Ajankohtaista

Väitös: 12.8.2016 Pohjois-Päijänteessä merkittäviä lääkeainepitoisuuksia (Lindholm-Lehto)

Alkamisaika: perjantai 12. elokuuta 2016, 12.00

Päättymisaika: perjantai 12. elokuuta 2016, 15.00

Paikka: Ylistönrinne, Kem 4

Petra Lindholm-Lehto kuva: Kirsi Majamäki
DI, FM Petra Lindholm-Lehdon soveltavan kemian väitöskirjan “Occurrence of pharmaceuticals in municipal wastewater treatment plants and receiving surface waters in central and southern Finland” (Lääkeaineet jätevesissä ja pintavesissä Keski- ja Etelä-Suomessa) tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä on professori Mika Sillanpää (Lappeenrannan teknillinen yliopisto) ja kustoksena professori Juha Knuutinen (Jyväskylän yliopisto).

Kymijoen vesistössä Päijänteen pohjoispuolella, Pohjois-Päijänteellä ja Vantaanjoessa on havaittu merkittäviä pitoisuuksia lääkeaineita. Väitöstutkimuksessa tutkittiin viittä yleisesti käytettyä epilepsia- ja kipulääkettä jätevedenpuhdistamoilla, pintavesissä ja sedimentoituneissa partikkeleissa. Pitemmän aikavälin seurannassa pitoisuuksia tutkittiin Chemcatcher®-passiivikeräimillä. Päijänne on Pääkaupunkiseudun raakavesilähde, josta vesi johdetaan yli miljoonan suomalaisen juomaveden valmistukseen. Vantaanjoki on vaihtoehtoinen raakavesilähde, jos Päijänteen vettä ei ole saatavilla. Siksi valittujen vesistöjen veden laadun seuranta on ensiarvoisen tärkeää.

Suurimmat pitoisuudet jätevedenpuhdistamoiden läheisyydessä

Tutkimuksessa havaitut pitoisuudet vaihtelivat Jyväskylän seudun jätevedenpuhdistamoilla sadoista nanogrammoista mikrogrammoihin litrassa ja pintavesissä muutamista nanogrammoista satoihin nanogrammoihin litrassa.

– Jätevedenpuhdistamot ovat pääasiallinen vesistöjen lääkeaineiden päästölähde, mutta myös suotovedet kaatopaikoilta, maataloudesta sekä väärä lääkeaineiden hävittäminen ovat mahdollisia syitä ympäristökuormitukselle, Lindholm-Lehto kertoo.

Jätevedenpuhdistamoilla havaitut pitoisuudet noudattivat lääkeaineiden kulutusta Suomessa. Lääkeaineet eivät kuitenkaan hajoa tehokkaasti jätevedenpuhdistamoilla, jolloin niitä joutuu ympäristöön. Lääkeaineet hajoavat lopulta ympäristössä, mutta jatkuvat päästöt puhdistamoilta aiheuttavat jatkuvaa ympäristökuormitusta. Vaikka pitoisuudet ovat pieniä verrattuna ihmisten lääkitsemistarkoituksessa käytettyihin pitoisuuksiin, ne voivat aiheuttaa haittavaikutuksia vesieliöille.

– Selvisi, että suurimmat lääkeainepitoisuudet vesistöissä sijaitsevat lähellä jätevedenpuhdistamoiden purkuputkea. Lääkeaineet laimenevat vesistössä kauempana päästölähteestä, Lindholm-Lehto toteaa.

Havaittiin, että lääkeaineiden pitoisuudet kasvavat vesistössä syvyyden kasvaessa. Lääkeaineet hajoavat ja muuntuvat pääasiassa auringon UV-valon vaikutuksesta. Auringon valo ei pääse tunkeutumaan syvempiin vesikerroksiin, jolloin auringon valon aiheuttamat reaktiot jäävät vähäisemmiksi. Vastaavasti lääkeaineiden pitoisuudet olivat suurempia talvella verrattuna kesällä havaittuihin johtuen jääpeitteestä ja auringon valon vähäisyydestä. Tutkimuksessa havaittiin, että Chemcatcher®-passiivikeräin soveltui valittujen lääkeaineiden pitoisuuksien tutkimiseen kahden viikon aikajaksolla ja keräämään tietoa pitkäaikaisesta kuormitustasosta. Tulokset osoittivat passiivikeräinten soveltuvan hyvin ympäristöseurannan tarpeisiin järvi- ja jokivesissä.

Lisätietoja:

Petra Lindholm-Lehto, 045 1250 567, petra.c.lindholm-lehto@jyu.fi
Viestintäharjoittelija Petra Toivanen, puh. 040 805 3638, tiedotus@jyu.fi

Petra Lindholm-Lehto on kirjoittanut ylioppilaaksi 2001 ja valmistunut puunjalostustekniikan diplomi-insinööriksi Teknillisestä korkeakoulusta 2007. Hän on työskennellyt prosessisuunnittelijana eri yrityksissä Tampereen seudulla. Lindholm-Lehto valmistui Jyväskylän yliopistosta filosofian maisteriksi pääaineena orgaaninen kemia 2011. Väitöskirjatutkimuksen Lindholm-Lehto on tehnyt Juha Knuutisen tutkimusryhmässä kemian laitoksen soveltavan kemian osastolla. Tutkimuksen on rahoittanut Maa- ja vesitekniikan tuki ry. ja Jyväskylän yliopisto.

Teos julkaistaan sarjassa Department of Chemistry, University of Jyväskylä, Research Report No. 194, 109 s., Jyväskylä 2016. ISSN: 0357-346X, ISBN: 978-951-39-6716-1. Väitöskirjaa voi tiedustella kemian laitokselta, puh. 0400 247976, leena.m.mattila@jyu.fi. Luettavissa JYX-arkistossa: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-6717-8

 

Abstract

The presence of five selected pharmaceuticals, four anti-inflammatory drugs, diclofenac, ibuprofen, ketoprofen, naproxen, and an antiepileptic drug carbamazepine, was determined at four municipal wastewater treatment plants (WWTPs) and in the receiving waterway near the city of Jyväskylä, in central Finland and also in the River Vantaa. First, an analytical method was developed including a pretreatment and purification followed by liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) in the multiple reaction monitoring mode. The studied pharmaceuticals were detected from influents and effluents of four municipal WWTPs and from surface water of eight locations along the water way and northern Lake Päijänne. In addition, samples of sedimented particles were collected among the water samples from five locations near the discharge point of the effluent. Furthermore, the studied compounds were sampled from the surface water of northern Lake Päijänne and the River Vantaa both by grab sampling and passive sampling. Passive sampling was performed by using the Chemcatcher® sampler with a SDB-RPS Empore disk as a receiving phase. In Lake Päijänne, the passive sampling was conducted at four locations near the discharge point of a wastewater treatment plant and at four locations along the River Vantaa.

The concentrations in the influents and effluents ranged from hundreds of nanograms per liter to micrograms per liter. In lake water, the concentrations ranged from tens of nanograms per liter in northern parts of the waterway to hundreds of nanograms per liter in northern Lake Päijänne near the city area. The concentrations of ketoprofen in sedimented particles ranged from tens to over one hundred micrograms per gram, while only trace amounts of other selected pharmaceuticals were detected. The results indicate that the concentrations of pharmaceuticals are affected by not only the biological and chemical reactions occurring in the wastewater treatment processes, but also by the UV light in the photic layer of Lake Päijänne. Seasonal variation in the surface water of Lake Päijänne was studied by comparing the concentrations collected in the winter and in the summer. The concentrations were higher in the winter compared to summer time in surface water due to decreased temperature and solar irradiation. On the other hand, higher concentrations of ibuprofen, ketoprofen, and naproxen were found in summer at the WWTPs, possibly due to seasonal variations in consumption. It can be concluded that considerable amounts of selected pharmaceuticals are present in the influent and effluent of municipal WWTPs, in the water and sedimented particles of along the waterway and northern Lake Päijänne, and in the River Vantaa. Additionally, the results suggest that the Chemcatcher passive samplers are suitable for detecting pharmaceuticals both in lake and river waters.

Keywords: liquid chromatography, mass spectrometry, municipal wastewater treatment plant, passive sampling, pharmaceuticals, sedimented particles, solid phase extraction

Lisätietoja

Petra Lindholm-Lehto
petra.c.lindholm-lehto@jyu.fi
Kemian laitos
kuuluu seuraaviin kategorioihin: ,