Verhalten ausgewählter Arzneimittel bei der künstlichen Grundwasseranreicherung: Eliminierung und Effekte auf die mikrobielle Besiedlung

Mit Hilfe naturnah betriebener Modellsysteme wurde das Verhalten von Bezafibrat, Carbamazepin, Clofibrinsaure, Diclofenac, Ibuprofen und Gemfibrozil wahrend der kunstlichen Grundwasseranreicherung untersucht. Hierbei wurden die Wirkstoffe mit einer Konzentration von 100 μg/L den Modellsystemen uber vier Wochen kontinuierlich zugefuhrt. Die Analytik der Arzneimittel im Zu- und Ablauf der Systeme erfolgte mittels GC-MS. Die Ergebnisse zeigten in Modell-Langsamsandfiltern eine gute Eliminierung (60 bis 80%) von Bezafibrat, Diclofenac und Ibuprofen, eine mittlere Eliminierung (40 bis 60%) von Clofibrinsaure und Gemfibrozil und eine geringe Eliminierung (20 bis 40%) von Carbamazepin. Die Adaptationszeiten bis zum Einsetzen der Eliminierungsprozesse betrugen uberwiegend 5 Tage, fur Carbamazepin 15 bis 17 Tage. In Grundwasser-Modellsystemen war unter verschiedenen Milieubedingungen eine hohe Stabilitat der Testsubstanzen mit Gesamteliminierungsraten von Null bis <20% zu beobachten. Lediglich Diclofenac konnte in aeroben Systemen mit 60 bis 80% und in anaeroben Systemen mit 40 bis 60% eliminiert werden. Mit Hilfe vergleichender DNA-Fingerprints, die mittels Denaturierender Gradienten-Gel-Elektrophorese eubakterieller 16S-rDNA-Sequenzen erstellt wurden, konnten Veranderungen der mikrobiellen Besiedlungszusammensetzung in Modell-Langsamsandfiltern aufgrund von Adaptationsprozessen dargestellt werden. Behaviour of Some Pharmaceuticals during Artificial Groundwater Recharge – Elimination and Effects on Microbiology The behaviour of bezafibrate, carbamazepine, clofibric acid, diclofenac, ibuprofen, and gemfibrozil during artificial groundwater recharge was investigated with different test systems simulating field conditions. The given concentrations of the pharmaceuticals were 100 μg/L in the influent of the systems. Concentrations in the influent as well as in the effluent were measured by GC-MS. These column experiments indicated a significant elimination of bezafibrate, diclofenac, and ibuprofen (60 to 80%) during slow sand filtration. The results showed a moderate elimination of clofibric acid and gemfibrozil (40 to 60%) but a rather low elimination of carbamazepine (<40%). The adaptation times until the elimination processes started were about 5 days. Only the elimination of carbamazepine needed a lag phase up to 17 days. Additional column experiments with groundwater model systems indicated a high persistence of pharmaceuticals under aerobic and anaerobic groundwater conditions. The elimination was less than 20%. Only diclofenac was eliminated with rates between 60% and 80% in aerobic systems and between 40% and 60% in anaerobic systems. Analysis of eubacterial 16S-rDNA by PCR and DGGE demonstrated changes in the microbial community structure in slow sand filters after application of pharmaceuticals. Adaptation processes may cause these changes, e.g. the appearance or disappearance of single species. Also differences between the populations of water and of the solid phase in slow sand filters could be demonstrated by DGGE pattern.