Projekti / Programi
Prepovedane droge, alkohol in tobak: epidemiologija na osnovi odpadnih vod, uspešnost čiščenja in ranljivost vodnega sistema
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.08.00 |
Naravoslovje |
Varstvo okolja |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P305 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kemija okolja |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.05 |
Naravoslovne vede |
Zemlja in okolje |
epidemijologija na osnovi odpadnih vod, odpadne vode, biomarker, prepovedane droge, alkohol, tobak, čiščenje, stabilni izotopi, ranljivost vodonosnika
Raziskovalci (15)
Organizacije (4)
Povzetek
Epidemiologija na osnovi odpadnih vod (ang. »Wastewater-based epidemiology«; WBE) je inovativen pristop pridobivanja informacij o izpostavljenosti ljudi zunanjim vplivom v določenih populacijskih sistemih na osnovi preučevanja vsebnosti humanih metabolitov (biomarkerjev) v odpadnih vodah. Z WBE lahko pridobimo dodatne informacije o uporabi različnih drog. V Evropi te vrste raziskav potekajo že od leta 2010, v Sloveniji pa se še ne izvajajo. V okviru tega projekta bomo določili izbrane biomarkerje prepovedanih in dovoljenih drog v odtokih na čistilne naprave (ČN) petih pomembnih slovenskih mest. Rezultate bomo primerjali s podatki o njihovi prodaji, zasegu in porabi. S pridobljenimi ugotovitvami bomo lahko ocenili stanje v družbi in rezultate primerjali z obstoječimi WBE podatki za evropska mesta. Poleg prepovedanih in dovoljenih drog bomo identificirali tudi nove psihoaktivne snovi, kar bo v pomoč pri njihovem zgodnjem odkrivanju, zmanjševanju potencialne škode zaradi njihove uporabe in trgovanja z njimi, ter podpori kazenskega pregona. Za zmanjšanje negotovosti pri WBE pristopu bomo uporabili metodo analize stabilnih izotopov lahkih elementov, ki nam omogoča prepoznavanje razlik med spojinami z enakimi kemijskimi formulami in različnimi izotopskimi sestavami (starševska spojina/metabolit) ali različnimi sinteznimi/proizvodnimi potmi, saj se izotopska sestava spojin razlikuje glede na vir proizvodnje. Ta pristop je nov in lahko bistveno pripomore k natančnosti ocene drog z WBE pristopom. Glavni vir teh spojin v okolju so odpadne vode, zato moramo raziskati možnosti njihove odstranitve s čiščenjem, da bi lahko razumeli vplive in učinke njihove prisotnosti na okolje. V ta namen bomo ocenili učinkovitost odstranjevanja v 5 slovenskih ČN z različno konfiguracijo in velikostjo. Pridobljeno znanje ne bo pomembno le za slovenske ČN, temveč bo omogočilo tudi primerjavo z globalnimi podatki, ki so na voljo za konvencionalne ČN, in zapolnilo vrzeli v poznavanju alternativnih načinov čiščenja odpadnih vod. To bo spodbudilo nadaljnje raziskave na področju optimizacije in inovacij v tehnologijah čiščenja odpadnih vod. Prav tako bomo določili koncentracije teh snovi v površinskih vodah, kamor se iztekajo iztoki iz ČN, kjer so običajno prisotne v koncentracijah pod ng/L. V ta namen bomo uporabili nove pasivne vzorčevalnike, ki omogočajo meritve časovno povprečnih koncentracij (ang. »Time-averaged concentrations«; TWA) preučevanih spojin. Rezultati teh vzorčenj bodo izboljšali razumevanje mehanizmov in uporabnosti pasivnega vzorčenja pri ocenjevanju prisotnosti spojin v vodah iz okolja. Razvoj novih vzorčevalnikov pa bo tudi prispeval k izboljšanju zanesljivosti WBE pristopa. Za določanje toksičnosti izbranih biomarkerjev bomo uporabili modeliranje s programsko opremo ECOSAR (ang. »Ecological Structure-Activity Relationship«). S pridobljenimi informacijami bomo zapolnili vrzeli o učinkih teh drog na vodne organizme ter spodbudili raziskave, ki bi ocenile dolgotrajne učinke mešanic spojin na ravni okoljskih koncentracij. Nadalje bomo ocenili ranljivost porečij, ki bo vključevala posebne značilnosti posameznega porečja, vpliv površinskih vod na podzemne vode ter časovno in prostorsko spremenljivost posameznih parameterov, ki vplivajo na redčenje. Kot primer bomo simulirali interakcijo med površinsko in podzemno vodo z ustreznimi modeli v vodonosniku Ljubljanskega polja, kar bo pripomoglo pri ovrednotenju ranljivosti podzemne vode na tem področju.
Projekt ima številne elemente izvirnosti, aplikativnost in interdisciplinarnost projektne naloge pa se kaže v sodelovanju 4 slovenskih raziskovalnih inštitucij s 5 sofinancerji in skupno 9 končnimi uporabniki ter s podporo 4 priznanih mednarodnih raziskovalnih institucij in Evropskega centra za spremljanje drog in zasvojenosti z drogami (ECMDDA). Partnerji imamo potrebno opremo in odlične reference ter smo uspešno izpeljali številne projekte, kar je odlična osnova za predlagano raziskavo.
Pomen za razvoj znanosti
Pomen za razvoj znanosti oz stroke
Epidemiologija na osnovi odpadnih vod (WBE) je v Evropi v uporabi že nekaj let, v Sloveniji pa jo bomo izvedli prvič v okviru tega projekta. Morda se sprva zdi, da ima zato projekt omejeno relevantnost na področju znanosti, vendar temu ni tako. V okviru projekta bomo namreč vključili v WBE nove elemente, ki bodo znatno prispevali k razvoju tega področja. Prvi element predstavlja uporaba stabilnih izotopov za natančnejše določanje vira izbrane substance, npr. preverjanje ali določena spojina (morfin) izvira iz heroina (morfin kot biomarker, ki izvira iz prepovedane snovi heroina) ali predstavlja starševsko spojino (morfin kot zdravilo) oz. za potencialno določanje izvora zdravilnih učinkovin (kraj proizvodnje ali sinteze). Dodatni element v strukturi WBE, ki ga zagotavlja uporaba stabilnih izotopov, bo pomembno vplival na razvoj prihodnjih študij, ki bodo temeljile na WBE.
Poleg tega bomo kot prvi preverjali možnost uporabe naprednih pasivnih vzorčevalnikov (kot npr. DGT), kot inovativnega in učinkovitega orodja za spremljanje časovno povprečnih (TWA) koncentracij izbranih biomarkerjev v vodnih vzorcih vodah. V študiji bomo namesto že preučevanih POCIS vzorčevalnikov uporabili alternativno obliko pasivnih vzorčevalnikov (kot npr. pasivni vzorčevalniki DGT), ki ne izkazujejo pomanjkljivosti, ugotovljenih pri delu s POCIS. Uporabnost slednjih je namreč omejena zaradi vpliva membrane na difuzijo analitov v sorbent vzorčevalnika. Uporaba inovativnih pasivnih vzorčevalnikov pri analizi odpadnih in površinskih vod bo izboljšala učinkovitost vzorčenja z vidika preprostejše uporabe, cenovno ugodnejše izvedbe vzorčenja in znižane meje zaznave za izbrane spojine (predkoncentracija analita iz vodnega vzorca).
V okviru projekta bomo ocenili tudi učinkovitost čiščenja čistilnih naprav (ČN). Uspešno že več kot 15 let sodelujemo in smo sofinancirani s strani 5 najpomembnejših slovenskih ČN z različnimi konfiguracijami (suspendirana biomasa in napredni postopki čiščenja). Literaturni pregled je pokazal, da je bila do sedaj učinkovitost odstranitve preiskovanih spojin večinoma ocenjena na konvencionalnih ČN. S pridobljenimi podatki za ČN z naprednimi postopki čiščenja (sofinancerji) pa bomo znatno prispevali k globalnemu poznavanju učinkovitosti različnih postopkov čiščenja, še zlasti zato, ker se bo učinkovitost odstranjevanja izbranih spojin sistematično preverjala v okviru tedenskega vzorčenja v različnih letnih časih. Študijo bomo dodatno razširili na preučevanje ranljivosti vodnih zajetij in oceno tveganja, ki ga predstavljajo izbrane spojine v okolju, kar predstavlja dodatni element inovativnosti na področju prepovedanih substanc.
Pomen za razvoj Slovenije
Neposredni pomen za gospodarstvo in družbo
Zloraba prepovedanih in dovoljenih drog še vedno predstavlja veliko družbeno in gospodarsko breme. WBE se je že izkazala kot dober pristop za spremljanju biomarkerjev prepovedanih in dovoljenih drog v odpadnih vodah v številnih evropskih državah. Projekt bo v Sloveniji razširil WBE pristop na 5 glavnih slovenskih občin in podal izčrpne podatke o pojavnosti izbranih biomarkerjev v odpadnih vodah in vzorcih uporabe drog, npr. regionalni, časovni in zdravstveni trendi ter zunanji vplivi, kot je npr. turizem. Omogočena bo tudi primerjava z več kot 50 evropskimi mesti, za katere tovrstne študije že obstajajo (SCORE projekt). Prav tako bo zmanjšano podvajanje prizadevanj, pospešen bo razvoj in zapolnjene bodo obstoječe znanstvene, tehnološke in regionalne vrzeli v podatkih. Takšni komplementarni podatki bodo neprecenljivi za boj proti zlorabi drog v Sloveniji. Prenos novih nepristranskih perspektiv znanstvenih spoznanj na zdravstvene organe, nosilce odločanja in na javnost bo vodilo do osredotočenih/optimiziranih strategij javnega zdravja in intervencijskih ukrepov (smernice, standardi in predpisi za harmonizirano oceno tveganja in upravljanje na nacionalni in evropski ravni) in do razvoja izboljšanih orodij za spremljanje (zgodnje opozarjanje) in učinkovitejšo uporabo virov . Učinek bo izboljšana zakonodaja in politika javnega zdravstva na nacionalni in evropski ravni, ki bo učinkovito zaščitila družbo pred posledicami (zdravje, kriminal in gospodarstvo) zlorabe drog. V projektu bomo ocenili tudi učinkovitost čiščenja obstoječih ČN, kar bo osnova za izboljšanje tehnoloških postopkov čiščenja odpadnih vod in bo posledično omejilo vpliv izpustov iz ČN na okolje, kar predstavlja neposredno korist za zdravje ljudi in ekosistemov.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
