Попадание антибиотиков в окружающую среду оказывает негативное воздействие на водоемы по всей планете…
Все чаще фиксируется загрязнение антибиотиками различных водных ресурсов: от подземных и поверхностных вод до осадков, что вызывает серьезные опасения относительно здоровья людей и состояния экосистем. По мнению экспертов, развитие устойчивости к антимикробным препаратам (УПП) может стать одной из главных проблем мирового здравоохранения.Причиной попадания антибиотиков в природу является неполное выведение из организма человека, недостаточно эффективная очистка сточных вод, а также широкое применение в сельском хозяйстве, рыбоводстве и фармацевтике. Хотя промышленные предприятия подвергаются определенному контролю, бытовые и больничные стоки, являющиеся значимыми источниками загрязнения, зачастую не проходят должной обработки. По приблизительным данным, около половины сточных вод из этих источников по всему миру сбрасываются без очистки.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале «PNAS Nexus», ученые проанализировали объемы 40 наиболее распространенных антибиотиков, применяемых человеком. Используя модель HydroFATE для оценки распространения загрязняющих веществ и опираясь на данные о протяженности речных сетей в 23,8 миллионах километров, исследователи попытались определить, представляют ли эти препараты угрозу для речных экосистем по всему миру. В ходе работы были оценены выбросы антибиотиков, связанные с деятельностью человека, уровень потребления антибиотиков на одного жителя и скорость их метаболизма в организме.
Для анализа распространения загрязнений в водных путях были созданы модели речных сетей, позволяющие отслеживать перемещение антибиотиков. Расчеты включали в себя определение того, как концентрация этих веществ увеличивается по течению, а также учитывали процессы их разложения и вымывания из водоемов. Уровень загрязнения в реках определялся делением общей нагрузки антибиотиков на объем местного стока. Экологический ущерб оценивался на основе коэффициентов риска (RQi), которые рассчитывались путем сопоставления смоделированных концентраций с установленными экологическими порогами или значениями, связанными с развитием устойчивости к антибиотикам. Эти коэффициенты были объединены в общий показатель риска (RQtot), чтобы учесть влияние как текущего, так и предшествующего и будущего воздействия человека и естественных факторов.
Согласно исследованиям, ежегодное глобальное потребление антибиотиков оценивается в 32 200 тонн, из которых 29 200 тонн приходится на 40 наиболее распространенных препаратов. При расширении выборки стран эта цифра возросла до 30 300 тонн. Из этого объема около 68%, или 20 500 тонн в год, выделяется в окружающую среду, а приблизительно 29%, что составляет 8 500 тонн в год, попадает в речные системы. Лишь 43% антибиотиков, используемых в быту, проходят очистку через городские канализационные сети. Централизованные очистные сооружения удаляют 72% поступающих антибиотиков, однако все равно являются источником 17% выбросов. Децентрализованные и необработанные системы вносят 29% и 54% соответственно. Основная часть удаления происходит за счет естественного затухания в речном потоке (48%) и накопления в озерных водоемах (13%). При низком уровне стока, 49% протяженности рек по всему миру не представляют никакой опасности, 9% демонстрируют незначительный риск, 17% – умеренный, а 25% – высокий или крайне высокий уровень риска. Примерно 3,8 миллиона километров водных путей содержали один или несколько веществ, концентрация которых превышала установленные предельные значения риска, в то время как 0,7 миллиона километров были загрязнены десяти и более антибиотиками, представляющими высокий уровень опасности.
Индия, Пакистан и Китай демонстрируют значительную протяженность рек с высоким уровнем риска, главным образом из-за широкого использования антибиотиков, таких как амоксициллин, цефтриаксон и цефиксим. Именно эти антибиотики стали ключевыми факторами превышения пороговых значений риска в отдельных регионах. Впрочем, и другие антибиотики, например ципрофлоксацин, также оказывают существенное влияние на риск для здоровья человека в определенных зонах или при определенной оценке.
Новое исследование выявило, что применение антибиотиков человеком создает серьезную угрозу для рек по всему миру. Особенно высок риск в регионах, где наблюдается сочетанное воздействие ветеринарного использования антибиотиков, фармацевтических отходов и неэффективной очистки сточных вод. Несмотря на то, что промышленные выбросы, аквакультура и сельское хозяйство также играют значительную роль в этом процессе, данные моделирования не включали их из-за ограниченности доступной информации. Сезонные пики и экстремальные погодные явления также могут привести к повышению локальных концентраций антибиотиков в речных системах.
Несмотря на свои ограничения, модель ученых надежно оценивает долгосрочные риски и подчеркивает острую необходимость улучшения управления сточными водами, более строгого регулирования и ответственного использования антибиотиков. Политика должна отдавать приоритет регионам с высоким уровнем риска, особенно в странах с низким и средним уровнем дохода, и применять подход «Единое здоровье» при утверждении лекарств для защиты экосистем и здоровья населения.