Ανίχνευση, μεταφορά και φωτολυτική διάσπαση φαρμακευτικών ενώσεων στο περιβάλλον
Authors: Κοσμά Χριστίνα 
Published: September 2021

Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν: (α) Ο συστηματικός έλεγχος για την ανίχνευση υπολειμμάτων φαρμακευτικών ουσιών σε νερά Μονάδων Επεξεργασίας Υγρών Αποβλήτων στον Ελλαδικό Χώρο, (β) η μελέτη του ρυθμού απομάκρυνσης των φαρμακευτικών ουσιών από τις μονάδες αυτές, (γ) η εκτίμηση της περιβαλλοντικής τους επικινδυνότητας, (δ) η μελέτη της φωτολυτικής αποικοδόμησης επιλεγμένων φαρμακευτικών ουσιών σε διαφορετικούς τύπους επιφανειακών υδάτων (κινητική, προσδιορισμός προϊόντων μετασχηματισμού, μελέτη τοξικότητας), (ε) η μελέτη της φωτοκαταλυτικής αποικοδόμησής τους με την εφαρμογή του πειραματικού σχεδιασμού (κινητική, προσδιορισμός ανόργανων ιόντων και ολικού οργανικού άνθρακα, προσδιορισμός προϊόντων μετασχηματισμού, έλεγχος τοξικότητας) και (στ) η μελέτη της φωτοκαταλυτικής διάσπασης της ουσίας trimethoprim σε πιλοτική μονάδα φωτοκαταλυτικής αποικοδόμησης. Αρχικά, αναπτύχθηκε και βελτιστοποιήθηκε μια απλή αναλυτική μέθοδος προσδιορισμού των φαρμακευτικών ουσιών στα υγρά απόβλητα, η οποία βασίστηκε στην εφαρμογή της εκχύλισης δια της στερεάς φάσης (Solid Phase Extraction, SPE) σε συνδυασμό με υγρή χρωματογραφία συζευγμένη με φασματομετρία μάζας (LC-MS). Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε περαιτέρω επιβεβαίωση των θετικών ανιχνεύσεων των φαρμακευτικών ουσιών στα υγρά απόβλητα, με τη χρήση του υβριδικού αναλυτή UHPLC–LTQ-Orbitrap MS. Επιλέχθηκαν είκοσι δραστικές φαρμακευτικές ουσίες και ένα προϊόν μετασχηματισμού και προσδιορίστηκαν τα επίπεδα των συγκεντρώσεών τους στην είσοδο και την έξοδο οκτώ ΜΕΥΑ διαφορετικών πόλεων της Ελλάδας, κατά τη διάρκεια ενός έτους. Τα επίπεδα των συγκεντρώσεων των ουσιών στις εισόδους κυμάνθηκαν από 9,3 έως 96648,3 ng/L, ενώ στις εξόδους από 6,6 έως 1076,0 ng/L. Οι ρυθμοί απομάκρυνσης των ουσιών κυμάνθηκαν μεταξύ υψηλών, μεσαίων και χαμηλών τιμών, ενώ σε κάποιες περιπτώσεις παρατηρήθηκαν αρνητικές απομακρύνσεις. Από τα αποτελέσματα προέκυψε ότι κάποιες ουσίες εμφάνισαν υψηλή επικινδυνότητα (RQ>1), με την ουσία triclosan να είναι η πιο κρίσιμη. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε μελέτη της φωτολυτικής και φωτοκαταλυτικής αποικοδόμησης δύο επιλεγμένων οργανικών ενώσεων (trimethoprim και omeprazole). Η μελέτη της φωτολυτικής τους αποικοδόμησης, πραγματοποιήθηκε σε διαφορετικούς τύπους νερών (απεσταγμένο, ποτάμιο, λιμναίο, θαλάσσιο), υπό την επίδραση τόσο τεχνητής (συσκευή Suntest), όσο και φυσικής ηλιακής ακτινοβολίας. Η ταυτοποίηση των ενδιάμεσων προϊόντων πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του UHPLC/LTQ-ORBITRAP, όπου προσδιορίστηκαν συνολικά δεκαπέντε και εννέα προϊόντα μετασχηματισμού για τις ουσίες trimethoprim και omeprazole, αντίστοιχα. Για τη μελέτη της τοξικότητας, χρησιμοποιήθηκε το σύστημα Microtox test (Microtox 500, Azur), με τη χρήση των βακτηρίων Vibrio Fischeri. Ακολούθησε η μελέτη της φωτοκαταλυτικής αποικοδόμησης των φαρμακευτικών ουσιών, όπου πραγματοποιήθηκε εφαρμογή του στατιστικού πειραματικού σχεδιασμού. Οι βέλτιστες συνθήκες για τη μέγιστη φωτοκαταλυτική δραστικότητα της ουσίας trimethoprim ήταν οι: TiO2=460 mg/L, Ctrimethoprim= 5 mg/L και L.I.=628 W/m2, ενώ για την ουσία omeprazole ήταν οι: Comeprazole= 10 mg/L, TiO2=284 mg/L και τιμή pH=10. Οι μετρήσεις του ολικού οργανικού άνθρακα (Total Organic Carbon, TOC), πραγματοποιήθηκαν σε αναλυτή TOC V-csh της Shimadzu. Ο προσδιορισμός των ανιόντων (νιτρικών, νιτρωδών, θειϊκών) πραγματοποιήθηκε σε ιοντικό χρωματογράφο Dionex ICS-1500, ενώ ο προσδιορισμός των αμμωνιακών ιόντων βασίστηκε στη φασματοφωτομετρική μέθοδο Solorzano. Η ταυτοποίηση των ενδιάμεσων προϊόντων πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του UHPLC/LTQ-ORBITRAP, όπου προσδιορίστηκαν δεκαέξι και δέκα προϊόντα μετασχηματισμού για το trimethoprim και το omeprazole, αντίστοιχα και ακολούθησε μελέτη της τοξικότητάς τους. Τέλος, πραγματοποιήθηκε μελέτη της φωτοκαταλυτικής αποικοδόμησης της ουσίας trimethoprim σε πιλοτική μονάδα φωτοκαταλυτικής αποικοδόμησης με τη χρήση TiO2, υπό την επίδραση φυσικής ηλιακής ακτινοβολίας.