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Modellberechnungen zum Verhalten und Verbleib von Arzneimittelrückständen im Krankenhausabwasser und Beurteilungsmöglichkeiten ihres ökotoxikologischen Gefährdungspotentials
Feldmann, Dirk F.
Die vorliegende Arbeit beschreibt mathematisch-pharmakokinetische Modellberechnungen für die Ermittlung zu erwartender Arzneimittelrückstände in kommunalem Abwasser unter besonderer Berücksichtigung spezieller Verursacher wie Krankenhäusern und Pflegeeinrichtungen. Die erstellten Modelle wurden anhand von Feldversuchen im Bereich des Abwassersystems des Bundeswehrkrankenhauses Berlin auf ihre Anwendbarkeit hin untersucht und verschiedene Arzneimitteltypen auf ihre Eignung als Indikatorsubstanzen hin geprüft. Es kann gezeigt werden, dass die entwickelten Modellberechnungen die zu erwartenden Rückstände prinzipiell gut vorhersagen, dass aber auf der anderen Seite eine ganze Reihe an Faktoren die Kalkulationen erschweren. Vor allem die nur schwer zu erhebenden exakten Verbrauchsdaten der einzelnen Pharmaka und mangelnde Informationen über pharmakologische bzw. pharmakokinetische Prozesse im menschlichen Körper stellen hierbei ein großes Problem dar. Als ideale Versuchs- und Indikatorsubstanzen wurden Stoffe ermittelt, die eine hohe Resorptionsquote und eine minimale Metabolisierung ohne einfach konjugierte Anteile aufweisen. Die Substanzen müssen trotzdem in so hohem Maße unverändert ausgeschieden werden, dass die analytischen Messmethoden sie im Abwasser noch nachweisen können. Auch ist eine kontinuierliche Dauermedikation der Substanz wünschenswert, um jahreszeitliche Verbrauchsschwankungen zu vermeiden. Das Antiepileptikum Carbamazepin wird in allen drei Feldversuchen als solche Substanz identifiziert. Für das Krankenhausabwasser bieten sich weiterhin iodierte Röntgenkontrastmittel als Modellsubstanz an, da sie in der Regel im kommunalen Abwasser von Privathaushalten nur in geringen Mengen auftauchen. Auf Grund ihrer hohen Stabilität unterliegen sie keiner Metabolisierung und zeichnen sich sowohl im Abwasser als auch später in der aquatischen Umwelt durch ein sehr persistentes Verhalten aus. Im zweiten Teil der Arbeit wird das ökotoxikologische Potential der untersuchten Verbindungen unter Anwendung des Risiko-Bewertungsschemas der EMEA für die entsprechenden Oberflächengewässer, die dem einleitenden Klärwerk als Vorfluter dienen, durchgeführt. Das verwendete EMEA-Schema basiert auf einer mehrstufigen PEC/PNEC-Abschätzung, die unter Nutzung der erhobenen Arzneimitteldaten für das Einzugsgebiet des Klärwerkes Ruhleben entsprechend verfeinert wurde. Bei den hier untersuchten Pharmaka konnte lediglich für die beiden Substanzen Diclofenac und Erythromycin ein ökotoxikologisches Gefährdungspotenzial ermittelt werden. Zusätzlich werden Ergebnisse des dritten Feldversuches zu mikrobiologischen und biochemischen Untersuchungen zum Auftreten resistenter und multiresistenter Mikroorganismen im Abwasserstrom von Krankenhäusern präsentiert. Hier wird deutlich, dass sowohl resistente Bakterienstämme als auch Resistenzgene in kommunalem Abwasser bereits vor dem Einleiten von Krankenhausabwasser, aber auch deutlich gehäuft im Abwasser von Kliniken auftauchen. Die Bakterien werden im Klärwerk sehr effektiv entfernt und gelangen nicht oder nur in geringem Ausmaß in die angrenzenden Oberflächengewässer.
pharmaceutical residues, hospital wastewater, risk assessment, calculation of residues, antibiotic resistance
