HABILITATIONSSCHRIFT

 


Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – University of Veterinary Medicine Hannover – Foundation / Library

 

Gerd Hamscher

 

Entwicklung und Einsatz neuer rückstandsanalytischer Nachweisverfahren

für Antibiotika und Antiparasitika in Umwelt- und Lebensmittelproben

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-h2201

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Habilitationsschrift, 2003

text

/dissertations/h_hamscher03.pdf

Zusammenfassung

Die hier vorgestellten Untersuchungen zeigten, dass der Einsatz beträchtlicher Mengen Tierarzneimittel in der intensiven Tierhaltung zum Eintrag von Tetracyclinen und Sulfonamiden insbesondere in die Gülle und in den Boden führen kann. Im Falle des Sulfamethazins wurde auch ein Eintrag in das Grundwasser nachgewiesen. Darüber hinaus wurde entdeckt, dass Antibiotika gebunden an Staubpartikel in die Stallluft gelangen können.

Mittels neuentwickelter HPLC-MS-MS-Verfahren wurden Tetracycline in landwirtschaftlichen Nutzflächen in Konzentrationen von mehreren Hundert µg/kg nachgewiesen. Tetracycline können im Boden persistente Rückstände bilden und die wiederholte Gülleausbringung

kann zu einer Akkumulation im Boden führen. Eine Verlagerung von Tetracyclinen in tiefere Bodenschichten oder in das Grundwasser wurde nicht beobachtet, da die Antibiotika im Oberboden stark sorbiert wurden. Untersuchungen an der gleichen Fläche zeigten, dass Sulfamethazin im Oberboden nur in Konzentrationen von wenigen µg/kg detektierbar war.

Trotz dieser sehr geringen Konzentrationen im Boden konnte Sulfamethazin wiederholt in Grundwasserproben in 1,40 m Tiefe nachgewiesen werden. Diese Studien zeigten zum ersten Mal den kontinuierlichen Eintrag eines Tierarzneimittels vom Boden in das Grundwasser. Der Eintrag verschiedener Antibiotika über Stallstäube im mg/kg-Bereich wurde im Rahmen dieser Arbeit erstmalig beschrieben. Möglicherweise liegt hierin ein bislang nicht beachtetes

unmittelbares gesundheitliches Risiko für Landwirte durch die Inhalation antibiotikabelasteter Stäube. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um ein besseres Verständnis des Vorkommens, des Verbleibs und des Verhaltens sowie möglicher Effekte von Tierarzneimitteln in der Umwelt zu gewinnen.

Zur erstmaligen systematischen Untersuchung des Propoxureinsatzes im belegten Legehennenstall wurde eine selektive Probenvorbereitung sowie ein sensitives HPLC-DADVerfahren zur Bestimmung von Propoxur im Hühnerei entwickelt. Nach einer praxisüblichen

Behandlung des Stalls wurden in 2,6% der untersuchten Eier Propoxurrückstände oberhalb des Grenzwertes der Rückstands-Höchstmengenverordnung von 50 µg/kg gefunden. Die meisten Überschreitungen und höchsten mittleren Konzentrationen wurden in Eiern aus Käfighaltung gemessen. Insofern sollte der derzeitige Einsatz von Propoxur insbesondere in der Käfighaltung einer kritischen Neubewertung unterzogen werden. Nach geringfügigen Modifizierungen kann die Methode auch zum Nachweis von Phoxim oder Deltamethrin in Eiern eingesetzt werden.

 

Summary

The investigations presented here demonstrated that the use of high amounts of veterinary drugs led primarily to residues of tetracycline and sulfonamide antibiotics in liquid manure and soil, and – in the case of sulfamethazine – also in ground water. Another important finding

from this work was, that various antibiotics used as veterinary drugs can attach to dust particles and spread through the air of pig confinement buildings.

Newly developed sophisticated analytical HPLC-MS-MS techniques led to the detection of tetracyclines on farmed land at concentrations of up to several hundred µg/kg soil, demonstrating that this group of antibiotics is persistent and may accumulate in soil after repeated

fertilization with liquid manure from intensive pig farming. These field studies gave no proof of leaching of these compounds into deeper soil segments or into groundwater because of the strong sorption of the drugs in topsoil. By investigating the same fields it could be shown that

sulfamethazine occurred in significantly lower concentrations (a few µg/kg) in the plough layer. Although apparently present in soil at very low concentrations, sulfamethazine could be detected in groundwater samples 1.40 m below soil surface. This provides the first direct

evidence for a continuous leaching of a veterinary drug from soil into groundwater under field conditions. Furthermore, a new entrance route for veterinary drugs into the environment has been discovered. Various antibiotics used as veterinary drugs can attach to dust particles in

the mg/kg-range and spread through the air of pig confinement buildings. This retrospective study provides the first evidence of a heretofore unsuspected direct risk for human health arising from the inhalation of dust contaminated with a cocktail of antibiotics. Further investigations are highly recommended to obtain deeper insights into the occurrence, fate and behaviour of veterinary drugs in the environment, as well as possible effects.

It was also demonstrated that HPLC-DAD combined with a selective sample cleanup is a sensitive method for the detection of propoxur in eggs even at the low µg/kg level. The application of the newly developed method demonstrated that the current use of this pesticide in

henhouses can lead to significant residues in eggs even above maximum residue levels.

Therefore, the present application of propoxur (especially in battery cages) should be critically reevaluated. With slight modifications, the method developed here can also be succesfully applied to the detection of phoxim and deltamethrin in eggs.

 

keywords

Tierarzneimittel, Lebensmittel, Umwelt, veterinary drugs, food, environment

kb

6.757