Assessing the presence of pharmaceuticals in soil and radish (raphanus raphanistrum) irrigated with treated wasteater

Author

Al-Farsiyah, .Raya Salim Said

Publisher

Sultan Qaboos University

Gregorian

2017

Language

English

Subject

English abstract

ABSTRACT Many pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) are found in the treated wastewater effluent which may be transferred into the environment causing serious en vironmental issues. For example, plant roots show their abilities to uptake and transfer of pharmaceuticals into plant tissues. Pharmaceuticals can translocate into plant tissues through their roots from biosolids, amended soils and treated wastewater used in irriga tion. This study was conducted to assess the presence of pharmaceuticals in soils and crops irrigated by treated wastewater in Oman. The study was aimed to modify an exist ing developed method for plant and soil samples extraction for pharmaceuticals analysis and to evaluate the potential of plant uptake of four commonly used pharmaceuticals in Oman: amoxicillin, sulfamethoxazole, trimethoprim and ibuprofen by radish (Raphanus raphanistrum subsp. sativius) in soil culture. Liquid Chromatography Mass Spectrome try/ Mass Spectrometry (LC-MS/MS) instrument was used to analyse and measure the concentrations of the pharmaceuticals. In additions to groundwater and treated wastewater used for irrigation, there were two spiked treatments; high spiked concentra tion (5 mg/l) and low spiked concentration (1 mg/l). The results of the study concluded that Trimethoprim and ibuprofen were not detected in any samples of soils and plants. Sulfamethoxazole accumulated in radish roots with 1.06 + 0.63 and 1.89 + 0.68 mg/kg for low and high spiked concentrations, respectively. Amoxicillin accumulated in roots in concentrations of 0.81 +1.41 mg/kg in low spiked treatment and 0.91 $ 1.26 mg/kg in high spiked treatment. Sulfamethoxazole and amoxicillin were translocated to the leaves with concentrations, 6.04 +3.56 mg/kg and 1.73 + 0.63 mg/kg, respectively. Moreover, Soil can degrade pharmaceuticals by biotic and non-biotic process which decreased their accumulation in soil. Radish showed the ability to translocate some of the selected pharmaceuticals from soil irrigated with treated wastewater if they are present in suffi cient concentrations. Pharmaceuticals are of important effects on different environmen tal aspects. They can cause detrimental effects on non-target organisms. Consequently, pharmaceuticals usage and disposal must be given attention to prevent their reach to groundwater or occurrences in the environment. Furthermore treated wastewater must be given a big attention as it is an important water source in Oman which suffers from water shortage.

Arabic abstract

ثبت وجود العديد من المركبات المختلفة من المواد الدوائية الصيدلانية ومنتجات العناية الشخصية في مياه الصرف الصحي المعالجة والتي من الممكن انتقالها إلى البيئة مما قد يسبب مشاكل بيئية خطيرة. وجود ومصير هذه المواد الصيدلانية في البيئة وعواقبها المتوقعة على صحة الإنسان من الأهمية البيئية بمكان ، حيث وجد انها من الممكن أن تطلق في البيئة ومن الممكن أن تسبب اثارة مهمة على العديد من النواحي البيئية. أثبتت جذور النباتات قدراتها على امتصاص المواد الدوائية ونقلها الى باقي الأنسجة النباتية. وتنتقل هذه المواد الدوائية إلى الأنسجة النباتية عن طريق الجذور من التربة المعالجة بالاسمدة الحيوية او من مياه الصرف الصحي المعالجة المستخدمة في الري. اجريت هذه الدراسة لتقييم وجود المواد الدوائية في التربة ومحصول الفجل المروية بمياه الصرف الصحي المعالجة في عمان. هدفت الدراسة إلى اجراء بعض التعديلات . بما يتناسب مع المواد والأدوات المتوفرة في عملية الاستخلاص في طريقة تم تطويرها لاستخلاص عينات من النباتات والتربة التحليل المواد الدوائية وتقييم إمكانيات امتصاص محصول الفجل (Raphanus raphanistrum) التي تمت زراعته في التربة لأربعة مستحضرات شائعة الاستخدام في عمان هي الأموكسيسيلين والسلفاميثوكسازول والتريميثوبريم والإيبوبروفين. تم استخدام جهاز الطيف اللوني السائل الطيف الكتلي / الطيف الكتلي ( Liquid Chromatography Mass Spectrometer / Mass Spectrometer) لتحليل وقياس تركيزات المواد الدوائية تم استخدام المياه الجوفية ومياه الصرف الصحي المعالجة في الري بالإضافة إلى معالجتين شائكتين محقونه بالمواد الدوائية المستخدمة في الدراسة بتركيزين مختلفين هما: مياه صرف صحي معالجة ذات تركيز عالي (5 ملغ /لتر) وأخرى ذات تركيز منخفض (1 ملغ/لتر). وخلصت نتائج الدراسة إلى أنه لم يتم الكشف عن التريمثوبريم والإيبوبروفين في أي من عينات من التربة أو النبات. أما السلفاميثوكسازول فقد وجدت متراكمة في جذور الفجل بتركيز قدره 1. 06 + 0. 63 و 1. 89 0. 68 ملغم/كغ للنباتات المروية بالمياه المحقونة بالمعالجات منخفضة وعالية التركيز، على التوالي. كما وجد الأموكسيسيلين في الجذور بتركيزات قدرها 0. 81 + 1 . 41 ملغم/كغم في النباتات المروية بالمياه المحقونة بتركيز منخفض و 0. 91 + 1 . 26 ملغم/كغم في النباتات المروية بمياه محقونة بتركيز عالي. وتم الكشف عم انتقال السلفاميثوكسازول والأموكسيسيلين إلى الأوراق بالتركيزات التالية: 6. 04 + 3
. 56 ملغ/كغ و 1. 73 + 0. 63 ملغ / كغ للمركبين، على التوالي. وأظهر محصول الفجل القدرة على نقل بعض الأدوية المستخدمة في الدراسة من التربة المروية بمياه الصرف المعالجة إذا كانت موجودة بتركيزات كافية. بالإضافة إلى ذلك فإن التربة بإمكانها تحليل المركبات الدوائية عن طريق العمليات الإحيائية وغير الإحيائية مما يقل من تراكمها في التربة. تؤثر المواد الدوائية تأثيرا كبيرا على الجوانب البيئية المختلفة ، ويمكن أن تسبب آثارة ضارة على الكائنات غير المستهدفة. وبناء على ذلك، يجب إيلاء الاهتمام لاستخدام المواد الدوائية والتخلص منها لمنع وصولها إلى المياه الجوفية أو وجودها بشكل نشط في البيئة. كما يجب ايضة إيلاء اهتمام كبير لمياه الصرف الصحي المعالجة باعتبار أنها مصدر مياه مهم في عمان حيث تعاني السلطنة من قلة المياه الجوفية العذبة .

Member of

Theses and Dissertations