УДК 504.75
ҚОРШАҒАН ОРТАНЫҢ ФАРМАЦЕВТИКАЛЫҚ ЛАСТАНУЫНЫҢ СУ БИОТЫ ӨКІЛДЕРІНЕ ӘСЕРІ
Нұрадден Рымбай
9 "Ә" сынып оқушысы, Дарынды балаларға арналған №9 «Зерде»мектебі, Астана, Қазақстан Кіріспе
Тақырыптың өзектілігі. Фармацевтикалық препараттар жоғары қызығушылық тудыратын ластаушы заттар болып табылады. Антибиотиктер-адам медицинасында кеңінен қолданылатын фармацевтикалық препараттар тобы. Олар бактериялардың, саңырауқұлақтардың, қарапайым және басқа микроорганизмдердің өсуін жоюға немесе басуға қабілетті және вирустарды жеңуге көмектеседі [1-3]. Қазіргі уақытта антибиотиктерді шамадан тыс пайдалану негізгі мәселелердің бірі болып табылады. Антибиотиктерді қолдану бүкіл әлемде жылына 100 000-200 000 тонна көлемінде ауытқиды. Фармацевтикалық препараттарды тұтынғаннан кейін олар ағзаға сіңеді, содан кейін гидроксилдеу, ыдырату немесе глюкуранизация түрінде метаболикалық реакцияға түсу болжанады. Дегенмен, ингредиенттердің көпшілігі ағзаларды несеп немесе нәжіс арқылы метаболизденбеген күйінде қалдырады және соның салдарынан канализацияға және қиға шикі тәсілмен түседі.
Соңғы онжылдықта су ортасында фармацевтикалық ингредиенттердің пайда болуы зерттеушілер үшін өзекті тақырып болды. Дәрілердің көптеген қалдықтары тазарту құрылыстарының (STP) ағынды суларында және жер үсті суларында табылды [5].
Дәрілік заттардың табиғи ортамен және биологиялық түрлермен өзара әрекеттесуі нашар зерттелген. Көптеген жағдайларда олар қауіпті ластаушы ретінде жалпы қасиеттерге ие, себебі олар мембраналарға еніп, тұрақты болуы мүмкін, ал кейбір жағдайларда олардың қоршаған ортаға әсері ауыл шаруашылық ластағыштарға қарағанда қатты болуы мүмкін [6;
7]. Белсенді фармацевтикалық ингредиенттер (БФИ) сіңуі оңай және тірі ағзалармен өзара әрекеттесуі мүмкін. Нәтижесінде олар жабайы табиғатқа интеллигентсіз жағымсыз әсер етеді. Фармацевтикалық препараттардың экологиялық әсері жасушалар-ағзалар- популяциялар-экожүйелер түрінде биологиялық иерархияның кез келген деңгейімен байланысты болуы мүмкін. Сонымен қатар, есірткілер ағзалардың функцияларына, эндокриндік бұзылыстарға, геноуыттылыққа, метаболизмге әсер етеді немесе экожүйенің қоректену циклін өзгерте алады [9].
Дәрілік заттардың су ортасына әсері бірнеше жұмыста хабарланған [10, 11].
Антибиотиктердің қалдықтары бактериялық штаммдарға қарсы әрекет етеді. Бұл халықтың денсаулығы үшін қауіп төндіруі мүмкін, себебі инфекциялар ағымдағы жақсы белгілі антидотқа төзімді және одан әрі емделе алмайды [5]. Сонымен қатар, созылмалы уыттылықты зерттеу балықтың, дафнияның, балдырлардың және бактериялардың төмен концентрациясына әсер етеді. Мысалы, сарқынды сулардағы диклофенак концентрациясының ауқымы су организмдеріне қолайсыз әсер ету үшін жеткілікті болды, ал STP-дегі пропанол мен флуоксетиннің ең жоғары концентрациясы зоопланктон мен бентос ағзаларына теріс әсер етті[11]. Фармацевтикалық препараттардың басқа да зиянды әсері эндокриндік жүйенің бұзылуы болып табылады. Бұл гормондар функциясына әсер етеді және тіпті төмен деңгейде тұрақты болуы мүмкін [10]. Сонымен қатар, су ортасында табылған эстрогендер балықтың молаюына теріс әсер етті және халық санының төмендеуіне алып келді [11]. Сонымен қатар, фармацевтикалық препараттар төмен концентрациялы ортада кездеседі, қосылыстар қоспасы мақсатсыз организмдер үшін жағымсыз әсерлерді арттыруы мүмкін [12].
Қазіргі уақытта Қазақстандағы фармацевтикалық нарық тез өсуде. Елде 7000-нан астам тіркелген фармацевтикалық өнімдер бар [13]. Қазақстандағы сарқынды суларды
ң і і і і і і [14].
і . ,
і і . і - і
і ң і .
ң 20 ң
, , і і . , і
і і ің ( )
і і . , ң і
і ң і
ң .
ің і і. ң ң і
ің – ң - Chlorella sp.
ң і і і .
і і :
1. Chlorella sp. ң ң і .
2. ң Chlorella sp. ң і і .
3. Chlorella sp. ң і .
4. Chlorella sp. і .
ң . Chlorella sp. ң, ң і і
. ң . і і ң
і і і . ң і
ң і і .
1. 1.1. і
і ің ің : ң ,
ң і ( і ) .
і і . ,
/ і і і і і
і . і і і ,
[10]. і і і
і . ң
і і і і
і і і і і і . і ,
і- і і і, і і і
і і і і . , і
ң і , і- . і і
ң і і [11].
, і , ң
і і , і і [15].
і ң і і ,
і . ң - і
. і і і і. ң
"psedo-persistent" . ,
. ,
ң , і (16).
і і 3000- і і
, - , , , і
і , .
і -
і і . і, і
ң і. ң
і ің і і і .
і і і і і, і . ,
і, і [17]. , і
і і і і і [18].
20- ң ң ң ң
ң і . і ің
і і , і
і і . 1- XX ң ң
ң і - і і і, і 2003
і. 1999 і і 20- , і 2006
132 і [19].
ң ң і і
ң і і - ң і ң
. і і
і і ің ң і
. 120 ң
. 2 - [19].
і ің і
і і і і . і
і і і і і. , і і і
ң і .
і ің і і і і і, і і
і . ,
ң , і і і
і . , і
ң і [20].
і і.
ң і
і . , і і ,
і і і . , , . .
ің ң . ң
( ) і і і ,
і і.
і. , і і і і , і
і [12].
і і і ң і і
і і і . , і і і ің 10-15%- і і
і ң і і . ң
і і і ң
ң . , ң
і і ің . ,
і ің 10% - ң
. ң і і
[16].
1.2. і
і і ң і і і . і і
ң і і 3- і [21].
і і і і. і , ң
, і і . , і і і
і і і і ң
і і і [22, 23].
і і і , -
і- ң і і і ің і і . ,
і і і і і і іңі
. , і і і ң і /
і і [11].
1 – і ің і ің і. Nikolaou . .
. [21]
, і і і і і
і і ің і і . , і і ,
і і і ,
, ,
і і і і- і ң ң
і . і ің і
. ң і і [23].
ң і. ң і
ң і -
і і і .
і ің - . 1684 7713
і . і , -
841 .
і і
5 /
5 /
а ала Ж
і-
і
і ,
ұ / ә і
ә ұ
ң Web of Knowledge
, ң
і і і і [25, 26].
1 - , , , , , ,
і
Kazakhstan United Kingdom
[27]
France [28] United States [6]
Switzerland [29]
Iran [30]
Korea [31]
Spain [32]
Amoxicillin Clarithromycin Azithromycin Ketoconazole Benzylpenicillin Terbinafine Drotaverine Diclofenac Benzathine benzylpenicillin Telmisartan Disulfiram Oxytetracycline
Amitriptyline Amoxicillin Atorvastatin Azithromycin Carbamazepine Ciprofloxacin Clarithromycin Diclofenac Estradiol Metformin Mezalazine Omeprazole Orlistat
Amoxicillin Aspirin Ofloxacin Propranolol Carbamazepine Furosemide Clarithromycin Diclofenac Sertraline Fluoxetine Fenofibrate Paroxetine Fluvoxamine
Erythromycin Oxytetracycline Sulfamethoxazole Fluoxetine Nitroglycerin Clofibrate Ibuprofen Acetominophen Estradiol Diclofenac Caffeine Carvedilol Metronidazole Trimethoprim Tetracycline
Ethyinylestradiol Atovaquone Sertraline Estradiol Mycopphenolate mofetil Propranolol Acetylsalicylic acid Naproxen Felodipine Ketoconazole Paracetamol Amitriptyline Fluoxetine Dipyridamole
Amoxicillin Cephalexin Clavulanic acid Penicillin Trimethoprim Sulfamethoxazole Azithromycin Erythromycin
Amoxicillin Apramycin Bromhexine Ciprofloxacin Diclazuril Dihydrostreptomycin sulfate
Dpxycycline Enramycin Erythromycin Fenbendazole Flofenicol Fluvalinate Ivermectin Monensin sodium Norfloxacin Oxytetracycline
Amoxicillin Atenolol
Hydrochlorothiazide Rantidine Clarithromycin Ceftriaxone Furosemide Bezafibrate Ciprofloxacin Enalapril Spiramycin Omeprazole
і і і і ң і і і і
. і і ң і і ,
і ің ң і і, -
і (1- ). , ,
, ің ң і і
Guo et al і і і і
і . [27].
. , і ңі . і і
і , , і . . і .
ң і і ің і-
4-7% - [34]. ,
ң і і. і і і ің і і і і ң
. і ң ң і
і і ,
і і ің ң - і і -
ң [10].
ң 30 і і і і і
ң , і і. ,
і і і і і .
І і - ң , ң і
і . і і
і і ң -
і і і і .
і і ің і і і
і і. і
і і .
і і ң і і
ң . ң і і
. , ңі
і і і і і ің і і і
. і і і і . і і
ің і і .
2. і і
2.1.
. , ,
, , і ң Lemna minor
Chlorella sp і 5 ің
. і і і , і ң
і і - і .
і і і , , ң і
Sigma-Aldrich UK
. ( ), ,
і і і і ,
" " - і і і .
Chlorella sp. і і і (2- ). і і 2-
ң і і і і і і і
і і [36].
2 - і ң [36]
KNO3
ң MgSO4*7H2O
KH2PO4
і ң (II) FeSO4*7H2O
C10H16N2O8
і ң і
H3BO3
MnCl2*4H2O ZnSO4*7H2O MoO3
NH4VO3
і . .
і ің " " .
ң " " - і і і .
Chlorella sp. Chlorella sp ң і і і .
і і і ң . Chlorella sp. . .
і ің " " . . .
. і і, ң
. ің і , і і
ң 3- і .
3 - Chlorella sp. і і і ң і
%
(1 - - ) 0
(2- ) 5
(3- ) 15
- і і і .
і і і ің 1000 і і . ,
48 ( ) .
2.2. і і
2.2.1. і . і SPSS ( і і
) і .
± (SD) і . EC50 і
( і ANOVA) . і і і. ң
і і і. p <0,05 і ң
2.2.2. . ң і
і і. Chlorella sp. і 201 і і
і і і [38]. ің - - ің
ң і і . Chlorella sp. і і
ің і . і ң
. і
ң . і
ң і і і і. і
і % - і ің ң ң
(EC50) . 48 .
. ң і і і
і , ң
ң і , і ң
. Chlorella sp. 100 250
і і і. 2 .
і і і і ( 100 ) 29 ± 0,5 ° C і 50
і і і. 76 E * m2s-1 ңі
і ің і і і . і
[38].
Chlorella sp. і і і . 5-
1 і і і і ің і [36].
4,76 ±0,02 .
4 - і ің і [36]
KNO3 5 g
MgSO4*7H2O 2,5 g
KH2PO4 1,25 g
FeSO4*7H2O 0,009 g
0,037 g
і і і і 1 mL
. і ң
ң .
і і і. Mayer et al і
і і і і [37]. і і і ің 20% - 1: 1
, ң 3 .
Chlorella sp. і і і ң
ң 5 і і 720
і . і і і і
[37].
. і Chlorella sp. ің
ң ң ң і
. ң і (8) ң . [38]:
µi-j = (8)
, i-j-I і і j і і ; I і і
Ni- ; NJ-j і і
ң і і; t-i j і і ңі.
Chlorella sp. і ің і і ң (9) [38]:
% Ir = x 100 (9)
, ir-Chlorella sp. і і і .; c-
ң і; t- і ң і.
і і і [39]. ң
ң і і 5-
і .
5 - ң ң і
і ң
і і і
, / 0,1
і 0,1-1,5 1,5-5,0 5,1-50,0 50
3. 3.1. Chlorella sp. Chlorella sp.
і і.
і ің і і ің і і і 24
і 2- і і (0,97*106/ - 1,9*106/ - і ) 3-
і і (2,08*106/ - 2,6*106/ - і ) і і і (2- ).
2.Chlorella sp. ң ң і
і і 48 і 2- і і
(1,9*106/ - 1,15*106/ - і ) 3- і і (2,6*106/ -
2,2*106/ - і ) . 3 і і і
, і і і і ң і 2 і
і і.
і Chlorella sp.
і і 5,67 / - 8,1 / - і ң і і
ң 2- і 8,1 / - 7,05 / - і і (3- ).
3 . Chlorella sp. ң і
2- Chlorella sp. ң і і. 2-3 і 8,09 / - 9,4
/ - і 9,9 / - і .
і і Chlorella sp. ң і і. 2 - і 8,6 / -
9,3 / - і , 3- і ң 16,9 / - і .
Chlorella sp. , і і і :
ң ң 2 - і (-0,08) ң
ң 3 - і -0,08- 0,3- і (4 ).
4. ң і Chlorella sp.
і і і і 2 - і ң 3- і
ң і . 2- 2- і 0,78, 3- і 0,07; 3-
2- і 0,23 3- і 0,05.
ң 2 - і
, 0,81 , 3- і 0,61- і (5- ).
5 . ң і Chlorella sp. ң ң ң і
2- ң і і 2- і 0,19- і 3-
і 0,24- і . 3- ң 2 - і 0,07-
і і 3- і 0,67- і і.
3.2. Chlorella sp.
і. і ің і і ің і
ң і ң і , 2
3 - ің 2 3- і і (6 - ).
6 . ң і Chlorella sp. ң ң і
, 2- 2- і Chlorella sp. ң 1066,5, 3
і 73,7. 3- 2- і 387,15 3- і 83,93 . ң і
, 2 3 - і : 2- і і і 76,47
3- і 61,23; 3- 2- і 90,74 3 – і 9,22
(7- ).
7 . ң і Chlorella sp. ң і
, і
Chlorella sp. і і і . і ің
і і .
:
1. ң і Chlorella sp. ң і .
2. ң Chlorella sp. ң і і ң
.
3. Chlorella sp. ң
ң і і.
і , ің і:
1. і і ,
і ;
3. і ің
і і .
1. Kummerer K. Antibiotics in the aquatic environment - A review - Part I // Chemosphere.
– 2009. – Vol. 75. - №4. - P. 417-434.
2. Baumann M., Weiss K., Maletzki D., Schussler W., Schudoma D., Kopf W., Kuhnen U.
Aquatic toxicity of the macrolide antibiotic clarithromycin and its metabolites // Chemosphere. – 2015. – № 120 – P. 192-198.
3. Ebert I., Bachmann J., Kuhnen U., Kuster A., Kussatz C., Maletzki D., Schlüter C.
Toxicity of the fluoroquinolone antibiotics enrofloxacin and ciprofloxacin to photoautotrophic aquatic organisms // Environ. Toxicol. Chem. – 2011. – Vol. 30. - № 12 – P. 2786-2792.
4. Wise R. Antimicrobal resistance: priorities for action // J. Antimicrob. Chemother. – 2002. - Vol. 49. - №4. - P. 585-586.
5. Hirsch R., Ternes T., Haberer K., Kratz KL. Occurrence of antibiotics in the aquatic environment // Sci. Total Environ. – 1999. – Vol. 1-2. - № 225. – P. 109-118.
6. Cooper E., Siewicki T., Phillips K. Preliminary risk assessment database and risk ranking of pharmaceuticals in the environment // Sci. Total Environ. – 2008. – Vol. 398. - №1-3. - P.
26-33.
7. Sanderson H., Johnson D., Reitsma T., Brain R.A., Wilson C.J., Solomon K.R. Ranking and prioritization of environmental risks // Regul. Toxicol. Pharm. – 2004. - Vol. 39. - P. 158-183.
8. Sangion A., Gramatica P. PBT assessment and prioritization of contaminants of emerging concern: Pharmaceuticals // Environ. Res. – 2016. – Vol. 147. - P. 207-306.
9. Jorgensen S., Halling-Sorensen B. Drugs in the environment // Chemosphere. – 2000. – Vol. 40. – №7. - P. 691-699.
10. Daughton C., Ternes T. Pharmaceuticals and personal care products // Environ. Health Perspect. – 1999. – Vol. 107. - №6 - P. 907-938.
11. Kummerer K. Pharmaceuticals in the Environment // Annu. Rev. Environ. Resour. – 2010. – Vol. 35. - P. 57-75.
12. Geiger E., Hornek-Gausterer R., Sacan MT. Single and mixture toxicity of pharmaceuticals and chlorophenols to freshwater algae Chlorella vulgaris // Ecotoxicol. Environ.
Saf. – 2016. – Vol. 129. – P. 189-198.
13. MHSD. The Ministry of Healthcare and Social Development of the Republic of Kazakhstan. 2015. Health of The Republic of Kazakhstan and the Activities af the Healthcare
Organization in 2014. Statistical compilations.
https://pda.mzsr.gov.kz/sites/default/files/sbornik_2014.pdf 10.05.2016
14. Andraka D., Ospanov K., Myrzakhmetov M. Current state of communal sewage treatment in the Republic of Kazakhstan // J. Ecol. Eng. – 2015. - №16(5), - P. 101-109.
15. Riva F., Zuccato E., Castiglioni S. Prioritization and analysis of pharmaceuticals for human use contaminating the aquatic ecosystem in Italy // J. Pharm. Biomed. Anal. – 2015. – Vol.
106. - P. 71-78.
16. Brausch J. M., Connors K. A., Brooks B. W., Rand G. M. Human Pharmaceuticals in the Aquatic Environment: A Review of Recent Toxicological Studies and Considerations for Toxicity Testing // Rev. Environ. Contam. Toxicol. – 2012. – Vol. 218 – P. 1-99.
17. Backhaus T. Medicines, shaken and stirred: a critical review on the ecotoxicology of pharmaceutical mixtures // Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. – 2014. – Vol. 369. - № 1656.
– P. 1-11.
18. Daughton C.G. Pollution from the Combined Activities, Actions, and Behaviors of the Public: Pharmaceuticals and Personal Care Products. NorCal. SETAC. News. – 2003. – Vol. 14. - №
1. – P. 5-15.
19. Aga D.S. Fate of Pharmaceuticals in the Environment and in Water Treatment Systems.
- USA: Taylor and Francis Group CRC Press, 2008. - 408 p.
20. Boxall A. B. The environmental side effects of medication. // EMBO Rep. – 2004. – Vol. 5 - № 12. – P. 1110-1116.
21. Nikolaou A., Meric S., Fatta D. Occurrence patterns of pharmaceuticals in water and wastewater environments // Anal. Bioanal. Chem. – 2007. – Vol. 387 - №4. – P. 1225-1234.
22. Fent K., Weston A., Caminada D. Ecotoxicology of human pharmaceuticals // Aquat.
Toxicol. – 2006. – Vol. 76. – P. 122-159.
23. Boxall A., Rudd M., Brooks B., Caldwell D., Choi K., Hickmann S., Innes E, Ostapyk K., Staveley J.P., Verslycke T., Ankley G.T., Beazley K.F., Belanger S.E., Berninger J.P., Carriquiriborde P., Coors A., Deleo P.C., Dyer S.D., Ericson J.F., Gagné F., Giesy J.P., Gouin T., Hallstrom L., Karlsson M.V., Larsson D.G., Lazorchak J.M., Mastrocco F., McLaughlin A., McMaster M.E., Meyerhoff R.D., Moore R., Parrott J.L., Snape J.R., Murray-Smith R., Servos M.R., Sibley P.K., Straub J.O., Szabo N.D., Topp E., Tetreault G.R., Trudeau V.L., Van Der Kraak G.
Pharmaceuticals and personal care products in the environment: what are the big questions? //
Environ. Health Perspect. – 2012. – Vol. 120 - №9. – P. 1221-1229.
24. Vidal-Kazakhstan LLP. 2015. Directory Vidal - Pharmaceuticals in Kazakhstan.
http://www.vidal.kz/ 01.11.2015.
25. FASS. 2011. Swedish Environmental Classification of Pharmaceuticals Database.
http://www.fass.se/LIF/startpage 01.10.2015
26. Wishart D.S., Knox C., Guo A.C., Shrivastava S., Hassanali M., Stothard P., Chang Z., Woolsey J. 2006. DrugBank: a comprehensive resource for in silico drug discovery and exploration // Nucleic Acids Res. – 2006. – Vol. 34. – P. 668-672.
27. Guo J.H., Sinclair C.J., Selby K., Boxall A.B.A. Toxicological and ecotoxicological risk-based prioritization of pharmaceuticals in the natural environment // Environ. Toxicol. Chem. – 2016. – Vol. 35. - № 6. – P.1550-1559.
28. Besse J.P., Kausch-Barreto C., Garric J. Exposure Assessment of Pharmaceuticals and Their Metabolites in the Aquatic Environment: Application to the French Situation and Preliminary Prioritization // Hum. Ecol. Risk Assess. – 2008. – Vol. 14 - №4. – P.665 — 695.
29. Roos V., Gunnarsson L., Fick J., Larsson D.G.J., Ruden C. Prioritising pharmaceuticals for environmental risk assessment: Towards adequate and feasible first-tier selection // Sci. Total.
Environ. – 2012. – Vol. 421 – P.102-110.
30. Alighardashi A., Rashidi A., Neshat A., Folsefatan H. Environmental risk assessment of selected antibiotics in Iran // IJHSE. – 2014. – Vol. 1. - №3. – P.132-137.
31. Kim Y., Jung J., Kim M., Park J., Boxall A.B.A., Choi K. Prioritizing veterinary pharmaceuticals for aquatic environment in Korea // Environ. Toxicol. Phar. – 2008. – Vol. 26. -
№2. – P.167-176.
32. Zuccato E., Castiglioni S., Fanelli R. Identification of the pharmaceuticals for human use contaminating the Italian aquatic environment // J. Hazard Mater. – 2005. – Vol. 122. - №3. – P.205-209.
33. Daughton C. Ruhoy I. Pharmaceuticals and Sustainability: Concerns and Opportunities Regarding Human Health and the Environment // In: A Healthy Future: Pharmaceuticals in a Sustainable Society / ed. Sverige A.B. – Stockholm: Elanders, 2009. – P.15-39.
34. Shah S. As Pharmaceutical Use Soars, Drugs Taint Water and Wildlife. Environment 360.
http://e360.yale.edu/feature/as_pharmaceutical_use_soars_drugs_taint_water_and_wildlife/2263/
22.03.2015.
35. Brain R.A., Johnson D.J., Richards S.M., Sanderson H., Sibley P.K., Solomon K.R.
Effects of 25 pharmaceutical compounds to Lemna gibba using a seven-day static renewal test //
Environ. Toxicol. Chem. – 2004. – Vol. 23. – P.371–382.
36. Kuznetsov E.D., Vladimirova M.G. 1964. Iron as a factor limiting the growth of
Chlorella on medium // Sov. Plant Physiol. – 1964. – Vol. 11 №4. – P.82–89.
37. Mayer P., Cuhel R., Nyholm, N. A simple in vitro fluorescence method for biomass measurements in algal growth inhibition tests // Water Research. – 1997. – Vol. 31. - №10. – P.
2525-2531.
38. OECD. The Organisation for Economic Co-operation and Development. OECD guidelines for the testing of chemicals Freshwater Alga and Cyanobacteria, Growth Inhibition Test No 201: http://www.oecd.org/chemicalsafety/testing/1946914.pdf 01.11.2016.
39. . . . — .: -
, 1979.
550.42:546.027
( )
-
1 3 -
, ,
– .
( -99) 100 / 3 (
1999 ) 200 / 3( ).
( ),
3/4
, ,
[1].
,
,
.
222Rn ( -222) 226Ra ( -226, 1620
), 238U ( -238), .
- ,
- . -
214Po ( -214) 218Po ( -218).
. – -222
.
1. : .
2. .
3. .
.
, -
222 [1]. ,
. — ,
