Tehokkailla jäteveden puhdistusmenetelmillä voidaan vähentää lääkepäästöjä ympäristöön
3.8.2020
Ympäristöön päätyvää lääkekuormaa voidaan vähentää puhdistamalla jätevettä alkuperäisillä päästölähteillä sairaaloissa, hoitolaitoksissa, kotitalouksissa ja lääketeollisuudessa, sekä tehostamalla jäteveden puhdistusta kunnallisilla puhdistamoilla. Erityisesti haitallisimpien lääkeaineiden esiintyminen tulisi ottaa huomioon puhdistusmenetelmiä valittaessa.
Lääkejäämiä jätevesissä yhä enemmän
Väestön kasvu ja ikääntyminen lisäävät lääkkeiden käyttöä, jolloin niiden jäämiä päätyy jäteveteen entistä enemmän. Kaupungistuminen puolestaan lisää lääkepäästöjen paikallistumista. Lääkejäämiä löytyy puhdistetuissa jätevesissä ja puhdistamolietteessä, minkä kautta niitä kulkeutuu ympäristöön. Jäämät luovat haasteen myös virtsan ja puhdistamolietteen sisältämien ravinteiden kierrättämiselle.
Lääkkeet on kehitetty vaikuttamaan pieninä pitoisuuksina. Vaikka lääkeaineiden ympäristöpitoisuudet ovat yleensä matalia, niiden on havaittu voivan vaikuttaa mm. eliöiden sukupuolikehitykseen (hormonijäämät) ja käyttäytymiseen (mielialalääkkeiden jäämät). Lisäksi näiden jäämien keskinäisiä ja jäteveden sekoitusten kumulatiivisia yhteisvaikutuksia ympäristössä ei vielä tunneta riittävän hyvin.
”Ympäristöön päätyvää lääkekuormaa voidaan vähentää ottamalla käyttöön tehokkaita puhdistustekniikoita päästöjen alkuperäisillä lähteillä tai kunnallisilla jätevedenpuhdistamoilla. Teknisten ratkaisujen rinnalla ympäristökuormitusta on tarpeen vähentää myös ohjauskeinoilla kuten lainsäädännöllä, suosituksilla ja ohjeistuksilla sekä tiedotuksella mm. lääkejätteen asianmukaisen käsittelyn lisäämiseksi ja tarpeettoman lääkinnän vähentämiseksi. Lääkeainepäästöjä, niiden ympäristöriskejä ja vähentämiskeinoja kartoittavat tutkimukset edistävät EU:n lääkeainestrategian kansallista toimeenpanoa”, hankkeen vastuullinen johtaja, johtava asiantuntija Taina Nystén SYKEstä sanoo.
Lääkeaineiden haitallisimmat yhdisteet
Sairaalajätevesien koostumus selittää suuren osan joidenkin yhdisteiden puhdistamolle saapuvasta kuormasta. Esimerkiksi sairaalajätevesien antibioottikuorma on henkilöä kohden suurempi kuin tavanomaisissa asumajätevesissä.
”Käsitellyssä jätevedessä haitallisia pitoisuuksia havaittiin mm. antibiooteista trimetopriimillä ja tulehduskipulääkkeistä diklofenaakilla. Trimetopriimin pitoisuudet sairaalajätevesissä olivat korkeammat kuin asumajätevesissä ja diklofenaakilla päinvastoin. Riskitarkastelussa tunnistettiin myös aineita, joita ei ole mitattu ympäristöstä Suomessa, mutta joiden ympäristöpitoisuuden arvioidaan meillä ylittävän haitattomat pitoisuudet. Tällaisia aineita olivat muun muassa sieni-infektioiden hoitoon käytettävä klotrimatsoli ja antipsykoottisena aineena käytetty perfenatsiini”, SYKEn tutkija Lauri Äystö toteaa.
”Monille lääkeaineille on vielä huonosti saatavilla analytiikkaa. Ympäristökuormituksen arvioinnissa tulisi kiinnittää nykyistä enemmän huomiota muuntumistuotteisiin, jotka myös voivat olla sellaisenaan toksisia tai palautua ympäristössä takaisin aktiiviseen vaikuttavaan muotoon. Kemiallisten ominaisuuksien lisäksi etenkin lääkkeen antotapa vaikuttaa siihen, missä muodossa lääkeaine erittyy”, Helsingin yliopiston dosentti, akatemiatutkija Tiina Sikanen kertoo.
Haitallisimpien lääkeaineiden puhdistaminen
Hankkeessa testattiin lääkejäämien poistamiseen soveltuvia puhdistustekniikoita ja niiden yhdistelmiä. ”Hapetus, kalvosuodatus ja adsorptiomenetelmät soveltuvat lääkeaineiden poistamiseen. Koronapurkausmenetelmällä tehdyllä hapetuksella valtaosa lääkeaineista saatiin poistettua. Jäteveden kokonaisvaltaiseen puhdistukseen kalvosuodatus on lähes ainoa vaihtoehto. Lääkeaineiden lisäksi kalvosuodatus nanosuodatus- tai käänteisosmoosikalvoilla poistaa myös bakteerit, virukset ja ravinteet”, professori Mika Mänttäri LUT-yliopistosta toteaa.
Puhdistusmenetelmien kustannuksista ja hyödyistä
Lääkejäämien poistaminen on teknisesti tehokkaampaa alkuperäisillä päästölähteillä, missä pitoisuudet ovat suurempia kuin kunnallisen puhdistamon jätevedestä, lietteestä tai juomavedestä, missä pitoisuudet ovat pienempiä. Jos lääkejäämät poistettaisiin alkuperäisillä päästölähteillä, vähennettäisiin myös niiden päätymistä ympäristöön viemärivuotojen, pumppaamoylivuotojen tai ohijuoksutusten yhteydessä.
Eri tyyppisille päästölähteille, kuten hoitolaitoksille ja kotitalouksille tehdyt kuormitusarviot auttavat yrityksiä ja päätöksentekijöitä kohdistamaan puhdistusmenetelmiä suoraan päästölähteille. Rakenteilla oleviin kohteisiin, kuten sairaaloihin, voitaisiin tehdä tilavarauksia, jotka tarvittaessa mahdollistaisivat jäteveden esikäsittelyn.
”Puhdistusmenetelmien kustannuksista tehtiin myös arviointia. Tehokkain menetelmä on käänteisosmoosi, mutta se on myös kallein niin investointi- kuin käyttökustannuksiltaan. Kustannustehokkainta on yhdistää eri menetelmiä, jolloin saavutetaan hyvä puhdistustulos kohtuullisin kustannuksin. Testattujen puhdistusmenetelmien tehokkuudesta ja kustannuksista saatiin hyvä arvio, mutta lisätietoa tarvitaan erityisesti alkuperäisillä päästölähteillä ja jäteveden puhdistamoilla tehtävän käsittelyn eroista ja haitallisimpien aineiden poistotehosta”, ryhmäpäällikkö Jyrki Laitinen SYKEstä sanoo.
Hankkeen laaja yhteistyöverkosto edistää tulosten hyödyntämistä
Tutkimusorganisaatioiden ja alihankkijan Laki ja Vesi Oy:n lisäksi EPIC- hankkeeseen osallistuivat myös terveydenhoitoalan, jätevesilaitosten, jäteveden puhdistusteknologian, vesi- ja ympäristöalan toimijoita. Mukana oli yhteensä 13 toimijaa: Etelä-Karjalan sosiaali- ja terveydenhuollon kuntayhtymä, HUS-kuntayhtymä, Varsinais-Suomen sairaanhoitopiiri, Rinnekoti-Säätiö, Lappeenrannan Lämpövoima Oy, Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä HSY, Kymen Vesi Oy, Turun Seudun puhdistamo Oy, Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistys ry (VHVSY), WatMan Engineering Ltd Oy, Watrec Oy, Wapulec Oy ja Vesihuoltolaitosten kehittämisrahasto.
Hankkeen tulokset ja aktiivinen vuorovaikutus ovat lisänneet kuluttajien sekä lääkealan ja terveydenhuollon ammattilaisten ymmärrystä lääkeaineiden ympäristöriskeistä sekä lääkeaineiden päästöjen vähentämisen tarpeesta. Tämä tietouden lisääntyminen puolestaan on edelleen edistänyt vedenpuhdistusteknologian ja ohjauskeinojen kehittämistä.
Esimerkkejä lääkeaineista, jotka voivat aiheuttaa ympäristöriskiä käsiteltyä jätevettä vastaanottavassa vesistössä, ja EPIC-hankkeessa tutkittuja mahdollisia puhdistusmenetelmiä
| Lääkeaine | Pääasiallinen käyttötarkoitus | PNECa) (µg/l) |
Pitoisuus käsitellyssä (µg/l) jätevedessä |
Mahdollisia puhdistusmenetelmiäc) |
|---|---|---|---|---|
| Klotrimatsoli | sieni-infektioiden hoito | 0,00000005 | 0,16b) | |
| Perfenatsiini | psykoosin hoito | 0,00071 | 0,07b) | |
| Trimetopriimi | antibiootti | 0,0058 | 0,80 | NF (70-85%), RO (>99%), PCD (>97%, 1.1 kWh/m3) |
| Diklofenaakki | tulehduskipulääke | 0,02 | 1,1 |
NF (80-98%), RO (>99%), |
| Siprofloksasiini | antibiootti | 0,005 | 0,12 | RO (>98%) |
| Metoprololi | beetasalpaaja | 0,1 | 0,71 | NF (70%), RO (99%), PCD (70%, 0.1 kWh/m3) |
a) Äystö ym. 2019, Haitattomaksi arvioitu pitoisuus (Predicted no effect concentration)
b) Laskennallinen pitoisuus jätevedessä, koska tässä tutkimuksessa ja Suomesta ei ole käytettävissä kemiallista mittausaineistoa. Tästä syystä ei ole myöskään määritetty ko. aineiden puhdistumisen tehoa jätevedestä. Klorimatsolin ja perfenatsiinin moolimassojen perusteella niiden voidaan olettaa poistuvan nanosuodatuksessa yli 95%:sti.
c) NF (nanosuodatus), RO (käänteisosmoosi) ja PCD (hapetus sähköpurkausmenetelmällä. Biologisesti puhdistetusta yhdyskuntajätevedestä voidaan poistaa lääkeaineita myös adsorptiolla. Hapetuksessa lisäämällä käytettävää energiaa voidaan yhdisteiden hajoamista tehostaa ja myös metoprololin osalta voidaan päästä mittaustarkkuuden rajoissa täydelliseen poistumaan.
Lisätietoja
- Loppuraportti (englanniksi) ja hankkeen julkaisut EPIC-hankkeen sivuilla
- EPIC-hankkeen vastuullinen johtaja, johtava asiantuntija Taina Nystén, Suomen ympäristökeskus SYKE, p. 0295 251 470, etunimi.sukunimi@ymparisto.fi
- Päästöt ja riskien tunnistus sekä ohjauskeinot lääkeaineiden kestävään hallintaan, tutkija Lauri Äystö, SYKE, p. 0295 251 843, etunimi.sukunimi@ymparisto.fi
- Lääkeaineiden jätevedenpuhdistuksen teknologian testaus ja LUT-yliopiston vastuullinen tutkija, professori Mika Mänttäri, p. 040 734 2192, etunimi.sukunimi@lut.fi
- Puhdistusmenetelmien kustannustehokkuus, ryhmäpäällikkö Jyrki Laitinen SYKE, p. 029 525 1346, etunimi.sukunimi@ymparisto.fi
- Helsingin yliopiston, Farmasian tiedekunnan vastuullinen tutkija, dosentti, akatemiatutkija Tiina Sikanen, etunimi.sukunimi@helsinki.fi
SYKEn sivulla on julkaistu tiedote aiheesta
Hankkeen sivut SYKEn verkkopalvelussa: https://www.syke.fi/fi/projektit/epic
Vesihuoltolaitosten kehittämisrahasto osallistui hankkeen rahoittamiseen. Lisätietoa rahaston hankerekisterissä..
Hankerekisteristä voi kyseistä hanketta etsiä esim. hakusanalla lääke. Hankkeen nimi on Lääkejäämiä sisältävän jäteveden puhdistuksen tehostaminen päästölähteillä ja lääkejätteen tehokkaampi käsittely.
