Möglichkeiten und Grenzen des Antibiotikamonitorings in verschiedenen Abwässern

Zusammenfassung

Hintergrund

Antibiotika gelangen wie viele andere pharmazeutische Substanzen nach der Einnahme und Ausscheidung durch den Patienten in das Abwassersystem und die Kläranlage. Die vorgestellte Studie betrachtet die Möglichkeiten und Grenzen der Bestimmung von Antibiotika im Abwasser, die mit einem steigenden Risiko für die Bildung von Antibiotikaresistenzen für Menschen und Umwelt assoziiert werden.

Matrerial und Methode

Mischproben aus der Kläranlage und von Krankenhausabwässern werden mittels Festphasenextraktion, HPLC und Tandemmassenspektrometrie analysiert.

Ergebnisse

Die am meisten verordneten Antibiotika Amoxicillin, Azithromycin, Cefuroxim, Ciprofloxacin, Clarithromycin, Clindamycin und dessen Metabolit Clindamycinsulfoxid, Doxycyclin, Levofloxacin, PenicillinV, Roxithromycin, Sulfamethoxazol, und Trimethoprim und die in Krankenhäusern eingesetzten Antibiotika Cefotaxim und Piperacillin konnten regelmäßig beim Monitoring in der Kläranlage nachgewiesen werden, d. h. die gewählte Bestimmungsmethode ist für die Fragestellung geeignet. Die gleichzeitige Messung von Proben aus dem Zu- und Ablauf erlauben eine Einschätzung der Eliminationseffizienz der Kläranlage für die gemessenen Verbindungen. Im Ablauf der Kläranlage wurden die meisten der untersuchten Antibiotika gefunden, außer Amoxicillin, Cefotaxim und PenicillinV. Die Konzentrationen von Cefuroxim, Ciprofloxacin und Levofloxacin nehmen signifikant ab, die von Clindamycinsulfoxid und Trimethoprim bleiben unverändert. In Krankenhausabwässern beobachtet man andere Verhältnisse als in der Kläranlage. Ein Monitoring muss in kurzen Zeitschritten erfolgen, um die starken Schwankungen zu erfassen.

Schlussfolgerung

Das entwickelte Antibiotikamonitoring ist sehr gut geeignet um mit nicht sehr großem Aufwand den Zu- und Ablauf von Kläranlagen zu charakterisieren. Die Messung von Krankenhausabwässern oder von Proben aus dem Kanalnetz und die Erweiterung des Monitorings auf andere Arzneistoffe sind möglich.

Abstract

Background

The use of antibiotics and other pharmaceuticals and therefore their input into sewer system, sewage treatment plants and in the aquatic environment is of increasing concern. Clinical and urban waste water as sources of high amounts of pharmaceuticals play an important role in the assessment of environmental exposure and risk. The subjects of this study are options and limits of the monitoring of antibiotics in diverse waste water.

Material and Methods

Samples of mixed wastewater of the influent and the final effluent of the sewage treatment plants and hospital waste water were measured. Sewage samples were prepared with solid phase extraction, separated with HPLC and detected with tandem mass spectrometry.

Results

The most prescribed antibiotics amoxicillin, azithromycin, cefuroxime, ciprofloxacin, clarithromycin, clindamycin and its metabolite clindamycin sulfoxide, doxycycline, levofloxacin, penicillin V, roxithromycin, sulfamethoxazole, and trimethoprim and the often in hospitals used antibiotics cefotaxime and piperacillin were continuously detected. This mean the analytical method is suitable for antibiotic monitoring. The simultaneous measurement of the influent and the final effluent showed the elimination efficiency of the sewage treatment plant. Amoxicillin, cefotaxime and penicillin V were not found in the effluent and a significant decreasing concentration of cefuroxime, ciprofloxacin, and levofloxacin was observed. The variability of the composite of hospital waste water is very high and a monitoring with short time segments is necessary to determine the deviation.

Conclusions

The developed monitoring of antibiotics is suited for characterization of diverse waste water of sewage treatment plants with a justifiable operating expense. The measurement of hospital waste water and samples of the sewage network are possible.