antibiotica zijn persistent in het milieu

Weinig is bekend over het lot van antibiotica in het milieu. De afbreekbaarheid of biodegradatie van antibiotica in mest, bodem, sediment, afvalwater en oppervlaktewater is over het algemeen gering:


 mest

Ook is bijzonder weinig bekend over het lot van biologisch en chemische afbraak van antibiotica tijdens de opslag van de mest, voordat het verspreid wordt over het land. Tetracyclinen werden gedurende de opslag van de mest in 120 dagen niet afgebroken 1). In vloeibare mest worden de inactieve afbraakproducten (metabolieten) van chloramphenicol en sulphadimidine weer omgezet (gereactiveerd) in de actieve antibiotica chloramphenicol en sulphadimidine 2).


bodem en sediment
 
Antibiotica in de bodem en het sediment zijn nogal persistent 3). Ze binden zich aan metaalionen en vormen complexen. Tetracyclinen binden zich zo snel en stevig aan de bodem en het sediment en dat ze zich vrijwel niet meer door de bodem verplaatsen. Door deze complexvorming zijn antibiotica niet meer werkzaam en zijn ze ook lastig vast te stellen 4).

De natuurlijke afbraak (biodegradatie) van antibiotica in de bodem is laag:
- sarafloxacine (een fluorquinolone), toegepast tegen infecties bij kippen, werd, waarschijnlijk door haar sterke binding aan de bodem, binnen 80 dagen voor minder dan 1% afgebroken in verschillende soorten bodems 5); - virginiamycine, een antibioticum dat met het voedsel aan dieren wordt gegeven om de groei te bevorderen, werd pas gehalveerd na 87 tot 173 dagen 6);
- cyclosporine A werd pas na enkele maanden afgebroken in monsters van vochtige tuingrond, ondanks de aanwezigheid van vele soorten micro-organismen 7).


 riool/afvalwater

In een studie naar de natuurlijke afbreekbaarheid in afvalwater bleek dat de meeste antibiotica biologisch slecht afbreekbaar zijn. Ciprofloaxine, sulfamethoxazole en erythromycine werden niet afgebroken. Meropenem en Cefiotam slechts 7 en 10% na 40 dagen. De afbraaksnelheid van penicillinen lag nog het minst laag 8).


rioolwaterzuiveringsinstalletie (rwzi)

Sommige antibiotica lijken goed afbreekbaar in rwzi’s, anderen zijn hier moeilijk of niet afbreekbaar 9). In een nagebootste rwzi werden sommige antibiotica slecht afgebroken en anderen beter. Penicillinen werden tot 70 à 90% uit het water verwijderd 10) . Van ciprofloxacine werd 65% verwijderd, maar 78% hiervan werd weer in het slib teruggevonden, wat duidt op een slechte biologische afbraak van dit antibioticum 11).

Een groot deel van de antibiotica overleeft waterzuivering doordat ze, net als in de bodem, een complex vormen of doordat ze door hydrolyse in een niet afbreekbare vorm worden omgezet. Om deze reden kunnen de bacteriën van de waterzuivering antibiotica niet opsplitsen. Ook wordt meting van antibiotica hierdoor bemoeilijkt. Uit tests bleek verder dat 15 - 17% van de verwijdering van antibiotica uit het water door niet biologische oorzaak plaats vond 12).


oppervlaktewater
 
In testsystemen overleven sommige penicliline-achtige antibiotica (ß-lactamen) maar enkele dagen in waterig milieu. Andere ß-lactamen worden pas na 200 dagen gehalveerd 13). Ook tetracyclinen en quinolonen hebben enkele honderden dagen nodig om in waterig milieu gehalveerd te worden 14). De afbraak van antibiotica is het oppervlaktewater lager door de lage concentratie aan bacteriën. Hier zijn fotodegradatie aan het wateroppervlak en hydrolyse relatief belangrijke afbraakmechanismen. Deze afbraakprocessen zijn sterk afhankelijk lokale omstandigheden, zoals temperatuur en zuurstofgehalte 15).


zeewater

Ook in zeewater vindt complexvorming van antobiotica met metalen (calcium of magnesium) plaats 16).


1) Winckler and Graffe 2000 in Kümmerer 2001b.
2) Berger et al 1986 in Halling-Sorensen et al 1998.
3) Marengo et al, 1997; Samuelsen et al 1992, 1994; Hansen et al 1992; Hektoen et al 1995; Jacobsen and Berglind 1988; Capone et al 1996, in Kümmerer et al 2001, Pharmaceuticals in the Environment: Sources, Fate, Effects and Risks, Klaus Springer, hst. 7.
4) Marengo et al 1997, Plate 1991, Hektoen et al 1995, Rabolle and Spliid 2000 in Kümmerer et al 2001 hst. 7.
5) Marengo et al 1997 in 8).
6) Weerasinghe and Towner 1997 in 8).
7) Hübener et al 1992 in 8).
8) Al-Ahmad et al, 1999.
9) Richardson and Bowron 1985; Ternes, 1998 in Kümmerer et al 2001, hst. 7.
10) Kümmerer et al 2000b in Kummerer et al, 2001, hst. 4.
11) Kummerer et al, 2000c in Kummerer 2001b.
12) Al Ahmad et al, 1999; Kummerer et al 2000b en Halling-Sorensen et al, 2000 in Kummerer et al, 2001, hst. 4.
13) Christensen 1998 in Kummerer 2001b.
14) Holten-Lutzhoft 2000 in Kummerer 2001b.
15) Diverse bronnen in Kummerer et al, 2001 hst. 7.
16) Lunestad and Goksor 1990 in Kummerer et al 2001, hst. 7.

Foto’s: stg. Huize Aarde