Description: Endbericht Analytische Methoden, Konzentrationen und Persistenz ausgewählter Pharmazeutika gegen die Coronavirusinfektion Covid-19 in niedersächsischen Oberflächengewässern Dr. Wolf-Ulrich Palm†, Dr. Mario Schaffer‡, Prof. Dr. Klaus Kümmerer† † Leuphana Universität Lüneburg, Institut für Nachhaltige Chemie und Umweltchemie Universitätsallee 1, 21335 Lüneburg ‡ NLWKN – Betriebsstelle Hannover-Hildesheim, Aufgabenbereich: Oberirdische Gewässer An der Scharlake 39, 31135 Hildesheim Version vom 14. November 2024 Antragsteller: Leuphana Universität Lüneburg, Fakultät Nachhaltigkeitswissenschaften Institut für Nachhaltige Chemie Anschrift:Universitätsallee 1, 21335 Lüneburg Tel.:04131-677 2893 E-Mail:wolf-ulrich.palm@leuphana.de klaus.kuemmerer@leuphana.de Laufzeit: 1.5.2022 - 29.02.2024 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung ............................................................................................................................. 3 1.1 Untersuchungen in den Teilprojekten und Ziele im Projekt ...................................... 3 2 Experimentelle Methoden ................................................................................................... 8 2.1 Analytik ...................................................................................................................... 8 2.2 Auswertesoftware ....................................................................................................... 8 2.3 Laboruntersuchungen zur Photolyse und Hydrolyse ................................................. 9 2.3.1 Photolyse ................................................................................................................ 9 2.3.2 Hydrolyse ............................................................................................................... 9 2.4 Realproben ............................................................................................................... 10 3 Ergebnisse .......................................................................................................................... 11 3.1 Quantenausbeuten und Photolyse............................................................................. 11 3.2 Hydrolysen ............................................................................................................... 12 3.3 Abbau im Belebtschlamm ........................................................................................ 15 3.4 Untersuchungen in Realproben ................................................................................ 18 3.4.1 Konzentrationen in Kläranlagen........................................................................... 18 3.4.2 Konzentrationen in Oberflächengewässern .......................................................... 21 4 Schlußfolgerungen ............................................................................................................. 22 Literatur .................................................................................................................................. 24 Zusammenfassung Im Zeitraum Mai 2022 – Februar 2024 wurden abiotische Abbaureaktionen der potentiell gegen Covid- 19 verwendbaren Pharmazeutika Adamantanamin, Ambrisentan, Apixaban, Azelastin, Imipramin, Molnupiravir, Nirmatrelvir, Remdesivir, Ritonavir und Rivaroxaban und deren Konzentration im Zu- und Ablauf und im Belebtbecken von fünf niedersächsischen Kläranlagen und im Oberflächengewässer der Wietze und Zuflüssen untersucht. Die Analytik erfolgte über LC-MS/MS, wobei für alle zehn Analyten auch isotopenmarkierte Verbindungen als interne Standards verwendet wurden. Generell ist die Photolyse und die abiotische Hydrolyse am pH=7 in Umweltproben für alle untersuchten Verbindungen ein langsamer Abbauweg mit Halbwertszeiten im Bereich von Wochen bis Jahren. Die Verbindungen Azelastin, Imipramin, Molnupiravir, Remdesivir und Ritonavir sollten jedoch im Bereich typischer Aufenthaltszeiten im Belebtschlammwasser einer Kläranlage eliminiert werden. Ein Eintrag dieser Verbindungen in den Vorfluter ist demnach als gering anzusehen. Für Apixaban wurden die höchsten Konzentrationen im Bereich um 1000 ng/L im Zulauf der Kläranlagen gefunden. Im Zulauf (Ablauf) wurde Adamantanamin in 90 (95) %, Apixaban in 100 (100) %, Azelastin in 33 (5) %, Nirmatrelvir in 62 (61) %, Ritonavir in 52 (9) % und Rivaroxaban in 100 (100) % der Proben oberhalb der Bestimmungsgrenze gefunden. Übereinstimmend mit diesen Ergebnissen aus einer vorherigen Studie wurden Adamantanamin, Apixaban und Rivaroxaban mit maximalen Konzentrationen im Bereich von 50 – 100 ng/L in den Oberflächengewässerproben der Wietze und der Hengstbeeke gefunden. 2 1 Einleitung Auf dem weltweiten Höhepunkt der Corona-Epidemie in den Jahren 2020 – 2022 wurde intensiv der Einsatz von Medikamenten gegen die Coronavirusinfektion Covid-19 (Coronavirus-Desease, erstmals 2019 aufgetreten [1]) erforscht und diskutiert. Dabei wurden (und werden) zum Teil schon verwendete und damit als Medikamente zugelassene sowie auch völlig neue, bisher noch nicht auf dem Markt vorhandene Verbindungen untersucht [1]. Unabhängig dieses aktuellen Anwendungsgebietes sind viele gegen Covid-19 angedachte Medikamente (eine Ausnahme ist z.B. das schon Ende der 1950er Jahre zugelassene Antidepressivum Imipramin) neue, strukturell komplizierte chemische Verbindungen mit z.B. höchst anspruchsvoller Stereochemie. Dies zeigt sich auch in aktuellen Daten zur Zulassung. So wurden z.B. Ambrisentan oder Rivaroxaban (siehe auch Tabelle 1) im Jahr 2008 zugelassen, eine Verbindung wie Remdesivir in der EU erst 2020 [2]. Entsprechend dieser hohen Aktualität und den damit verbundenen neuen Verbindungen sind naturgemäß wenig Informationen vorhanden zu den chemischen Eigenschaften und im Besonderen zum Verhalten und dem Konzentrationsniveau in Umweltmedien. Im Projekt sollten die Quellen und Senken und die Konzentrationsniveaus in niedersächsischen Gewässern typischer, ab 2020 diskutierter potentieller Wirkstoffe gegen Covid-19 untersucht werden. Eine Zusammenstellung der pharmazeutischen Industrie [1] wurde als Ausgangspunkt gewählt, die Verbindungen wurden, mit Ausnahme von Adamantanamin, Apixaban und Rivaroxaban in Gänze bisher in niedersächsischen Gewässern nicht untersucht, und die Auswahl der Verbindungen sollte darüber hinaus mit den folgenden Randbedingungen verknüpft sein: Referenzsubstanzen sollten in Reinstform kommerziell vorhanden sein. Es sollten isotopenmarkierte Standards der zu untersuchenden Verbindungen kommerziell vorhanden sein. Aufgrund der Struktur sollten die gewählten Verbindungen potentiell in der LC-MS/MS analysiert werden können. Aufgrund dieser Randbedingungen wurden die in Tabelle 1 zusammengestellten Verbindungen ausgewählt und untersucht. 1.1 Untersuchungen in den Teilprojekten und Ziele im Projekt Das Projekt kann in Teilprojekte unterteilt werden, die den Abbau und die Konzentration in wässrigen Proben umfassen: Entwicklung der Analysemethoden in den Labor- und Realproben Messung der Quantenausbeuten und daraus Beurteilung der Photolyse durch die Berechnung der Halbwertszeiten für alle vier Jahreszeiten 3
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Origin: /Land/Niedersachsen/NLWKN
Tags: Hildesheim ? Lüneburg ? Belebtschlamm ? Kläranlagenablauf ? Pharmazeutische Industrie ? Antidepressivum ? SARS-CoV-2 ? Arzneimittel ? Umweltchemie ? Photolyse ? Analyseverfahren ? Halbwertszeit ? Hydrolyse ? Oberflächengewässer ? Studie ? Chemische Verbindung ? Nachhaltige Chemie ? Bestimmungsgrenze ? Abbau ? Chemische Reaktion ? Persistenz ? Laboruntersuchung ?
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