особенно в условиях сочетанного загрязнения разными действующими веществами фармацевтических препаратов. Это повышает риск попадания фармацевтических поллютантов в грунтовые воды, водоемы и живые организмы.

В развивающихся странах проблема фармацевтического загрязнения окружающей среды стоит острее, чем в развитых. Из-за неэффективного управления отходами фармацевтического производства, сброса неочищенных сточных вод и близости к участкам захоронения отходов реки в Африке к югу от Сахары, в Южной Америке и Южной Азии сильно загрязнены действующими веществами фармацевтических препаратов — их концентрации в речной воде могут достигать 70,8 микрограмм на литр.