| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Begrænsning af humane medicinrester og antibiotikaresistens i spildevand med fokus på reduktion ved kilden

Sammenfatning og konklusioner

Baggrunden for rapporten er, at Miljøministeren de seneste år har fået mange henvendelser om faren ved udledning af lægemiddelrester med spildevand samt spredning af antibiotikaresistente bakterier i miljøet. Samtidig har et stigende antal kommuner henvendt sig med ønsker om mere detaljerede retningslinier for vurdering og regulering af spildevand fra hospitaler. Rapporten er et første skridt på vejen til en bedre regulering og indeholder dels en opdatering af viden om lægemiddelstoffer i hospitalsspildevand og dels viden om renseeffektivitet og mulige teknologier til forbehandling af hospitalsspildevand. Efterfølgende er denne viden sammenholdt for at identificere de lægemiddelstoffer, der potentielt kan medføre effekter på vandmiljøet.

Projektet tager udgangspunkt i det danske lægemiddelforbrug, som er undersøgt både for primærsektoren (hvor recepten er udskrevet til enkeltpersoner af en privat praktiserende læge) og for sekundærsektoren (hospitaler og sygehuse). For at skabe et overblik over udledningen af lægemidler til spildevand fokuseres på følgende fire caseområder:

• Hele Danmark
• Renseanlæg Lynettens opland (det største renseanlæg i Danmark)
• Frederiksberg Hospital
• Vejle Amt

Forekomst og fjernelse af lægemiddelstoffer fra spildevand

Ifølge beregningerne anvendes mellem 1-4% af det samlede lægemiddelforbrug på hospitalerne. Til gengæld er der en del lægemidler, som udelukkende anvendes på hospitaler. Dette er ofte meget potente lægemidler i forhold til vandmiljøet, som f.eks. speciallægemidler til behandling af kræft, HIV-infektioner og tilsvarende alvorlige sygdomme. Endvidere kan mange af disse hospitalsspecifikke lægemidler ikke opgøres i mængde, og de indgår derfor ikke i de anførte tabeller. Dette udelukker dog ikke, at de kan udgøre en potentiel miljørisiko.

I rapporten er der estimeret følgende miljørelevante koncentrationer: PEC_hospital, PEC_{indløb renseanlæg} og PEC_vandmiljø (Predicted Environmental Concentration). Disse tre PEC-værdier er sat i relation til PNEC (Predicted No-Effect Concentration) for de enkelte lægemiddelstoffer for derved at undersøge, om PEC/PNEC-forholdet overstiger 1 ved afledning fra hospitaler, ved indløb til renseanlæg og ved udløb fra renseanlæg (vandmiljøet).

I litteraturen findes kun økotoksikologiske effektdata for ganske få lægemiddelmetabolitter, så for at vurdere, om et lægemiddel har en potentiel uønsket effekt på vandmiljøet, er der i dette projekt taget udgangspunkt i et worst case scenarie. Det vil sige, at der er regnet med en 100% udskillelse fra mennesker af uomdannet lægemiddelstof og ingen fjernelse i kommunale renseanlæg. Eventuelle lægemiddelmetabolitter vil således blive tilgodeset i beregningerne.

Ved at beregne det samlede forbrug af lægemiddelstoffer i Danmark og sammenholde forbruget med den samlede spildevandsmængde på 601,8 millioner m³/år blev der identificeret 16 lægemiddelstoffer med et PEC_hospital/PNEC-forhold på >1. For PEC_{indløb renseanlæg}/PNEC blev der identificeret 10 stoffer, hvor PEC/PNEC var >1. Endelig viste beregninger, at PEC_vandområde/PNEC-forholdet var >1 for syv lægemiddelstoffer. En oversigt over lægemiddelstoffer med PEC/PNEC >1 er vist nedenfor.

Det ses af ovenstående, at det generelt gælder, at PEC_vandmiljø/PNEC >1 findes inden for lægemiddelstofgrupperne antibiotika og hormoner. Derudover er værdien overskredet for de to hyppigst anvendte smertestillende midler: paracetamol og ibuprofen.

I kapitel 3 er der foretaget en litteraturgennemgang af avancerede renseanlægs evne til at fjerne lægemiddelstoffer, herunder antibiotika. Derudover blev der set på antibiotikas evne til at fremme dannelsen af resistente bakterier og til at hæmme renseanlægsprocesserne. Gennemgangen viste meget varierende oplysninger om fjernelsesgrader af antibiotika. F.eks. viste to store EU projekter en fjernelsesgrad fra vandfasen på mellem 0-90%. På baggrund af dette er det ikke muligt at fastslå, hvilke faktorer der er afgørende for en effektiv fjernelse af antibiotika. Dog synes en høj slamalder (8-10 dage) at give den bedste fjernelse.

Oplysninger om fjernelsesgrader fra kapitel 3 blev sammenholdt med de mest problematiske lægemiddelgrupper, jf. kapitel 2. Heraf fremgår det, at grupperne kønshormoner og antibiotika overskrider PEC_vandmiljø/PNEC >1. Disse grupper udgør dermed en potentiel miljørisiko.

Foruden disse to grupper kan det ikke udelukkes, at visse hospitalsspecifikke speciallægemidler med cytotoksiske, mutagene eller reproduktive egenskaber kan udgøre en miljørisiko.

For antibiotika viser litteraturen endvidere, at worst case beregninger ikke kan udelukke et eventuelt selektionspres eller, at der kan ske en hæmning af nedbrydningen af organiske forbindelser i renseanlægget. Samtidig kan et antibiotikum påvirke slammets aktivitet og føre til en kontinuerlig hæmning. Betydningen af dette i forhold til et potentielt selektionspres er endnu ikke undersøgt.

Teknologier til fjernelse af lægemiddelstoffer fra hospitalsspildevand

Det grundlæggende krav i Miljøbeskyttelsesloven er, at forurenende virksomheder skal begrænse forureningen mest muligt ved anvendelse af bedst tilgængelig teknik (BAT = Best Available Technology). I kapitel 4 er der fokuseret på rensning af hospitalsspildevand herunder metoder, der i stor udstrækning i dag benyttes som efterpoleringsmetoder på renseanlæg til behandling af kommunalt spildevand, til rensning af industrispildevand for specifikke stoffer og/eller til behandling af vandressourcer til drikkevand.

Teknologier til rensning af hospitalsspildevand kan groft inddeles i følgende teknologier:

• Mekaniske rensetrin
• Biologiske renseprocesser
• Efterpoleringsmetoder (membranfiltrering, UV-behandling, ozon-behandling og Avancerede Oxidations Processer (AOP)

I litteraturen er primært fokuseret på rensemetoder i relation til analyserbare lægemidler. Det betyder, at der er mange miljøproblematiske lægemidler, hvor der mangler viden om teknologiske renseteknologier.

Fjernelseseffektiviteten af lægemiddelstoffer fra spildevand ved bundfældning og koagulering/flokkulering varierer en del. Men generelt gælder det, at koagulerings-/flokkuleringsprocesser er mere effektiv end primær bundfældning. Stoffer som carbamazepin (antiepilepsimiddel) og ibuprofen (smertestillende lægemiddel) fjernes i meget ringe grad, hvorimod diclofenac i visse tilfælde kan opnå en fjernelsesprocent på op til 77. Fjernelsesgraden for antibiotika ligger på ca. 28-35%.

For nanofiltreringen er det forholdet mellem membranernes porediameter og molekylestørrelsen for lægemidlerne, der har stor betydning for tilbageholdelsen. Dertil kommer, at tilbageholdelsen er bedst for ikke-polære, flygtige og hydrofobe stoffer. Egenskaber som pH og membranernes ladning i forhold til de stoffer, der skal tilbageholdes, påvirker ligeledes tilbageholdelsesgraden. Lægemiddelstofferne carbamazepin og ibuprofen, diclofenac, ethinyløstradiol og propranolol tilbageholdes med mere end 90%. For antibiotika er tilbageholdelsesgraden meget varierende – mellem 44 og 95%.

UV-lys har primært været anvendt til spildevand med henblik på inaktivering af mikroorganismer. Afhængig af strålingsintensiteten kan der opnås op til 99,99% fjernelse (inaktivering) af mikroorganismer. Metoden kan anvendes i kombination med oxidationsprocesser for at desinficere og oxidere på én gang.

Ozonering anvendes hyppigst til efterpolering af biologisk renset vand. For antibiotika, steroidhormoner og smertestillende midler kan opnås fjernelsesprocenter på mellem 90 og 99.

AOP er en lovende proces til effektivt at inaktivere lægemiddelstoffer. I processer, hvor der både indgår ozon og OH radikaler, vil der ikke nødvendigvis ske en fuldstændig mineralisering af lægemidler, men stofferne mister deres oprindelige lægemiddeleffekt. Som for de andre poleringsprocesser er det vigtigt med lav koncentration af SS i spildevandet, der behandles (<4 mg/l), for at begrænse energiforbruget.

Bedst tilgængelig teknologi på hospitaler

I kapitel 5 er der fokuseret på BAT (bedst tilgængelig teknologi) i forhold til afløbssystemer på hospitaler herunder den fysiske placering af lægelige specialer, samt urinseparation og substitution af lægemidler.

Ved rensning tæt på kilden skal der anvendes meget lidt pladskrævende teknologier som f.eks. membranfiltrering efter urinseparation. Den mest relevante biologiske rensemetode er membran bioreaktorer (MBR).

Overordnet set er afløbssystemer på danske hospitaler vanskelige i forhold til at samle eller adskille de mest kritiske spildevandsstrømme. Nogle hospitaler er gamle og er udbygget ad flere omgange. Derfor har mange hospitaler mange tilkoblingspunkter til det offentlige kloaksystem. Andre er højhuse/etagebyggeri, som typisk har afløbssystemer, hvor alt spildevandet samles i et enkelt eller to afløb. Hospitaler med paralleltliggende sengebygninger og afløb knyttet til de enkelte bygninger giver de bedste muligheder for opdeling af spildevandsstrømme og individuel rensning af de mest kritiske lægemiddelstoffer.

Urinseparation kan være en mulighed i forbindelse med rensning af kritiske vandopløselige lægemiddelstoffer, der udskilles via urin. Koncentrationen af lægemiddelstoffer vil være høj og indholdet af suspenderet stof lavt i frasepareret urin. Blandt relevante teknologier til behandling af fraktioneret urin kan nævnes ozonbehandling og nanofiltrering.

Ved godkendelse af nye lægemiddelstoffer kræves der oplysninger om stoffernes miljømæssige egenskaber (EU, 2006). I Sverige arbejdes der med kategorisering af lægemidler efter miljøegenskaber. Kategorisering af terapeutisk ensvirkende lægemidler i relation til miljøegenskaber vil kunne medvirke til, at læger ved ordination kan vælge mindre miljøskadelige lægemidler.

Test af metode til forrensning af hospitalsspildevand

Baggrunden for at vælge koagulering og flokkulering som den forrensemetode, der skulle testes, var en række krav relateret til mulighederne for at implementere teknologien i forbindelse med hospitalernes afledning til det offentlige kloaksystem.

Effektiviteten af udvalgte fældningskemikalier blev undersøgt i forhold til fjernelse af antibiotikaresistente bakterier. Derudover blev sideeffekten af udfældningen belyst – dvs. i hvilket omfang der skete en reduktion af udvalgte antibiotika. Forsøgene dannede basis for fastlæggelse af driftsbetingelser og identifikation af muligheder for separation af det udfældede materiale. Data blev efterfølgende benyttet til en indledende teknisk og økonomisk vurdering af forrensning af spildevand fra hospitaler.

Laboratorietest med spildevand fra Hvidovre Hospital viste, at teknologien med filtrering, koagulering og flokkulering må betragtes som en lovende teknologi til at reducere E. coli og enterokokker – både det samlede antal og antallet af resistente bakterier. Reduktionen i antallet af E. coli og enterokokker inklusive resistente bakterier kan forventes at være over 95%.

Udgifterne til etablering af et anlæg til behandling af ca. 35.000 m³/år er vurderet til ca. 630.000 kr. Dertil kommer udgifter til etablering af slambehandlingsfaciliteter. De årlige driftsudgifter til et fældningsanlæg af den nævnte størrelse samt til slamhåndteringen, som er en væsentlig udgiftspost, forventes at være ca. 630.000 kr/år.

Filtrering af spildevandet gennem et filter, der svarer til behandling på et båndfilter, førte til en reduktion på 85% og 33% af antallet af henholdsvis E. coli og enterokokker. Reduktionen af ampicillinresistente E. coli og erythromycinresistente enterokokker var henholdsvis 89% og 38%. Uanset hvilken af de tre fældningskemikalier (én jernbaseret og to aluminiumbaserede) der blev anvendt, blev der opnået mellem 89% og 99,99% fjernelse af bakterier. Bedst var fjernelsen for totale enterokokker, og ringest var fjernelsen for ampicillinresistente E. coli. Blandt de ni antibiotika, der blev analyseret i prøver før og efter fældning, blev der for opløst ampicillin og ciprofloxacin opnået fjernelsesprocenter på henholdsvis 32 og 91. For de øvrige antibiotika skete der ingen væsentlig fjernelse.

Konklusioner

Sammenfattende har litteraturgennemgangen af viden om lægemidler i spildevand fra hospitaler og den primære sundhedssektor ført til følgende konklusioner:

• Ifølge beregningerne anvendes mellem 1-4% af det samlede lægemiddelforbrug på hospitalerne.
• Beregninger viser – sammen med den sparsomme viden der findes om lægemiddelstoffers fjernelse i moderne renseanlæg – at iblandt højvolumen lægemidler er det paracetamol og ibuprofen samt visse antibiotika og kønshormoner, der udgør en fare for vandmiljøet
• Både paracetamol og ibuprofen omsættes godt i renseanlægget, men på grund af det store forbrug kan disse stoffer i visse tilfælde passere anlægget i koncentrationer, der gør dem farlige for miljøet
• For langt de fleste speciellægemidler, der primært anvendes på hospitaler, kan det ikke vurderes, om de er til fare for vandmiljøet, fordi der mangler oplysninger om deres skæbne i renseanlægget eller om deres økotoksikologiske egenskaber
• For en række antibiotika, såsom tetracykliner, amoxicillin, penicilliner, roxithromycin, erythromycin og ciprofloxacin er det vist, at worst case beregninger ikke kan udelukke, at nogle typer antibiotika enten kan udøve et selektionspres eller hæmme slammets omsætning af andre stoffer i renseanlægget. Men samtidigt skal det understreges, at slam kan adapteres til at omsætte antibiotika. Om en adaptation påvirker selektionspresset, er ikke videnskabeligt undersøgt
• Antallet af sygehuse er faldende, hvorimod antallet af indlagte patienter er uændret. Koncentrationen af lægemiddelstoffer i hospitalsspildevand kan forventes at stige
• Antallet af indlagte kræftpatienter er stigende, og en øget udledning af cytostatika må forventes
• Tendensen går i retning af færre, men større og mere specialiserede hospitaler. Dette betyder, at det i fremtiden kan blive nemmere at identificere de kritiske spildevandsstrømme og eventuelt etablere forrensning ved særligt kritiske afløb
• AOP er en lovende proces til effektivt at inaktivere lægemiddelstoffer enten på kommunale renseanlæg eller på hospitaler. En begrænsning ved teknologien er, at koncentrationen af SS skal være lav (<4 mg/l) for at sikre et lavt energiforbrug
• På hospitaler kan urinseparation være en mulighed i forbindelse med rensning af kritiske vandopløselige lægemiddelstoffer der udskilles via urin. Blandt relevante teknologier til behandling af fraktioneret urin kan nævnes ozonbehandling og nanofiltrering
• Laboratorietest med hospitalsspildevand viste, at teknologier med filtrering, koagulering og flokkulering må betragtes som en lovende teknologi til at reducere E. coli og enterokokker – både det samlede antal og antallet af resistente bakterier (over 95% fjernelse)

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 September 2007, © Miljøstyrelsen.