Kontekst badania
W ostatnich latach coraz większą uwagę zwraca się na obecność antybiotyków w środowisku wodnym, zwłaszcza w systemach kanalizacyjnych i wodach powierzchniowych. Szpitale są postrzegane jako istotne punktowe źródła tych zanieczyszczeń, ponieważ stosuje się w nich duże ilości leków, często o szerokim spektrum działania i w wysokich dawkach. Substancje te trafiają następnie do kanalizacji, zazwyczaj bez wstępnego oczyszczania na terenie placówki. W efekcie mogą przyczyniać się do wzrostu zagrożeń związanych z narastaniem oporności bakterii na leczenie.
Mimo rosnącej liczby publikacji dotyczących obecności farmaceutyków w ściekach komunalnych, brakowało dotąd skoordynowanego, porównawczego badania obejmującego kilka szpitali w jednym obszarze metropolitalnym Japonii. Dostępne analizy dotyczyły zwykle pojedynczych obiektów lub opierały się na ograniczonej liczbie próbek, co utrudniało ocenę różnic między placówkami oraz zmian stężeń w kolejnych tygodniach. Przedstawione badanie miało wypełnić tę lukę.
Cele i hipotezy
Celem pracy było określenie, jak kształtują się stężenia wybranych antybiotyków w ściekach z pięciu dużych szpitali ogólnych oraz z jednej dużej placówki komercyjnej zlokalizowanej w tym samym obszarze miejskim. Autorzy dążyli do ustalenia, czy istnieją wyraźne różnice między poszczególnymi szpitalami, jakie substancje dominują w odpływach oraz w jakim stopniu ścieki pozaszpitalne wnoszą porównywalne obciążenie zanieczyszczeń. Istotnym celem było również uchwycenie zmian stężeń w czasie, tak aby określić, czy emisje mają charakter stabilny, czy też podlegają wyraźnym wahaniom.
Zakładano, że ścieki szpitalne będą zawierały wyższe stężenia antybiotyków niż ścieki z obiektu komercyjnego oraz że profil substancji będzie zależny od specyfiki danej placówki medycznej.
Metody badawcze
Badanie objęło pięć dużych szpitali ogólnych w gęsto zaludnionym regionie miejskim Japonii oraz jedną dużą galerię handlową. W szpitalach próbki pobierano w dziewięciu terminach między grudniem 2023 roku a marcem 2024 roku. Z uwagi na brak możliwości instalacji automatycznych próbników zastosowano pobór próbek punktowych. Ścieki były filtrowane, zabezpieczane w niskiej temperaturze i analizowane w laboratorium.
Oznaczono siedemnaście antybiotyków należących do kilku głównych grup terapeutycznych, w tym penicyliny i cefalosporyny, fluorochinolony, makrolidy, tetracykliny oraz wankomycynę. Do analizy wykorzystano zautomatyzowany system przygotowania próbek połączony z chromatografią cieczową i spektrometrią, co umożliwiło oznaczanie wielu związków w krótkim czasie przy zachowaniu wysokiej czułości. Wyniki poddano analizie statystycznej, porównując stężenia między obiektami oraz oceniając ich zmienność w czasie.
Rezultaty badań i ich interpretacja
Uzyskane wyniki potwierdziły, że szpitale stanowią istotne źródło antybiotyków w systemie kanalizacyjnym miasta. W ściekach szpitalnych stwierdzano na ogół wyższe stężenia takich substancji jak ampicylina, cefpodoksym, lewofloksacyna czy wankomycyna niż w ściekach z obiektu komercyjnego. Szczególnie wyraźne różnice dotyczyły wankomycyny, której stężenia w ściekach szpitalnych były wielokrotnie wyższe niż w ściekach pozaszpitalnych, co jednoznacznie wskazuje na jej szpitalne pochodzenie.
Jednocześnie niektóre antybiotyki, zwłaszcza lewofloksacyna i klarytromycyna, występowały zarówno w ściekach szpitalnych, jak i w ściekach z galerii handlowej, nierzadko na zbliżonym poziomie. Oznacza to, że istotnym źródłem tych substancji są również pacjenci leczeni ambulatoryjnie oraz ogólne zużycie leków w społeczeństwie.
Badanie wykazało ponadto wyraźne różnice między poszczególnymi szpitalami. Każda placówka charakteryzowała się swoistym „profilem” antybiotykowym, co można wiązać z odmienną strukturą oddziałów, liczbą pacjentów, rodzajem prowadzonych terapii oraz ewentualnymi różnicami w sposobie odprowadzania ścieków. Zmienność w kolejnych tygodniach była znaczna, a w niektórych przypadkach obserwowano krótkotrwałe wzrosty stężeń, prawdopodobnie związane ze zwiększoną liczbą hospitalizacji lub sezonowym nasileniem infekcji.
Analiza rozkładów stężeń wskazała, że emisje nie mają charakteru równomiernego. Obok wartości umiarkowanych pojawiały się epizody o podwyższonych stężeniach, co ma znaczenie z punktu widzenia obciążenia oczyszczalni ścieków oraz odbiornika.
Wnioski
Przeprowadzone badanie stanowi pierwszą w Japonii skoordynowaną analizę ścieków z kilku szpitali w jednym regionie miejskim. Wyniki jednoznacznie wskazują, że placówki medyczne są istotnymi punktowymi źródłami antybiotyków w systemie kanalizacyjnym, przy czym wielkość i skład emisji różnią się między obiektami i zmieniają się w czasie.
Otrzymane dane sugerują, że działania ograniczające dopływ antybiotyków do środowiska nie powinny opierać się wyłącznie na rozwiązaniach ogólnych. Konieczne jest podejście uwzględniające specyfikę danej placówki, w tym analizę stosowanych terapii oraz ewentualne wdrażanie rozwiązań wstępnego podczyszczania ścieków na terenie szpitali. Przedstawiona metodyka może stanowić podstawę do rozwoju systematycznego monitoringu ścieków medycznych na poziomie regionalnym i krajowym.
Ograniczenia zakresu badawczego
Badanie było prowadzone przy zachowaniu pełnej anonimowości placówek, co uniemożliwiło powiązanie wyników z takimi parametrami jak liczba łóżek, profil oddziałów czy rzeczywiste natężenie odpływu ścieków. Ogranicza to możliwość szczegółowej interpretacji różnic między obiektami.
Ponadto analizowano wyłącznie substancje czynne w postaci niezmienionej chemicznie, bez oznaczania produktów ich przemian. Ponieważ próbki pochodziły bezpośrednio z odpływów budynków, uzyskane stężenia odzwierciedlają przede wszystkim pierwotny ładunek wprowadzany do kanalizacji, a nie dalsze przemiany zachodzące w sieci lub w oczyszczalni. Autorzy wskazują, że pełne zrozumienie losów tych związków w środowisku wodnym wymaga dalszych badań obejmujących transport, rozkład oraz usuwanie w procesach oczyszczania.
Artykuł opublikowano w Antibiotics