„Tisztább, mint az átlag”- folytadódnak a gyógyszermaradvány felmérések a Balatonban

Az MTA Ökológiai Kutatóközpont Balatoni Limnológiai Intézet (BLI) Adaptációs Neuroetológia Kutatócsoportja a Pécsi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Karának Igazságügyi Orvostani Intézetében működő Toxikológiai Laboratóriumával együttműködve 2017-ben egy több hatóanyag csoportra kiterjedő, felmérő jellegű mintavételeken, és azok műszeres vizsgálatán alapuló, egész évre kiterjedő gyógyszermaradvány felmérést végzett a Balaton Fejlesztési Tanács (BFT) megbízásából. E kutatások során a humán eredetű hormon- és gyógyszermaradványok jelenlétének felmérését végezték el a Zalában, a Kis-Balatonban és a Balatonban.

Az elmúlt században a tudomány fejlődése olyan áttörésekhez vezetett a gyógyszergyártásban, amelyek hozzájárultak az életminőség javulásához és így az átlagos élettartam növekedéséhez is. Az utóbbi évtizedekben az európai társadalmakban végbement mélyreható változások okán (elöregedés, életmódbeli és táplálkozási szokások megváltozása, az automatizálódó társadalom miatt kialakuló pszichológiai problémák) az alkalmazott gyógyszercsoportok típusa és mennyisége is jelentősen változott. Ugyan a szennyvíztisztító technikák folyamatosan fejlődnek, a gyógyszerhatóanyagok teljes eltávolítása a tisztítási folyamat során a mai napig nem megoldott. Mivel a tisztító műből elfolyó vizet természetes vizek (patakok, folyók, tavak) fogadják be, a gyógyszermaradványok ezekben a felszíni vizekben is megjelennek. A szennyvíztisztítók kifolyójában a gyógyszerszennyezések koncentrációja általában tízszerese annak az értéknek, mint amit néhány kilométerrel lejjebb a befogadó folyókban lehet mérni. Ez a koncentrációcsökkenés az öntisztulás és a hígulás együttes eredménye. Ebből adódik, hogy a nagyobb vízhozamú folyókban (pl. Duna) általában alacsonyabb gyógyszer-hatóanyag koncentrációkat mérhetünk, mint a kis vízhozamú, de sűrűn lakott területeken átfolyókban (pl. Sajó, Nádor csatorna, Zagyva, stb.) [1].
Ezek az ismert értékek főleg annak köszönhetők, hogy az elmúlt években a környezetanalitika fejlődési irányának középpontjában az egyre nagyobb figyelmet igénylő anyagok (prioritás szennyezők) kimutatása állt. Ilyen prioritás szennyezők lehetnek a hormonrendszert megzavaró anyagok (EDC-k, Endocrine Disrupting Chemicals), gyógyszerek, növényvédőszerek és a háztartásban használt fertőtlenítő szerek, kozmetikumok. A felszíni vizek gyógyszermaradvány tartalmáról először az Egyesült Államokban számoltak be 1970-ben [2]. Európában később, 1985-ben Angliában jelent meg az első ilyen összefoglaló tanulmány [3]. Azóta az említett analitikai fejlődésnek köszönhetően nőtt a vizsgáló módszerek érzékenysége, ezáltal emelkedett a kimutatható gyógyszermaradványok száma is. Jelenlétükről a tisztított szennyvízben és a felszíni vizekben ng/L (10-9g/L) koncentrációtartománytól µg/L (10-6g/L) koncentrációtartományig publikáltak eredményeket világszerte. A felszíni vizek szennyezőforrásai lehetnek még a gyógyszergyári hulladéklerakók, a szántóföldön kiterített trágya, vagy a deponált szennyvíziszap. Az USA-ban még a nemzeti parkok vizeiben is kimutattak gyógyszerszennyezéseket, bizonyítva, hogy ahol az emberek megjelennek, oda magukkal viszik a hatóanyag szennyezéseket is. Manapság kínai folyókból, tavakból, halastavakból mérték a legnagyobb mértékű szennyezést hormonmaradványok és gyógyszerhatóanyagok tekintetében. Az Európai Környezetvédelmi Ügynökség (EEA) szerint manapság Európa a világ legnagyobb vegyi anyag termelő régiója, amely a világ össz vegyianyag termelésének közel 40%-át adja. Ennek ellenére a kontinensünkön mért gyógyszermaradvány szennyezések messze elmaradnak a Kínában mért értékektől. Ez köszönhető az eltérő népsűrűségnek, a jogszabályi háttérnek, amely meghatározza a gyógyszeriparban alkalmazott, hulladékkibocsátásra vonatkozó határértékeket és felügyeli azok alkalmazását. Továbbá, megtörtént a szennyezések monitorozó jellegű megfigyelések szükségességének és az ebből történő környezettudatos nevelés fontosságának felismerése. Ehhez azonban szükséges a legkisebb koncentrációban jelen lévő prioritás szennyezők kimutatása is. A monitorozó rendszerben történő megfigyelés az anyagok kockázatbecsléséhez is alapvetően szükséges. Az EEA 2000-ben kiadott helyzetképe megállapította, hogy a veszélyes anyagok ökológiai és toxikológiai hatásait illetően ismereteink nagyon hiányosak, és még a Gazdasági Együttműködési és Fejlesztési Szervezet (OECD-Organisation for Economic Co-operation and Developmen) által kiadott útmutató szerinti kockázatbecsléshez szükséges információknak a minimumát sem tudjuk az 1000 tonna/év termelési volument meghaladó vegyi anyagok 75%-ának az esetében [1]. Azóta ismereteink folyamatosan bővülnek, ez többek között annak is köszönhető, hogy a témában évente megjelenő tudományos publikációk száma az elmúlt 19 év alatt megszázszorozódott.

Hazánkban a Balaton és vonzáskörzetéből ilyen adatok sokáig egyáltalán nem álltak rendelkezésre. Az MTA ÖK BLI Adaptációs Neuroetológia Kutatócsoportja az utóbbi néhány évben kezdte meg az ilyen irányú kutatásait [4,5,6]. E vizsgálatsorozat keretébe illeszkednek, a nemzetközi trendeket és a Víz Keret Irányelv (VKI) iránymutatásait [7] is figyelembe vevő felméréseink. Ezeket a felméréseket szükségesnek tartjuk, mivel az ilyen típusú vizsgálatok szorosan hozzátartoznak a vízminőség ellenőrzéshez.

A balatoni vízgyűjtőn elvégzett gyógyszermaradvány vizsgálatok a BFT megbízásából készültek, a felmérés során keletkezett kutatási eredményeket a BLI tanulmányban foglalta össze és átadta a BFT részére.

A 2017-es évben mind a Balatonra, mind a Zala folyóra nézve egy alap, felmérő mintagyűjtés történt (1. ábra) június-november időszakban háromszori alkalommal. A Balaton esetében mind az északi, mind a déli parton 3-3 ponton partközelben végeztünk mintavételezést. A Zala folyó esetében zalaegerszegi szakasza felett (1), a zalaegerszegi városi szennyvíztisztító telep vizének közvetlenül a Zalába engedése helye alatt (2), a Kis-Balaton I és II ütemű Vízvédelmi Rendszere között (3), a Kis-Balaton Vízvédelmi Rendszer kifolyásánál a Zala balatoni torkolatában (4) végeztünk mintavételeket. Az MTA ÖK BLI által gyűjtött és feldolgozott (koncentrált és tisztított) vízminták gyógyszermaradvány meghatározását szuperkritikus fluidium kromatográffal kapcsolt hármas kvadrupól tömegspektrometriás (Waters Acquity UPC2-Xevo TQ-S) rendszerrel végeztük a PTE ÁOK Igazságügyi Orvostani Intézetben, a két intézmény közötti hivatalos együttműködés keretében.

Gyógyszermaradványok tekintetében széles spektrumú analízist végeztünk. A kimutatási határértékeket 0,05-200 ng/L közötti tartományban határoztuk meg, ezen értékek alapján elmondható, hogy nemzetközi szinten is érzékenynek számító módszerekkel voltunk képesek az analíziseket elvégezni. A 137 vizsgált hatóanyag a gyógyszermolekuláknak igen széles spektrumát fedi le, amellyel egy átfogó képet kaptunk a jelenlévő szennyezések típusáról és mértékéről. Összességében a felmérés során 68 molekulát azonosítottunk legalább egy minta esetében, melyeket biológiai hatásuk alapján 9 nagyobb csoportba soroltuk: 1. Alkaloidok (2 vegyület, min-max cc.: 0,1-139 ng/L); 2. Antiepileptikumok (3 vegyület, min-max cc.: 4,4-1735 ng/L); 3. Antipszichotikumok/antidepresszánsok (13 hatóanyag, min-max cc.: 0,1-566 ng/L); 4. Anxiolytikumok (10 vegyület: min-max cc.: 0,1-357 ng/L); 5. Kardiovaszkuláris szerek (14 vegyület, min-max cc.: 0,1-384 ng/L); 6. Hormonszármazékok (7 vegyület, min-max cc.: 0,1-49 ng/L); 7. Helyi érzéstelenítők (4 vegyület, min-max cc.: 0,1-141 ng/L); 8. Opioidok (6 vegyület, min-max cc.: 0,1-280 ng/L); 9. Egyéb (9 vegyület, min-max cc.: 0,1-90 ng/L).
A gyógyszermaradvány analízisek eredményei alapján elmondható, hogy a leggyakoribb és legnagyobb mértékű szennyezésekként az epilepszia ellenes és az antidepresszáns terápiában alkalmazott karbamazepin, lamotrigine és cinolazepam hatóanyagok bizonyultak. A szennyezések hátterében a széleskörű felhasználás, a krónikus-terápiás alkalmazás és a közforgalomban kapható készítmények magas hatóanyag tartalma (200-500 mg/tabletta) állhat. A hormonok és szteroid hatású anyagok szennyezési értékei jól korrelálnak a korábbi években megjelent részben Balatonról szóló tanulmányokkal [4,5].
Majd minden hatóanyag esetében, a Zalaegerszegi városi szennyvíztisztító vízmű alatti mintavételi ponton figyeltük meg a legmagasabb koncentráció értékeket (pl.: 231 ng/L karbamazepin), amelyek átlagosan négyszer magasabb értékek voltak, mint a Zala felsőbb szakaszán megfigyeltek (pl.: 81 ng/L karbamazepin). Így elmondható, hogy a Zala folyóra jelentős terhelést gyakorol a Zalaegerszegi városi szennyvíztisztító vízmű. Az esetek döntő többségében ez a szennyezés nagyon látványosan csökkent a Balaton felé haladva, a Kis-Balaton I és II üteme közötti mintavételi ponton (pl.: 100 ng/L karbamazepin), a Zala torkolatánál (pl.: 17 ng/L karbamazepin) és a legközelebbi balatoni mintavételi ponton (Balatonlelle, pl.: 12 ng/L karbamazepin), azaz csökkenő tendencia volt megállapítható. A Kis-Balaton Vízvédelmi Rendszer mindenképpen jótékony hatással van, ebben a tekintetben nagy szerepet játszik és komoly vízminőség javító hatással rendelkezik. Megjegyzendő ugyanakkor, hogy bizonyos gyógyszermaradvány koncentrációk a Kis-Balaton Vízvédelmi Rendszer fő részét kikerülő, annak alsó területére érkező Hévíz-lefolyó, Óberek-csatorna-, Felső-páhok, Csókakői-patak lefolyás rendszer beömlése magasságában jóval magasabb koncentrációkat találtunk a feljebb detektált, a rendszerben fokozatosan csökkenő, kitisztuló trend-értékekhez képest. Ez egyértelműen arra utal, hogy direkt gyógyszer-, és hormonmaradvány terhelés éri a Balaton Keszthelyi-medencéjét a Hévíz-hidrotermális gyógyászati centrumokból, a Kis-Balaton Vízvédelmi Rendszer fő hatékonysági területe kikerülésével.
A Balaton vizéből általában kevesebb számú hatóanyag került detektálásra, mint a Zala folyó vizéből. Viszont itt is megfigyelhető, hogy a terhelés a nyári időszakban nagyobb, különösen látványos ez a révfülöpi szennyvíztisztító melletti mintapontról vett vízminták esetében.

Fontosnak tartjuk hangsúlyozni, hogy a kimutatott hatóanyagok nem akut szennyezésből származnak, hanem feltételezhetően folyamatosan kerültek/kerülnek a Balatonba, csak eddig megfelelő érzékenységű analitikai módszerek hiányában nem rendelkeztünk adatokkal a jelenlétükről. Ez a kis koncentrációjú „krónikus” szennyezés főleg a vízgyűjtőn található szennyvíztisztítók elfolyó vizével valósul meg, de bizonyos esetekben az „eseti” és „közvetlen” szennyezést sem zárhatjuk ki.
Összességében, a szennyezések mértéke az európai átlag körülinek mondható, ami sajnálatos, azonban várható jelenség, hiszen az emberi tevékenység óhatatlanul nyomot hagy a környezeten. Továbbá, az említett EU-hoz és az USA-hoz képest nem használunk sem modernebb, sem más specifikus tisztítási eljárásokat.
Tekintettel arra, hogy a tó utóbbi években tapasztalt megfelelő vízminősége kiemelkedő mértékben hozzájárul a Balaton vonzerejéhez és nemzetgazdasági szempontból is kiemelt jelentőségű (a Balaton a második legfontosabb turisztikai célpont Magyarországon), mindnyájunk közös érdeke, hogy ez továbbra is fennmaradjon. Ehhez, véleményünk szerint egy megfelelő kapacitású monitorozó rendszer kiépítése lenne szükséges. Analitikailag ez ma már kivitelezhető (alacsony kimutatási határok, egy mintából több hatóanyag szimultán mérése, gyorsaság, pontosság, ismételhetőség), azonban hazánkban a Balatonon és annak vízgyűjtő területén jelenleg még nem áll rendelkezésre ilyen komplex rendszer. Ennek megoldására a kutatók szükségesnek látják erősíteni az alapkutatás és az operatív ágazatok közötti együttműködést, kommunikációt.

A vizsgálatokat az NKFIH (PD109099, PD115801, PD124161), a Bólyai János Kutatási Ösztöndíj (BO/00952/16/8), a Nemzeti Agykutatás Program (KTIA_NAP_13-2-2014-0006, 2017-1.2.1-NKP-2017-00002), a Nemzeti Fejlesztési Minisztérium és a Balatoni Fejlesztési Tanács (NFPF/248/2016-NEM_SZERZ) "A Balaton vízminőségét, vízbiztonságát szolgáló kutatások, vizsgálatok támogatása" elenevezésű projektek támogatták.

Irodalomjegyzék
[1] Dr. Fleit Ernő, Dr. Melicz Zoltán, Kökény István, Salamon Endre: Hormonrendszert megzavaró anyagok a felszíni vizekben – új kihívások a települési vízgazdálkodásban. Magyar Hidrológiai Társaság XXXII. Országos Vándorgyűlése, Szeged, 2014. július 2-4.
[2] Shane Snyder, Cecil Lue-Hing, Joe Cotruvo, Jörg E. Drewes, Andy Eaton, Richard C. Pleus, Dan Schlenk: Pharmaceuticals in the Water Environment. National Association of Clean Water Agencies (NACWA) and the Association of Metropolitan Water Agencies (AMWA) (2008)
[3]Richardson M.L., Bowron J.M.: The fate of pharmaceutical chemicals in the aquatic environment. Journal of Pharmacy and Pharmacology (1985) 37:1–12.
[4] Avar Péter, Maász Gábor, Takács Péter, Lovas Sándor, Zrínyi Zita, Svigruha Réka, Takátsy Anikó, G.-Tóth László, Pirger Zsolt: HPLC-MS/MS analysis of steroid hormones in environmental water samples. Drug Testing and Analysis (2016a) 8:124–128.
[5] Avar Péter, Zrínyi Zita, Maász Gábor, Takátsy Anikó, Lovas Sándor, G.-Tóth László, Pirger Zsolt: β-Estradiol and ethinyl-estradiol contamination in the rivers of the Carpathian Basin. Environmental Science and Pollution Research (2016b) 23:11630–11638.

A tanulmányhoz felhasznált internetes források jegyzéke
[6]http://mta.hu/tudomany_hirei/nem-a-balatonban-mertek-hormonmaradvanyokat...
[7] http://www.euvki.hu/

Szerzők: Maász Gábor, Zrínyi Zita, Molnár Éva, Takács Péter, Pirger Zsolt

Ábra: A: Balaton és vízgyűjtőterületének elhelyezkedése, B: Mintavételi helyek elhelyezkedése a vízgyűjtőterületen (1. Zalaegerszeg felett, 2. Zalaegerszeg alatt, 3. Kis-Balaton I-II, 4. Zala torkolat, 5. Szigliget, 6. Révfülöp, 7. Balatonlelle, 8. Sajkod, 9. Zamárdi, 10. Siófok).

További információ:
Dr. Maász Gábor
tudományos munkatárs
Adaptációs Neuroetológiai Kutatócsoport
MTA ÖK Balatoni Limnológiai Intézet
E-mail: maasz.gabor@okologia.mta.hu