33 research outputs found
Review: Pharmaceuticals in sewage sludge and their degradation during composting – recent studies in Estonia
No full textSaabunud / Received 31.12.2019 ; Aktsepteeritud / Accepted 07.03.2020 ; Avaldatud veebis / Published online 07.03.2020 ; Vastutav autor / Corresponding author: Lembit Nei e-mail: [email protected] are present in sewage sludge and its compost. This may cause severe health problems due to the plant uptake of pharmaceuticals by food plants when sewage sludge compost is used for fertilizing agricultural soils. Recently studies were conducted for estimating the efficiency of composting technologies in the view of the degradation of pharmaceutical residues. Experiments on plant uptake of pharmaceutical residues showed, that this phenomenon could not be ignored when using sewage sludge compost as a fertilizer. Novel approaches were developed via optimising the composition of the compost mixture with the aim of utilising sewage sludge compost as a nutrient-rich source for the improvement of soil properties. Sawdust as a bulking agent clearly speeded up the degradation of most of the studied pharmaceutical residues present in sewage sludge and its compost. More work in this field is needed for increasing the efficiency of the sewage sludge composting process. Efficient express methodologies should be developed with the aim of assessing the safety of sewage sludge compost
Novel Technology for Utilization of Solid Organic Waste in Recultivation of Abandoned Mining Areas. Tehnoloogia v\ue4ljat\uf6\uf6tamine tahkete orgaaniliste j\ue4\ue4tmete kasutamiseks endiste kaevandusalade rekultiveerimisel
No full textReoveesette kompostimistehnoloogiate optimeerimine ravimij\ue4\ue4kide kahjutustamise eesm\ue4rgil. Optimization of Sewage Sludge Composting: Problems and Solutions
No full textCuronian linguistic elements in Livonian
No full textResearchers of Finnic languages have stressed the special position of Livonian among its close relatives due to the great number of Latvian loan elements. The Latvian influence is noteworthy and present in all levels of the language. Baltic influence on Livonian is, however, more diverse both linguistically and chronologically. Livonians, especially Courland Livonians have been in contact with Curonians – their close neighbours – for a longer period of time. This is because Livonian has preserved a number of linguistic elements from Old Curonian – a language that belonged to the Baltic language group. The nature of Curonian and its position among other Baltic language has been – and still is – a matter of dispute. In the article, the possible Curonian elements in various levels of Livonian are presented and analysed.Kokkuvõte. Lembit Vaba: Kura keele aines liivi keeles. Läänemeresoome keelte uurijad on rõhutanud liivi keele eriasendit võrreldes teiste läänemeresoome keeltega rohkete läti laenelementide tõttu. Läti keele mõju liivi keelele on tõepoolest ulatuslik, ilmnedes kõigil keeletasanditel. Siiski balti mõju liivi keelele on lingvistiliselt ja ajaliselt mitmekihiline. Liivlastel, eriti Kuramaa liivlastel on pikka aega olnud kontakte kurelaste ehk kuršidega, kes olid nende vahetud naabrid. Seetõttu on liivi keel säilitanud mitmeid keelelisi elemente kunagisest kura keelest, mis kuulus balti keelte hulka. Kura keele olemus ja koht teiste balti keelte hulgas on olnud ja on üha vaidlusteema. Selles artiklis tuuakse esile ja analüüsitakse võimalikku kura keele ainest liivi keele eri tasanditel.Märksõnad: substraat, adstraat, keelekontaktid, läänemeresoome keeled, liivi keel, balti keeled, kura keelKubbõvõttõks. Lembit Vaba: Kuršõd kīel ain līvõ kīels. Vāldamiersūomõ kīeld tuņšlijid ātõ pāinatõn ku līvõ kīel um īžki munt vāldamiersūomõ kīeld siegās, sīepierāst ku līvõ kīels um pǟgiņ leţkīelst perīņ elementidi. Leţkīel mȯjjimi līvõ kīel pǟlõ um tuodpūolst laigāli, se um nägţõb amši kīel tazāpīndis. Baltõd mȯjjimi līvõ kīel pǟlõ um nei kīel ku āiga pūolstõ setkȭrdali. Līvliztõn, īžkiz Kurāmō līvliztõn um kōgiņ aigõ vȯnd kubbõpūtimiži mōkurāliztõks agā kuršõdõks, kis vȯļtõ nänt kāimad. Sīepierāst um līvõ kīelsõ īend pǟgiņ kīel elementidi jedlõmist kurā kīelst, mis kūliz baltõd kīeld sieggõ. Kurā kēļ ja sīe kūož munt baltõd kīeld siegās um īdõkabāl vȯnd iļrõkūd temāt. Sīes kēras sōb vaņţõltõd kurā kīel võibizt ainõ līvõ kīel īžkis tazāpīndis
Innovations from the Baltic Sea regionNils Alwall, Lembit Norviit, Adolfs Martins Steins and the artificial kidney
No full textPublisher Copyright: © 2023, The Author(s).In connection with the construction of one of the first practical dialysis machines, medical historians emphasize the work of the Swedish physician Nils Alwall. Together with his colleagues, he developed a device in the 1940s that could implement the combination of dialysis and ultrafiltration with membranes (cellophane tubes). Little known is the involvement of the physicians Lembit Norviit from Estonia and Adolfs Martins Steins from Latvia, both coauthors of the influential research article Clinical extracorporeal dialysis of blood with artificial kidney that was published in The Lancet in 1948 and the transfer of knowledge between Estonian, Latvian and Swedish researchers.Peer reviewe
Indoor Air Microbiological Quality in Reed-Bale and Straw-Bale Houses in Estonia. Sise\uf5hu mikrobioloogiline kvaliteet Eesti roo- ja p\uf5hupakist elamutes
No full textMõnede ravimijääkide sisaldus Eesti reoveesettes, nende stabiilsus keskkonnas ja akumuleerumine kompostväetisest toidutaimedesse
No full textMaakera rahvastiku kasv toob kaasa üha uusi lahendamist vajavaid
keskkonnaprobleeme. Intensiivistuva toiduainete tootmise tingimustes
on vaja üha enam tähelepanu pöörata toiduohutuse tagamisele.
Käesoleva doktoritöö autor on uurinud toidutekkelisi parasitaarja
viirushaigusi (Lillenberg ja Järvis, 2005), toiduainete saastumist
patogeensete bakteritega (Roasto et al., 2009; Meremäe et al., 2010;
Roasto et al., 2011), tegelenud mullas ja toidutaimedes sisalduvate
ravimijääkide määramismeetodite väljatöötamisega (Lillenberg, 2003;
Lillenberg et al., 2003) ning reoveepuhastusalase probleemistikuga (Nei
ja Lillenberg, 20091). Põhiline osa uurimistööst on aga seotud reoveesette
kasutamisvõimaluste uurimisega mullaviljakuse tõstmisel. Reoveesete
on väga toiteaineterikas, kuid lisaks toitainetele sisaldab see kahjuks
mitmesuguseid saasteaineid, olles seega oma olemuselt ohtlik jääde.
Vaatamata sellele on reoveesetet lubatud kasutada väetisena haljastuses,
metsanduses ja ka põllumajanduses tingimusel, et see on muudetud
ohutuks keskkonnale ning inimeste ja loomade tervisele. Rahvusvaheliselt
ja siseriiklikult kehtivad regulatsioonid nõuavad raskemetallide, fekaalsete
coli-laadsete bakterite ja helmintide munade sisalduse määramist, mis
on aga sette ohutuse hindamise seisukohalt selgelt ebapiisav, sest selles
sisalduvate bioloogiliste ja keemiliste kontaminantide hulk võib-olla
mitmeid kordi suurem. Seetõttu leiab reoveesete julgemat kasutamist
haljastuses, metsanduses ja prügilate katmisel kui põllumajanduses. Üha
enam on hakatud reoveesetet koos muude kütustega põletama või sellest
biogaasi tootma.
Viimasel aastakümnel on pööratud varasemast suuremat tähelepanu
keskkonna saastumisele ravimijääkidega. Kanalisatsiooni ja sealt edasi
reoveesettesse satub ravimeid, mille liikumine ahelas reovesi – reoveesete
– kompost – muld – taim – inimene (või loom) võib ohustada ahela viimast
lüli. Reoveesettes sisalduvate ravimijääkide lagunemiskiiruse sõltuvust
komposti valmistamise tehnoloogiast ei ole seni maailmas uuritud, see
90
on uudne ja oluline teema. Piisavalt ei ole uuritud ka ravimite liikumist
väetatud mullast taimedesse. Teaduspublikatsioonides rõhutatakse
ravimite taimedesse akumuleerumise väljaselgitamise tähtsust.
Mõned laialdaselt kasutatavad antibiootikumid, näiteks tetratsükliinid
ja fluorokinoloonid, säilivad mullas kaua. Laborkatsed on kinnitanud,
et sulfoonamiidid ja fluorokinoloonid akumuleeruvad taimedesse,
sh. toidutaimedesse. Erinevalt loomorganismist puudub taimedel
väljutusmehhanism ning seetõttu võivad ravimid taimedes
kontsentreeruda. Kasvuperioodi lõpuks võib taime ravimisisaldus olla
suurem kui kasvumullas ja ületada loomsele toidutoormele kehtestatud
piirnormi, millega kaasneb oht inimese tervisele (Lillenberg et al., 2003).
Tuginedes teadaolevatele andmetele, uuriti keskkonnas kauapüsivate ja
potentsiaalselt taimedesse akumuleeruvate ravimijääkide sisaldust Eesti
suuremate linnade, Tallinna ja Tartu, reoveesettes, nende lagunemist sette
töötlemise käigus ja akumuleerumist mullast toidutaimedesse. Uuritavate
ravimite valikul lähtuti ka eelnevatel aastatel Eestis müüdud ravimite
kogustest (Eesti ravimistatistika 2002–2006; Eesti ravimistatistika 2006–
2008). Ravimijääkide sisaldust reoveesettes ja kompostis ei ole Eestis
varem uuritud. Esmakordselt uuriti ravimite akumuleerumist mullast
toidutaimedesse madalate ravimikontsentratsioonide korral, millised
võiksid reoveesettega väetatud mullas esineda.
Reoveesette ja komposti proovid võeti AS Tallinna Vesi ja AS Tartu Veevärk
reoveepuhastusjaamadest. Katsemullad valmistati ette Eesti Maaülikooli
PKI mullateaduse ja agrokeemia osakonnas. Taimkatsed viidi läbi Luunjas,
AS Grüne Fee kasvuhoones. Kromatograafilised analüüsid teostati Tartu
Ülikooli Keemiainstituudis. Taimkatseteks valiti lehtsalat (Lactuca sativa L),
porgand (Daucus carota L), kartul (Solanum tuberosum L) ja nisu (Triticum
vulgare L). Käesolevas töös kasutatud uurimismetoodikate väljatöötamine
ja töö tulemused on leidnud kajastamist ISI teadusartiklites (Lillenberg et
al., 2009; Lillenberg et al., 20101; Lillenberg et al., 20102; Kipper et al., 2010).
Töö tulemusi on esitletud ka mitmetel rahvusvahelistel konverentsidel
(SETAC Varssavi, 2008; SETAC Tampa, 2008; CNSSS Tallinn, 2009;
ICEST Bangkok, 2010; SETAC Sevilla, 2010; ICBEE Kairo, 2010) ning
populaarses vormis ajakirjas „Keskkonnatehnika“ (Nei ja Lillenberg,
20092).
91
8.2. Kirjanduse ülevaade
Keskkonna saastumine ravimitega on muutunud oluliseks
uurimisvaldkonnaks. Läbinud inimese või looma organismi, väljuvad
ravimid kas muundumata kujul või metaboliitidena keskkonda. Neid on
leitud sõnnikus ja reovees, reoveesettes ja pinnavees, kompostväetises
ja väetatud mullas. Ravimid võivad keskkonnas kahjulikeks osutuda,
kuna nad on loodud eesmärgiga mõjutada bioloogilisi objektide. Neil
on sageli biostruktuuridega sarnased füüsikalis-keemilised omadused
nagu lipofiilsus, mis võimaldab läbida biomembraane ja stabiilsus, mis
hoiab ära nende inaktiivseks muutumise enne raviefekti tekitamist. Nii
on ravimitel olemas vajalikud omadused, et akumuleeruda organismides
ja kutsuda esile muutusi vee ja pinnase ökosüsteemides (Halling-
Sørensen et al., 1998). Sõnniku või reoveesette kompostväetise koostises
jõuavad ravimid põllumajandusmaadele. Osa neist lagundatakse mulla
mikroorganismide poolt mõne päeva või nädala jooksul (Thiele-Bruhn,
2003), stabiilsemad võivad mullas muutumatuna säilida isegi üle aasta
(Golet et al., 2002).
Reoveesette kasutamine põllumajandusväetisena on globaalne probleem.
Seoses maailma rahvastiku kiire kasvuga suurenevad ka reovee
töötlemisel tekkiva sette kogused, mis tuleb puhastitest eemaldada.
Reoveepuhastite territooriumitele kuhjuvad kompostihunnikud, mille
utiliseerimine ei ole kerge. Kuigi reoveesette kompost on kahtlemata hea
orgaaniline väetis, võib see osutuda keskkonnale, inimesele ja loomadele
ohtlikuks nende keemiliste või bioloogiliste kontaminantide sisalduse
tõttu, mille regulaarset kontrollimist reoveesette kasutamise määrus ette
ei näe (ravimijäägid, patogeensed bakterid, seened, viirused). Komposti
kasutamine haljastusväetisena või rekultiveerimiseks Eestis probleeme
ei tekita, põllumajandusväetisena leiab kompost kasutamist palju
harvemini.
Ravimeid fluorokinoloonide, sulfoonamiidide ja tetratsükliinide
rühmadest on leitud mitmel pool maailmas reovees, reoveesette koostises
ja puhastatud vees (Golet et al., 2002; Lindberg et al., 2005; Göbel et al.,
2005; Okuda et al., 2009; Spongberg and Witter, 2008; Gros et al., 2007)
Reoveesette töötlemise tehnoloogiad on erinevad, kuid kõik need peaksid
tagama sette ohutuse keskkonnale ning inimeste ja loomade tervisele.
Töötlemata reoveesette kasutamine põllumajanduses on keelatud.
Euroopa Liidus, sh. Eestis kehtiv reoveesette kasutamise määrus lubab
92
töödeldud reoveesetet kasutada põllumajandusväetisena, kui see ei
sisalda üle normi fekaalseid coli-laadseid baktereid, raskemetallide jääke
ega helmintide mune. Teiste bioloogiliste või keemiliste kontaminantide
sisalduse kontrollimine ei ole kohustuslik (Riigi Teataja I, 2004).
Kuigi on andmeid, et ravimid jõuavad mullast taimedesse, piirnormid
ravimite jääkidele taimses toidutoormes puuduvad. Loomsele
toidutoormele kehtestatud MRL (maximum residue limit – ravimijäägi
maksimaalne lubatud sisaldus) sõltub ravimi farmakoloogilistest
omadustest, looma liigist ja koest (EMA/EPMARs). Osa allikaid väidab,
et ravimijääkide „omastamine” mullast on tühine (Boxall et al., 2006; Thiele
Bruhn, 2003). Teised autorid, vastupidi, peavad ravimite akumuleerumist
mullast toidutaimedesse sedavõrd tõsiseks probleemiks, et on teinud
ettepaneku kehtestada MRL ka taimsele toidutoormele (Brambilla
et al., 1996). Artiklis (Jjemba, 2002) rõhutatakse ravimite taimedesse
akumuleerumise uurimise olulisust. Vajalikuks peetakse ka ravimite
degradatsiooni uurimist reoveesette erinevate töötlemistehnoloogiate
korral. Vähestes töödes on uuritud ravimijääkide sisalduse vähenemist
sõnniku kompostimisel (Dolliver et al., 2008). Ravimijääkide degradatsiooni
reoveesette kompostimise käigus ei ole maailmas seni uuritud. Euroopa
Liidus puuduvad normatiivid ravimijääkide sisalduse kohta reoveesette
kompostis (EU Council Directive 86/278/EEC, 1986). Soovitatavad
veterinaarravimite sisalduse piirnormid sõnnikus on 100 μg/kg ja
sõnnikuga väetatud mullas 10 μg/kg (EMEA/CVMP/055/96, 1996). Kuid
need normid on tänaseks seatud kahtluse alla kui liiga kõrged. Euroopa
Liidu Teaduskomitee toksikoloogia, ökotoksikoloogia ja keskkonna
küsimustes (EU ESCTEE) peab antud piirnorme mitteteaduslikeks,
kuna need ei välista ohtu kõigile mulla mikroorganismidele. Uueks,
keskkonnale ohutuks ravimisisalduse piirnormiks mullas pakutakse 1
μg/kg. See on arvutatud arvestades erinevate ravimite MIC-i (Minimum
Inhibitory Concentration – minimaalne inhibeeriv kontsentratsioon)
väärtusi mulla mikroorganismidele. MIC-l põhinev ravimisisalduse
piirnorm ei välista aga ravimresistentsuse arenemist mullamikroobidel.
Selleks piisab palju väiksemast ravimikontsentratsioonist mullas – MEC
(Minimum Effect Concentration - minimaalse mõju kontsentratsioon),
mille juures mikroobide kasv aeglustub (O´Reilly and Smith, 1999).
Ravimresistentsuse teket välistav ravimisisaldus mullas ei tohiks ületada
0,01–0,1 μg/kg (Montforts, 2005).
93
Anaeroobse töötlemisega ohutuks muudetud reoveesettest on leitud
fluorokinoloonide jääke kontsentratsioonides 2130-2420 μg/kg (Golet
et al., 2002), mis ületab ravimisisalduse piirnormi sõnnikus 100 μg/kg
(EMEA/CVMP/055/96, 1996) üle kahekümne korra. Reoveesettega
väetatud mullast on leitud fluorokinoloonide jääke 21 kuu pärast:
tsiprofloksatsiini keskmiselt 270 μg/kg ja norfloksatsiini 300 μg/kg
kohta (Golet et al., 2002). Walters et al. (2010) näitasid fluorokinoloonide
pikaajalist säilimist reoveesettega väetatud mullas. Vahetult pärast
reoveesette laotamist oli tsiprofloksatsiini sisaldus mullas 542 ja
ofloksatsiini sisaldus 470 μg/kg (kuivaine kohta). 994 päeva pärast ei olnud
kumbki antibiootikum mullas lõplikult lagunenud, nende sisalduseks saadi
390 μg/kg (tsiprofloksatsiin) ja 267 μg/kg (ofloksatsiin) (Walters et al.,
2010). Sulfoonamiide on leitud reoveesetetest (Göbel et al., 2005)
ja puhastatud reoveest (Göbel et al., 2004; Lindberg et al., 2005),
sulfametoksasool ei ole reoveepuhastis biodegradeeritav (Richardson
and Bowron, 1985).
Reoveesette kompostimise käigus ei pruugi laguneda fluorokinoloonide
ja tetratsükliinide jäägid. Nende aeglast degradeerumist põhjendatakse
tugeva seondumisega tahketele osakestele (Marengo et al., 1997; Carmosini
and Lee, 2008). Kaks nädalat pärast väetamist seasõnnikuga tuvastati
tetratsükliini sisaldus erinevatelt sügavustelt võetud mullaproovides 195
ja 254 μg/kg (Sczesny et al., 2003). Seitse kuud pärast väetamist võetud
mullaproovides oli keskmine tetratsükliini sisaldus 65,5 μg/kg (Hamscher
et al., 2002). Kõik eeltoodud ravimijääkide sisaldused mullas ületavad
mullale kehtestatud ravimite piirnormi 10 μg/kg kümneid kordi,
teaduslikult põhjendatud mullaorganismidele ohutu piirnormi 1 μg/kg
sadu kordi ja mullamikroobide ravimresistentsuse arenemist ennetava
piirnormi 0,01–0,1 μg/kg tuhandeid kordi.
Alates 1940. aastast kuni tänaseni on antibakteriaalsete ainete tootmine
ja tarbimine maailmas mitmekordistunud, sama aja jooksul on oluliselt
suurenenud ka bakterite antibiootikumresistentsus, nii ohutute kui ka
patogeensete bakterite hulgas. Tetratsükliini resistentsust määrava
geeni esinemissagedus on mullabakterite hulgas ajavahemikul 1970–
2008 kasvanud 15 korda, põhjuseks väetamine tetratsükliine sisaldava
sõnniku või reoveesette kompostiga (Knapp et al., 2010). Reoveesettes
ja settekompostis esinevad bakterid on sageli antibiootikumresistentsed,
kuna on elanud pikka aega antibiootikume sisaldavas keskkonnas
94
(Reinthaler et al., 2003; Sahlström, et al., 2009). Niisuguste bakterite
sattumine keskkonda põhjustab ravimresistentsuse levikut. Mullabakterite
antibiootikumresistentsus kujutab endast potentsiaalset ohtu inimeste
ja loomade tervisele, sest resistentsust määravad geenid võivad
transformeeruda ohututelt mullabakteritelt patogeensetele bakteritele
horisontaalse geeniülekande teel (Davies, 1994).
Taimkatsed on näidanud, et antibakteriaalsed ained fluorokinoloonide,
tetratsükliinide ja sulfoonamiidide rühmast akumuleeruvad mullast
taimedesse (Migliore et al., 1995; Brambilla et al., 1996; Aruksaar et al., 1998;
Aruksaar et al., 1999; Lillenberg et al., 2003; Boxall et al., 2006). Sel teel on
võimalik ravimite sattumine mullast inimese toidulauale või loomasööda
koostisesse. Erinevalt loomorganismidest, kus ravimite jäägid väljuvad
ekskrementidega, taimedel väljutusmehhanism puudub. Seetõttu on
võimalik ravimijääkide kontsentreerumine pika kasvuperioodi jooksul
(Lillenberg, et al., 2003). Tulemuseks võib olla kõrgem ravimijääkide
sisaldus toidutaimedes, kui on lubatud loomsetes toitudes. Loomsele
toormele kehtestatud MRL tuleneb ADI arvust (acceptable daily intake –
päevane lubatud doos). ADI on päevas tarbida lubatud aine kogus inimese
kehakaalu 1 kg kohta kogu eluaja jooksul, ilma tervist kahjustamata.
Eristatakse toksikoloogilist ADI - aine ohutut doosi vältimaks otseseid
kahjulikke kõrvaltoimeid organismile ja mikrobioloogilist ADI – aine
ohutut doosi organismi normaalsele mikrofloorale, kusjuures ADItox >
ADImic. Loomsele toormele kehtestatud MRL põhineb mikrobioloogilisel
ADI arvul (EMA/EPMARs; EMEA/MRL/398/98). Toiduga saadav
ravimikogus peab olema ohutu ka inimese organismis resideerivatele
bakteritele.
Mõnede ravimite puhul on antud piirnormid algse ravimi ja tema
metaboliitide summaarse sisalduse kohta: näiteks enrofloksatsiin (EMEA/
MRL/820/02), mille peamiseks metaboliidiks loomorganismides on
tsiprofloksatsiin (Mengozzi et al., 1996; Küng et al., 1993). Esimene neist on
kasutusel ainult veterinaarmeditsiinis, teine ainult humaanmeditsiinis. Ka
taimedes metaboliseerub omastatud enrofloksatsiin tsiprofloksatsiiniks.
10 mg/kg enrofloksatsiini sisaldusega mullas kasvanud salatis
vedelikkromatograafilise HPLC meetodiga määramisel oli
enrofloksatsiini ja tsiprofloksatsiini sisaldus vastavalt 300 μg/kg ja 70
μg/kg. Enrofloksatsiini ja tsiprofloksatsiini summaarseks sisalduseks
95
salatis saadi 370 μg/kg, mis ületab piimas ja lihas lubatud MRL 100 μg/
kg (EMEA/MRL/820/02) üle kolme korra (Lillenberg et al., 2003).
Kuna taimedele ei ole MRL kehtestatud, on võimalik taimse toidu ohutust
hinnata lähtuvalt loomsele toormele kehtestatud piirnormist (EMEA/
MRL/026/95; EMEA/MRL/820/02). Mõnede käesolevas töös uuritud
ravimite puhul (norfloksatsiin ja ofloksatsiin) MRL loomse toorme
jaoks puudub, sest need ravimid on kasutusel ainult humaanmeditsiinis.
Norfloksatsiini ja ofloksatsiini sisaldust taimedes võib tinglikult võrrelda
tsiprofloksatsiini ja enrofloksatsiini lubatud summaarse sisaldusega.
8.3. Uurimistöö eesmärgid
1. Uurida Eesti reoveesetet ning sette komposti mõningate keskkonnas
kauem püsivate ja/või potentsiaalselt taimedesse akumuleeruvate
antibakteriaalsete ainete: fluorokinoloonide, sulfoonamiidide ja
tetratsükliinide leidumise suhtes.
2. Anda hinnang erinevatele komposti valmistamise tehnoloogiatele
komposti ohutuks muutmise seisukohalt.
3. Uurida valitud ravimite akumuleerumist mullast toidutaimedesse.
4. Hinnata reoveesette komposti kui põllumajandusväetise ohutust,
arvestades keskkonnakaitse ja toiduhügieeni nõudeid.
8.4. Materjal ja metoodika
8.4.1. Reoveesette ja komposti uuringud
Tallinna ja Tartu reoveesetet ja reoveesette komposti analüüsiti aasta
jooksul. Tartus ja Tallinnas on reoveesette stabiliseerimise meetodid
erinevad: Tartus toimub pressitud sette aunkompostimine: 25%-lise
kuivainesisaldusega sete viiakse väljale aunadesse ja segatakse tugiainega
(purustatud puukoor) vahekorras ~1/1. Reoainetebakteriaalse
lagundamise tulemusena tõuseb aunas temperatuur kuni +71 °C.
Aeroobsete bakterite elutegevuseks vajalike tingimuste tagamiseks
segatakse aunasid mitu korda kuus. Tallinnas on kasutusel biopuhastis
settinud toormuda anaeroobne stabiliseerimine – metaankääritamine
96
+37 °C juures. Anaeroobsete bakterite metabolismi tulemusena peaksid
lagunema keemilised kontaminandid. Kääritatud sete, kuivainesisaldusega
28%, viiakse väljale aunadesse ja segatakse tugiainega (turvas) vahekorras
1/0,75. Aunade segamine toimub üks kord kuus.
Reoveesette proovid võeti enne segamist tugimaterjaliga. Mõlemas linnas
võeti settest kolm proovi igal kuul aasta jooksul. Kompostiproovid võeti
mõlemas linnas 2, 6 ja 12 kuud seisnud aunadest, kuus proovi auna
erinevatest kohtadest. Kokku võeti 144 proovi, neist pooled Tartust,
pooled Tallinnast. Ligikaudu 200 g reoveesetet või komposti koguti
500 ml mahuga klaaspurki, segati ja kaeti hermeetiliselt suletava kaanega.
Enne analüüsimist hoiti proove temperatuuril +4 °C. Analüüsid teostati
reeglina ühe nädala jooksul. Pikemaks säilitamiseks hoiti proove
sügavkülmas –80 °C.
Töötati välja uus metoodika kolme antibiootikumide klassi - tetratsükliinide
(TC), fluorokinoloonide (FQ) ja sulfoonamiidide (SA) määramiseks
reoveesettes ja kompostis. Tsiprofloksatsiini (CIP), norfloksatsiini (NOR),
ofloxatsiini (OFL), sulfadimetoksiini (SDM), sulfametoksasooli (SMX),
tetratsükliini (TCL) ja doksütsükliini (DOX) ekstraheerimiseks kasutati
PLE (pressurized liquid extraction) meetodit, ekstraktide puhastamiseks
SPE (solid phase extraction) meetodit ja ekstraktid analüüsiti LC-MS
(liquid chromatography-mass spectrometry) meetodil.
PLE. Ekstraktsioon viidi läbi kasutades ekstraheeriva solvendina 0,35%
fosforhappe ja atsetonitriili segu 1:1, pH 2,5. Ekstraktsiooni aeg: 10 min,
temperatuur: 100–110 °C, rõhk: 100–110 atm., kordus: 5 tsüklit.
SPE. Ekstrakti puhastamiseks kasutati kahte erinevat tüüpi
ekstraktsioonipadruneid: SCX (strong cation-exchange) ja HLB (hydrophiliclipophilic
balance). Sulfoonamiidide määramisel andsid kõrgema saagise
SCX padrunid, fluorokinoloonide ja tetratsükliinide puhul HLB padrunid.
Kuigi sulfoonamiidide saagis HLB padrunite kasutamisel langes, jäi see
siiski aktsepteeritavale tasemele.
Seepärast kasutati edaspidi kõigi kolme antibiootikumide grupi üheaegseks
määramiseks ainult HLB padruneid. LC-MS. Antibiootikumide sisalduse
määramiseks reoveesettes ja kompostis kasutati instrumenti Agilent
Series 1100 LC- MSD Trap XCT. Meetodi määramispiirid olid HLB
97
padrunite kasutamise korral CIP 1,8; NOR 1,3; OFL 0,8; SMX 0,1; SDM
0,1; DOX 80 ja TCL 160 μg/kg. Standardhälbed olid vastavalt 0,18; 0,13;
0,08; 0,01; 0,01; 7,7 ja 15,7. Saagiste protsent varieerus olenevalt ainest ja
ekstraktsioonipadruni tüübist. Materjalide ja metoodika detailne kirjeldus
on avaldatud artiklis II (Lillenberg et al., 2009).
8.4.2. Taimede kasvatamine, proovi ettevalmistamine ja uuringud
Taimi kasvatati kasvuhoones plastikpottides, kahes erinevas mullas:
liiv-savi mullas pHKCl 6,7; niiskusesisaldus 19,5% ja savi-liiv mullas
pHKCl 6,9; niiskusesisaldus 8% (Lisa 1). Antibiootikumid lisati mulda
vesilahustena, nii et kõikide ainete lõppkontsentratsiooniks potis oli
10, 100, 500, 1000 μg/kg või 10 mg/kg mulla kuivkaalu kohta. Parema
lahustuvuse saavutamiseks lahustati fluorokinoloonid eelnevalt 2 ml-s
0,1 mM ammooniumatsetaat/metanool puhverlahuses (75/25), pH 2,8
(kohandatud 0,1%-lise sipelghappega). Sulfoonamiidid lahustati eelnevalt
2 ml 0,3 M NaOH vesilahuses. Iga kontsentratsiooni jaoks võeti kolm
paralleelpotti. Kontrolliks kasvatati taimi antibiootikumidevabas mullas,
samuti kolmes paralleelpotis.
Katsetaimedeks olid lehtsalat (Lactuca sativa L), porgand (Daucus carota
L), kartul (Solanum tuberosum L) ja nisu (Triticum vulgare L). Lehtsalati ja
porgandi seemned osteti kauplusest, nisuseemned ja kartulid saadi EMÜ
Põllumajandus- ja keskkonnainstituudi mullateaduse ja agrokeemia
osakonnast. Mulla kogused pottides olid kartulil 5, nisul 3, porgandil 1,5
ja salatil 0,5 kg. Salati kasvuaeg viie antibiootikumi juuresolekul alates
seemnete külvamisest oli 70 päeva, teistel taimedel 120 päeva (kartulil
alates kartuli muldapanekust). Seejärel taimed koristati ja eraldati võsud
juurtest. Mullaga kokkupuutunud taimeosad pesti hoolikalt jooksva vee
all.
Söödavad osad kuivatati eraldi: salatil lehed, kartulil mugulad, porgandil
peajuur ja nisul terad. Kartulid ja porgandid tükeldati enne kuivatamist.
Kuivatamine toimus pimedas ruumis, et vältida fotokeemilisi reaktsioone,
mis võiksid põhjustada fluorokinoloonide lagunemist (Hooper and
Wolfson, 1991). Kuivanud taimed jahvatati peeneks purustusveskis.
Täieliku kuivkaalu saavutamiseks hoiti taimset materjali termostaadis
+45 °C juures 24 tundi. Enne analüüsimist hoiti taimede proove
hermeetilistes plastikaatkottides sügavkülmas temperatuuril –80 °C.
98
Antibiootikumid ekstraheeriti taimsest materjalist LE (liquid extraction)
meetodil. Ekstraktid puhastati SPE meetodil ja analüüsiti LC-MS
metodil.
LE. Antibiootikumid ekstraheeriti kuivatatud taimsest materjalist
atsetonitriili ja äädikhappe seguga 1:1.
SPE. Ekstraktide puhastamiseks kasutati HLB padruneid.
LC-MS. Antibiootikumide sisalduse määramiseks kasutati instrumenti
Agilent Series 1100 LC-MSD Trap XCT.
Ekstraheerimist on detailselt kirjeldatud artiklis V (Lillenberg et al.,
20102). Antibiootikumide saagised varieerusid kõikide proovimaatriksite
piirides 54-98%. Valideerimine teostati maatriksis, kus saavutati kõige
madalam saagise protsent (porgandi juur liiv-savimullas: 54-78%), seega
on valideerimise hinnang metoodikale antud konservatiivselt. Meetodi
määramispiirid varieerusid sõltuvalt a
Sewage Sludge Composting and Pharmaceuticals
No full textDrug residues end up in the environment when sewage sludge or its compost is used as a fertilizer and they cause adverse effects there. Both, the producers and consumers seem to believe that drug residues decompose during sewage sludge treatment or in soil and do not affect the environment or humans. The acceptable level of drugs in different compartments of the environment is still disputable
Degradation of pharmaceutical and personal care products during sewage sludge composting
No full textThe aim of this work was to determine the impact of different ratios of bulking agent on the degradation of pharmaceutical and personal care product (PPCP) residues in sewage sludge compost. The behaviour of four PPCPs has been studied during 30 days composting period: one anti-epileptic (Carbamazepine), one non-steroidal anti-inflammatory (Diclofenac), one anti-eptileptic (Metformin) and one antimicrobial (Triclosan). Sewage sludge samples (anaerobically digested and dewatered by centrifugation) were collected from municipal wastewater treatment plant. The sludge was mixed with different bulking agents. The results of the analyses indicated that none of the compost samples was originally free of Carbamazepine, Diclofenac and Triclosan residues. Among the substances considered, the higher removal efficiencies (over 90%) were evident for the Diclofenac and Metformin. For Triclosan these values ranged between 55% and 81% (depending on the ratios of sludge and bulking agent). Carbamazepine showed no degradation. The results of this study show that by using different amendments, the effectiveness of the degradation of pharmaceuticals may increase during composting, whereas for the elimination of CBZ from sewage sludge different means should be used.The aim of this work was to determine the impact of different ratios of bulking agent on the degradation of pharmaceutical and personal care product (PPCP) residues in sewage sludge compost. The behaviour of four PPCPs has been studied during 30 days composting period: one anti-epileptic (Carbamazepine), one non-steroidal anti-inflammatory (Diclofenac), one anti-eptileptic (Metformin) and one antimicrobial (Triclosan). Sewage sludge samples (anaerobically digested and dewatered by centrifugation) were collected from municipal wastewater treatment plant. The sludge was mixed with different bulking agents. The results of the analyses indicated that none of the compost samples was originally free of Carbamazepine, Diclofenac and Triclosan residues. Among the substances considered, the higher removal efficiencies (over 90%) were evident for the Diclofenac and Metformin. For Triclosan these values ranged between 55% and 81% (depending on the ratios of sludge and bulking agent). Carbamazepine showed no degradation. The results of this study show that by using different amendments, the effectiveness of the degradation of pharmaceuticals may increase during composting, whereas for the elimination of CBZ from sewage sludge different means should be used
