Occurrence of selected Covid-19 drugs in surface water resources: a review of their sources, pathways, receptors, fate, ecotoxicity, and possible interactions with heavy metals in aquatic ecosystems

Environ Geochem Health. 2024 Nov 28;47(1):3. doi: 10.1007/s10653-024-02293-9.

Abstract

The outbreak of the coronavirus disease 2019 (Covid-19) led to the high consumption of antibiotics such as azithromycin as well as corticosteroids such as prednisone, prednisolone, and dexamethasone used to treat the disease. Seemingly, the concentrations of these four Covid-19 drugs increased in wastewater effluents and surface water resources. This is due to the failure of traditional wastewater treatment facilities (WWTFs) to eliminate pharmaceuticals from wastewater. Therefore, the objective of the current research was to review the present state of literature on the occurrence of four Covid-19 drugs in water resources, the associated risks and toxicity, their fate, as well as the emergence of combined pollutants of Covid-19 drugs and heavy metals. From late 2019 to date, azithromycin was observed at concentrations of 935 ng/L, prednisone at 433 ng/L, prednisolone at 0.66 ng/L, and dexamethasone at 360 ng/L, respectively, in surface water resources. These concentrations had increased substantially in water resources and were all attributed to pollution by wastewater effluents and the rise in Covid-?19 infections. This phenomenon was also exacerbated by the observation of the pseudo-persistence of Covid-19 drugs, long half-life periods, as well as the excretion of Covid-19 drugs from the human body with about 30?90% of the parent drug. Nonetheless, the aquatic and human health toxicity and risks of Covid-19 drugs in water resources are unknown as the concentrations are deemed too low; thus, neglecting the possible long-term effects. Also, the accumulation of Covid-19 drugs in water resources presents the possible development of combined pollutants of Covid-19 drugs and heavy metals that are yet to be investigated. The risks and toxicity of the combined pollutants, including the fate of the Covid-19 drugs in water resources remains a research gap that undoubtably needs to be investigated.

Der Ausbruch der Coronavirus-Krankheit 2019 (Covid-19) führte zu einem hohen Verbrauch von Antibiotika wie Azithromycin sowie Kortikosteroiden wie Prednison, Prednisolon und Dexamethason, die zur Behandlung der Krankheit eingesetzt wurden. Anscheinend stiegen die Konzentrationen dieser vier Covid-19-Medikamente in den Abwässern und Oberflächenwasserressourcen an. Dies ist darauf zurückzuführen, dass traditionelle Kläranlagen es nicht geschafft haben, Arzneimittel aus dem Abwasser zu eliminieren. Ziel der aktuellen Forschung war es daher, den aktuellen Stand der Literatur über das Vorkommen von vier Covid-19-Medikamenten in Wasserressourcen, die damit verbundenen Risiken und Toxizität, ihr Schicksal sowie das Auftreten von kombinierten Schadstoffen von Covid-19-Medikamenten und Schwermetallen zu überprüfen. Von Ende 2019 bis heute wurde Azithromycin in Konzentrationen von 935 ng/L, Prednison bei 433 ng/L, Prednisolon bei 0,66 ng/L und Dexamethason bei 360 ng/L in Oberflächenwasserressourcen beobachtet. Diese Konzentrationen waren in den Wasserressourcen erheblich gestiegen und wurden alle auf die Verschmutzung durch Abwässer und den Anstieg der Covid-19-Infektionen zurückgeführt. Dieses Phänomen wurde auch durch die Beobachtung der Pseudopersistenz von Covid-19- Medikamenten, langer Halbwertszeiten sowie der Ausscheidung von Covid-19-Medikamenten aus dem menschlichen Körper mit etwa 30 % bis 90 % des Mutterarzneimittels verschärft. Die Toxizität und die Risiken von Covid-19-Medikamenten in den Wasserressourcen für die aquatische und menschliche Gesundheit sind jedoch nicht bekannt, da die Konzentrationen als zu niedrig eingestuft werden. So werden die möglichen Langzeitwirkungen vernachlässigt. Auch die Akkumulation von Covid-19-Medikamenten in den Wasserressourcen stellt die mögliche Entwicklung von kombinierten Schadstoffen aus Covid-19-Medikamenten und Schwermetallen dar, die noch untersucht werden müssen. Die Risiken und die Toxizität der kombinierten Schadstoffe, einschließlich des Verbleibs der Covid-19-Medikamente in den Wasserressourcen, bleiben eine Forschungslücke, die zweifellos untersucht werden muss.

L?épidémie de la maladie à coronavirus 2019 (Covid-19) a entraîné une forte consommation d?antibiotiques tels que l?azithromycine ainsi que de corticostéroïdes tels que la prednisone, la prednisolone et la dexaméthasone utilisés pour traiter la maladie. Apparemment, les concentrations de ces quatre médicaments Covid-19 ont augmenté dans les effluents d?eaux usées et les ressources en eau de surface. Cela est dû à l?incapacité des installations traditionnelles de traitement des eaux usées (WWTF) à éliminer les produits pharmaceutiques des eaux usées. Par conséquent, l?objectif de la présente recherche était de passer en revue l?état actuel de la littérature sur l?apparition de quatre médicaments Covid-19 dans les ressources en eau, les risques et la toxicité associés, leur devenir, ainsi que l?émergence de polluants combinés des médicaments Covid-19 et des métaux lourds. De la fin de 2019 à ce jour, l?azithromycine a été observée à des concentrations de 935 ng/L, de 433 ng/L de prednisone, de 0,66 ng/L de prednisolone et de 360 ng/L, respectivement, dans les ressources en eau de surface. Ces concentrations avaient considérablement augmenté dans les ressources en eau et étaient toutes attribuées à la pollution par les effluents d?eaux usées et à l?augmentation des infections au Covid-19. Ce phénomène a également été exacerbé par l?observation de la pseudo-persistance des médicaments Covid-19, des longues périodes de demi-vie, ainsi que de l?excrétion des médicaments Covid-19 du corps humain avec environ 30 à 90 % du médicament parent. Néanmoins, la toxicité et les risques pour la santé aquatique et humaine des médicaments Covid-19 dans les ressources en eau sont inconnus car les concentrations sont jugées trop faibles ; négligeant ainsi les effetspossibles à long terme. Aussi, l?accumulation de médicaments Covid-19 dans les ressources en eau présente le développement possible de polluants combinés de médicaments Covid-19 et de métaux lourds qui doivent encore être étudiés. Les risques et la toxicité des polluants combinés, y compris le devenir des médicaments Covid-19 dans les ressources en eau, restent une lacune de la recherche qui doit sans aucun doute être étudiée.

El brote de la enfermedad por coronavirus 2019 (Covid-19) provocó un alto consumo de antibióticos como la azitromicina, así como de corticosteroides como la prednisona, la prednisolona y la dexametasona utilizados para tratar la enfermedad. Al parecer, las concentraciones de estos cuatro medicamentos contra el Covid-19 aumentaron en los efluentes de aguas residuales y en los recursos hídricos superficiales. Esto se debe al fracaso de las instalaciones tradicionales de tratamiento de aguas residuales (WWTF) para eliminar los productos farmacéuticos de las aguas residuales. Por lo tanto, el objetivo de la presente investigación fue revisar el estado actual de la literatura sobre la ocurrencia de cuatro medicamentos Covid-19 en los recursos hídricos, los riesgos y toxicidad asociados, su destino, así como la aparición de contaminantes combinados de medicamentos Covid-19 y metales pesados. Desde finales de 2019 hasta la fecha, se observó azitromicina en concentraciones de 935 ng/L, prednisona en 433 ng/L, prednisolona en 0,66 ng/L y dexametasona en 360 ng/L, respectivamente, en recursos de aguas superficiales. Estas concentraciones habían aumentado sustancialmente en los recursos hídricos y se atribuyeron a la contaminación por efluentes de aguas residuales y al aumento de las infecciones por Covid-19. Este fenómeno también se vio exacerbado por la observación de la pseudopersistencia de los medicamentos Covid-19, los largos períodos de vida media, así como la excreción de medicamentos Covid-19 del cuerpo humano con aproximadamente el 30%-90% del medicamento original. No obstante, se desconoce la toxicidad y los riesgos para la salud acuática y humana de los medicamentos contra la COVID-19 en los recursos hídricos, ya que las concentraciones se consideran demasiado bajas; por lo tanto, descuidando los posibles efectos a largo plazo. Además, la acumulación de medicamentos Covid-19 en los recursos hídricos presenta el posible desarrollo de contaminantes combinados de medicamentos Covid-19 y metales pesados que aún no se han investigado. Los riesgos y la toxicidad de los contaminantes combinados, incluido el destino de los medicamentos contra la COVID-19 en los recursos hídricos, siguen siendo una laguna de investigación que, sin duda, debe ser investigada.

L'epidemia di coronavirus 2019 (Covid-19) ha portato all'elevato consumo di antibiotici come l'azitromicina e di corticosteroidi come il prednisone, il prednisolone e il desametasone usati per trattare la malattia. Apparentemente, le concentrazioni di questi quattro farmaci Covid-19 sono aumentate negli effluenti delle acque reflue e nelle risorse idriche superficiali. Ciò è dovuto al fallimento degli impianti tradizionali di trattamento delle acque reflue (WWTF) nell'eliminare i prodotti farmaceutici dalle acque reflue. Pertanto, l'obiettivo della presente ricerca è stato quello di esaminare lo stato attuale della letteratura sulla presenza di quattro farmaci Covid-19 nelle risorse idriche, i rischi e la tossicità associati, il loro destino, nonché l'emergere di inquinanti combinati di farmaci Covid-19 e metalli pesanti. Dalla fine del 2019 ad oggi, l'azitromicina è stata osservata a concentrazioni di 935 ng/L, il prednisone a 433 ng/L, il prednisolone a 0,66 ng/L e il desametasone a 360 ng/L, rispettivamente, nelle risorse idriche superficiali. Questeconcentrazioni sono aumentate notevolmente nelle risorse idriche e sono state tutte attribuite all'inquinamento da acque reflue e all'aumento delle infezioni da Covid-19. Questo fenomeno è stato esacerbato anche dall'osservazione della pseudo-persistenza dei farmaci Covid-19, dei lunghi periodi di emivita, nonché dell'escrezione di farmaci Covid-19 dal corpo umano con circa il 30%-90% del farmaco genitore. Tuttavia, la tossicità e i rischi per la salute acquatica e umana dei farmaci Covid-19 nelle risorse idriche sono sconosciuti in quanto le concentrazioni sono ritenute troppo basse; trascurando così i possibili effetti a lungo termine. Inoltre, l'accumulo di farmaci Covid-19 nelle risorse idriche presenta il possibile sviluppo di inquinanti combinati di farmaci Covid-19 e metalli pesanti che devono ancora essere studiati. I rischi e la tossicità degli inquinanti combinati, compreso il destino dei farmaci Covid-19 nelle risorse idriche, rimangono una lacuna di ricerca che senza dubbio deve essere indagata.

Keywords: Combined pollutants; Covid-19 drugs; Emerging pollutants; Heavy metals; Surface water resources; Wastewater effluent.

Publication types

  • Review

MeSH terms

  • Antiviral Agents
  • COVID-19 / epidemiology
  • Ecosystem
  • Environmental Monitoring
  • Humans
  • Metals, Heavy* / analysis
  • SARS-CoV-2
  • Wastewater* / chemistry
  • Water Pollutants, Chemical* / analysis
  • Water Resources

Substances

  • Water Pollutants, Chemical
  • Metals, Heavy
  • Wastewater
  • Antiviral Agents