Ajankohtaista

Väitös: 16.2.2018 Antibioottien suuri määrä vesistöissä huolena kehitysmaissa (Ngumba)

Alkamisaika: perjantai 16. helmikuuta 2018, 12.00

Päättymisaika: perjantai 16. helmikuuta 2018, 15.00

Paikka: Ylistönrinne, YAA303

Elijah NgumbaMSc. Elijah Ngumban ympäristötieteen väitöskirjan "Occurrence and control of selected antibiotics and antiretroviral drugs in urban hydrological cycles" (Antibioottien ja antiretroviraalisten lääkeaineiden esiintyminen ja kontrollimahdollisuudet urbaanissa hydrologisessa kierrossa) tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä Dr Jerker Fick (Umeå University, Ruotsi) ja kustoksena professori Tuula Tuhkanen (Jyväskylän yliopisto).

Elijah Ngumba tutki antibioottien ja antiretroviraalisten lääkeaineiden esiintymistä kaupunkien vesikierrossa kolmessa eri kohteessa: Nairobissa Keniassa, Lusakassa Sambiassa ja Jyväskylässä Suomessa. Hän analysoi valittujen lääkeaineiden pitoisuuksia käsittelemättömissä ja käsitellyissä jätevesissä, vastaanottajavesistöissä, pohjavedessä ja erottelevien kuivakäymälöiden virtsassa.

Antibiootit ja antiretroviraaliset lääkeaineet valittiin tutkimuksen kohteeksi, koska niiden käyttö on yleistä alueilla, jossa on korkea HIV/AIDS -esiintyvyys sekä kattava lääkeohjelma. AIDS/HIV -lääkitys tarkoittaa loppuelämän kestävää päivittäistä lääkeannosta, johon kuuluu useita eri antibiootteja sekä antiretroviraalisia lääkkeitä. Lääkeaineet päätyvät virtsan kautta jäteveteen tai suoraan ympäristöön. Lääkeaineista juuri antibiootit muodostavat suurimman huolenaiheen ympäristöterveyden kannalta. Niiden esiintyminen pieninäkin pitoisuuksina saattaa aiheuttaa antibioottiresistanssin kehittymistä. Tätä yleisten antibioottien tehon häviämistä pidetään yhtenä vakavimmista riskeistä terveydenhuollossa.

Lääkeaineita esiintyi korkeina pitoisuuksina

Tutkimuksen mukaan lääkeaineita esiintyi korkeina pitoisuuksina Nairobissa ja Lusakassa. Yksittäisten lääkeaineiden pitoisuustasot pohjavedessä olivat 1 mikrogrammaa (µg)/l, pintavedessä 50 µg/l, käsitellyssä jätevedessä 56 µg/l ja kuivakäymälöiden erilliskerätyssä virtsassa 12 800 µg/l. Nairobissa ja Lusakassa mitatut lääkeainepitoisuudet olivat jätevedessä 100 kertaa ja pintavedessä 1000 kertaa suurempia kuin Jyväskylän alueella havaitut pitoisuudet. Syy pintavesien ja jokien korkeaan lääkeainepitoisuuteen Nairobissa ja Lusakassa johtuu tiheästä asutuksesta sekä keskitetyn jätevesien keräyksen ja käsittelyn puutteista, mikä johtaa jätevesien päätymiseen käsittelemättöminä suoraan ympäristöön.

Myös alueilla, joissa jätevedet kerätään, jätevedenpuhdistamoiden todettiin olevan tärkein antibioottien ja antiretroviraalisten lääkeaineiden pistelähde, sillä kaikki lääkeaineet eivät poistu perinteisissä puhdistamoissa. Jätevedenpuhdistamoiden tehostamisen lisäksi riskeistä tiedottamisen ja vaihtoehtoisten, hajautettujen jätevesiratkaisujen kehittämäisen avulla voitaisiin pienentää lääkeaineiden joutumista ympäristöön.

Lääkeaineista ja niiden esiintymisestä ympäristössä kehitysmaissa tiedetään vielä suhteellisen vähän, koska lääkeaineiden ympäristöanalytiikka on kallista ja vaatii erityisiä laitteita ja osaamista. Kehittyneissä maissa monien lääkeaineiden kulkeutumista on tutkittu hyvinkin tarkasti.

Keinoja lääkeainepäästöjen hallintaan 

Ngumban tutkimus osoittaa, että tärkein keino lääkeaineiden pääsyn ehkäisemiseksi ympäristöön on huolehtia kattavan sanitaatiojärjestelmän luomisesta ja ylläpidosta. Kehitysmaissa keskitetty jätevesien keräily- ja käsittelyjärjestelmä on vaikea toteuttaa, sillä tarvittava infrastruktuuri vaatii tilaa, investointeja, energiaa ja kemikaaleja. Jäteveden ja ennen kaikkea virtsan hajautettu keräily ja käsittely muodostavat tehokkaan riskien hallintakeinon ennen loppusijoitusta kohteeseen, josta lääkeaineet eivät päädy vesistöön, juomaveteen eivätkä elintarviketuotantoon.  

Lisätietoja:

Elijah Ngumba, puh. 0466210371, elijah.k.ngumba@jyu.fi
Viestintäpäällikkö Liisa Harjula, puh. 040 805 4403, viestinta@jyu.fi

Elijah Ngumba on kotoisin Nairobista Keniasta. Hän valmistui luonnontieteen kandidaatiksi ja maisteriksi Jomo Kenyatta Univerity of Agriculture and Technologysta pääaineenaan kemia vuonna 2006. Valmistumisensa jälkeen hän työskenteli kotiyliopistossaan opetus- ja tutkimusassistenttina ja on jatkanut tohtoriopintoja Jyväskylän yliopiston biologian ja ympäristötieteiden laitoksella vuosina 2014-2018.

Väitöskirja julkaistaan sarjassa Jyväskylä Studies in Biological and Environmental Science numerona 341, 70 p., Jyväskylä 2018, ISSN: 1456–9701, ISBN 978-951-39-7343-8. Väitöskirja tulee sähköisenä saataville osoitteeseen: http://urn.fi/URN:ISBN:978–951-39-7344-5  

Abstract

The occurrence of active pharmaceutical ingredients (APIs) including antibiotics and antiretroviral drugs in the environment has been identified as an environmental challenge in the last two decades. The main objective of this thesis was to determine the occurrence and control of selected antibiotics and antiretroviral drugs in the aquatic environment of three urban hydrological cycles of Nairobi-Kenya, Lusaka-Zambia and Jyväskylä-Finland. First, a multiresidue analytical method for trace determination of the analytes based on solid phase extraction and liquid chromatography tandem mass spectrometry was developed.  In treated municipal wastewater, the maximum mean concentrations for individual pharmaceuticals were 537 ng l-1 in Jyväskylä, 55760 ng l-1 in Lusaka and 3940 ng l-1 in Nairobi. Similarly, high surface water concentrations of up to 13800 ng l-1 in Nairobi and 49700 ng l-1 in Lusaka compared with 54 ng l-1 in Jyväskylä were measured. The compounds were only sporadically present in Lusaka groundwater samples with concentration in ranging from below the limit of quantification to 880 ng l-1. High individual pharmaceutical concentrations of up to 12.8 mg l-1 were measured in Lusaka source separated urine implying that source separation can be a significant barrier to environmental contamination. The high antibiotics and antiretroviral drugs concentrations in Nairobi and Lusaka was attributed to high disease prevalence especially HIV/AIDS, unregulated sale of antibiotics as well as inadequate or absence of waste collection and treatment facilities. Evaluation of post-treatment removal of three of the antibiotics and three of the antiretroviral drugs by UV photolysis and advanced oxidation processes (UV/Cl₂ and UV/H₂O₂) showed that the UV/H₂O₂ process required the lowest electrical energy to remove 90 % of the pharmaceuticals.

Keywords: Antibiotics; antiretroviral drugs; groundwater; post-treatment; source separated urine; surface water; wastewater.


Lisätietoja

MSc. Elijah Ngumba
elijah.k.ngumba@jyu.fi
kuuluu seuraaviin kategorioihin: