<

Mikro­szennye­zők hatása a felszíni vizekben

A felszíni vizeinkben lévő kémiai mikroszennyezők környezeti hatásáról, illetve ezek eltávolításának lehetséges módszereiről kérdeztük Záray Gyula pro­fesszort, az Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Analitikai Kémiai Tanszék tanárát, aki az MTA Ökológiai Kutató­központ Duna-kutató Intézetében a DKI/BLI Környezet­kémiai és Ökotoxikológiai Kutató­csoportjával a vízi környezet alkotóelemeinek szervetlen és szerves kémiai jellemzésével, a szennyező­for­rá­sok feltárásával, valamint a szer­maradványok biológiai hatásainak elemzésével foglalkozik.


Ökológiai szempontból mely vizeink vannak különösen rossz állapotban annak ismeretében, hogy miközben számos beszámoló jelent meg a Balaton javuló ökológiai állapotáról az utóbbi évek­ben, arról is lehetett olvasni, hogy nincsenek jó állapotban a felszíni vizeink, sőt a Duna Európa egyik legszennyezettebb folyója?

– Valóban voltak ilyen híradások a Dunáról. Azt kell erre mondanom, hogy ezek nagyon merész állítások, mert ahhoz, hogy tudományos megalapozottsággal ilyen kijelentést tehessünk, szisztematikus monitorozási programot kellene végrehajtani a Duna számos pontján, a Fekete-erdőtől egészen a Fekete-tengerig. Ki­zárólag egy hosszú távú és folyamatos monitoringrendszerrel figyelhető meg, hogy milyen trendek vannak a Dunán. Egyébként valamennyi nagy folyóra igaz ez az állítás.

Felszíni vizeink ökológiai állapotának jellemzésére milyen adatokat gyűjtenek össze, illetve milyen változásokat követnek nyomon? Létezik egy egységes megfigyelési lista, illetve sorrend az Európai Unióban?

– Az Európai Unió vízpolitikáját meghatározó 2000/60/EK irányelv, hétköznapi nevén Víz Keretirányelv írja elő, hogy milyen minősítési rendszert kell alkalmaznunk, valamint azt, hogy ehhez milyen biológiai és kémiai vizsgálatokat kell elvégezni, melyek együttes eredménye határozza meg a vízminőséget. A vizsgálatokat meghatározott sorrendben, az előírásokban lévő paraméterekre kiterjesztve végezzük, ezek alapján adunk ki minősítést egy-egy víztestre, például a Balatonra és a Dunára is. A Víz Keretirányelv előírásai szerint mérni kell az olyan klasszikus paramétereket, mint például a vízben oldott oxigén, a redoxpotenciál (az oxidáló-, illetve redukálóképesség mértéke – a szerk.), a különböző gyógyszermaradványok kon­cent­rá­ciója. Ez utóbbinál egy illetékes európai szakbizottság dönti el, hogy mely gyógyszer­ható­anyagokat veszik fel a megfigyelési listára, ezek koncentráció­változását a tagországok vízügyi hatóságainak rendszeresen követniük kell a felszíni vizekben.

A felszíni vizek kémiai állapotát befolyásoló szennyezők vonatkozásában az Európai Parlament és Tanács 2455/2001/EU sz. határozatában rögzítették a vízpolitika területére vonatkozó elsőbbségi anyagok jegyzékét. Ebben harminchárom vegyületet, illetve vegyületcsoportot neveztek meg, amelyek perzisztens, bio­akkumula­tív és toxikus tulajdonságokkal ren­del­kez­nek. Az irányelv 2013. augusztusi módosítása során határozat született egy megfigyelési lista létrehozásáról, amelyre három gyógyszerhatóanyag (diklofenák, 17-ß-öszt­radiol és 17-α-etinil­­ösztradiol) is felkerült annak érdekében, hogy monitoring­ada­tokat lehessen gyűjteni ezen anyagok által jelentett veszé­lyek kezelését, illetve elhárítását célzó intézkedések meg­hozatalára. (Forrás: Záray Gyula: Gyógyszermaradványok a felszíni vizekben. Magyar Tudomány, 2018/9.)
Mire kellene kiemelten figyelni?

– Ebben a szakemberek között is véleménykülönbség van. Említenék erre egy példát. Az egyik kutató­csoportunk vízmintát vett a Balaton számos pontján; 134-féle gyógy­szer­ható­anyag maradványának kon­centráció­ját próbálták meghatározni – 69-et tudtak kimutatni. Ilyenkor felvetődik a kérdés: lehet-e veszélyes egy-egy mikroszennyező, ha csupán 1-2 nano­gramm/liter koncentrációban van jelen a vízben? Egy nano­gramm az 10–9 gramm, tehát rendkívül kis mértékű szennyezésről beszélünk. A szakemberek kockázat­elemzéssel próbál­ják megállapítani, hogy a szenny­víz­tisztítók­ból a felszíni vizekbe kerülő leg­különbözőbb vegyszer- és gyógyszer­maradványok­nak, valamint ezek meta­bolit­jai­nak (bomlás­termékeinek – a szerk.) mekkora az öko­toxici­tási értéke. A Duna teljes hosszát vizsgálva – a Fekete-erdőtől a Fekete-tengerig – azt látjuk, hogy vannak olyan gyógyszermaradványok, melyeknek a koncentrá­ciója folyama­to­san nő, mert a folyó partján lévő szennyvíztisztítók egyike sem képes lebontani ezeket a szintetikusan előállított molekulákat. Ilyen például a fájdalom­csillapításra használt diklofenák. A Balatonba főleg a zalaegerszegi szenny­víz­tisztítóból, továbbá több kis patakon keresztül jutnak be kémiai szennyezőanyagok, és ez állandó terhelést jelent a tó élővilágára.
Hangsúlyozni szeretném, hogy az egész világon meghatározó technológia a biológiai szennyvíztisztítás, amely során baktériumok végzik el a különböző szerves szennyező­anya­gok lebontását. Azonban a vegyészek szintetikus molekulá­kat alkotnak, amelyek lebontását a természetes molekulákra adaptálódott baktériumok nem tudják meg­valósítani, így a tisztított vízzel együtt a gyógyszermaradványok is eljutnak a természetes felszíni vizekbe.

Veszélyes-e egy-egy mikro­szennyező, ha csupán 1-2 nano­gramm/liter kon­cent­ráció­ban van jelen a vízben? A szakemberek kockázat­elemzéssel próbálják megállapítani, hogy a szenny­víz­tisztítók­ból a feszíni vizekbe kerülő legkülönbözőbb vegyszer- és gyógy­szer­marad­ványok­nak, valamint ezek bomlás­termékei­nek mekkora az öko­toxicitási értéke.
A kémiai szennyezőanyagok milyen hatást gyakorolnak a felszíni vizekben élő nagyon sokféle fajra, be­folyásol­ják-e az élettani folyamataikat?

– Ez egy rendkívül összetett kérdés. A különböző kémiai szennyezők fiziko-kémiai tulajdonságaitól és koncentrációjától függően eltérő hatást fejtenek ki az élőlényekre. Ugyanakkor fontos tényező az időbeli faktor az adaptáció szem­pont­jából. Jelenleg nincs konszenzus a hosszú távú hatások megítélésében a kutatók kö­zött, illetve nincs bebizonyítva sem az egyik, sem a másik véle­mény. Általában a rövid távú hatásokkal vagyunk tisztában. A Szentendrei- és a Csepel-szigeten lévő parti szűrésű kutakból nyerjük Budapesten a jó minőségű ivóvizet, amelyben korszerű méréstechnikákkal hatóanyagok maradványait tudjuk detektálni. Ilyen például a karbamazepin, amely a berlini és a budapesti ivóvízben egyaránt 10–30 nano­gramm/liter koncentrációban mérhető. Ebben az esetben is feltehetjük a kérdést: vajon az egyen­ként nagyon kicsi koncentrációban jelen lévő gyógyszermaradványok az ivóvízben kifejtenek-e valamilyen biológiai hatást hosszú távon?

Arról vannak ismereteink, hogy összegződik-e a különböző, egyenként nagyon kis koncentrációban jelen lévő gyógy­szer­maradványok hatása?

– Ezt hívjuk koktélhatásnak. Nincs kielégítő információnk a hosszú távú hatásokról, csak azt látjuk, hogy rövid távon nem fejtenek ki biológiai hatást. Húsz-harminc éves vizsgálatra pedig nincs lehetőség, ezért úgy vélem, ha egyidejűleg együtt van nagyon kis koncentrációban húsz-harminc különböző molekula, akkor ezek együttes koktélhatásával foglalkozni kell mind a felszíni vizek, mind az ivóvíz vonatkozásában is. A korábban említett balatoni vizsgálatnál a kutatók 69 különböző gyógyszermaradványt tudtak rendkívül kis koncentrációban kimutatni a vízmintákból. A kérdés az, hogy a vízi élőlényekre: halakra, fitoplanktonokra jelentenek-e valamilyen kockázatot ezek a szennyező anyagok vagy sem? A szakemberek közelítő matematikai eljárásokat dolgoznak ki, hogy meghatározzák a „no effect concentration” mértékét. De hány kísérlettel lehetne ezt egyértelműen eldönteni, amikor csak Európában több mint háromezer gyógyszerhatóanyag van piaci forgalomban? Úgy gondolom, jobban járnánk, ha nem arra költenénk a forrásainkat, hogy egyenként megnézzük, hol van az a határ, amíg egy szermaradvány koncentrációja még nincs hatással az élő szervezetekre. Célszerűbb lenne a szennyvíztisztítási technológiák tökéletesebbé tételére fordítani ezeket a forrásokat.

A kémikusok által előállított szintetikus molekulákkal kapcsolatban korábban azt nyilatkozta: a gyógy­szer­gyárak ne csak arra törekedjenek, hogy megfelelő biológiai hatású molekulákat fejlesszenek, hanem arra is, hogy ezek a moleku­lák biodegradációval lebonthatók legyenek a szennyvíztisztítás során. Mi az akadálya ennek?

– Amerikai kutatóktól megjelent néhány publikáció a témával kapcsolatban. Ezek szerint az Egyesült Államokban néhány gyógy­szergyárnak szándékában áll, hogy biológiailag lebontható gyógyszermolekulák fejlesztésével foglal­kozzon. Nyilvánvaló, hogy a gyógy­szerhatóanyagok fejlesztésénél az elsődleges cél az, hogy meg­felelő biológiai hatást váltsanak ki, de plusz terhet jelent, ha azt is elvárjuk az új molekuláktól, hogy azok könnyen lebonthatók legyenek. Pontosan nem lehet megmondani, hogy milyen hatású gyógyszernél ez mekkora költségvonzattal járna. Az viszont mindenképpen üdvözlendő, hogy legalább már megvan a szándék, és egy-két publikáció meg is jelent ebben a tárgy­körben, de hosszú az út, amíg mindez megvalósulhat. Ennek ellenére beszélnünk kell róla, mint várható trendről a gyógyszergyártásban.

Hosszú az út addig, hogy a gyógyszergyárak ne csak arra törekedjenek, hogy megfelelő biológiai hatású molekulákat fejlesszenek, ha­nem arra is, hogy ezek a molekulák biodegradációval lebonthatók legyenek a szennyvíztisztítás során. Addig is mindent meg kell tennünk annak érdekében, hogy a lehetőségeinkhez képest csökkentsük a szennyezés mértékét. Elsődleges a szennyvíz hatékony tisztítása.
A természetes vizekben jelen lévő fájdalomcsillapítók, anti­biotikumok, hormonok a vízi élőlényekből bekerül­hetnek az emberek szervezetébe is a táplálékláncon keresztül. Már csak ezért is beszélnünk kell erről.

– Arra kell törekednünk, hogy a lehetőségeinkhez képest csökkentsük a szennyezés mértékét a táplálékláncon belül. De hogyan tudjuk kisebb szintre hozni, illetve a valószínűségét csökkenteni? Az egyik út az, hogy a szennyezőforrásokat drasztikusan redukáljuk, ebből a szempontból elsődleges a szennyvíz és annak hatékony tisztítása.

A vízi ökológiai rendszer és az ivóvízbázisok védelméhez kíván hozzájárulni az ELTE Természet­tudományi Karán az Ön által vezetett kutatócsoport is egy új vízkezelési technológia kifejlesztésével. A cél a biológiai úton tisztított szennyvizekben visszamaradt, potenciálisan környezeti veszélyt jelentő szerves mikroszennyezők koncentrációjának csökkentése. Hol tartanak most, mire képes, és hol lesz használható az új technológia?

– Sokféle oxidációs eljárás kifejlesztésén dolgoznak kutatók szerte a világon, a cél az, hogy a molekulákat oxidációs folyamatban megbontsák, ezáltal eliminálva a biológiai hatásukat. Ez nem azt jelenti, hogy teljes mértékben szén-dioxiddá tudják alakítani a szerves molekulákat, hanem azt, hogy azok elvesztik biológiai hatásukat. Erre számos oxidációs eljárás létezik már, a miénk abban különbözik ezektől, hogy vegyszerek alkalmazása nélkül valósítjuk meg a mikroszennyezők lebontását és a fertőtlenítést. A konténeres víztisztító berendezésnél újdonság az, hogy a hagyomá­nyos, 254 nano­méteren sugárzó kisnyomású higanygőz lámpa továbbfejlesztésének köszönhetően a 185 nano­méter hullám­hosszú fotonokat is hasznosítani tudjuk a vízkezelés során, ezáltal sokkal jobb lebontási hatásfok érhető el. A speciális fel­építésű foto­reaktorban a nagy energiájú fotonok közvetlenül vesznek részt a ható­anyag-molekulák degra­dációjában, és egyúttal ózont termelnek. A fotoreaktoron keresztül folyó vízben a szerves anyagokat kisebb molekulákra bontjuk le, aminek következtében a kezelt víz szerves széntartalma csak kisebb mértékben csökken, azonban ügyelni kell arra, hogy a keletkező oxidációs melléktermékek toxicitását ellenőrizzük. Először a kiskunlacházi, jelenleg pedig a siófoki szennyvíztisztító telepen teszteljük az elkészült konténeres víztisztító berendezést; a mikro­bioló­giai vizsgálatok mindkét helyen rendkívül pozitív eredményeket hoztak, azaz sikerült a tíz célvegyületet 80–95 százalé­kos hatás­fokkal eltávolítani, a bak­tériu­mo­kat 99,9 százalékos biztonsággal elpusztítani úgy, hogy a vízkezelés során nem kelet­kez­tek ökológiai toxicitással bíró melléktermékek. Vírusokkal jelenleg nem foglalkozunk, a közeljövőben azonban áttelepítjük a berendezést Dorogra, ahol a hormonok lebontását szeretnénk majd tanulmányozni.

A fokozódó urbanizáció tovább növeli a vízigények és a vizeket érő terhelések területi egyenlőtlenségét. Milyen új feladatokat jelent ez a szakemberek számára?

– Az urbanizáció gyors előrehaladása Kínában a legszembetűnőbb. Az európai városok lassan alakultak ki, amit követni tudott a szennyvízcsatorna-rendszer, de a legtöbb esetben nincs különválasztva a csapadékvíz-elvezetés. Ez azt jelenti, hogy az özönvízszerű esőzé­sek­kor telítődik a csatornarendszer, és a szennyvíz egy része hígított állapotban kerül kezelet­lenül a felszíni vizekbe. A klímaváltozáshoz alkalmazkodva kellene fejleszteni a csatornázottságot, de óriási költ­séget jelent utólagosan átalakítani a meglévő rendszert. Kínában már az új felhőkarcolók építésekor kettős vezeték­rendszert alakítanak ki, ahol az egyik vezeték az ivó­vizet, a másik a WC-öblítésre használt szürkevizet szállítja. Az épület alagsorában történik a részbeni szennyvíztisztítás, ott állítják elő a szürkevizet, amit aztán visszatáplálnak a lakásokba. Magyarországon még nem tartunk itt, pedig fontos lenne bevezetni a nagyobb településeken a kettős vízellátási rendszert. A víz újrahasznosítása fontos vízgazdálkodási kérdés is a gazdaság számos területén, ezért ennek mértékét folyamatosan növelnünk kellene a különböző ipari létesítményeknél. Ez a másik trend, amire tudatosan oda kell figyelnünk.

Az évszázadok során a városokban kialakult szennyvízcsatorna-rendszerekben nincs különválasztva a csapadékvíz-elvezetés, így az özönvízszerű esőzésekkor telítődik a csatornarendszer, és a szennyvíz egy része hígított állapotban, kezeletlenül kerül a felszíni vizekbe. A nagyobb településeken fontos lenne bevezetni a kettős vízellátási rendszert is, ahol az egyik vezeték az ivóvizet, a másik a WC-öblítésre használt szürkevizet szállítja.
Egyre riasztóbb híreket kapunk az óceánok, folyók mikro­mű­anyag-szennyezett­ségéről. Azt már korábban bizonyí­tot­ták, hogy a palackok vagy zacskók aprózódása követ­kezté­ben keletkező mikro­műanyagok az állatokban gyul­la­dáso­kat okoznak. Az emberek mennyire érintettek?

– Két dologra szeretném felhívni a figyelmet. Vannak iparágak, amelyek tudatosan gyártják a mikro­műanyagokat, ezekkel naponta találkozunk a tusfürdőkben, fogkrémekben és a dezodorokban is. A kozmetikai ipar gyártja például a 10 és 500 mikro­méter közötti méret­tartományba eső, zömében polipropilén és polietilén granulátumokat. Ezek a golyócskák segítenek a bőr felhámrétegét eltávolítani. Sőt ma már nem is mikro-, hanem nanoméretű mű­anyagokat használnak a kozmetikai termékekben. Az ebbe a mé­ret­tartományba eső szilárd részecskék eltávolítása különböző memb­rán­technológiák­kal lehetséges lenne, de ezek költséges volta miatt ez az út nem járható, gondoljunk csak arra, hogy Budapesten naponta mintegy négyszáz­ezer köbméter szennyvíz kezelését kell megoldani. A PET-palack a mikro­­műanyag-szennyezés másik forrása. Amikor PET-palackban tárolt ásványvizet iszunk, akkor a flakonról és a kupakról lemorzsolódó részecskék bekerülnek a szervezetünkbe is. Ezért inkább a fémkupakkal lezárt üveget kellene előnyben részesítenünk. A világ hozzászokott a PET-palack nyújtotta kényelemhez, és valószínűleg nehéz lesz visszatérnünk a vissza­váltható üvegben forgalmazott üdítő­italokra és ásványvizekre.•

 
Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017  2018  2019  2020
Címkék

Innotéka