Geneesmiddelen in de Rijn

Geneesmiddelen in de Rijn

RIVM, Bilthoven, 10 januari 2011Thomas ter Laak, Monique van der Aa, Corine Houtman, Peter Stoks and Annemarie van Wezel

2Watercycle Research Institute

Inhoud

• Geneesmiddelen in de Rijn

• Trends in ruimte en tijd

• Consumptie en vrachten

• Modellering jaarvrachten

• Voorbeeld: Toepassing methode voor pandemie


Introductie

• Grote hoeveelheden geneesmiddelen gebruikt in EU

• Gebruik neem toe door oa vergrijzing1

• Geneesmiddelen komen na uitscheiding door de mens in oppervlaktewater via RWZIs

1) van der Aa, N.G.F.M et al. H2O:33-35; 2009


Route humane geneesmiddelen

Afbraak RWZI

%

%

%

Humane consumptie (verkoop ≠ gebruik)1

Afbraak en sorptie in het milieu

Sorptie RWZI-slib

Metabolisme

1. Ruhoy IS, Daughton CG. 2008, Environ Int 34:1157-1169.

AfbraakProducten;

(eco)toxicoligisch

relevant ?

%

%

%

%Concentrate in oppervlaktewater



• 9 locaties

• Maandelijkse metingen (2002 – 2008, muv 2003)

• 127 geneesmiddelen endocriene verstoorders en Rontgen-contrastmiddelen geanalyseerd



• 67 stoffen gedetecteerd

• >5000 individuele detecties

• 20 (22) meest voorkomende stoffen Nader bestudeerd


Concentraties in de Rijn

A= Antibiotica

B= Beta blockers

C= Cholesterol verlagers

D= Antiepileptica

E= Pijnstillers/ontstekingsremmers

F= Rontgencontrastmiddelen


Trends in de ruimte

0

400

800

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

Bas

el

Kar

lsru

he

Mai

nz

Keu

len

Dus

seld

orf

Lobi

th

Nie

uweg

ein

Nor

th S

ea

sampling location Rhine(km from Bodensee)

An

tro

po

ge

nic

pre

ss

ure

(up

stre

am i

nh

abit

ants

per

m3

Rh

ine

wat

er p

er d

ay)

Anthropogene druk neemt toe met de loop van de Rijn


Trends in de ruimte0

200

400

600

800

1000

0.01

0.1

1

Bezafibrate (C)Iopamidol (F)

Sulfamethoxazol (A)

Bas

el

Kar

lsru

he

Mai

nz

Keu

len

Dus

seld

orf

Lobi

th

Nie

uweg

ein


g

/L

0

200

400

600

800

1000

0.01

0.1

1Sotalol (B)

Carbamazepine (G)

Diclofenac (D)

Bas

el

Kar

lsru

he

Mai

nz

Keu

len

Dus

seld

orf

Lobi

th

Nie

uweg

ein


g

/L

Concentraties nemen niet altijd toe met de loop van de Rijn


Trends met de loop van de Rijn

•11 stoffen nemen toe•9 stoffen vertonen geen trend•2 stoffen nemen af

0 5 10 15

4-8X toename

2-4X toename

geen sign trend

<2X Afname

<2X toename

Aantal stoffen


Trends in de tijd (Nederlandse locaties)

•Meeste stoffen vertonen geen significante trend in de tijd (2002-2008), •slechts enkele stoffen nemen marginaal toe of af

0 5 10 15 20

4-8X toename

2-4X toename

geen sign trend

<2.5X Afname

<2X toename

Aantal stoffen


Vrachten kg/d (Lobith)

•Debiet bepaalt verdunning van stoffen, concentraties niet de meest relevante parameter.•Vracht kan berekend worden door dagconcentratie te vermenigvuldigen met dagdebiet (RWS).

2004

2005

2006

2007

2008

2009

0

8000

JAAR

Deb

iet

@ L

ob

ith

(m3

s-1

)



Anhyd

ro-E

ryth

rom

ycin

A

Clarit

hrom

ycin

Clinda

myc

in

Roxith

rom

ycin

Sulfa

met

hoxa

zol

Trim

etho

prim

Ateno

lol

Met

opro

lol

Sotal

ol

Pento

xify

lline

Bezaf

ibra

te

Carba

maz

epin

e

Ibup

rofe

n

Diclo

fena

c

Ioxi

tala

min

ic a

cid

Iopr

omid

Iohe

xol

Iom

epro

l

Iopa

mid

ol

Amid

otriz

oïni

c ac

id

1

10

100

A B C D E F

kg

/da

y

A= Antibiotics

B= Beta blockers

C= Lipid regulators

D= Anti-epileptic drugs

E= Analgesics/anti-

inflammatory drugs

F= X-ray contrast media



1

10

100

A B C D E F

kg/d

ay

A= Antibiotics

B= Beta blockers

C= Lipid regulators

D= Anti-epileptic drugs

E= Analgesics/anti-

inflammatory drugs

F= X-ray contrast media

•Correctie voor debiet reduceert variatie niet veel!


Dagtrends (literature)

Figure from: Radke, M., Ulrich, H., Wurm, C., Kunkel, U., Environ Sci Technol. 2010Interessante reviews: Ort C, Lawrence MG, Reungoat J, Mueller JF. Environ Sci Technol (ASAP 2010)Ort C, Lawrence MG, Rieckermann Jr, Joss A. Environ Sci Technol (ASAP 2010)

•Dagtrends, soms verstoord door hevige regen•variatie concentratie en load tot 1 ordegrootte!•Grab sampling niet accuraat


Seizoenstrends in kg/d (Lobith)

•Meeste vrachten van stoffen vertonen geen (duidelijke) seizoenstrends •Sommige stoffen wel.

2004

2005

2006

2007

2008

2009

0.1

1

10

100

Bezafibraat (C)Diclofenac (D)

Ibuprofen (D)Trimethoprim (A)

Anhydro-erythromycine-A (A)

Year

VR

AC

HT

kg

/d


Seizoenstrends

BRON Davey, P., Ferech, M., Ansari, F., Muller, A. and Goossens, H. (2008) J. Antimicrobial Chemotherapy 62(6), 1441-1447.

•Temperatuur-afhankelijke afbraak in RWZI en milieu•Variatie in consumptie

•Dus.. 1 grab sampleis niet heel relevant


Jaarlijkse vrachten vs. consumptie

• 58 mil. inwoners

• 36.9 mil. Duitsers

• 5.0 mil. Zwitsers

• 3.7 mil. Fransen

• 11.5 mil. Nederlanders

• 0.8 mil. rest


Gebruiksgegevens

• Geneesmiddelengebruik in Rijnstroomgebied

• Uitscheiding door de mens

• Verwijdering RWZI

• Vergelijking tussen vrachten en bovenstrooms geneesmiddelen gebruik @ Lobith


Fracties van consumptie in de Rijn @ Lobith

-4 -2 0 2 4 60

20

40

60

80

100

Beta BlockerLipid regulatorAnalgesics/anti inflammatory

X-ray contrast mediumAntibiotic

Carbamazepine

Log KOW

% v

an c

on

sum

pti

on

ter

ug

gev

on

den


Modelleren van vrachten

WWTPExcrConsRhine ffQQ

Afbraak RWZI

Vrachten in oppervlaktewater

%

%

%

%

Humane consumptie

Afbraak en sorptie in het milieu

Sorptie RWZI-slib

Metabolisme

?


Teruggevonden vs. voorspelde fractie

Voorspelde fractie WWTPExcr ff


WWTPExcr ff

?

Voorspelde fractie

Teruggevonden vs. voorspelde fractie

•15 van 20 stoffen goed voorspeld, 5 overschat.•overschatting door negeren milieuafbraak, medicijntrouw, onbetrouwbare gebruiksdata


Pandemie:tijdelijke toename gebruik geneesmiddel(len)

• Gebruik (hoeveelheid, periode, verkoop ≠ gebruik)

• Metabolisme, RWZI passage, Afbraakproducten?

• Debiet / volume ontvangend water (lokaal, regionaal Internationaal)


Voorbeeld Pandemie: Tamiflu (oseltamivir)

• Humane excretie, ~75% omgezet tot actieve osletamivir carboxilate1

• RWZI passage 96%

• Gebruik 1.5 g PP (kuur, 10 dagen)

• Pandemie, aanname: 40% van bevolking neemt kuur in 6 weken

• Debiet Rijn = gemiddeld 2300 m3/s (Lobith)

• PEC OC, zonder afbraak milieu = ~5.9 ug/L (Lobith)

• Soderstrom 2009, PEC in Japan met bergelijkbare berekening klopt aardig2

1 Van Loenen AC. 2003. CVZ.2. Soderstrom H, Jarhult JD, Lindberg RH, Tanaka H, Fick J. 2009, PLoS ONE 4:E6064.


Samengevat (1)

• Concentraties geneesmiddelen ng-ug/L range.

• Rontgencontrastmiddelen hoogste concentraties

• Concentraties nemen toe met loop van Rijn

• Concentraties en vrachten varieren in de tijd


Samengevat (2)

• 25% (1 - 70%) van de selectie van geconsumeerde geneesmiddelen stroomt langs Lobith

• Simpel massabalans model voorspelt vrachten behoorlijk

• Model bruikbaar voor:

• Voorspellen milieu vrachten (bij gebrek monitoring data)

• Berekenen consumptie met monitoring data (bijv DOA)

• PEC bij pandemie?!


Meer informatie:

ter Laak TL et al. 2010, Environ Int 36:403-409://www.riwa-rijn.org/e_publikaties/169_pharmas_trends.pdf

[email protected]

Geneesmiddelen in de Rijn

Documents

Transcript of Geneesmiddelen in de Rijn