Моделирование транспорта фармацевтических препаратов и средств личной гигиены

Ученые из Шведского университета сельскохозяйственных наук, Швейцарского федерального института наук и технологий акватории, Министерства сельского хозяйства и продовольствия Канады и Трентского университета (Канада) оценили возможности модели MACRO для прогнозирования вымывания фармацевтических препаратов и средств личной гигиены (PPCPs) в сельском хозяйстве. Исследование финансировалось грантами Европейского Союза, а также организациями Канады, его результаты опубликованы в Journal of Environmental Quality.

PPCPs, содержащиеся в биосолидах (обработанном осадке сточных вод), могут попадать в поверхностные и грунтовые воды при использовании этих материалов в качестве удобрений. Во время внесения жидких муниципальных биосолидов возникает интенсивный поток, при котором время контакта растворенных веществ с почвой в макропорах слишком мало для установления сорбционного равновесия, что повышает риск выщелачивания. Существующие модели, включая MACRO, широко используемую для оценки экологического риска пестицидов, не учитывают эту неравновесную сорбцию в макропорах.

Исследователи протестировали стандартную версию MACRO и ее обновленный вариант, включающий учет неравновесной сорбции, на данных экспериментов с транспортом трех PPCPs (атенолол, карбамазепин, триклозан), метаболита никотина котинина и сильно сорбирующего красителя родамина WT. Стандартная модель не смогла воспроизвести измеренные концентрации родамина WT в дренажных водах. Обновленная версия показала лучшее соответствие данным как для PPCPs, так и для красителя, однако симуляция всех соединений с одним набором гидравлических параметров оказалась невозможной, что указывает на неполный учет всех значимых процессов.

Как отметил один из авторов работы Матс Ларсбо: «Наши результаты показывают, что неравновесная сорбция в макропорах существенно влияет на моделируемый транспорт реакционноспособных соединений, содержащихся в жидких биосолидах. Этот процесс следует учитывать в моделях транспорта растворенных веществ, используемых для оценки экологического риска таких соединений». Выявление ключевых процессов, таких как неравновесная сорбция, — важный шаг к созданию лучших инструментов для оценки рисков, но необходимы дальнейшие полевые исследования и оценка моделей.