Antibiotikanivåer i Kina bestämdes med avloppsvatten

Nivåerna på sex olika antibiotika undersöktes i fyra stora kinesiska städer via avloppsvattenanalyser. Jämförelse med italienska data indikerade att Kina överförbrukar antibiotika – ingen läkarförskrivning behövs.

Då regler och information om användning av antibiotika är bristfälliga i Kina är det svårt att uppbåda kunskap om använda mängder. En förhållandevis enkel och snabb väg att få en uppskattning går via avloppssystemet. Idén provades i fyra megastäder i Kina. Sex antibiotika valdes ut för analys – de mest konsumerade i Kina – nämligen norfloxacin, ofloxacin, sulfamethoxazole, trimethoprim, erythromycin och roxithromycin.

Chongquing hade den största totala årliga konsumtionen av dessa ämnen följd av Guangzhou och därefter Hong Kong och Bejing med respektive värden:4,4 g/p,år, 4,0 g/p,år, 1,6 g/p,år samt 1,3 g/p,år. I jämförelse med italienska värden var den kinesiska användningen av de sex ämnena 12-41 ggr större, varför slutsatsen att det råder överförbrukning i Kina drogs.

Bakgrund

Den globala användningen av antibiotika för sjukdomsbehandling av människor och tamboskap och för tillväxtstimulans hos boskap har skattats till 100 000-200 000 ton/år. Mer än 25 000 ton/år bedömdes förbrukade i Kina. Den senaste uppskattningen gjordes 2013 och baserades på försäljningsstatistik. Den angav 92 700 ton av totalt 36 antibiotika i landet.

Forskning berättar att antibiotika adsorberas i måttlig utsträckning i kroppen och 30-90 % av dessa ämnen utsöndras oförändrade i urin och fekalier och hamnar då i det kommunala avloppsvattnet.  Avloppsverken är ofullkomliga i avskiljningen av antibiotika, så dessa hamnar i stor utsträckning i recipienterna och i dess sediment men även i mark. De utgör därför risker för att mikroorganismer i dessa miljöer, där människor och djur vistas, bygger resistens mot antibiotika.

Detta är ju ett stort problem. Antalet döda i sjukhusinfektioner i USA, t ex, har ökat från 13 300 år 1992 till ca 98 000 2007.

Då mycket av antibiotikan eller deras metaboliter hamnar i det kommunala avloppssystemet är det intressant att analysera prover därifrån. Det har framgångsrikt provats för t ex östrogen.

Målet för studien var att bestämma konsumtionsnivån av antibiotika för fyra megastäder i Kina utifrån avloppsvattnets sammansättning som ett sätt att förstå antibiotikaanvändningen i Kina.

Undersökning

Antibiotikagrupperna fluoroquinolone, macrolide och sulfonamide är de mest använda antibiotikan i Kina med 15, 20 och 12 % av konsumtionen till människor och husdjur.  Macrolider har rapporterats inte avskiljbara i kommunala avloppsverk.

Fem antibiotika valdes därför ut ur de tre nämnda grupperna: norfloxacin (NOR)(mot urinvägsinfektioner, utsöndring 0,30) och ofloxacin (OFL)(mot kronisk bronkit, utsöndring 0,80) ur den första gruppen.

Vidare valdes roxithromycin (ROX)(andningsvägarna, urinvägarna, infektion i mjuk vävnad, utsöndring 0,85) och erythromycin (ERY)(infektioner från Gram-positiva bakterier och mycoplasma,utsöndring 0,05) från macrolidgruppen.

Från sulfonamiderna valdes sulfamethoxazole (SMX) (urinvägsinfektioner, utsöndring 0,12).

Då SMX ofta används i synergistisk kombination med trimethoprim (TMP)(en pyrimidin)(urinvägsinfektioner, utsöndring 0,80) valdes den som sjätte antibiotikum.

I Kina befanns 12 avloppsverk rapportera koncentrationer av antibiotika i avloppsvatten och dessutom ge statistik över anslutna personer och flöden. Dessa 12 verk tillhör 4 megastäder:

Bejing i norr med typiskt monsunklimat i den Norra Tempererade Zonen hade tre av verken med ca 4 miljoner anslutna personer och 1,4 Mm³/d. I det subtropiska monsunklimatet i söder återfinns Hong Kong med fyra av verken; totalt 4,5 miljoner anslutna och 1,7 Mm³/d samt Guangzhou med fyra av verken; 1,9 miljoner anslutna och 0,6 Mm³/d. Fjärde stad var Chong quing i sydväst med samma klimatzon som de två senare och med ett verk med 1,5 miljoner anslutna och 0,6 Mm³/d i flöde. Månadsmedeltemperaturer för städerna år 2014 gavs och Bejings varierade mellan -1 °C till + 27 °C och övriga tre städer mellan + 13 °C till + 30 °C.

Dagskonsumtionen (U i µg/P,d) av antibiotika per person beräknades enligt: U= C*Q/P*E där C är inkommande antibiotikum koncentration i µg/m³ (mest stickprov) ; Q är dygnsflödet i m³/d, P antalet anslutna personer och E är utsöndringsfaktorn för resp antibiotikum enligt ovan (0<E<1).

Resultat

De sex ämnena redovisas i specifika mått (µg/P,d) och i koncentration (µg/m³) för varje stad .

För NOR och OFL var konsumtionen störst i Bejing med 710 resp 629 µg/P,d följt av Hong  Kong med 328 resp 169 µg/P,d; sedan Chongquing med 264 resp 169 µg/P,d och Guangzhou med 234 resp 132 µg/P,d.

För SMX och ROX var Chongquing störst med 9 531 resp 185 µg/P,d medan ordningen var blandad för övriga tre städer.

För ERY var konsumtionen störst i Guangzhou med 9 958 µg/P,d följd av Hong Kong med 3 631 µg/P,d, Chongquing med 1 981 µg/P,d och Guangzhou med 1 091 µg/P,d.

För TMP var Hong Kong störst med 99 µg/P,d, följd av Chongquing med 38 µg/P,d och Guangzhou med 32 µg/P,d. Bejing hade inte rapporterat detta ämne.

Konsumtionen följde en klimatlogik. ERY tas mot infektioner från Gram-positiva bakterier, anaeroba bakterier och mycoplasma vilka är vanligare i ett varmt klimat (Hong Kong, Guangzhou). SMX och OFL tas mot bronkit och urinvägsinfektioner som är vanligare i kallare klimat (Bejing).

Städerna totalt: Chongquing 4,4 g/P,år, Guangzhou 4,0, Hong Kong 1,6 och Bejing 1,3 g/P,år.

Ämnena totalt, uppräknade (med befolkningstal) till Kina-nivå: NOR 215 ton/år, OFL 162 ton/år, SMX 1 025 ton/år, TMP 25 ton/år, ERY 2 233 ton/år och ROX 41 ton/år.

Undersökningen avslutades med en jämförelse med italienska mätningar för några av ämnena där kvoten Kina(medel 4 städer)/Italien utföll: NOR 3,3, OFL 82, TMP 0,39 samt ROX 3,0.

En inventering av föreskrivna mängder i Chongquing 2012 visade 294 kg att jämföra med 2 056 kg i denna undersökning och författarna menar att det visar på skillnad mellan officiell statistik och verklig situation för antibiotikaanvändning i Kina.

Slutsatser

Jämförelsen med Italien visade på hög antibiotikaanvändning i Kina och åtgärder behöver vidtas.  Det råder brist på data i denna fråga, såväl i Kina som i många andra länder, och den här visade, enkla metoden ”avloppsepidemiologin” kan rekommenderas som en tidig sondering.

Källa: Yuan, S.-F., Liu, Z.-H., Huang, R-P. Yin, H. & Dang Z.(2016): Levels of six antibiotics in China estimated by means of wastewater-based epidemiology. Water Science & Technology  73.4  pp 769-775.

Hela artikeln i Water Science & Technology finns att köpa här.

Författarna från:

School of Environment and Energy, South China University of Technology, Guangzhou 5 10006, Guangdong , China.

Kontakt:  zehualiu@scut.edu.cn