Фармацевтическое загрязнение
Введение
Фармоиндустрия по обороту находится в первых рядах бизнеса. Оборот мирового фармацевтического рынка составляет 850 - 900 млрд. дол. в год и растет на 3% в год. Общее количество лекарственных средств и их комбинаций в мире уже превышает 200 тысяч. За один год человечество принимает миллионы тонн различных лекарственных химиопрепаратов. Большое количество лекарственных (фармацевтических) средств населением не используется и попадает в мусорные контейнеры. Все чаще обнаруживаются в водной среде медикаменты и их метаболиты. Современные химические фармацевтические средства очень сложные и чистые вещества, поэтому при их производстве применяется очень большое количество различных дополнительных химических веществ. Все это приводит к значительным отходам. Для оценки их количества в зеленой химии используется Е-фактор (отношение массы всех побочных продуктов к массе целевого продукта). Фармацевтический синтез имеет самый высокий Е-фактор (25-100), что и означает значительное количество отходов.
Фармацевтическое загрязнение
После употребления лекарственные средства разными путями попадают в окружающую среду и создают ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ. Особенно опасно их нахождение в воде . Дело в том, что из организма само лекарственное средство или их метаболиты выводится с калом и мочой и через канализацию попадает в водоемы и почву. Очистные сооружения, как правило, не приспособлены для улавливания или разложения, как самих лекарственных средств, так и множества средств гигиены. Эффективным способом для очистки сточных вод могло быть озонирование, фотокаталитическая деструкция, мембранная фильтрация, обратный осмос, установки термического обезвреживания, активированным углем и др. Предлагают даже создать специальные туалеты для очистки и переработки мочи (в больницах, амбулаториях). Стоимость дополнительной очистки воды составит 5 - 20 евро в год на человека.
При использовании обычных процессов обработки воды, таких как хлорирование, можно удалить примерно 50% фармацевтических средств, в то время как более современные процессы обработки, такие как озонирование, усовершенствованное окисление, фильтрование на основе активированного угля, нанофильтрование и обратный осмос, позволяют достичь более высоких коэффициентов удаления. Так, например, с помощью обратного осмоса можно удалить более 99% крупных молекул фармацевтических средств.
Традиционные методы способы утилизации лекарственных препаратов заключаются в сжигании, высокотемпературной обработке с доступом или без доступа кислорода воздуха, или захоронению их на полигонах твердых бытовых отходов. Недостаток - загрязнение атмосферы высокотоксичными соединениями: оксидами углерода, серы, фосфора, мышьяка, селена, фосгеном, дицианом, диоксинами и другими соединениями. Термическая утилизация - весьма высоко затратный процесс утилизации.
Предложены экологически безопасные методы утилизации. Они достигаются последовательными операциями электролитической и электрохимической деструкции лекарственных препаратов, посредством их щелочного гидролиза в гидролизаторах при насыщении щелочного раствора кислородом воздуха и электрохимической обработки полученного гидролизата в электролизерах с нерастворимыми и растворимыми электродами, соответственно.
Хотя концентрация лекарственных средств в окружающей среде не очень велика, но от этого их вредное воздействие на организм не пропадает. Больше всего в окружающую среду выбрасывается эстрогенов. К сожалению, сейчас продукция фармоиндустрии и ее утилизация не соответствует 12 принципам зеленой химии. Можно даже утверждать, что имеет место быть "лекарственная чума XXI века".
Вот конкретные факты загрязнения среды фармацевтическими средствами и последствия от этого:15 лет назад (1995) в водопроводной воде в Берлине ученые обнаружили ото кислоту, которая используется при производстве лекарств, снижающих уровень холестерина. Это самый первый случай, когда было официально объявлено, что в водопроводе крупного города обнаружены следы медикаментов. На очистных сооружениях Гётеборга обнаружено 14 препаратов в концентрациях, которые варьировали от нанограммов до миллиграммов на литр, широко применяемое противовоспалительное и болеутоляющее средство - ибупрофен - было обнаружено в наибольшей концентрации: 7 мг/л.
* Серьезный урон источникам пресной воды наносят фармацевтические, особенно гормональные препараты, которые попадают в воду через канализацию, или же после отправки их на мусорную свалку, где они смываются дождевой водой в грунт, а оттуда в водоемы.
* Фармацевтические заводы в Индии захоронивают большое количество опасных химических отходов. Шведские исследователи обнаружили в Хайдарабаде, Индия в 2007 году, очень высокие концентрации антибиотиков и других лекарств в очищенных сточных водах фармацевтических производителей. В США и Канаде, вода вблизи всех крупных городов, сильно загрязнена фармацевтическими отходами. Более 180 из 3000 разрешенных активных веществ уже обнаружены в водах Германии, в том числе антибиотики, психотропные и противозачаточные средства, женские половые гормоны.[39] Поверхностные воды в Германии содержат около 2 мг/литр женского полового гормона эстрогена.
* Было проверено около 1500 рыб в 50 реках и озёрах Великобритании. Не менее трети этих рыб приобрело женские признаки. Эти рыбы изменили свой пол и превратились в самок. Реки Великобритании насыщены женским противозачаточным гормоном эстрогеном.
В 2004 году до 86 процентов всех самцов рыб, выловленных в 51 городе Великобритании, оказались гермафродитами. Основная причина таких мутаций -- повышенное содержание в воде рек этинилэстрадиола, входящего в состав гормональных контрацептивов.
Антиандрогены содержатся в воде большинства рек Англии. Именно они являются причиной блокировки мужского гормона у многих видов рыб, и способствуют мутации репродуктивной системы самцов.
В Великобритании в питьевой воде обнаружен также бензолегонин - вещество, находящееся в моче после употребления кокаина. Помимо бензолегонина в воде также были обнаружены значительные количества кофеина, болеутоляющего ибупрофена и противоэпилептического лекарственного средства карбамазепина.
Диклофенак (обезболивающее)( служит причиной массовой гибели грифов в некоторых странах Азии. [35] В воде Балтии обнаружен также диклофенак.
Из всего изложенного вывод напрашивается сам собой - фармацевтические загрязнения всей Земли являются реальностью нашего времени. Уже более сорока лет об этом известно ученым. С 1990-х загрязнение воды фармацевтическими препаратами стало серьезной экологической проблемой мирового масштаба. Хотя концентрация лекарственных средств небольшая (порядка микрограмма на литр), но их длительное воздействие на флору и фауну могут имет нередсказуемые вредные воздействия (снижение иммунитета, генетические нарушения, устойчивость возбудителей к антибиотикам и др). Особый вред наносит наличие женского гармона эстрогена в воде для организмов в воде и человека от репродуктивных расстройств до формирования у самцов половых особенностей самок (снижения числа сперматозоидов и рост бесплодия среди мужчин, живущих в промышленных государствах, могут быть связаны с гормональным загрязнением воды, рак яичек и простаты, а также остеопороз могут быть следствием чрезмерно высокой концентрации эстрогена в теле человека). Пиво содержит большое количество фитоэстрогенов. В воду из пластиковых бутылок попадают хим. вещества, подобные по хим.составу с женским гормоном эстрогеном (так называемые эндокринные дисрупторы - вещества, нарушающие гормональный обмен).
В человеческом обществе сформировался и действует миф, что с помощью лекарственных средств (синтетических химических препаратов) можно вылечить почти все болезни. Врачи и реклама активно этому содействуют. Такая "фарморелигия" очень кстати и людям: можно не вести здоровый образ жизни, а проглотить очередную таблетку. Назначение пациенту лекарственного препарата превратилось в определенный лечебный ритуал. Без рецепта и пациет и врач психологически не могут считать лечебное действо завершенным. В этом смысле в человеческом обществе возникла новая форма лекарственной зависимости (аддикция) - фармозависимость. О чем обоснованно предупреждает Луи Брауэр. Необходимо социально-психологический аспект лекарственной зависимости пациентов и врачей рассмотреть на одном из ежегодных российских конгрессов «Человек и лекарство».
Если учесть экспериментально доказанный факт существования нескольких пиков биологической активности веществ, то проблема очистки вод от химических лекарственных препаратов при сверхнизкой их начальной концентрации значительно усложняется. Поскольку готовые гомеопатические препараты также попадают в окружающую среду, то необходимы специальные исследования. Возможно, что при многократном разбавлении и обычные лечебные препараты могут в окружающей среде превращаться в гомопатические с непредсказуемыми последствиями для человека. Однако для 75% лекарственных средств при сверхмалых концентрациях (порядка 10-17 моля на литр) эффективность возрастает почти до прежнего уровня. Это позволит резко сократить вредные последствия от приема больших доз препаратов на организм, а также сократить выбросы хмимических препаратов в окружающую среду.
Необходимы также исследования по гомеопатическим загрязнителям в окружающей среде. Наиболее серьезное влияние по последствиям оказывает наличие в воде женского гармона и антибиотиков. Женский горомон оказывает феминизирующее воздействие на организмы, а при наличии антибиотиков в воде возбудители болезней приобретают к ним устойчивость (резистентность) . Несколько снижает вредное воздействие женского гормона то, что гормональные контрацептивы частично метаболизируются и выходят из организма в неактивной форме. Cовременные препараты содержат чрезвычайно мало эстрогена и прогестерона. Реальная угроза возникла для рыб из-за наличия в воде женского гармона. Одной из причин значительного снижения уровня у мужчин мужского гармона тестостерона можно также объяснить наличием женского гормона в питьевой воде.
В связи увеличением продолжительности жизни населения и предполагаемого роста потребления лекарственных средств в ближайшие 20 лет до 30% тенденция загрязнения среды ими будет усиливаться. Следует одобрить опыт Швеции по переходу на применение "зеленых" таблеток. Необходимо также дополнить очистные сооружения системами по очистке воды от лекарственных средств и гигиенических препаратов. К сожалению, фармоиндустрия не торопится вкладывать средства в разрешения этой проблемы. Как временный выход из положения, можно рекомендовать использовать домашние очистители питьевой воды от лекарственных препаратов. В фармоиндустрии и медицине важно повсеместно использовать принципы зеленой химии Фармозагрязнения должны стать предметом ЛЕКАРСТВЕННОЙ ЭКОЛОГИИ (Drug ecology), предметом которой является экологически чистый процесс химического синтеза лекарственных средств, нанолекарства, хранение, использование, а также их утилизация. Лекарственная экология является составной частью медицинской экологии, а также экологии болезней Жака Мея .
В 2011 году ВОЗ опубликовала технический доклад "Фармацевтические средства в питьевой воде» из которого следует, что уровни концентрации фармацевтических средств в поверхностных водах, грунтовых водах и в частично обработанной воде были обычно ниже 0,1 µg/l (или 100 ng/l), в то время как уровни концентрации в обработанной воде были, как правило, ниже 0,05 µg/l (или 50 ng/l). ВОЗ считает, что такие концентрации пока не требуют дорогостоящей дополнительной очистки питьевой воды, поскольку риск для здоровья человека крайне незначительный. Однако приведенные нами факты все же свидетельствуют о другом.
На наш взгляд, если не принять серьезных мер, то вред от лекарственных средств может превзойти их пользу. Необходимо переходить на производство ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ ЛЕКАРСТВ (экологически безопасные лекарства). "Это лекарственные препараты, которые, после оказания человеку необходимой помощи, будут быстро разрушаться, превращаясь в биологически неактивные осколки еще до того момента, как покинут организм. В крайнем случае, это должно происходить в очень короткие сроки после их попадания в природную среду." Наличие малых и сверхмалых доз лекарственных препаратов в окружающей среде может привести к экологической катастрофе с непредсказуемыми последствиями.
Когда вся вода будет загрязнена лекарственными средствами, то человечеству придется добывать чистую воду из недр Земли, перерабатывая минерал рингвудит.
Для предотвращения экологической химической фармацевтической катастрофы XXI века необходимо иметь новое направление в экологической науке - ЭКОЛОГИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ. Точнее: экологическая токсикология лекарственных средств (ЛС) - изучение жизненного цикла ЛС в окружающей среде и воздействия остатков лекарств на разнообразные живые организмы . К счастью, оно фактически возникло еще в 1999 году.
Как временный выход для предотвращения интоксикации организма от лекарственных препаратов в питьевой воде можно предложить такой: пить бутилированную минеральную воду добытую из глубоких слоев земли.
Выводы
В заключении, можно сделать вывод, что чем бы ни пользовался человек, что бы он не изобретал, оно с одной стороны приносит ощутимую пользу в одном направлении, но в то же время непременно наносит вред другому. Это не означает, что нужно забросить все что вредно и опасно, а говорит о том, что нужно все делать обдуманно, извлекая из полученного как можно большую пользу, и принося куда то, как можно меньший вред.