Nieuwe stoffen in het milieu: probleem of niet? Workshop Geneesmiddelen en metabolieten in oppervlaktewater KWR, Nieuwegein, 7 december 2012 Anja Derksen (AD eco advies) "
Input voor discussie Literatuurstudie effecten in opdracht van STOWA: Specifieke effecten Combinatie effecten Aangetoonde effecten in effluent en oppervlaktewater Aanvullende zuiveringstechnieken en effecten Discussies STOWA netwerk Monitoring nieuwe stoffen
Geneesmiddelen: Specifieke effecten Betablokkers remming fotosynthese algen (10-100x gevoeliger dan basale toxiciteit) Antidepressiva (SSRI s), alleen of in combinatie, verminderen vluchtgedrag vissenlarven bij ng/l Fluoxetine (Prozac) verandert zwemgedrag kreeftachtige
Zwemgedrag kreeftachtige o.i.v. fluoxetine Echinogammarus marinus zwemt naar het licht toe (concentratie in ug/l): verhoogd risico op predatie
Geneesmiddelen: effecten realistische mengsels (1) Mengsel 11 middelen in concentraties zoals in effluent: Effecten op morfologie en voedselconsumptie zoetwaterpoliep Toxicity threshold (=NOEC) bij 3,2x de concentraties zoals aangetoond in effluent Effect mengsel bij concentraties 2 tot 3 ordegrootte lager dan bij individuele middelen
Geneesmiddelen: effecten realistische mengsels (2) Mengsel 13 middelen in concentraties zoals in effluent: Effecten aangetoond op humane cellijnen en viscellijnen Subset met significante effecten bij ng/l: atenolol, bezafibraat, ciprofloxacine en lincomycine
Geneesmiddelen: effecten mengsels Mengsels van twee stoffen vaker getest Algemene beeld: Effecten vaak voorspelbaar o.b.v. concentratie additie, soms versterking effect Interacties zijn concentratieafhankelijk en niet constant, hierdoor modellering lastig Mengseleffecten zijn al mogelijk bij milieuconcentraties (ng/l)!
Samenvatting effecten geneesmiddelen Er gebeuren rare dingen Chronische en specifieke effecten van mengsels en metabolieten zijn bij milieuconcentraties realistisch!
Effecten in effluent en oppervlaktewater Hormoonverstoring bij vissen Hormoonverstoring in ER-calux assay Effecten op immuunsysteem bij vissen en mosselen Effecten op signaaloverdracht (neurotoxiciteit) bij mosselen Oxidatieve stress mosselen
Hormoonverstoring vissen Waargenomen effecten: Verlaagde eiproductie Vervrouwelijking geslachtsorganen jonge mannetjes (intersex; irreversibel) Toename vitellogenine gehalte (dooiereiwit) in mannetjes (reversibel) Groeireductie, vergrootte lever, grotere of kleinere geslachtsorganen Verstoring hormoonbalans (oestrogenen/testosteron) Opname (xeno)oestrogenen in de vis Verantwoordelijke stoffen: Vooral oestradiol, ethinyloestradiol, nonylfenol(ethoxylaten) Combinatie van oestrogenen en anti-androgenen (beiden leiden tot vervrouwelijking)
ER-calux - theorie Humane cellijn: uitzending licht na blootstelling aan oestrogenen (d.w.z. vervrouwelijkende stoffen) Uitgedrukt als equivalenten van het natuurlijke vrouwelijke hormoon 17beta-oestradiol (EEQs) Screeningsmethode voor totale vervrouwelijkende activiteit Voordeel: lage detectielimiet dus vrijwel altijd een getal (d.w.z. vergelijking locaties mogelijk)
ER-calux - praktijk In milieumonsters belangrijkste bijdrage door oestron en 17beta-oestradiol Gemiddelde activiteit (range): Effluent 2-3 ng EEQ/l (<0,05 86 ng EEQ/l) Oppervlaktewater 1 ng EEQ/l (<0,05 14 ng EEQ/l) Ter vergelijking: KRW-norm 17beta-oestradiol is 0,4 ng/l
Verstoring immuunsysteem Onderzoeken bij mossel en vis, of muizencellijn Verstoring meetbaar met biomarkers, bijv.: Verminderde immuunrespons Algemene afweer verhoogd, gerichte afweer verlaagd Toename boodschapperstoffen Geneesmiddelen als mogelijke oorzaak gesuggereerd
Theorie - neurotoxiciteit Metingen serotonine en dopamine gehalten, bijbehorende afbraakenzymen en transportsystemen Functies serotonine en dopamine o.a.: Signaaloverdracht in hersenen Gedrag Eetlust Sexuele rijping bij vissen en mosselen Vrijkomen eicellen en zaadcellen
Neurotoxiciteit Uitgehangen en wilde mosselen voor en na effluentpluim Veranderingen meetbaar op (tot 10 km benedenstrooms): Serotonine- en dopaminegehalten (meestal verlaagd) Afbraakenzymen (meestal verhoogd) Transport serotonine verlaagd, dopamine verhoogd Serotonine/dopamine ratio Gesuggereerde verantwoordelijke stoffen: oestrogenen, nonylfenol, morfine, diazepam (antidepressiva? drugs?)
Conclusies effecten effluent en oppervlaktewater Meeste onderzoek in effluent en oppervlaktewater uitgevoerd met vissen en mosselen, en diverse cellijnen Hormoonverstorende effecten natuurlijke hormonen en nonylfenol(ethoxylaten) duidelijk en veelvuldig aangetoond Effluent vervrouwelijkt vissen en mosselen, verstoort het immuunsysteem en neurochemie, en biomarkers voor aanwezigheid stoffen en/of oxidatieve stress nemen toe Effecten meetbaar tot 10 km stroomafwaarts
Effecten aanvullende zuiveringstechnieken CAS, MBR, ozon, AOP, actief kool, filtratie, enz. Grootschalige onderzoeken m.n. in Zwitserland en Duitsland Testbatterij bioassays: Algemene toxiciteit Specifieke toxiciteit, zoals hormoonverstoring, dioxineachtige werking, genotoxiciteit, fytotoxiciteit, neurotoxiciteit, early life stage testen enz.
Algemene beeld verwijdering microverontreinigingen Actief slib verwijdert zeer groot deel maar zeker niet alles Membraanbioreactor presteert iets beter dan actief slib Actief kool werkt goed Ozon verwijdert uitgangsstoffen chemisch het beste, maar aanwijzingen voor ontstaan (toxische) afbraakproducten Echter, effecten eenvoudig te verwijderen (bijv. door zandfiltratie) Toxiciteit lijkt afhankelijk van ozonconcentratie en behandeltijd
Voorbeeld veldstudie Zwitserland Voor en na implementatie full-scale ozon behandeling Meting voedselinname van vlokreeften uitgehangen in kooien Voor implementatie voedselname verlaagd (op 150m van lozingspunt tot 90%) Na ozonbehandeling geen reductie voedselinname meer
Discussies in netwerk Is er een probleem? Weten we genoeg (om tot actie over te gaan)? Wat is het handelingsperspectief? Maatregelen richten op rwzi s?
Ja, want Genoeg aanwijzingen voor effecten om reageren uit voorzorg te rechtvaardigen Rwzi s vormen een belangrijk aangrijpingspunt voor maatregelen (grootste klapper, no regret maatregel), maar niet het enige!
Nee, want Probleem nog onduidelijk: effecten en risico s nog onvoldoende aannemelijk gemaakt Geen normen dus geen driver Landelijke politiek moet het voortouw nemen ( maar rijk legt de problematiek terug bij de sector ) Andere problemen (nutriënten, inrichting, ) zijn groter Keuze maatregelen, en waar in de waterketen, nog onvoldoende uitgewerkt