Kész regény a gyógyszermaradványok talajbeli viselkedése

Az ELTE és a HUN-REN kutatói szerint a folyamatok időben is változnak, ezért a talajminőség vizsgálatát és a környezeti kockázatbecslést is új alapokra kell helyezni.

A talajban is nyomot hagynak

Sok szó esett már a gyógyszermaradványok ivóvízben való jelenlétének problémájáról, ám kevésbé ismert tény, hogy a gyakran használt gyógyszerek a talajban is kimutathatók. Ez a jelenség komoly kihívást jelenthet a mezőgazdaság számára, és hosszú távon az emberi egészségre is kedvezőtlen hatással lehet. A magyar kutatók arra is keresték a választ, hogy vajon mi dönti el, hogy ezek a maradványok ott maradnak, megkötődnek vagy tovább vándorolnak a környezetben. Olyan gyógyszermaradványok, mint a karbamazepin (epilepszia elleni szer), a diklofenák (gyulladáscsökkentő) vagy az ösztrogénszármazék 17α-etinilösztradiol, többféle úton is bekerülhetnek a környezetbe. Eljuthatnak például a talajba vagy a vizekbe a szennyvízzel (akár tisztított, akár kezeletlen formában), valamint az öntözővízzel vagy a szennyvíziszap felhasználásával is. További sorsukat elsősorban azok a tényezők határozzák meg, amelyek befolyásolják a megkötődésüket. A megkötődés révén ugyanis ezek az anyagok helyileg feldúsulhatnak, és miután a mezőgazdasági növények ezeket a tápanyagokkal együtt felveszik, bekerülnek a táplálékláncba. Az ELTE és a HUN-REN kutatói nemrég három vizsgálattal tárták fel, mitől függ, hogy ezek a vegyületek a talajban megkötődnek vagy éppen mobilizálódnak, és milyen szerepük van ebben a gyökérsavaknak, a szerves anyagnak és a hőmérsékletnek.

A gyökérsavak hatása

Az első vizsgálatban a kutatók azt tanulmányozták, hogyan befolyásolják a gyökerek által kiválasztott szerves savak a három vizsgált gyógyszermaradvány megkötődését a talajban. Eredményeik szerint a kis molekulatömegű szerves savak elősegíthetik a karbamazepin és a diklofenák megkötődését, ami ezeknek az anyagoknak a feltalajban való feldúsulásához vezethet. Ez különösen az alacsony szervesanyagtartalmú talajokban figyelhető meg, mivel a szerves anyag nagy megkötési kapacitása amúgy uralná a megkötődés dinamikáját. Az ösztrogénszármazék esetén viszont már a savak jelenléte nélkül is erős a kötődés a talajrészecskékhez. Mivel a gyökérzónában termelődő szerves savak koncentrációja az idő során változik, a gyógyszermaradványok is eltérő ideig maradhatnak a gyökerek közelében – ez pedig hosszú távon befolyásolja, hogy mennyi hatóanyag juthat be a növényekbe – és így a táplálékláncba.

A hőmérséklet is befolyásolja a folyamatot

A második kutatás azt vizsgálta, miként befolyásolja a hőmérséklet a gyógyszermaradványok viselkedését a gyökérzónában. Az eredmények azt mutatták, hogy a hőmérséklet alapvetően meghatározza a talaj és a gyógyszermolekulák közötti energiaviszonyokat, vagyis azt, hogy a megkötődés (adszorpció) vagy az anyag felszabadulása (deszorpció) válik-e uralkodóvá. Míg a diklofenák stabilabb kötődést mutatott melegebb körülmények között, addig az ösztrogénszármazék és a lidokain esetében ez inkább hűvösebb talajban volt megfigyelhető. Több gyógyszermaradvány együttes jelenléte pedig tovább bonyolította a termodinamikai viszonyokat. A kutatás egyértelműen megmutatta, hogy a hőmérsékletfüggő termodinamikai egyensúly a gyógyszermaradványok környezeti sorsának egyik legfontosabb irányító tényezője.

A gyógyszermaradványok sorsának időbeli változása

A harmadik, az előző két kutatás eredményeire épülő vizsgálat a talajban lezajló szervesanyag-átalakulások és a mikroszennyezők közötti kölcsönhatások időbeli változásait elemezte. A kutatók megállapították, hogy a talaj szervesanyagának lebomlása alapvetően befolyásolja a gyógyszermaradványok megőrződését és mozgékonyságát. Az eredmények szerint a gyógyszermolekulák a vegetációs időszak elején egészen másképp viselkednek, mint annak végén, amikor a talaj szervesanyag-összetétele már átalakult. A vizsgálat hangsúlyozza, hogy a gyógyszermaradványok környezeti kockázata időben változó, ezért a talaj szervesanyag-állapotát a mintavételkor mindig figyelembe kell venni.

Összefüggő folyamat befolyásolja az eredményeket

A három kutatás eredményei együtt átfogó képet adnak arról, hogyan viselkednek a gyógyszermaradványok a talajban. Kiderült, hogy ezt nem egyetlen tényező, hanem több, egymással összefüggő folyamat befolyásolja. A gyökerek által kibocsátott savak rövid távon fokozhatják, hogy a gyógyszermaradványok a talajhoz tapadjanak, míg a szerves anyagok lebomlása hónapok alatt megváltoztathatja, mennyire tudnak ezek az anyagok megkötődni vagy éppen onnan kimosódni. Emellett a hőmérséklet folyamatosan hat arra, milyen egyensúly alakul ki e folyamatok között. Ez a komplex kölcsönhatásrendszer arra hívja fel a figyelmet, hogy a környezeti kockázatbecslések során nem elegendő egy-egy laborparaméterre vagy pillanatnyi mérésre támaszkodni: hosszú távú, a változó körülményeket is figyelembe vevő értékelésre van szükség. Csak így érthetjük meg teljes mélységében, milyen kockázatot jelentenek a talajba jutó gyógyszermaradványok az ökoszisztémákra, és végső soron az emberi egészségre.

Ha érdekel, hogyan segít a matematika a járványok terjedésének megértésében és akadályozásában, ezt a cikket ajánljuk.