Пути загрязнения природы
Потребление лекарств растет в мире из года в год и, соответственно, все большее их количество попадает в окружающую среду. Для природы потенциально опасны отходы производства субстанций, особенно в таких странах, как Индия и Китай, где нормы по их утилизации не слишком строгие или же соблюдаются не очень тщательно. Однако главными источниками лекарственного загрязнения в глобальном масштабе служат вовсе не плохо очищенные стоки и выбросы фармацевтических предприятий, а использование разных препаратов в медицине и сельском хозяйстве.
В инструкциях ко многим лекарствам написано «выводится в неизмененном виде». Это означает, что после их приема людьми и прохождения через ЖКТ активные вещества препаратов попадают в канализацию вместе с экскрементами, а оттуда – в реки, обладая по сути исходным потенциалом. Системы очистки сточных вод «уловить» их не могут. Большинство лекарственных средств и их метаболитов просто разбавляются, некоторые – частично или полностью нейтрализуются под действием ультрафиолета, температурного режима либо вступают в химические взаимодействия, что ведет к образованию новых веществ.
Значительный источник фармзагрязнения природы – всевозможные компоненты наружных средств (эритромицин, триклозан, гидрокортизон и др.), которые люди ежедневно смывают с кожи вместе с кремами и мазями, принимая душ. Причем в этом случае в воду попадают препараты в чистом виде, т.е. не претерпевшие метаболизма. Огромное количество лекарств, которые уже не нужны или просрочены, люди смывают в канализацию или выбрасывают с мусором. Так поступают не только обычные граждане, но и персонал медицинских учреждений большинства стран мира.
Наконец, много лекарственных средств, особенно гормональных и антибиотиков, поступает в окружающую среду с животноводческих ферм, где они используются для защиты скота и птицы от инфекций, улучшения роста и набора массы тела. Пероральные контрацептивы, которые принимают миллионы женщин в мире, составляют ничтожно малую часть загрязнения природной среды эстрогенами и другими гормонами по сравнению со «вкладом» мирового сельского хозяйства.
Зачастую технология очистки сточных вод предусматривает их фильтрацию и отстаивание, а потом оставшийся густой ил используют в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Поскольку в нем также накапливаются остатки лекарств, это еще один путь их поступления в природу.
Прослежена цепочка, которую проходят препараты в окружающей среде: неочищенные бытовые и прочие стоки, затем уже очищенные, поверхностные воды рек, морей и океанов (туда же добавляются смывы с суши), подземные источники и наконец питьевая вода. В 2006 году в США, где потребление лекарств на душу населения очень велико, изучили 140 проб, взятых из водоемов в 30 штатах. В 80% из них обнаружили остатки антибиотиков, антигипертензивных средств, статинов, антидепрессантов, анальгетиков, стероидов и т.д. А в 2008 году информационное агентство Associated Press обнародовало информацию о том, что следы или небольшие количества ряда препаратов были найдены в питьевой воде 24 больших городов США, где проживают более 40 млн. человек.
Малые дозы, большие последствия?
Концентрации препаратов, которые обнаруживают в пробах воды, колеблются от нанограммов до миллиграммов на литр. Так, на очистных сооружениях Гетеборга больше всего было выявлено ибупрофена – 7 мг/л. Казалось бы, это ничтожно малые количества, они гораздо меньше минимальных терапевтических доз и не могут оказать никакого действия на живые организмы. Действительно, в докладе ВОЗ «Фармацевтические средства в питьевой воде», опубликованном в 2011 году, подчеркивается: «Текущие наблюдения позволяют предположить крайне незначительную вероятность того, что очень низкие концентрации фармацевтических средств в питьевой воде представляют поддающийся оценке риск неблагоприятного воздействия на здоровье человека…» Однако в этом же документе есть предостережение о том, что «существуют пробелы в знаниях». Пока сложно оценить риск для здоровья, связанный с длительным воздействием низких концентраций препаратов, особенно если их будет много и разных. Даже в малых количества некоторые из них могут влиять на работу внутренних органов или же накапливаться в организме, что также со временем даст определенный эффект.
На самом деле опасность недооценивать нельзя. Специалисты Франции, например, ориентируясь на уровень потребления амоксициллина, подсчитали, что в канализацию каждый год попадает более 230 тонн этого антибиотика1. А в мировом масштабе загрязнение воды только теми лекарствами, которые люди принимают внутрь, составляет сотни тысяч тонн. Если добавить к этому лекарства, попадающие в стоки из всех остальных источников, то общая их сумма, вероятно, увеличится на порядок. Это опасно, прежде всего, для экологического состояния планеты, здоровья морских обитателей и косвенно может негативно повлиять на людей.
Уже доказано, что даже небольшие концентрации стероидных гормонов (эстрогены, прогестерон, тестостерон и др.) в воде естественных водоемов могут искажать развитие рыб: у них возникают признаки гермафродитизма и нарушается половое поведение. В результате сокращается численность популяции того или иного вида, а поскольку он включен в пищевые цепочки, страдают и другие животные, для которых определенная рыба служит кормом. Экологи подсчитали, например, что за сто лет численность нерп и тюленей в Балтийском море сократилась в 10–20 раз, и одна из причин этого – половые гормоны разного происхождения, которые попадают в воду.
В феврале 2013 года шведские ученые исследовали воду реки Фирис, которая протекает в густонаселенном регионе, и обнаружили в ней оксазепам – анксиолитик бензодиазепинового ряда, который применяют при неврозах и тревожных расстройствах. Это же вещество они нашли и в мышечной ткани речных окуней, причем его там было гораздо больше, чем в воде, что свидетельствует об эффекте кумуляции. Такие рыбы вели себя неадекватно: отделялись от косяка, что делало их уязвимыми для более крупных хищников. Кроме того, у окуней был повышен аппетит, а поскольку питаются они мальками, икрой, головастиками и мелкими ракообразными, то, во-первых, лишают пищи рыб более ценных видов, а во-вторых, способствуют цветению воды. Дело в том, что если снижается численность рачков и зоопланктона, то сине-зеленые водоросли, которые служат для них пищей, разрастаются, что ведет к снижению содержания в реке кислорода, ее обмелению и заболачиванию.
Особую проблему представляют собой антибактериальные препараты. В концентрациях, встречающихся в природных экосистемах, они играют роль внутриклеточных сигнальных молекул, регулирующих транскрипцию генов. Иными словами, антибиотики вызывают мутации бактерий. Это означает, что патогенные микроорганизмы могут стать нечувствительными к широко применяемым антибактериальным препаратам разных классов.
Подобный ход событий вероятен и для вирусов. После появления птичьего гриппа (штамм А Н5N1), который вызывает высокую летальность – до 70%, специалисты каждый год с тревогой ждут очередную эпидемию. Известно, что человеческие вирусы гриппа могут обмениваться генетической информацией с вирусами гриппа животных. Если в результате этого появится новый штамм, который будет легко передаваться от человека человеку и окажется высокопатогенным, то смертность от гриппа резко пойдет вверх в глобальном масштабе. И противовирусные средства не помогут. В сезон простуд их принимают многие, затем они попадают в открытые водоемы. Специалисты говорят, что, к примеру, эффективный противовирусный препарат озельтамивир плохо разрушается во внешней среде. Если он окажется в организме перелетных птицы, которые служат природным резервуаром вируса А Н5N1, тот под действием этого средства может мутировать и «очеловечиться». Не зря эксперты ВОЗ считают новые антибиотики и противовирусные средства препаратами резерва, т.е. рекомендуют использовать их в крайнем случае, чтобы хотя бы отсрочить развитие к ним резистентности у возбудителей заболеваний.
Определенный риск для человечества создает и широкое использование вакцин. В период с 1998 по 2002 год сотрудники Института эпидемиологии и инфекционных болезней АМН Украины проводили анализы десятков тысяч проб сточных вод Киева и Севастополя в поисках энтеровирусов и заметили такую закономерность: после массовой иммунизации детей вакциной, содержащей живые ослабленные полиовирусы, увеличивается их количество в пробах воды. В стране ежегодно используют примерно 2 млн доз такой вакцины, и в каждой из них – 1,5 млн вирусных частиц. Они попадают в открытые водоемы, а потом – и в питьевую воду2. Между тем известно, что при благоприятных условиях вакцинные полиовирусы могут восстанавливать свою способность поражать нервную систему человека. Получается, что хотя Украина с 2002 года и сертифицирована как страна, свободная от «диких» полиовирусов, расслабляться рано, ведь о полном устранении риска инфекционного заболевания можно говорить только после ликвидации его возбудителя.
Весьма опасно также попадание в природу противоопухолевых средств, которые применяются в химиотерапии для уничтожения раковых клеток. Механизм их эффективности зачастую основан на токсическом действии, которое для некоторых представителей флоры и фауны может стать фатальным. Токсичны и контрастные вещества, которые пациенты принимают перед рентгенологическим обследованием. Многие такие препараты содержат йод, который способен нарушать гормональный баланс живых организмов, выделяются в неизмененном виде, а в природе практически не разлагаются.
Все только начинается
В разных странах, особенно на Западе, уже определены предельно допустимые концентрации некоторых лекарств в сточных водах. Параллельно ученые ищут способы очистки от таких примесей. Во многих развитых государствах, например в Австралии, США, Германии, ведется разъяснительная работа среди населения – людей убеждают отдавать неиспользованные препараты – как просроченные, так и ненужные – на утилизацию. Есть призывы даже создавать в стационарах специальные туалеты для сбора и последующей нейтрализации потенциально опасных для природы экскрементов. В Евросоюзе полностью запрещено использование препаратов, стимулирующих рост крупного рогатого скота, что снижает лекарственную нагрузку на окружающую среду.
Впрочем, для защиты природы по сути еще ничего не сделано – впереди еще много научной работы. Не исключено, что дальнейшее изучение вреда, который лекарства несут окружающей среде, приведет к введению международного запрета на производство некоторых медикаментов.
А вот по очистке от лекарств питьевой воды рекомендации уже разработаны. Эксперты ВОЗ утверждают, что даже обычное хлорирование позволяет удалить примерно 50% таких веществ, а современные технологии еще эффективнее. Так, в результате озонирования воды молекулы медикаментов расщепляются на более мелкие и лишаются своей биологической активности, а с помощью обратного осмоса можно удалить более 99% крупных молекул фармпрепаратов.
Кстати
Убийственный диклофенак
С 2005 года в животноводстве Индии запрещено использовать диклофенак натрия для лечения крупного рогатого скота. Из-за этого препарата, который там широко применяли в ветеринарии с 1994 года, погибли десятки миллионов грифов – эти птицы оказались на грани вымирания. Они поедали тела мертвых коров вместе с содержащимся в них диклофенаком, препарат накапливался и вызывал почечную недостаточность. С сокращением количества грифов увеличилась численность других падальщиков – крыс и бродячих собак. Однако их пищеварительная система, в отличие от ЖКТ грифов, не уничтожает многие опасные патогены, поэтому они стали их разносчиками. Так Индия вышла на первое место в мире по количеству случаев заражения бешенством.
1. Гетьман М.А., Наркевич И.А. Лекарственные средства в окружающей среде // Ремедиум, 2013, №2.
2. Доан С.І., Задорожна В.І., Бондаренко В.І. Порівняльна характеристика виділення ентеровірусів із води різного виду в Україні // Довкілля та здоров’я, 2007, № 4 (43), с.38–41.
Использованы фото Shutterstock/FOTODOM UKRAINE
