Vad ska man göra om antidepressiva medel, antibiotika och andra droger i vårt vatten

Det finns inget sätt däromkring, rubrikerna är störande. Och de kommer, inte från tabloids eller click-bait bloggar, men från papper publicerade i vetenskapliga tidskrifter. De beskriver fisk och fåglar som svarar mot förändrat beteende och reproduktionssystem till antidepressiva medel, diabetesmedicin och andra psykoaktiva eller hormonellt aktiva läkemedel vid koncentrationer som finns i miljön. De rapporterar om opiods, amfetaminer och andra läkemedel som finns i behandlat dricksvatten. antibiotika i grundvatten som kan förändra naturligt förekommande bakteriegemenskaper; och över-the-counter och receptbelagda läkemedel som finns i vattenläckage från kommunala deponier. Och det här är bara några av många senaste studier som undersöker de otaliga läkemedlen som nu hittas, nästan vart som helst, forskare har letat efter dem i miljön.

Exakt hur många droger som används och hur många som kan upptäckas i miljön är svår att fastställa. Men enligt amerikanska centrum för sjukdomsbekämpning och förebyggande, beställer eller tillhandahåller amerikanska vårdgivare miljoner droger varje år. I 2002 uppskattade US General Accountability Office att mer än 13 miljoner pounds aktiva farmaceutiska ingredienser solgades endast för djuranvändning. Och enligt en analys, US Food and Drug Administration har godkänt 1,500-droger eftersom det etablerades i 1938. Nya studier från den amerikanska geologiska undersökningen har hittat dussintals olika läkemedel vid ytvattenprovtagning, och USGS testar nu vatten från 38-strömmar i 24-tillstånd plus Puerto Rico för närvaron av cirka 200 olika läkemedel eller deras metaboliter när de passerar genom kroppen).

Regulatoriska och hälsovårdsmyndigheter, inklusive USA: s miljöskyddsmyndighet, FDA och Världshälsoorganisationen, noterar att nivåer av enskilda farmaceutiska föreningar som mäts miljömässigt - vanligtvis i vatten - inte har visat sig skada människors hälsa. Men många enskilda forskare, liksom Europeiska kommissionen och andra grupper har uttryckt oro över potentiella effekter av blandningen av farmaceutiska kemikalier som finns i miljön. Andra, inklusive forskare på USGS som har studerat läkemedel sedan 1990, uttrycker också oro över konsekvenserna - för växter, djur och naturligt förekommande bakterier såväl som människors hälsa - av långvarig exponering i låg nivå för olika typer av föreningar som detekteras.

Om 90 procent av läkemedel som finns i miljön anländer där efter utsöndring. Vart kommer dessa ämnen från? Hur vet vi om de utgör faror för människor eller de naturliga system som vi är beroende av? Och vad gör man för att ta itu med oro över den allestädes närvarande närvaron av så många droger i miljön?

Prescribing Trouble

Om oss 90 procent av läkemedel som finns i miljön anländer där efter utsöndring. Av dessa är antibiotika en särskild källa till växande bekymmer med tanke på ökningen av antibiotikaresistens, säger Anna Zorzet, samordnare för ReAct Europe, en antibiotikaresistensmedvetenhet och förespråksgrupp värd av Uppsala universitet i Sverige. Den senaste tidiga snabba ökningen av antibiotikabehandling hos människor och på boskap har minskat dessa läkemedels effektivitet eftersom bakterier utvecklas för att tolerera ofta använda antibiotika, ett problem som kan kompenseras av deras närvaro i miljön.

Resten av läkemedlen i miljön kommer från kasserad medicin och utsläpp av avloppsvatten på farmaceutiska tillverkningsanläggningar, förklarar Dan Caldwell, toxikolog med Johnson & Johnson Miljö, hälsa, säkerhet och hållbarhet. Många av dessa utkast och mycket av det avloppet hamnar också i vatten - antingen som avrinning från deponi eller utsläpp från fabriker.

Att reningsverk inte riktar sig mot läkemedel är faktiskt inte förvånande i USA, där det inte finns kvalitetsnormer för dricksvatten för läkemedel. Medan det mesta av världens urbana avloppsvatten går till reningsverk är typiska avlopps- och dricksvattenreningsmetoder inte utformade för att ta bort läkemedel. I en rapport från 2011 uppskattade WHO att konventionella vattenreningsverk, beroende på metod, kan ta bort var som helst från mindre än 20 till mer än 90 procent av de närvarande farmaceutiska föreningarna.

Att behandlingsanläggningar inte riktar sig mot droger är egentligen inte förvånande i USA, där det inte finns några dricksvattenkvalitetsnormer för läkemedel. Om 10-droger ingår nu i EPA: s "Förorenande kandidat" Förteckning över föroreningar betraktas för eventuell reglering. Men ingen är ännu reglerad, vilket innebär att det inte finns några gränser för vad som anses vara en säker nivå i dricksvatten. Det gör det väldigt svårt när lokala vattenförsörjningsföretag rapporterar om läkemedel de finner i sina system - som många gör - att veta vad rapporteringen faktiskt betyder eller vad (om något) ska göra åt det.

Sofistikerad testning

Med användning av läkemedel som växer över hela världen är det ingen överraskning att vi hittar fler och fler av dem i miljön. Men ökad användning är inte den enda anledningen till att upptäckten ökar. I takt med att allt mer sofistikerade miljöprovningsmetoder har blivit tillgängliga de senaste åren har det som har kallats mikroföroreningar och nya föroreningar - en kategori som inkluderar läkemedel - börjat upptäckas med större precision.

"Analytisk kemi har utvecklats från att kunna detektera delar per miljon till delar per miljard till delar per kvadrillion", säger Caldwell. USGS forsknings hydrolog Dana Kolpin, som har studerat läkemedel i miljön i mer än 15 år, förklarar att forskare i början kunde bara mäta om 19-läkemedel i ett 1-liters vattenprov. Idag säger han, "vi använder en 15-milliliter flaska där vi nu kan mäta 110-läkemedel på mycket mer känsliga nivåer."

McGill University professor i kemiteknik Viviane Yargeau och kollegor har hittat "olagliga droger" - inklusive amfetamin, metamfetamin, kokain och receptbelagda opiodar - i kanadensiska dricksvattenkällor vid nanogram per liter (delar per triljon). Dessa koncentrationer är "riktigt små", säger Yargeau, och effekterna av dessa specifika föreningar på vilda djur och andra biota har ännu inte fastställts.

Läkemedel som mäts i miljön i små koncentrationer kan ge biologiska effekter när dessa nivåer testas i kontrollerade experiment. 

"Faktumet att de är där, borde inte vara orsak till larm", säger Caldwell om läkemedel som finns i olika vattenkällor på detta nivå.

Ändå påverkar infinitesimala nivåer allt oftare vilka studier som finns. Läkemedel som mäts i miljön i små koncentrationer kan ge biologiska effekter när dessa nivåer testas i kontrollerade experiment. Till exempel, University of Wisconsin forskare upptäckte nyligen att nivåerna av det antidiabetiska läkemedlet metformin som är jämförbara med de som hittats som miljömässigt orsakade manliga fettkänslor minskar att utveckla intersexgonader. Forskare i Storbritannien har funnit att koncentrationer av antidepressiva fluoxetin (säljs under olika namn, inklusive Prozac) som finns i miljöprover förändrat beteende hos starling i en experimentell studie. Andra i Sverige hittade liknande resultat när fisken utsattes för nivåer av ett annat psykoaktivt läkemedel, oxazepam, vid nivåer som finns i avloppsvattenprover.

Medan tillsynsmyndigheterna betonar bristen på bevis för att sådana nivåer skadar människors hälsa på en akut basis - en punkt som J&J: s Caldwell också gjorde - vissa forskare, inklusive Kolpin och Yargeau, noterar att övervakning av läkemedel på låga nivåer är viktigt för att förstå möjliga långsiktiga effekter .

"Vi vill gå så lågt som vi kan gå i mätning eftersom detta är viktigt för att förstå långsiktiga trender i exponeringen", säger Kolpin. Även om organismer kan se friska, förklarar han när du börjar undersöka deras vävnader och beteende, kan "mer subtila effekter" av kemisk exponering bli uppenbara. Att ha så mycket detaljerad information som möjligt kommer att hjälpa forskare att räkna ut vad som kan hända på en befolkningsnivå, snarare än bara för enskilda individer.

Denna typ av detaljerad information om enskilda droger kommer också att hjälpa till att identifiera vilka läkemedel som ska användas för avlägsnande, säger Yargeau. Ytterligare studier behövs för att styra tillsynsmyndigheterna mot förbättrad övervakning och behandling, förklarar hon. "Om vi ​​inte gör något, kan det bli värre," säger hon.

Hur stor av ett problem?

En del av vad som behövs är ett mer omfattande grepp om exakt vad som finns där ute och hur stort ett problem som olika läkemedel ställer när det gäller när det gäller att bedöma drogens miljöpåverkan kan saker bli mycket komplicerade. Human och miljömässiga hälsoeffekter. Som försvarsrådet för naturresurser noteras i ett 2009-vit papper, det finns stora dataproblem på den här domänen - exakta volymer av droger som används, relativa bidrag från människor och boskap och en fullständig redovisning av vilka droger som finns i miljön. Många studier dokumenterar förekomsten av droger, men hittills i USA ger ingen data ännu en övergripande bild. Nya studier som kommer från USGS och EPA kan börja fylla i dessa ämnen.

När det gäller att bedöma ett drogs miljöpåverkan kan det bli mycket komplicerat. För att förstå vad miljö- och hälsopåverkan av ett visst läkemedel kan vara, reglerar myndigheter i både USA och Europa sig på information som kommer från tillverkare. I USA måste läkemedelsproducenter lämna in denna information till FDA som en del av läkemedelsregistreringsprocessen, förklarar Raanan Bloom, senior toxikolog med FDA: s Center for Drug Evaluation and Research.

Denna miljöbedömning - i Europa som kallas en miljökonsekvensbedömning - innehåller information om läkemedlets ekotoxicitet vid olika koncentrationer och om dess effekter på olika vattenlevande organismer. Informationen korreleras då med tillverkarnas prognoser för produktion, försäljning och användningsvolym för att uppskatta vilka potentiella miljöpåverkan som kommer att bli.

Läkemedelskategorier som nu får särskild uppmärksamhet från FDA är hormonellt aktiva föreningar, antibiotika och vad FDA kallar "högvolym" läkemedel - de som används ofta. En studie av en grupp svenska och brittiska forskare hittade 83 procent av ERAs producerade i 2011 och 2012 att vara antingen saknad i data eller ofullständig. Och en rapport som just släppts av Stiftelsen för strategisk miljöforskning är extremt kritisk för miljökonsekvensbedömningarna läkemedelsproducenter lämnar in till Europeiska unionens myndigheter. Rapporten kritiserar också påståenden i dessa bedömningar av behovet av att hålla viss information konfidentiell - något som också är en del av miljöbedömningarna som läkemedelsproducenter lämnar in till FDA - och kräver att bedömningarna ska göras tillgängliga för allmänheten. För att förbättra effektiviteten för att förstå och avvärja potentiella problem föreslår studien också gruppering av riskbedömning för liknande föreningar snarare än att förlita sig på den nuvarande föreningen för förening-metoden. Bland dess andra rekommendationer är införandet av information om ett läkemedels potentiella bidrag till antibiotikaresistens.

Drogkategorier som nu får särskild uppmärksamhet från FDA är hormonellt aktiva föreningar, antibiotika och vad FDA kallar "högvolym" droger - de som används ofta. I april FDA föreslagna riktlinjer om tillverkare kommer att behöva lämna miljöbedömningar med ansökningar om nya droger med hormonella effekter. Detta säger Bloom, "påpekar vår oro över hormonellt aktiva droger." Men vad som föreslås skulle inte nödvändigtvis hindra sådana föreningar eller deras nedbrytningsprodukter från att hamna i lokala vattenkällor.

Vad kan vi göra?

Med tanke på de påvisade och potentiella effekterna, vad kan vi göra om droger i miljön?

Oanvända och onödiga droger kan gå in i back-up-program. I EU krävs återtagnings- och insamlingsprogram enligt lag. De flesta samlingar där hanteras av apotek, och mycket av det som samlas förbränns. I USA har Drug Enforcement Administration, i många stater, erbjudit två gånger årliga samlingar som sedan 2010 har samlat mer än 4.8 miljoner pounds receptbelagda läkemedel. Vissa amerikanska stater och andra lokala myndigheter har också återvinningsprogram. Men det finns logistiska utmaningar för både mottagare och bidragsgivare: Samlare av oönskade droger - vanligtvis sjukvårdsinrättningar, apotek och brottsbekämpande kontor - måste godkännas av DEA och ordna en korrekt hantering av oönskade droger, och sådana anläggningar kan inte vara bekvämt beläget för drop-off.

Läkemedelsproduktion erbjuder ytterligare ett tillfälle för att minska utsläpp av läkemedel till miljön. Även om tillverkningens bidrag till läkemedelsförorening är relativt liten kan det skapa "hot spots" av förorening. Till exempel, nära Hyderabad, Indien, som har varit en viktig produktionsplats för generiska läkemedel, forskare som testar avloppsreningsverk konstaterade nivåer av flera antibiotika som Zorzet beskriver som jämförbara med de som skulle ordineras för behandling.

Läkemedelsföretag arbetar också för att förbättra sina tillverkningsprocessers miljöpåverkan, inte bara i slutet av röret utan även genom att flytta till "gröna kemilösningar." För att minska sådana utsläpp arbetar industrin med att utveckla och genomföra det som kallas " Ecopharmacostewardship "riktlinjer. Målet Caldwell förklarar är att arbeta med faciliteter och leverantörer runt om i världen, liksom han och kollegor skrev i en ny tidning, "Uppnå den allmänna standarden för" ingen utsläpp av API [aktiva farmaceutiska ingredienser] i giftiga mängder "."

Både Caldwell och FDA noterar att läkemedelsföretag också arbetar för att förbättra sina tillverkningsprocessers miljöpåverkan, inte bara i slutet av röret utan också genom att flytta till "Grön kemi" lösningar. Dessa inkluderar både effektivare läkemedelsproduktion och designa läkemedel som biologiskt effektiviseras eller som är effektiva som avsedda men minimerar biprodukter som utsöndras och hamnar i miljön.

Avloppsreningsverk undersöker under tiden möjligheter för att öka deras förmåga att avlägsna läkemedel från avlopp. Det pågår också ett samordnat och omfattande arbete inom läkemedelsindustrin - inklusive i Indien - för att effektivisera tillverkningsprocesser med tanke på att industrin historiskt sett var känd för insatsvaror - råvaror och energi - vid volymer som dvärgar den färdiga produktens volym. Flera läkemedelsproducenter, inklusive Bristol-Myers Squibb, Eli Lilly, Merck & Co. och Pfizer, har vunnit US Presidential Green Chemistry Challenge utmärkelser för dessa ansträngningar.

Avloppsreningsanläggningar undersöker under tiden möjligheter att öka deras förmåga att ta bort läkemedel från avloppsvatten. Alternativ varierar från behandla vatten med ozon till anskaffa hjälp av mikrober. Men, som 2011 WHO-rapporten försiktighetsvisar, kommer "avancerad och kostsam vattenbehandlingsteknik inte att kunna helt ta bort alla läkemedel till koncentrationer som är mindre än detekteringsgränserna för de mest känsliga analysprocedurerna hela tiden."

Bara börjar

Alla indikationer är att vi bara är i början när det gäller att förstå närvaron och betydelsen av läkemedel i miljön, än mindre vad man ska göra åt dem. Trots att forskare undersöker vad som faktiskt finns där ute, arbetar läkemedelsföretag för att göra droger och läkemedelsproduktion mer miljövänliga, yrkesverksamma inom avloppsrening utvecklar bättre sätt att ta bort läkemedel och miljö och folkhälsoprojektorer arbeta på kampanjer för att förändra metoder, studier fortsätter att hitta läkemedel i miljön.

Faktum är att Kolpin säger att hundratals publiceras varje år. Och även om mängderna av läkemedel som mäts är exceptionellt små, säger han att denna information är viktig eftersom den ger en baslinje för framtida jämförelse.

"Vad vi tycker idag är säkert, vi kan hitta 10 år från och med nu finns det någon effekt, som vi inte insett vid den tiden var viktigt", säger han. "Vi försöker inte säga att himlen faller. Vi försöker lägga ut vetenskapen där det finns några saker som är oroliga. "

Denna artikel publicerades ursprungligen på Ensia

Om författaren

Elizabeth Grossman är en författare och journalist Elizabeth Grossman är en oberoende journalist och författare som specialiserat sig på miljö- och vetenskapliga frågor. Hon är författare till Chasing Molecules, High Tech Trash, Watershed och andra böcker. Hennes arbete har också dykt upp i en mängd olika publikationer, inklusive Vetenskaplig amerikan, Yale e360, d Washington Post, TheAtlantic.com, Salon, Nationen, och Mor Jones.

Bok av denna författare:

Chasing Molecules: Giftiga Produkter, Mänsklig Hälsa och Löfte om Grön Kemi
av Elizabeth Grossman.

Klicka här för mer info och / eller för att beställa den här boken på Amazon.