Một nhóm các nhà khoa học thuộc Viện Bảo vệ Môi trường – Viện Nghiên cứu Quốc gia Ba Lan vừa công bố công trình nghiên cứu đáng chú ý về sự hiện diện của các hợp chất dược phẩm trong nước thải tại các nhà máy xử lý nước thải quy mô lớn ở những khu vực đô thị. Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá hiệu quả của các phương pháp xử lý khác nhau trong việc loại bỏ các hợp chất gây tranh cãi này trước khi chúng đi vào các con sông của Ba Lan.
Bài nghiên cứu được đăng trên tạp chí PLoS One số ra ngày 24/9/2025, nhấn mạnh mối đe dọa ngày càng gia tăng từ nhóm chất ô nhiễm mới nổi (Emerging Contaminants – ECs). Đây là những chất hiện chưa được quy định rõ ràng trong luật môi trường, nhưng có thể gây tác động nghiêm trọng đến sức khỏe con người, sinh vật thủy sinh và hệ sinh thái nói chung. Nhóm chất này bao gồm dược phẩm, sản phẩm chăm sóc cá nhân, thuốc bảo vệ thực vật và vi nhựa.
Các nghiên cứu trước đó cho thấy, nhiều hợp chất dược phẩm – vốn được thiết kế để phát huy tác dụng ở nồng độ cực thấp – ngày càng được phát hiện trong nước mặt, với hàm lượng dao động từ nanogram đến microgram trên lít. Đáng lo ngại hơn, chúng khó phân hủy, có khả năng tích lũy trong chuỗi thức ăn và duy trì hoạt tính sinh học dù chỉ ở nồng độ vết.
Nguồn gốc của dược phẩm trong môi trường
Nguồn phát sinh chính của các hợp chất dược phẩm trong nước mặt là nước thải sinh hoạt, bệnh viện, trang trại chăn nuôi và nhà máy sản xuất dược phẩm. Nồng độ dược phẩm cao nhất thường xuất hiện trong nước thải thô đầu vào của các trạm xử lý nước thải đô thị.
Tuy nhiên, các hệ thống xử lý nước thải truyền thống – chủ yếu dựa trên công nghệ bùn hoạt tính (CAS) – không được thiết kế để loại bỏ hiệu quả các hợp chất dược phẩm.
Nhiều nghiên cứu cho thấy tỷ lệ loại bỏ của các chất này rất thấp, thậm chí đôi khi âm, tức là nồng độ trong nước sau xử lý cao hơn cả trước xử lý. Hiện tượng này xảy ra do sự tái hoạt hóa của các chất chuyển hóa về dạng ban đầu hoặc sự giải phóng chậm của thuốc bị hấp phụ trong chất rắn hoặc phân.
So sánh Ba Lan với châu Âu
Tại Tây Âu, việc giám sát hàm lượng dược phẩm trong nước thải đã được triển khai rộng rãi. Các nghiên cứu tại 90 trạm xử lý nước thải ở 17 quốc gia cho thấy, tỷ lệ phát hiện dược phẩm dao động từ 50–90%.
Trong khi đó, tại Ba Lan, dữ liệu trong lĩnh vực này vẫn còn hạn chế. Điều này đặc biệt đáng lo ngại vì mật độ dân số cao, nguồn tài nguyên nước hạn chế, và 82% lượng nước uống đến từ nguồn nước mặt.
Chỉ riêng năm 2020, tổng lượng dược phẩm tiêu thụ tại Ba Lan lên tới 25.700 tấn, phản ánh quy mô đáng kể của nguy cơ ô nhiễm môi trường.
Kết quả nghiên cứu
Trong nghiên cứu kéo dài ba năm, các nhà khoa học đã khảo sát sáu trạm xử lý nước thải quy mô lớn, mỗi trạm phục vụ hơn 200.000 dân. Họ phân tích sự hiện diện của 14 loại dược phẩm phổ biến, bao gồm:
-
Kháng sinh: sulfamethoxazole
-
Thuốc chống viêm: ibuprofen, naproxen, ketoprofen, diclofenac
-
Thuốc điều trị tăng huyết áp: atenolol, propranolol, metoprolol, furosemide
-
Thuốc hướng thần: carbamazepine, fluoxetine, mianserin
-
Thuốc chống dị ứng: loratadine
Nồng độ các chất trong nước thải đầu vào dao động từ 7–1.019 ng/l, trong đó cao nhất là ketoprofen (1.019 ng/l), sulfamethoxazole (693 ng/l) và carbamazepine (624 ng/l).
Trong nước thải sau xử lý, nồng độ cao nhất ghi nhận là fluoxetine (2.266 ng/l), carbamazepine (1.555 ng/l) và sulfamethoxazole (974 ng/l).
Đối với bùn thải, các chất có nồng độ cao nhất gồm fluoxetine (406 μg/kg), carbamazepine (119 μg/kg) và metoprolol (28 μg/kg).
Hiệu quả xử lý – dao động từ 100% đến giá trị âm
Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý giữa các hợp chất khác nhau có sự biến động lớn:
-
Naproxen và axit salicylic được loại bỏ hoàn toàn (100%).
-
Ketoprofen được loại bỏ từ 66–100%, ibuprofen đạt tối đa 86%, và furosemide đạt 96–98% trong một số nhà máy.
-
Ngược lại, diclofenac, carbamazepine, fluoxetine và metoprolol có tỷ lệ loại bỏ âm, nghĩa là nồng độ sau xử lý cao hơn trước xử lý. Hiện tượng tương tự cũng ghi nhận với mianserin, propranolol và loratadine.
Lượng dược phẩm thải ra sông và rủi ro sinh thái
Để so sánh giữa các khu xử lý có quy mô khác nhau, kết quả được quy đổi theo 1.000 cư dân. Trung bình, lượng dược phẩm thải ra mỗi ngày là 524 mg/1.000 người, tương đương 191 g/năm. Với các đô thị có trên 200.000 dân, lượng phát thải tối thiểu ước tính 40 tấn dược phẩm/năm ra các con sông tại Ba Lan.
Những hợp chất có tỷ trọng phát thải lớn nhất gồm:
-
Ketoprofen (tới 55%)
-
Sulfamethoxazole (30%)
-
Carbamazepine (37%)
-
Fluoxetine (27%)
Đáng chú ý, cấu trúc các chất ô nhiễm trong nước đầu vào và đầu ra không hoàn toàn trùng khớp, cho thấy sự biến đổi phức tạp trong quá trình xử lý.
Đánh giá rủi ro sinh thái (Risk Quotient – RQ) chỉ ra rằng:
-
Fluoxetine và loratadine gây rủi ro trung bình đến cao đối với tảo, giáp xác và cá.
-
Sulfamethoxazole gây rủi ro cao với tảo, trong khi ibuprofen chỉ ở mức rủi ro trung bình.
-
Các dược phẩm khác chưa vượt ngưỡng nguy cơ sinh thái.
Các tác giả nhấn mạnh, sự hiện diện của dược phẩm trong nước thải sau xử lý và trong bùn thải là mối đe dọa nghiêm trọng đối với hệ sinh thái thủy sinh, bởi các hợp chất này bền vững về mặt hóa học, phân hủy chậm và có khả năng xâm nhập chuỗi thức ăn nếu bùn được sử dụng cho nông nghiệp.
Kết luận và định hướng nghiên cứu tiếp theo
Nghiên cứu khẳng định rằng các trạm xử lý nước thải đô thị tại Ba Lan sử dụng công nghệ bùn hoạt tính hiện nay không đủ hiệu quả trong việc loại bỏ dược phẩm. Chỉ một số hợp chất như naproxen hoặc axit salicylic được loại bỏ hoàn toàn, trong khi đa số các chất khác gần như không phân hủy được.
Tổng lượng dược phẩm thải ra hằng năm từ sáu đô thị được khảo sát ít nhất đạt 40 Mg (tấn), trong đó carbamazepine, fluoxetine, sulfamethoxazole và ketoprofen là những hợp chất đáng lo ngại nhất.
Đặc biệt, fluoxetine và loratadine được xác định là gây rủi ro cao nhất đối với sinh vật thủy sinh.
Các nhà khoa học Ba Lan kêu gọi đẩy mạnh nghiên cứu về các công nghệ xử lý tiên tiến nhằm trung hòa và loại bỏ hiệu quả dược phẩm trong quá trình xử lý nước thải, đồng thời nghiên cứu sâu hơn về tác động lâu dài của chúng đối với môi trường nước và trầm tích.
Nguồn:
- Chaber-Jarlachowicz P., Gworek B., Kalinowski R. (2025). Removal efficiency of pharmaceuticals during the wastewater treatment process: Emission and environmental risk assessment. PLoS One, 20(9): e0331211. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0331211
- https://wodnesprawy.pl/en/pharmaceuticals-in-wastewater-are-they-effectively-disposed-of/
