Εφαρμογή γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών για την εκτίμηση ρύπανσης φαρμακευτικών ενώσεων και προϊόντων προσωπικής φροντίδας σε μονάδες επεξεργασίας λυμάτων στον ελλαδικό χώρο
Creators: name: Συμσάρης, Ίων Ιωάννης Χρήστου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (ΓΣΠ)
Μονάδες Επεξεργασίας Υγρών Αποβλήτων (ΜΕΥΑ)
Φαρμακευτικές Ουσίες και Προϊόντα Προσωπικής Φροντίδας
Geographical Information Systems (GIS)
Wastewater Treatment Plants (WWTP)
Pharmaceuticals and Personal Care Products (PPCPs)

description: Τις τελευταίες δεκαετίες παρατηρείται ραγδαία αύξηση στην κατανάλωση φαρμακευτικών ουσιών και προϊόντων προσωπικής φροντίδας (PPCPs), γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα τον εντοπισμό τους σε αξιοσημείωτες συγκεντρώσεις στο περιβάλλον. Οι ουσίες αυτές περιλαμβάνουν πολυπληθείς κατηγορίες ενώσεων που χρησιμοποιούνται στην ιατρική, κτηνιατρική, την γεωργία και ως προϊόντα προσωπικής φροντίδας. Συγκεντρώσεις έχουν εντοπισθεί παγκοσμίως σε υδατικά και εδαφικά οικοσυστήματα, σε μονάδες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων (ΜΕΥΑ) και μονάδες επεξεργασίας νερού (ΜΕΝ). Οι PPCPs και οι μεταβολίτες τους εισάγονται στο περιβάλλον από πολυποίκιλες άμεσες και έμμεσες οδούς με τις ΜΕΥΑ να θεωρούνται μία από τις κυριότερες. Θεωρούνται επίσης από την επιστημονική κοινότητα ρύποι επείγουσας παρακολούθησης. Σε παγκόσμιο επίπεδο έχει πραγματοποιηθεί μεγάλος αριθμός μελετών για την παρουσία και τύχη των PPCPs στις ΜΕΥΑ ενώ όσον αφορά την Ελλάδα, τα τελευταία χρόνια, έχουν αυξηθεί οι συστηματικές μελέτες. Ένα γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών (Geographical Information System – GIS) είναι ένα λογισμικό χαρτογράφησης το οποίο παρέχει την δυνατότητα συλλογής - αποθήκευσης, επεξεργασίας, ανάλυσης και οπτικοποίησης χωρικών δεδομένων με σκοπό την υποστήριξη του εκάστοτε χρήστη για την λύση προβλημάτων και λήψη αποφάσεων. Σε παγκόσμιο επίπεδο υπάρχει σημαντικός αριθμός μελετών κατά τις οποίες γίνεται χρήση GIS για την απεικόνιση χημικών ρυπαντών στο περιβάλλον. Για τα PPCPs ωστόσο ο αριθμός μελετών είναι πολύ μικρός. Ειδικότερα για την Ελλάδα τη δεδομένη στιγμή δεν υπάρχουν βιβλιογραφικά δεδομένα. Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε έλεγχος επιπέδου ρύπανσης τριών διαφορετικών ΜΕΥΑ: Λάρισας, Βόλου και Καβάλας, οι οποίες είναι πόλεις - πρωτεύουσες Περιφερειακών Ενοτήτων. Η δειγματοληψία πραγματοποιήθηκε το έτος 2017 με περίοδο δειγματοληψίας από Απρίλιο έως και Ιούνιο. Οι ουσίες που επιλέχθηκαν ήταν 78 PPCPs από είκοσι μία διαφορετικές κατηγορίες οι οποίες έχουν εκτεταμένη χρήση στην Ελλάδα και στην Ευρώπη. Η προκατεργασία πραγματοποιήθηκε με την τεχνική της εκχύλισης στερεάς φάσης (Solid Phase Extraction, SPE) και η ανάλυση με Υγρή χρωματογραφία συζευγμένη με Φασματομετρία μάζας (LC-MS). Εν συνεχεία πραγματοποιήθηκε μελέτη εκτίμησης περιβαλλοντικής επικινδυνότητας για τις εξόδους των ΜΕΥΑ, για τρία τροφικά επίπεδα (Ψάρια, Ασπόνδυλα και Άλγη) με τη μέθοδο του πηλίκου επικινδυνότητας (Risk Quotient). Τέλος οι ανιχνευθέντες συγκεντρώσεις εισόδων και εξόδων ΜΕΥΑ της παρούσας εργασίας όπως και αντίστοιχα ερευνητικά δεδομένα του ελλαδικού χώρου εισάχθηκαν στο λογισμικό ArcGIS με σκοπό την δημιουργία εφαρμογής για την ανάδειξη επιπέδων συγκεντρώσεων των PPCPs στις ελληνικές ΜΕΥΑ στο ευρύ κοινό. Οι υψηλότερες μέσες συγκεντρώσεις παρουσιάστηκαν στις εισόδους ΜΕΥΑ για τα αναλγητικά/αντιφλεγμονώδη paracetamol και diclofenac (&gt;1000 ng/l), την αντιδιαβητική ουσία metformin (έως 1400ng/l), το αντιβιοτικό clarithromycin (έως 952.3ng/l) και το οπιώδες αναλγητικό tramadol (έως 814 ng/l). Οι ψυχιατρικές ουσίες παρουσίασαν εν γένει αρνητικές απομακρύνσεις. Υψηλή οξεία τοξικότητα παρουσίασαν τα αντιβιοτικά clarithromycin και azithromycin (φύκη) και το αναλγητικό/αντιφλεγμονώδες diclofenac (ψάρια και ασπόνδυλα) για τις τρεις υπό μελέτη ΜΕΥΑ. Υψηλή χρόνια τοξικότητα κυρίως παρουσίασε το ranitidine (ασπόνδυλα), το azithromycin (φύκη), το diclofenac (ψάρια) και το furosemide (ψάρια). Μέσω της εισαγωγής δεδομένων συγκεντρώσεων PPCPs σε εισόδους και εξόδους ελληνικών ΜΕΥΑ στα λογισμικά του ArcGIS (ArcGIS Desktop και ArcGIS Online) και χρησιμοποιώντας την εφαρμογή Web appBuilder, δημιουργήθηκε εφαρμογή η οποία μέσω κατάλληλων διαδραστικών εργαλείων (διαγράμματα, αναζήτηση) δύναται να ενημερώσει το κοινό για τις ανιχνευθέντες συγκεντρώσεις στις ελληνικές ΜΕΥΑ.
description: In recent decades there has been a sharp increase in the consumption of pharmaceuticals and personal care products (PPCP's), which results in their being detected at significant concentrations in the environment. These substances include a wide variety of compounds used in medicine, veterinary medicine, agriculture and as personal care products. Concentrations have been identified in aquatic and terrestrial ecosystems as well as in Wastewater Treatment Plants (WWTP) and Water Treatment Plants (WTP) worldwide. PPCPs as well as their metabolites are introduced into the environment by a variety of direct and indirect pathways, WWTPs are considered one of the main routes. PPCPs are regarded by the scientific community as emergency pollutants as well. A large number of studies have been carried out globally on the presence and fate of PPCPs in WWWTPs, while systematic studies have increased in Greece in recent years. A Geographical Information System (GIS) is a mapping software that provides the ability to collect, store, process, analyze and visualize spatial data in order to support the user in problem solving and decision making. At a global level, there is a significant number of studies using GIS to visualize the presence and fate of chemical pollutants in the environment. Regarding PPCPs, the number of studies is limited. Specifically for Greece, there is currently no literature on this issue. In the present study, the level of pollution of three different WWTPs: Larissa, Volos and Kavala, which are cities - capitals of Regional Units, was examined. The sampling was carried out in 2017 with a sampling period from April to June. The substances selected were 78 PPCPs from twenty-one different categories that are widely used in Greece and Europe. The pretreatment was performed by solid phase extraction (Solid Phase Extraction, SPE) and analysis by Liquid Chromatography Coupled Mass Spectrometry (LC-MS). Subsequently, it was considered important to conduct an environmental risk assessment study for the effluents of the three WWTPs for three trophic levels (Fish, Invertebrates and Algae) using the Risk Quotient method. Finally, the detected WWTPs influent and effluent concentrations of present study, as well as corresponding Greek research data from scientific articles, were imported into ArcGIS software and create an application in order to display the levels of PPCPs concentrations of Greek WWTPs to the public. The highest mean concentrations were observed in WWTP influents by analgesic/anti-inflammatory paracetamol and diclofenac (&gt;1000 ng/l), antidiabetic metformin, (up to 1400 ng/l), antibiotic clarithromycin (up to 952.3 ng/l) and opioid tramadol (up to 814 ng/l). Generally psychiatric pharmaceuticals showed negative removals. Highly acute toxicity was observed by clarithromycin and azithromycin (algae) and diclofenac (fish and invertebrates). Mainly, highly chronic toxicity was observed by ranitidine (invertebrates), azithromycin (algae), diclofenac (fish) and furosemide (fish). By importing concentrations data of Greek WWTPs into ArcGIS Softwares (ArcGIS Desktop and ArcGIS Online) and using Web AppBuilder application, an application was developed which enables, by appropriate interactive tools (diagrams, search), to inform the public about the detected concentrations in the Greek WWTPs.