Badania leków i pestycydów w Jeziorze Żywieckim uspokajają

Natalia Kania, studentka technologii chemicznej na Wydziale Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej, w swojej pracy magisterskiej podjęła pionierskie wyzwanie. Zbadała wodę w Jeziorze Żywieckim pod kątem zanieczyszczenia związkami pochodzącymi m.in. z nawozów rolniczych i leków – od metali ciężkich i pestycydów po hormony, antybiotyki i leki przeciwbólowe. Z wnikliwych badań studentki – dziś już absolwentki – uczelni wynika, że woda jeziora w Żywcu jest bezpieczna dla wszystkich amatorów sportów wodnych.

– Badania, których podjęła się Natalia Kania, nie należą do standardowego zestawu w monitoringu prowadzonego przez instytucje państwowe, więc stanowią istotne uzupełnienie istniejącej w tym temacie luki badawczej. Wyniki prac naszej absolwentki przyczynią się do poszerzania wiedzy o przedostawaniu się farmaceutyków do wód powierzchniowych. Mamy też nadzieję, że odegrają ważną rolę w edukowaniu społeczeństwa na temat ochrony środowiska – mówi dr inż. Joanna Kuc, promotorka pracy magisterskiej z Katedry Technologii Chemicznej i Analityki Środowiskowej Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej.

Farmaceutyki mogą przedostawać się do wód w postaci niezmienionej lub jako metabolity (związki chemiczne powstające w organizmach w wyniku przemiany materii) wobec niedostatecznego oczyszczania ścieków.

– Kolejna droga, którą farmaceutyki mogą przedostawać się do obiegu wodnego, to nieprawidłowe usuwanie leków poprzez ich wyrzucanie do toalet czy śmieci, skąd mogą trafić do środowiska poprzez spływy powierzchniowe. Badanie tych zjawisk uważam za wysoce istotne z punktu widzenia ochrony środowiska – podkreśla dr Kuc.

Pestycydy z kolei trafiają do środowiska wodnego wymywane z gleb wraz z opadami.

Studentka PK chciała sprawdzić czy – i jeśli tak, to w jakim stopniu – problem z takimi szkodliwymi dla przyrody substancjami dotyczy Jeziora Żywieckiego. Wybrała związki, które były wykrywane wcześniej w innych rzekach i jeziorach na podstawie przeglądu publikacji naukowych i przystąpiła do szukania ich w jeziorze.

– Po przeprowadzeniu szeregu badań laboratoryjnych dobrałam najbardziej efektywny sposób oznaczania farmaceutyków metodą ultrawysokosprawnej chromatografii cieczowej sprzężonej ze spektrometrią mas, po uprzednim wydzieleniu tych substancji metodami ekstrakcyjnymi – opowiada Natalia Kania.

Mając opracowaną metodę oznaczania poszukiwanych związków chemicznych, Natalia przygotowała plan pobierania próbek z siedmiu miejsc pomiarowych na obszarze Jeziora Żywieckiego pod monitoring okresowy w odstępach jeden pomiar na miesiąc. Pobieranie i analizowanie próbek trwało w sumie 7 miesięcy – od maja do grudnia 2024 r.

Czego oczy nie widzą, naukowiec zbada

W ramach prowadzonej dokładnej oceny stanu chemicznego Jeziora Żywieckiego Natalia Kania przeprowadziła badania pod kątem obecności śladowych ilości farmaceutyków, pestycydów oraz metali, które nie są ujęte w normach monitoringu obowiązujących Generalny Inspektorat Ochrony Środowiska.

– To, co zrobiła Natalia, nie jest uzupełnieniem czy powielaniem badań już prowadzonych przez organy państwowe. To zupełnie inna analiza, której nikt do tej pory na naszej uczelni się nie podejmował – wskazuje dr Joanna Kuc.

Do przygotowania próbek na oznaczanie związków organicznych w Jeziorze Żywieckim Natalia Kania zastosowała ekstrakcję SPE, natomiast do analiz pierwiastkowych wykorzystała zatężanie próbek z użyciem kwasu azotowego (V). Analizy przeprowadziła z użyciem metod UHPLC-ESI-MS/MS (dla substancji organicznych) oraz ASA (dla metali). W tej ostatniej Natalia korzystała z pomocy dr. inż. Piotra Radomskiego, w badaniach mikrobiologicznych studentkę wspierał dr hab. inż. Jarosław Chwastowski, prof. PK. Obaj specjaliści pracują w Katedrze Technologii Chemicznej i Analityki Środowiskowej na Wydziale Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej.

– Otrzymane wyniki wskazują, że wody Jeziora Żywieckiego charakteryzują się dobrą jakością pod względem chemicznym, co mnie – mieszkankę Żywiecczyzny – bardzo cieszy. W wielu przypadkach stężenia badanych związków były poniżej granicy oznaczalności – mówi Natalia Kania.

Ku coraz dokładniejszym technologiom oczyszczania ścieków

Badania stanu chemicznego oraz ogólnej jakości wód powierzchniowych prowadzone są przez Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, zgodnie z zapisami Ramowej Dyrektywy Wodnej (Dyrektywa 2000/60/WE, art. 8). Obowiązki te obejmują m.in. cykliczny monitoring określonych parametrów fizykochemicznych i chemicznych w jednolitych częściach wód powierzchniowych.

Zgodnie z przepisami Unii Europejskiej (m.in. Dyrektywa 2008/105/WE) oraz przepisami krajowymi z 2019 r. w ramach monitoringu analizuje się obecność substancji takich jak: azotany, fosforany, siarczany, metale ciężkie (m.in. rtęć, arsen, kadm, ołów), wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), pestycydy chlorowane, polichlorowane bifenyle (PCB), rozpuszczalniki chlorowane (trichloroeten, tetrachloroeten, 1,2-dichloroetan, trihalometany), fenole, oleje mineralne, BTEX (benzen, toluen, etylobenzen, ksyleny), chlorobenzeny oraz związki nitrowe. Badania przeprowadza się standardowo co 3 lub 6 lat.

Monitoring wód powierzchniowych odgrywa kluczową rolę w ocenie poziomu zanieczyszczeń i pełni istotną funkcję kontrolną. Jest to szczególnie ważne ze względu na fakt, że rzeki często stanowią źródło wody pitnej, a jeziora wykorzystywane są w celach rekreacyjno-wypoczynkowych. Regularna kontrola jakości tych wód pozwala ograniczyć negatywne skutki obecności substancji szkodliwych – zarówno dla ekosystemów wodnych, jak i zdrowia ludzi.

– Obecność śladowych ilości substancji zanieczyszczających jest jednak trudna do całkowitego wyeliminowania. Część substancji aktywnych leków spożywanych przez ludzi jest wydalana z moczem i kałem, w formie niezmienionej lub jako metabolity, trafiając do ścieków komunalnych. Konieczne jest więc stałe rozwijanie zaawansowanych technologii oczyszczania ścieków oraz wzmożona edukacja społeczeństwa, m.in. w zakresie odpowiedzialnego gospodarowania lekami i ich właściwego utylizowania. Takie badania jak nasze mogą się do tego przyczynić – zapewnia dr Joanna Kuc.

Źródło: Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki

Czytaj także: Wpływ stosowania pestycydów na zdrowie ludzi i środowisko