Utveckling av analysmetoder inklusive detektionsgränser

Läkemedel är viktiga för hälsa och ökat välbefinnande i vårt dagliga liv. Läkemedel ger många fördelar så som förbättrad livskvalitet, och efterfrågan kommer sannolikt att öka i framtiden på grund av en växande åldrande befolkning, kroniska livsstilssjukdomar, expanderande tillväxtmarknader samt framsteg inom den medicinska forskningen. Tyvärr innebär en ökad användning av läkemedel även en ökad belastning på miljön. Denna studie är en delaktivitet i projektet ”Systemförslag för rening av läkemedelsrester och andra prioriterade svårnedbrytbara ämnen”.

Sammanfattning

Läkemedel är viktiga för hälsa och ökat välbefinnande i vårt dagliga liv. Läkemedel ger många fördelar såsom förbättrad livskvalitet, och efterfrågan kommer sannolikt att öka i framtiden på grund av en växande åldrande befolkning, kroniska livsstilssjukdomar, expanderande tillväxtmarknader samt framsteg inom den medicinska forskningen. Tyvärr innebär en ökad användning av läkemedel även en ökad belastning på miljön. Konsumtionen av mediciner bland befolkningen utgör den största spridningen av läkemedelsrester till miljön. Läkemedel som inte bryts ner helt i kroppen utsöndras, antingen som metaboliter eller i oförändrad form, via urin och avföring och hamnar i våra reningsverk. I reningsverken kan läkemedelsresterna antingen brytas ner, fastläggas i slammet eller hamna i sjöar, vattendrag och i kustvatten via det renade utgående avloppsvattnet.

Utvärderingen av reningseffektiviteten av olika reningstekniker baseras vanligtvis på analyser av koncentration av läkemedelsrester. Det finns dock svårigheter med analysmetoderna då läkemedel utgör en heterogen grupp av ämnen, med stor variation i fysikaliska och kemiska egenskaper. Variationen kräver användandet av generella metoder för provberedning och analys. Påverkan från komplexa matriser, så som avloppsvatten, riskerar att försämra återvinningen av läkemedel vid provupparbetningen samt påverka signalen vid analys på instrument. Till exempel kan den höga halten av andra föreningar i inkommande avloppsvattnet störa analysen så att vissa läkemedel observeras vid lägre koncentrationer i det orenade vattnet än i det mer rena utgående avloppsvattnet. En annan orsak till att halter av läkemedel uppmäts som lägre i inkommande än utgående avloppsvatten kan vara att vissa läkemedel som metaboliseras i människokroppen återfår sin ursprungliga struktur i reningsverksprocessen och därmed uppmäts i större utsträckning i utgående avloppsvatten. Matriseffekter försämrar även detektionsgränserna av östrogena hormoner så att det med dagens analysmetoder är svårt att bestämma deras förekomst i avloppsvatten. Vissa antibiotika interagerar med fria joner från matrisen och bildar kelatkomplex, vilket ger försämrad återvinning och detektion.

Då behovet är stort att kunna bedöma reningseffektivitet i avloppsreningsverk och koncentration av ämnen i avloppsvatten som kan påverka miljön har fokus för studien varit att utveckla och utvärdera förbättrade metoder för kvantitativ bestämning av läkemedelsrester i avloppsvatten. Användandet av en generell metod för provberedning och analys av läkemedel i komplexa matriser, så som avloppsvatten, gör det svårt att skilja läkedelssubstanserna från övrigt organiskt material i matrisen. Generella analysmetoder kan dock användas för att få en översiktlig bild av förekommande ämnen och halter i avloppsvatten samt för jämförelser av reningseffektivitet mellan olika reningstekniker eller olika reningsverk. I arbeten där utvärdering av reningseffektiviteten i ett avloppsreningsverk av enskilda ämnen eller halten av enskilda ämnen i utgående avloppsvatten är avgörande, kan t.ex. märkta internstandarder för respektive ämne eller metoder anpassade till enskilda ämnens kemiska fysikaliska egenskaper användas vid analys för att minimera matriseffekter.

Resultaten visade att jon-suppression, dvs. nedtryckning av signalen vid analys på grund av konkurrens med koeluerande organiskt material i matrisen, var den viktigaste orsaken till den observerade ökningen i koncentration av läkemedelsrester från inkommande till utgående avloppsvatten. Resultaten visar en genomsnittlig jon-suppression på 56 % för de studerade läkemedlen i inkommande och 33 % i utgående avloppsvatten. Förluster i återvinning orsakat av konkurrens med annat organiskt material i matrisen vid provberedning alternativt omvandling av metaboliter av läkemedelsrester i avloppsvatten var av underordnad betydelse för flertalet ämnen. Risperidon och Fluoxetine visade stor påverkan av behandling avseende omvandlingsprodukter inklusive metaboliter. Utvecklingen av känsligare metod för kvantifiering av östrogena hormoner i utgående avloppsvatten resulterade i haltbestämningar under ng/L, med en kvantifieringsgräns (LOQ; S/N=10) för17-β-östradiol på 0,6 ng/L, östrone på 0,4 ng/L och 17-α-etinylöstradiol på 0,4 ng/L. Studien visade även att en tillsats av EDTA-Na2 till vattenprov innan upparbetning ökade återvinningen av merparten av de studerade antibiotika, och gav även ökad återvinning för de övriga studerade läkemedlen.

Medarbetare: Johan Fång, Linda Örtlund, Jasmin Sandberg

Typ: Rapport

År: 2017.0

Rapportnummer: B2286

Författare: Johan Fång, Jasmin Sandberg, Linda Örtlund, Jörgen Magnér

Ladda ner publikation