Överallt där människor bor hamnar mediciner i avloppsvattnet. Dessutom blandas ofta en persons avloppsvatten i en annan persons dricksvatten. Men de flesta länder har nästan inga regler som begränsar halterna av droger i avloppsvatten – eller i dricksvatten. UJ-forskare utvecklade en metod för att upptäcka två HIV-läkemedel som används i Sydafrika i avloppsvatten och flodvatten. Det är så enkelt och kostnadseffektivt att laboratorier regelbundet kan övervaka antiretrovirala medel. Metoden fungerar även för dricksvatten från vattenreningsverk. Forskningen från University of Johannesburg finns på https://doi.org/10.1016/j.enmpm.2021.100559. Kredit:Therese van Wyk, University of Johannesburg.
För många år sedan fanns det en tid då barn från en landsbygdsby i Sydafrika fortfarande ville bada i floderna i närheten. Men när de kom upp ur vattnet skulle de med känslig hud få de värsta utslagen någonsin, säger professor Philiswa Nomngongo från University of Johannesburgs (UJ) campus i CBD. Nomngongo är DSI/NRF SARChI ordförande:Nanotechnology for Water, inom UJ Department of Chemical Sciences.
Hon växte upp i byn Flagstaff i Wild Coast-regionen i Östra Kap i Sydafrika. "I min by finns det bäckar och floder. Det som händer är att de som inte har pengar för att köpa en tank för regnvatten, de är beroende av bäcken eller floden", säger hon.
De människor som har tankar kommer att tvätta, diska och tvätta med det bekväma och relativt säkra regnvattnet. Sedan släpper de ut sitt avloppsvatten i floden i närheten. "Nedströms dricker någon annan vatten från den floden", tillägger hon.
De flesta floder i Sydafrika är kanske bara några meter tvärs över, och ungefär midjedjupt större delen av året tills översvämningar anländer. Och det är inte bara människor som påverkar vattenkvaliteten i en sådan by, det är också boskap. "När korna går i vattnet och det ser smutsigt ut, väntar byborna på att vattnet ska klarna igen, men frågan är om det är rent? Utmaningen är att vi alltid tittar för att se om vattnet är klart, snarare än att titta på kvaliteten på just det vattnet", säger hon.
Uppströms från staden
Människor som bor i stora städer kanske tror att föroreningar uppströms inte påverkar dem. När allt kommer omkring skyddar vattenreningsverk dem, tar bort tungmetaller, bakterier, virus och mer från deras kranvatten. Men kranvattnet i stora städer kommer ofta från floder uppströms. Och det finns en annan typ av förorening som glider rakt igenom nästan alla vattenreningsverk – de mediciner som andra människor använder uppströms. De filtreras inte av deras avloppsreningsverk; medicinerna hamnar i floderna och levererar dricksvatten till städer och städer nedströms.
Pharma i våra egna kranar
"Vad jag kan säga till en stadsmänniska är att inte allt klart vatten betyder rent. Som forskare känner vi till utmaningarna med föroreningar. Vattenreningsverk kan inte ta bort läkemedel. Men vi släpper ut läkemedel själva i avloppsvattnet dagligen", säger Nomngongo .
Prof Nomngongo är motsvarande författare för en studie som utvecklar en enkel, kostnadseffektiv metod för att övervaka floder och avloppsvatten för två HIV-läkemedel som används av miljoner i Sydafrika:nevirapin (NVT) och zidovudin (AZT). Forskningen från University of Johannesburg visas på https://doi.org/10.1016/j.enmm.2021.100559. Kredit:Therese van Wyk, University of Johannesburg.
"I städerna får vi mediciner för att vi har medicinska hjälpmedel (sjukförsäkring). Ibland bryr vi oss inte och säger "Jag är helad nu" och slänger våra mediciner. Det enklaste sättet att göra det är att spola ner det i toaletten. Vi tror inte att detta kan komma tillbaka till oss genom vår egen kran."
Reningsanläggningar gör bara så mycket
"Teknikerna vid avloppsanläggningar tar bort vissa föroreningar, men inte allt", säger Dr Mpingana Akawa. Hon bor nära Orange River i Namibia. Dr. Akawa genomförde det experimentella arbetet för forskningen som en del av hennes doktorsexamen. studier vid universitetet i Johannesburg.
"Läkemedel betraktas som nya organiska föroreningar. Vi måste komma ihåg att de flesta läkemedel inte är reglerade. Därför finns det inga gränser för hur mycket som ska finnas i avloppsvattnet från ett avloppsreningsverk innan det släpps ut i miljön. Eftersom de är inte reglerat, folk övervakar inte riktigt dessa saker innan de släpper ut det renade avloppsvattnet. Jag tror att det är där hela problemet ligger", tillägger Akawa.
Har fastnat mellan behov och föroreningar
En av anledningarna till att läkemedel i avloppsvatten ännu inte är reglerade är att en "cocktail" av många av dessa släpps ut dagligen i floder. Ibland gör det det väldigt svårt att göra regler om detta, säger Nomngongo. En anledning till att vattenreningsverk inte är utformade för att ta bort läkemedel är att de finns i vatten i mycket låga koncentrationer, tillägger hon.
Det finns också spänningen mellan individuell medicinsk behandling och kollektiv vattenförvaltning. "Mödrar som lever med HIV måste använda Nevirapin för att förhindra att viruset överförs till sina barn. Om du började reglera ARV, hur skulle du reglera Nevirapin i avloppsvatten? Vi har fastnat mellan ett behov och föroreningar."
Nevirapin används också som en del av kombinationsbehandling för personer som är på antiretrovirala behandlingar. "Avloppsvattnet från våra hem går till ett avloppsreningsverk. Där renas det i flera steg. I slutändan släpps det renade vattnet ut i närmaste flod. Det är därför de flesta av dessa anläggningar byggs nära en flod eller bäck. Och om det vattnet inte behandlas väl, betyder det att floden i närheten kommer att förorenas av några av reningsverkets föroreningar", tillägger hon.
Överallt där människor bor hamnar mediciner i avloppsvattnet. Dessutom blandas ofta en persons avloppsvatten i en annan persons dricksvatten. Detta händer särskilt på landsbygden. Det är här avloppsreningsverk släpper ut renat vatten i de närmaste floder och bäckar. Men de flesta länder reglerar inte halterna av läkemedel i avloppsvatten. UJ-forskare utvecklade en metod för att upptäcka två HIV-läkemedel i avloppsvatten och flodvatten. Det är så enkelt och kostnadseffektivt att laboratorier regelbundet kan övervaka antiretrovirala medel. Metoden fungerar även för dricksvatten från vattenreningsverk. Forskningen från University of Johannesburg finns på https://doi.org/10.1016/j.enmpm.2021.100559. Kredit:Therese van Wyk, University of Johannesburg.
"När du pratar om ARV kommer de inte bara att finnas i staden. De kommer att finnas där på landsbygden eftersom mammor som tar ARVs finns där också", säger Nomngongo.
Akawa säger:"Det är inte bara med hiv-behandlingsläkemedel, utan också alla andra läkemedel som människor tar, människokroppen använder inte all medicin. Endast en del av den absorberas och resten utsöndras genom urin eller avföring. Allt detta kommer så småningom att hamna i ytvatten, såsom floder, som vi dricker."
Övervakning av floder och avloppsvatten
Nomngongo och Akawas forskning möjliggör regelbunden övervakning av floder och avloppsvatten från reningsverk.
Den upptäcker två mycket använda antiretrovirala läkemedel, nevirapin (NVT) och zidovudin (AZT).
Metoden de utvecklat är enkel, snabb och kostnadseffektiv. Det kräver utrustning man skulle hitta i de flesta kemilaboratorier.
Deras studie är publicerad i Environmental Nanotechnology, Monitoring and Management .
Provberedningsmetoden har beskrivits i tidigare studier av andra forskare. Tidigare studier har också övervakat antiretrovirala läkemedel i vatten med andra metoder, säger Akawa.
I denna studie förkoncentreras vattenprover före analys. De sammansatta vattenproverna togs från floden, uppströms och nedströms från ett avloppsreningsverk.
"ARV finns i låga koncentrationer. Det betyder att du måste öka provkoncentrationerna för att analysera med instrumentet.
Om du bara tar vatten från floden, och du går till HPLC (High-performance Liquid Chromatograph), kommer du inte att kunna upptäcka någonting. Instrumentet kommer inte att kunna ta upp ARV vid den mycket låga koncentrationen", säger Akawa.
Resultat på en timme
I metoden ingår att tillverka en miljövänlig adsorbent, vilket tar cirka två dagar. En av ingredienserna är aktivt kol tillverkat på UJ från avfallsdäck. Ingredienserna och den tillverkade adsorbenten kan förvaras i rumstemperatur.
När metoden väl är kalibrerad tar det ungefär en timme att analysera tre sammansatta vattenprover från en glasflaska i tre exemplar, säger Akawa.
"Data från denna studie kan användas som referens när regeringar och lagstiftande organ sätter upp riktlinjer för de högsta tillåtna nivåerna för ARVs nevirapin och zidovudin, avslutar Akawa.
