Levels of selected pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) in the aquatic environment in Tromsø, Norway

Abstract

Pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) are acknowledged as environmental pollutants, and for the last decade have gotten a lot of attention. Studies conducted on contamination of PPCPs in the aquatic environment have identified sewage treatment plants (STP) as the predominant source. The Arctic environment is especially vulnerable to environmental pollutants. This is due to the low temperatures and lack of sunlight during the winter season leading to significantly lower degradation rates. There are several STPs in Tromsø located around Tromsøya. One of them, Breivika RA, receives sewage from private houses in Breivika area, UiT The Arctic University of Norway, and the University hospital of Northern Norway (UNN). This STP has a primary purification process where the solid phase is removed from the aqueous phase by a filter and a scrape. The aqueous phase is released by a pipeline about 100 m along the sea floor before emission 30 m under sea level into Tromsøysundet. It is difficult to make accurate measurements around Tromsøya because of strong currents and large differences in the tide. In this study, sampling of seawater during a 7-day period, collection of liver from fish and sediments were carried out in Tromsø in October 2016 close to the emission point of Breivika STP. In addition, seawater was collected at two other locations in Tromsø. One location far away from the city collected from a boat and one location north of Breivika STP collected from the shore. The sample preparations were carried out by a solid phase extraction (SPE) method with a mixed-mode cation-exchange (MCX) sorbent for the seawater samples, a quick, easy, cheap, effective, rugged and safe (QuEChERS) method, specifically for lipid removal, were used for the preparation of fish liver, and an accelerated solvent extraction (ASE) were used for sediment samples. All of the samples were analysed for 30 compounds from different pharmaceutical groups by high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry (HPLC -MS/MS). Identification and quantification of the targeted compounds could only be carried out in seawater samples. The concentrations ranged from 90 to 300 ng/L for Acetaminophen and Caffeine, and 1 to 15 ng/L for Carbamazepine and Metoprolol during the 7-day period.

Legemidler og personlig pleieprodukter (PPCP) er en gruppe under miljøforurensinger som har fått mye oppmerksomhet verden rundt i det siste tiåret. PPCPer tilføres naturen via direkte utslipp eller som avrenning fra ulike kilder. En av hovedveiene og det som har vært mest forsket på er utslipp fra renseanlegg (RA) for avløp. Arktisk miljø er spesielt sårbart for miljøgifter på grunn av lave temperaturer og lite sollys om vinteren som gjør nedbrytningsprosessen tregere. I Tromsø og rundt Tromsøya finnes det flere renseanlegg. Et av dem, Breivika RA, får kloakk fra husstander i Breivikaområdet, UiT Norges Arktiske Universitet og Universitetssykehuset Nord-Norge (UNN). Renseprosessen til Breivika RA går ut på å skille slam fra kloakken med hjelp av et filter og en skrape. Det er ingen videre renseprosess før vannet slippes ut i Tromsøysundet på 30 m dyp. Det er vanskelig å danne et godt bilde over eventuelle utslipp rundt Tromsøya på grunn av kraftige strømninger samt flo og fjære. I denne studien ble det tatt sjøvanns-, fiskelever- og sedimentprøver nært utslippspunktet til Breivika RA i Oktober 2016. I tillegg ble det tatt sjøvannsprøver nord for Breivika RA og i et området langt unna mulige forurensningskilder. For sjøvannsprøvene ble det benyttet fastfaseekstaksjon (SPE) med en “mixed-mode cation-exchange” som sorbent (MCX), for fiskeleverprøver ble en “quick, easy, cheap, effective, rugged and safe” (QuEChERS) metode brukt som var spesifikk for fjerning av lipider, og for sedimentprøvene ble det bruk en “accelerated solvent extraction” (ASE) hvor selve ekstraksjonen var automatisert. For alle prøvene ble det undersøkt for 30 legemidler av ulike kategorier ved hjelp av væskekromatografi tandem massespektrometri (HPLC-MS/MS). Identifisering og kvantifisering av analyttene var bare mulig i sjøvannsprøvene. Konsentrasjonene gjennom ukedagene varierte fra 90 til 300 ng/L for Koffein og Acetaminophen, og 1 til 15 ng/L for Carbamazepin og Metoprolol.