Der Einsatz von Antibiotika durch Menschen ist die Verschmutzung von Flüssen auf der ganzen Welt, wie Studie zeigt

Auch ohne die tierärztliche oder pharmazeutische Abfälle zu berücksichtigen, schiebt sich der menschliche Antibiotika -Gebrauch allein an den ökologischen Wendepunkten an den Flüssen, wodurch globale Wassersysteme und Gesundheit gefährdet werden.

Verunreinigungswege von Antibiotika in der globalen aquatischen Umgebung. Modellierte Verunreinigungswege und Massenbilanzen von Antibiotika auf dem Weg. Werte in Klammern geben t an totale Mengen der 40 Top -Antibiotika, die weltweit in Tonnen Jahr – 1 konsumiert werden; Die Prozentwerte sind relativ zum Gesamtausscheidungsbetrag (20.500 Tonnen Jahr – 1).

In einem kürzlich im Journal veröffentlichten Artikel Pnas nexusDie Forscher schätzten die Mengen der 40 Antibiotika, die am häufigsten von Menschen verwendet werden, die Ozeane und Flüsse erreichen, mit Schwerpunkt auf häuslichen Quellen.

Ihre Analyse unterstreicht den dringenden Bedarf an globalen Strategien zur Kontrolle der Verschmutzung. Es deutet darauf hin, dass 8.500 Tonnen Antibiotika jedes Jahr Flusssysteme erreichen und dass sechs Millionen Kilometer globaler Flüsse das sichere Niveau für die Förderung der Resistenz und die Schädigung der Gesundheit von Ökosystemen überschreiten.

Hintergrund

Antibiotikare Kontamination in natürlichen Gewässern wird zunehmend in Sedimenten, Grundwasser und Oberflächenwasser berichtet, wodurch sowohl die menschliche als auch die Umweltgesundheit beunruhigt werden. Selbst bei niedrigen Ebenen können Antibiotika die Entwicklung von Resistenzgenen erleichtern, die mikrobielle Vielfalt verringern und sich negativ auf das Lebensleben auswirken.

Das Verständnis der Verschmutzung von Antibiotika ist entscheidend, da die antimikrobielle Resistenz (AMR) voraussichtlich zu einer führenden globalen Gesundheitsbedrohung wird. Antibiotika gelangen in die Umwelt aufgrund des unvollständigen menschlichen Stoffwechsels, der unzureichenden Entfernung in Abwassersystemen und der weit verbreiteten Verwendung in Tierzucht, Aquakultur und pharmazeutischer Herstellung.

Industriequellen sind etwas reguliert, aber das Abwasser und das Krankenhausabwasser, beide wichtige Punktquellen, werden häufig unzureichend behandelt. Eine geschätzte Hälfte des Abwassers aus diesen Quellen wird weltweit ohne Behandlung freigesetzt.

Seit sich der globale Einsatz des menschlichen Antibiotika zwischen 2000 und 2015 um 65% und in Ländern mit niedrigem Einkommen um 114% um 114% erhöht hat, verschärfen sich die Bedenken hinsichtlich der wachsenden Umweltbelastung. Fortgeschrittene Behandlungstechnologien existieren, sind jedoch nicht weit verbreitet. Darüber hinaus können einige Antibiotika -Reste in Sedimenten bestehen oder sich in andere biologisch aktive Formen verwandeln.

Die direkte globale Überwachung von Antibiotika ist durch hohe Kosten und Komplexität begrenzt, wodurch die regelmäßige Verfolgung schwierig wird. Alternativ können Verunreinigungsmodelle das Schicksal der Chemikalien um das Umwelt simulieren und dazu beitragen, Regionen mit hohem Risiko zu identifizieren.

Umweltbelastungsniveaus von Antibiotika in globalen Flüssen. Der Gesamtrisikoquotient (RQTOT) wird als Summe der individuellen Risikoquotienten aller 40 Antibiotika im globalen Flusssystem unter Bedingungen mit niedrigem Fluss berechnet. Flüsse in Grau darstellen unbedeutendes Risiko (RQTOT <0,01). Es werden nur Flüsse gezeigt, die einen langfristigen durchschnittlichen Durchschnitt von 0,1 m3 s-1 überschreiten.

Über die Studie

In dieser Analyse verwendeten die Forscher ein Schicksalmodell mit dem Namen Hydrofat, um zu beurteilen, ob Antibiotika aus dem menschlichen Gebrauch allein eine Bedrohung für Flusssysteme global darstellen, basierend auf Daten aus 23,8 Millionen Kilometern Flussnetzwerke.

Sie schätzten die Antibiotika -Emissionen aus der menschlichen Aktivität durch Kombination von Populationsverteilungen, Pro -Kopf -Antibiotika und menschliche Stoffwechselraten. Das Schicksal dieser Substanzen wurde anhand ihrer Wege, einschließlich behandeltes und unbehandeltes Abwasser sowie natürliche Landschwächung, modelliert.

Die Flussnetzwerke wurden simuliert, um den Kontaminantentransport zu verfolgen, indem er berechnet wurde, wie sich stromabwärts Antibiotika -Lasten angesammelt haben und den Antrieb und die Entfernung des Sees enthielten. Die Konzentrationen in Flüssen wurden als Gesamtbelastung geteilt durch die lokale Flussentladung berechnet.

Das Forschungsteam validierte dann die Modelle, indem sie die Ergebnisse mit gemessenen Antibiotika -Konzentrationen an 877 globalen Stellen für 21 Verbindungen verglichen. Das Modell verwendete den niedrigsten monatlichen Flussfluss zwischen 1971 und 2000, um das Risiko unter plausiblen, aber wirkungsvollen Bedingungen zu simulieren.

Die Umweltbelastung wurde unter Verwendung von Risikoquotienten (RQI) bewertet, berechnet als das Verhältnis modellierter Konzentrationen zu ökologischen oder resistenzunsprechenden Schwellenwerten. Diese wurden in einen Gesamtrisikoquotienten (RQTOT) summiert, um kumulative Auswirkungen zu erfassen.

Die Exposition des Menschen in Bezug auf gesundheitliche Auswirkungen wurde unter Verwendung der äquivalenten Dosiskonzentration als Anteil der definierten täglichen Dosis bewertet und gegen chronische Expositionsschwellen bewertet. Das höchste Perzentil an Dosiskonzentrationen wurde verwendet, um Hochrisikoprozidszenarien mit hohem Risiko zu schätzen, wobei unbehandelter Wasserverbrauch angenommen wurde.

Jährlicher Verbrauch der 40 Antibiotika, die für die Aufnahme in diese Studie ausgewählt wurden, aggregiert nach Land. Die gemeldeten Werte stammen von Klein et al. (20) und extrapolierte Werte wurden basierend auf der in der Arbeit beschriebenen Methodik berechnet.

Ergebnisse

Die Forscher schätzten, dass der globale Antibiotikaverbrauch 32.200 Tonnen pro Jahr betrug, 29.200 Tonnen auf die 40 am häufigsten verwendeten Antibiotika. Nach Berücksichtigung zusätzlicher Länder stieg die Schätzung auf 30.300 Tonnen.

Von diesem Betrag werden 68%oder 20.500 Tonnen pro Jahr ausgeschieden, und ungefähr 29%oder 8.500 Tonnen pro Jahr werden schätzungsweise in das Flusssystem freigesetzt. Nur 43% der inländischen Antibiotika -Lasten werden durch Abwassersysteme behandelt.

Zentralisierte Pflanzen beseitigen 72% der eingehenden Antibiotika, tragen jedoch dennoch 17% der Emissionen bei. Dezentrale und unbehandelte Systeme tragen 29% bzw. 54% bei. Die meisten Entfernungen erfolgen durch den Instram -Zerfall (48%) und die Lake -Retention (13%).

Unter Bedingungen des niedrigen Flusses stellten 49% der weltweiten Flusslänge kein Risiko aus, 9% hatten ein geringes Risiko, 17% ein mittelgroßes Risiko und 25% hatten ein hohes bis sehr hohes Risiko. Etwa 3,8 Millionen Kilometer Flüsse hatten eine oder mehrere Substanzen, die die individuellen Risikoschwellen überstiegen, und 0,7 Millionen Kilometer wurden durch zehn oder mehr Risiko-Antibiotika kontaminiert.

Länder wie Indien, Pakistan und China zeigten umfangreiche Flusslängen mit hohem Risiko, weitgehend von häufigen Antibiotika wie Amoxicillin, Ceftriaxon und Cefixim, die die Hauptversorgungsfaktoren für Flusslänge unterliefen, die den einzelnen Risk-Schwellen, obwohl andere Antibiotika wie Ciprofloxacin-Förderer in bestimmten Regionen oder für die Humangesundheitsrisiko-Assistent, in bestimmte Regionen oder für Humangesundheitsrisiko, waren.

Bei der Exposition der menschlichen Gesundheit fielen 1,4% der weltweiten Flüsse in das höchste Antibiotika -Dosis -Perzentil, was möglicherweise über 750 Millionen Menschen unter Bedingungen betrifft, bei denen unbehandeltes Wasser verzehrt wurde.

Schlussfolgerungen

Die Studie stellt fest, dass der Einsatz des menschlichen Antibiotika weltweit erhebliche Risiken für Flüsse darstellt, wobei auch in Bereichen, in denen Veterinärnutzung, pharmazeutische Abfälle und unzureichende Abwasserbehandlung vorhanden sind, noch größere Risiken darstellt.

Während die industrielle Entlassung, die Aquakultur und die Landwirtschaft wesentliche Mitwirkende sind, wurden diese aufgrund von Einschränkungen bei der Datenverfügbarkeit nicht in die Modelle enthalten. Saisonale Gipfel und extreme Wetterereignisse könnten ebenfalls zu höheren lokalen Konzentrationen führen.

Trotz seiner Einschränkungen schätzt das Modell zuverlässig langfristige Risiken und unterstreicht den dringenden Bedarf an verbessertem Abwassermanagement, strengeren Vorschriften und verantwortungsbewussten Antibiotika-Gebrauch. Richtlinien sollten hochriskante Regionen priorisieren, insbesondere in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen, und einen OneHealth-Ansatz bei der Zulassung von Arzneimitteln zum Schutz von Ökosystemen und der öffentlichen Gesundheit verfolgen.

Quellen: