Diplomarbeit

Behaviour of acidic pharmaceuticals in rivers: determination of elimination characteristics in a sediment-water test system

Christine Pechmann (01/2008)

Betreuer: Michael Radke

Die Elimination der sauren Arzneimittel Bezafibrat, Diclofenac, Ibuprofen und Ketoprofen aus Oberflächengewässern wurde anhand eines Sediment-Wasser Testsystems untersucht und außerdem die Art des mikrobiellen Abbaus für Bezafibrat und Diclofenac bestimmt. Sediment und Wasser wurden einem Fluss bei Bayreuth entnommen, in dem eine Kontamination mit Arzneimitteln ausgeschlossen werden konnte. Die batch-Experimente wurden mit einem engen Sediment-Wasser Verhältnis und einer Anfangskonzentration von 2,5 μg/L durchgeführt. Um fotochemische Reaktionen auszuschließen wurden die Versuche unter Lichtausschluss durchgeführt um fotochemische Reaktionen auszuschließen, wobei jedes Arzneimittel seperat untersucht wurde. Um metabolischen oder kometabolischen Abbau zu bestimmen, wurde der Wirkstoff- und DOC-Gehalt variiert. Die Analytik umfasste Festphasenextraktion, Trennung mittels Hochdruck-Flüssigkeitschromatografie und Bestimmung mit Tandem-Massenspektrometrie. Alle Arzneimittel wurden innerhalb von 36 Tagen aus dem System eliminiert, mit Halbwertszeiten (DT50) von 0,5 Tagen für Ibuprofen und 2,1 bzw. 4,8 Tagen für Bezafibrat und Ketoprofen. Die längste Halbwertszeit von 8,0 Tagen wurde für Diclofenac bestimmt. Bei Bezafibrat, Ibuprofen und Ketopofen fiel in den sterilen Kontrollen die Arzneimittelkonzentration unter die berechnete Gleichgewichtskonzentration, was auf Sorption an das Sediment deutete. Mit dem Programm HYDRUS-1D wurden Sorptionskoeffizienten KD zwischen 0,19 für Bezafibrat und 0,26 für Ibuprofen berechnet. Im Ansatz ohne Sediment wurde nur Diclofenac und Ibuprofen aus der Wasserphase abgebaut. Der mikrobiellen Abbaus fand jedoch hauptsächlich im Sediment statt. Für Bezafibrat konnte eindeutig kometabolischer Abbau festgestellt werden. Bei Erhöhung des DOC-Gehaltes wurde der Abbau beschleunigt, jedoch konnte keine Veränderung der Abbaugeschwindigkeit bei verdoppelter Arzneimittelkonzentration beobachtet werden. Für iclofenac kann ein metabolischer Abbau angenommen werden, da in allen Ansätzen eine Adaptionsphase zu beobachten war, die sich bei erhöhtem DOC-Gehalt verlängerte. Auch der zeitliche Verlauf des Abbaus entsprach dem typischen Verhalten eines metabolischem Abbaus.