Die Erfassung der akuten Toxizität von Wasser- und Sedimentproben der Bille und Ammersbek sowie ausgewählten Arzneimitteln auf Leuchtbakterien

Abstract

Arzneimittel werden in hohen Mengen im Human- und Veterinärbereich angewendet. Durch die unzureichende Eliminierung der Humanarzneimittel in der Kläranlage und durch Abschwemmung der mit Gülle ausgebrachten Tierarzneimittel von landwirtschaftlich genutzten Feldern gelangen die Wirkstoffe und deren Metabolite in die aquatische Umwelt. Lipophile Schadstoffe mit einem Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizient > 3 adsorbieren bevorzugt an Schwebstoffe, werden im Gewässerbett als Sediment abgelagert und können sich dort anreichern. In dieser Arbeit wird die Hypothese untersucht, dass sich hydrophobe Arzneimittel ebenso in den Sedimenten anreichern. Dafür wurden, in Zusammenarbeit mit dem Institut für Hygiene und Umwelt, Wasser- und Sedimentproben der Bille und Ammersbek genommen und auf 39 Arzneimittel untersucht. Ziel dieser Arbeit war es, zu zeigen dass die Sedimente mit lipophilen Arzneimitteln stärker belastet sind als die Wasserphase. Diese Wasser- und Sedimentproben wurden darüber hinaus mit dem Leuchtbakterientest nach DIN EN ISO 11348-2 (2009) auf ihre Toxizität hin untersucht. Des Weiteren sollte in dieser Arbeit eine Einzelstoffprüfung ausgewählter Arzneimittel mit dem Leuchtbakterientest durchgeführt werden. Es wurden anhand der chemischen Analysedaten der Bille und der Ammersbek Arzneimittel ausgewählt, die in den Gewässern vorkommen und/ oder einen hohen Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizient aufweisen und/ oder Antibiotika sind. Der akute Leuchtbakterientest wird für die Erfassung der Toxizität von Abwasser herangezogen. Antibiotika werden gezielt hergestellt, um die Vermehrung von Bakterien zu hemmen und sind aufgrund ihres großen Einsatzes als Humanpharmaka und Veterinärpharmaka in aquatischen Ökosystemen nachzuweisen. In dieser Arbeit wird die Hypothese untersucht, dass die Toxizität von Antibiotika mit dem akuten Leuchtbakterientest unterschätzt wird und chronische Testverfahren mit Prokaryoten erforderlich sind. Die Untersuchungen der Bille und Ammersbek haben gezeigt, dass Arzneimittel mit einem hohen Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizient sowohl in der Wasserphase als auch im Eluat von Sedimenten nachzuweisen sind. Jedoch wurde das lipophile Arzneimittel Indometacin (log KOW = 4,27) in allen Eluaten der Billesedimente aber in keiner Wasserprobe oberhalb der analytischen Bestimmungsgrenze nachgewiesen, was auf ein hohes Adsorptionspotential hindeutet. Für die Wasserproben der Bille und der Ammersbek konnte keine Leuchtbakterientoxizität ermittelt werden. Im Gegensatz dazu waren fast alle Sediment-Eluate kritisch belastet, da sie hohe Leuchthemmungen verursachten. In der Einzelstoffuntersuchung konnte für Indometacin sowie für die Makrolidantibiotika Erythromycin und Clarithromycin keine signifikante akute Toxizität ermittelt werden. Aufgrund der stark lipophilen Eigenschaften dieser Arzneimittel ist dies nicht nur auf die kurze Expositionszeit und Wirkweise der Arzneimittel zurückzuführen, sondern auch auf den Verlust der Arzneimittel aus der Wasserphase durch u.a. Adsorption an die Testgefäßwände und Mikroorganismen. Aus anderen Studien ist bekannt, dass die Toxizität von Antibiotika im chronischen Leuchtbakterientest deutlich höher als im akuten Leuchtbakterientest ist, sodass auch für die hier untersuchten Antibiotika und lipophilen Arzneimittel der Einsatz im chronischen Leuchtbakterientest empfohlen wird.