Підвищення екологічної безпеки водних об’єктів шляхом запобігання забруднення фармацевтичними речовинами - Автореферат

Джерелом постачання цих речовин являються стічні води лікарень, інших медичних закладів, населених пунктів. Вирішенням проблеми захисту водних обєктів від забруднення ФР може стати запобігання їх надходження разом з стічними водами лікарень до міських очисних споруд. Універсальним способом може стати електрохімічна деструкція ФР, яка дозволить не тільки підвищити безпеку господарсько-побутових стічних вод лікарень, що подаються на очистку на міські очисні споруди, але й покращити екологічний стан водних обєктів. Основні положення дисертаційної роботи виконано відповідно до Закону України «Про затвердження Загальнодержавної цільової програми розвитку водного господарства та екологічного оздоровлення басейну річки Дніпро на період до 2021 року», Постанови Верховної Ради України «Про Основні напрями державної політики України у галузі охорони довкілля, використання природних ресурсів та забезпечення екологічної безпеки», Стратегії державної екологічної політики України на період 2020 року. Для досягнення поставленої мети необхідно було виконати наступні завдання: - визначити пріоритетні, найбільш токсичні та стійкі до біологічної деградації, фармацевтичні речовини і фармакологічні групи лікарських засобів, що зі стічними водами лікарняних закладів надходять до міських стічних;Питання ж комплексного підходу щодо впливу на водні обєкти суміші речовин різних фармакологічних груп у цих дослідженнях не розглядались. Фармацевтичні речовини внаслідок хімічної будови та їх низької концентрації в стічних водах не піддаються біодеструкції на очисних біологічних очисних спорудах і у незмінному вигляді надходять в природні водні обєкти. Крім того, надлишковий активний мул очисних споруд біологічної очистки стічних вод, який має високу здатність до акумулювання забруднюючих речовин в біомасі, може стати причиною забруднення ґрунтів, підземних та поверхневих вод внаслідок вимивання стійких ФР з мулових майданчиків комплексів біологічної очистки. Концентрацію ФР у стічних водах лікарні визначали за наступною формулою: , (1) де Ср - середньодобова концентрація ФР у стічних водах лікарень, мг/л; ЕАІ, ЕТІ, EFI - щорічне споживання фармпрепарату в ампульній формі, пігулках, флаконах, од.; DAI, DTI, DFI - кількість діючої речовини у одній ампулі, пігулці, флаконі, мг; HAI, HTI, HFI - коефіцієнт виведення препарату з організму для фармречовини, що міститься в ампулах, пігулках, флаконах; NA, NT, NF - кількість використаних лікарських засобів , що споживались, відповідно в ампульній формі, пігулках, флаконах; W - середньодобова витрата води в лікарні, л/добу. Харків) без попередньої локальної обробки методом електрохімічної деструкції лікарняних стічних вод, використовували наступну формулу: , (2) де Кв, Кд - середньорічна кількість хворих серед населення на досліджуваній території серед населення відповідно дорослого та дитячого віку; мв, мд - щоденна доза фармацевтичного препарату для пацієнтів відповідно дорослого та дитячого віку; h - коефіцієнт екскреції ФР з організму; n - середня тривалість лікування, діб; h - середньостатистичний відсоток хворих, які лікуються амбулаторно.Дисертаційна робота є завершеною науково-дослідною роботою, у якій поставлено та вирішено актуальне науково-практичне завдання - підвищення екологічної безпеки водних обєктів шляхом запобігання їх забруднення фармацевтичними речовинами. Визначено найбільш токсичні та стійкі до біологічної деградації фармацевтичні речовини різних фармакологічних груп, а саме: диклофенак, бета-естрадіол, фуросемід, антенолол, цефуроксим, які містяться у стічних водах лікарняних закладів і міських стічних водах. Розроблено аналітичні методи детектування та контролю ФР у модельних розчинах, що базуються на комбінуванні фізичного розділення рідинної хроматографії з можливостями аналізу маси молекул ФР методом мас-спектрометрії або їх концентрацій ультрафіолетовим детектором. Експериментально визначено оптимальні режими і умови проведення процесу електрохімічної деструкції та кінетичні показники повної деструкції стійких фармацевтичних речовин у концентраціях, максимально наближених до аналогічних у стічних водах лікарень.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Дисертаційна робота є завершеною науково-дослідною роботою, у якій поставлено та вирішено актуальне науково-практичне завдання - підвищення екологічної безпеки водних обєктів шляхом запобігання їх забруднення фармацевтичними речовинами.

Наукові і практичні результати дисертаційної роботи полягають у наступному: 1. Визначено найбільш токсичні та стійкі до біологічної деградації фармацевтичні речовини різних фармакологічних груп, а саме: диклофенак, бета-естрадіол, фуросемід, антенолол, цефуроксим, які містяться у стічних водах лікарняних закладів і міських стічних водах.

2. За матеріалами науково-технічної літератури проаналізовані існуючі методи локальної очистки стічних вод від біологічно важко окислювальних органічних сполук. Теоретично обґрунтовано доцільність та перспективність очищення стічних вод від пріоритетних ФР за допомогою процесу електрохімічної деструкції.

3. Розроблено аналітичні методи детектування та контролю ФР у модельних розчинах, що базуються на комбінуванні фізичного розділення рідинної хроматографії з можливостями аналізу маси молекул ФР методом мас-спектрометрії або їх концентрацій ультрафіолетовим детектором.

4. Експериментально визначено оптимальні режими і умови проведення процесу електрохімічної деструкції та кінетичні показники повної деструкції стійких фармацевтичних речовин у концентраціях, максимально наближених до аналогічних у стічних водах лікарень. Найбільша ефективність процесу очищення досягається при силі струму 0,5 А та напрузі у 31,5 В.

5. Експериментально доведено ефективність проведення електрохімічної деструкції пяти пріоритетних ФР, а також їх суміші у розчині з хлоридом натрію (500 мг/л) з використанням аноду типу Ti/RUO2 протягом 10хв. Встановлено, що у ході процесу електрохімічного окиснення ФР відбувається їх повне руйнування.

6. Науково обґрунтовано та експериментально підтверджено можливість під час анодного окислення одночасного здійснення процесів достатньо ефективної електрохімічної деструкції ФР та повного пригнічення розвитку біотестової культури патогенного ряду Escherichia coli.

7. Розроблено методику прогнозної оцінки вмісту пріоритетних ФР у міських стічних вод, що надходять на очисні споруди, та рівень забруднення води р. Лопань для речовин диклофенак та бета-естрадіол. Згідно розрахунків, впровадження методу електрохімічної деструкції дозволяє знизити концентрацію обох цих речовин в річковій воді з 4-х разового перевищення до встановлених європейських нормативів якості природної води.

1. Ермакович И.А. Загрязнение муниципальных вод фармацевтическими препаратами и их производными / Н.Н. Самойленко, И.А. Ермакович // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2013. - № 64. - С. 8-11.

Здобувачем визначено залежність концентрації фармацевтичних препаратів у стічних водах лікарень та міст від коефіцієнтів сезонності та призначення хворим лікарських засобів.

2. Ермакович И.А. Использование электрохимической деструкции для обезвреживания сточных вод лечебных учреждений / Н.Н. Самойленко, И.А. Ермакович // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2014. - № 70. - С. 18-21.

Здобувачем експериментально визначено знезаражуючий вплив електрохімічної деструкції на стоки, що інфіковані кишковою паличкою.

3. Samoilenko N. Analysis of studies in the field of wastewater pollution by pharmaceutical contaminants / N. Samoilenko, I. Yermakovych // Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Серія: Екологія. - 2014. -

№ 1140, вип. 11. - С. 101-106.

Здобувачем визначені особливості заходів по підвищенню екологічної безпеки стічних вод, забруднених фармпрепаратами та їх похідними.

4. Samoilenko N. Hospitals sewage treatment by method of electrochemical oxidation / N. Samoilenko, I. Yermakovych // Науковий вісник будівництва. - Харків: Харківський національний університет будівництва та архітектури. - 2015. - 1(79). - С. 183-186.

Здобувачем теоретично та експериментально обґрунтовано використання електрохімічної деструкції для видалення із модельних стоків біологічно стійких фармзабруднювачів.

5. Самойленко Н.М. Очистка стічних вод від фармацевтичних забруднювачів протизапальної та гормональної дїї / Н.М. Самойленко, І.А. Єрмакович // Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут»: зб. наук. пр. - К.: НТУУ «КПІ», 2015. - Вип. 27. - С. 132-139.

Здобувачем експериментально досліджено вплив анодного окислення на розклад диклофенаку та бета-естрадіолу, що містяться у стічних водах лікарень.

6. Єрмакович І.А. Підвищення екологічної безпеки водних обєктів запобіганням їх забруднення фармацевтичними препаратами / І. А. Єрмакович, Н. М. Самойленко // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - Вінниця: Вінницький національний технічний університет. - 2015. - Вип. 5. - С. 26-29.

Здобувачем експериментально встановлено доцільність використання методу анодного окислення для деструкції найстійкіших до біодеградації фармацевтичних препаратів, що містяться у стоках лікарняних установ.

7. Єрмакович І.А. Зниження антропогенного впливу на водні обєкти за рахунок проведення електрохімічної деструкції фармацевтичних речовин в стічних водах / І.А. Єрмакович, Н.М. Самойленко, С.О. Смірнова // Системи обробки інформації. - Харків, 2015. - Вип. 11. - С. 196-198.

Здобувачем обґрунтовано раціональність проведення електрохімічної деструкції фармацевтичних речовин у стічних вод для зниження антропогенного забруднення поверхневих водних обєктів, що приймають стічні води.

8. Ермакович И.А. Влияние фармацевтических препаратов и их производных на окружающую среду // Н.Н. Самойленко, И.А. Ермакович / Вода и экология: проблемы и решения. - Санкт-Петербург, Россия, 2014. -

№ 2. - С. 78-87.

Здобувачем визначено напрямки зменшення надходження у довкілля фармацевтичних поллютантів та обґрунтовано включення у систему моніторингу поверхневих вод найбільш шкідливих із них.

9. Єрмакович І.А. Вплив складу упаковки на клас небезпеки відходів неякісних лікарських засобів / І.А. Єрмакович, Н.М. Самойленко // Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоровя: тези доп. ХІХ міжнар. наук.-практ. конф., 1-3 черв. 2011 р. - Х.: НТУ «ХПІ», 2011 - 245 с.

10. Ермакович И.А. Оценка воздействия фармацевтического комплекса Харьковщины на окружающую природную среду / Н.Н.Самойленко, И.А. Ермакович // Сотрудничество для решения проблемы отходов: тез. докл. IX междунар. конф., 28-31 марта 2012 г., - Харьков, 2012.

11. Єрмакович І.А. Необхідність розділення групи органічних забруднюючих речовин за показником БСК5/ О.С. Гончарова, І.А. Єрмакович, Н.М. Самойленко // Екологічний інтелект - 2012: матер. доп. VII міжнар. XVIII Традиційної науково-практичної конференції, 24-25 квітня 2012 р. / Дн-ськ: Дніпроп. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, 2012. - С. 167-168.

12. Yermakovych I. Water pollution by pharmaceuticals remains and their derivatives/ I. Yermakovych, N. Samoylenko // Экологическая безопасность: проблемы и пути решения: зб. наук. ст. VIII міжнар. наук.-практ. конф., 10-14 вересня 2012 р., Алушта. - Х.: Райдер, 2012. - Т. 2. - С. 105-109.

13. Yermakovych I. Investigation of water contamination by pharmaceuticals/ N. Samoylenko, V. Bayrachniy, I. Yermakovych // Збірник наукових статей Міжнародної конференції «Розвиток прикладної екології на Буковині», (22 листопада 2012 р.). - Чернівці, 2012.

14. Ермакович И.А. Региональное сотрудничество по предотвращению загрязнения водных объектов фармацевтическими препаратами и их производными / Н.Н. Самойленко, И.А. Ермакович // Збірник тез наукових доповідей науково-практичної конференції «Вода та довкілля» в рамках

XI Міжнародного водного форуму «Aqua Ukraine-2013», (5-6 листопада 2013). - К. : Міжнародний виставковий центр, 2012. - С. 99.

15. Samoilenko N. Water contamination of urban areas by pharmaceuticals / N. Samoilenko, I. Yermakovych, L. Martensson // 4THINTERNATIONAL conference «Economy, Valuation and Management of realestate and natural resources» Vilnius, March 28, Minsk, April 2-4, 2014.

16. Yermakovych I. Investigation of hard biodegradable pharmaceuticals pollutants treatment of hospital wastewaters / I. Yermakovych, L. Martensson, B.-M. Svensson, N. Samoilenko // Linnaeus ECO-TECH’14, Kalmar, Sweden, November 24-26, 2014.

17. Єрмакович І. А. Підвищення екологічної безпеки водних обєктів запобіганням їх забруднення фармацевтичними препаратами / І. А. Єрмакович, Н.М. Самойленко // «V Всеукраїнський зїзд екологів з міжнародною участю» (23-26 вересня, 2015 р., Винниця): збірник наукових праць. - Вінниця, ВНТУ, 2015. - 29 с.