Modelling of Antibiotics Behavior in the Water Environment of the Thees River, England

• Project/Area Number: 18KK0290
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 田中 宏明 京都大学, 工学研究科, 名誉教授 (70344017)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 花本 征也 金沢大学, 環境保全センター, 講師 (10727580) ; 小川 文章 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(つくば中央研究所), 上席研究員 (60589133) ; 山下 洋正 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(つくば中央研究所), 上席研究員 (80355940)
• Project Period (FY): 2018-10-09 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000); Fiscal Year 2020: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000); Fiscal Year 2019: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000); Fiscal Year 2018: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: 抗生物質 / 河川 / 流域 / 環境動態 / 畜産排水 / 生活排水 / 下水道 / 浄化槽 / 化学物質 / 畜産 / 河川水 / 底質 / 下水処理水 / 分配 / 吸着 / 分解 / 予測モデル / 桂川 / テムズ川 / 減衰速度 / 収着 / 環境予測モデル

Outline of Annual Research Achievements

2022年度は新型コロナ感染が終息していないため、日本国内での流域での抗生物質の流出についての実態調査と排出源からの流出モデルの検討を引き続いて行った。
その結果、家畜用及び人畜両用抗生物質は、人用医薬品や他の水質項目よりも対象流域における濃度の空間分布幅が大きく、局所的な高濃度地点（ホットスポット汚染）が確認された。この要因には、養豚場が家庭・事業所の浄化槽よりも戸数が少ない点、畜産場間における抗生物質の使用種別や使用原単位のばらつきが大きい点が挙げられた。
T-P・T-N・BODは家畜用抗生物質6物質の合計濃度と有意な正の相関があり、主に養豚排水に由来すると考えられたが、これらの項目の空間分布幅は家畜用抗生物質よりも大幅に小さかった。対象流域においては、河川自流の希釈等により、汚染度の高い支川においても家畜用抗生物質及びT-P・T-N・BOD等の水質項目の濃度は養豚排水より1～2オーダー程度低かったが、今後、畜産業の局所集中化により畜産場が更に大規模化された場合、放流先の希釈容量が小さくなり、更なる高濃度汚染が懸念される。
また、日英の環境省が主催する日英内分泌かく乱化学物質共同研究ワークショップが、10月31日～11月1日にオンラインで開催されたため、発表と意見交換を行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナパンデミックのため、英国への渡航ができなかったため、現地調査が行われていない。

Strategy for Future Research Activity

都府県とは家畜糞尿管理方式の異なる北海道では、農地からの家畜用抗生物質の流出が示唆される結果が得られており、北海道の畜産地域における雨天時の河川調査及び地下水調査を実施する必要がある。畜産場から排出される化学物質には、本研究で対象とした家畜用抗生物質や他の水質項目以外にも、家畜用消毒剤が考えられ、これについても汚染実態を評価する必要がある。
日英での相違を明らかにするための現地調査を行えるよう調査時期を検討する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Centre for Ecology and Hydrology(英国)
• [Int'l Joint Research] Center for Ecology and Hyrology(英国)
• [Int'l Joint Research] Center for Ecology and Hydrology(英国)
• [Journal Article] Spatiotemporal distribution of veterinary and human drugs and its predictability in Japanese catchments (2023)
  • Author(s): Hanamoto Seiya、Yamamoto-Ikemoto Ryoko、Tanaka Hiroaki
  • Journal Title: Science of The Total Environment Volume: 867 Pages: 161514-161514
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.161514
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] In-stream sorption of azithromycin and levofloxacin in a river receiving sewage treatment plant effluent (2022)
  • Author(s): Hanamoto Seiya、Yamamoto-Ikemoto Ryoko
  • Journal Title: Environmental Pollution Volume: 307 Pages: 119568-119568
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2022.119568
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Biological Activity-Based Prioritization of Pharmaceuticals in Wastewater for Environmental Monitoring: G Protein-Coupled Receptor Inhibitors (2020)
  • Author(s): Zhang Han、Ihara Mariko O.、Nakada Norihide、Tanaka Hiroaki、Ihara Masaru
  • Journal Title: Environmental Science & Technology Volume: 54 Issue: 3 Pages: 1720-1729
  • DOI: 10.1021/acs.est.9b05768
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Wastewater‐derived antagonistic activities of G protein‐coupled receptor‐acting pharmaceuticals in river water (2020)
  • Author(s): Ihara Masaru、Hanamoto Seiya、Ihara Mariko O.、Zhang Han、Tanaka Hiroaki
  • Journal Title: Journal of Applied Toxicology Volume: 2020 Issue: 7 Pages: 32077112-32077112
  • DOI: 10.1002/jat.3952
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Predicting the sorption of azithromycin and levofloxacin to sediments from mineral and organic components (2019)
  • Author(s): Hanamoto Seiya、Ogawa Fumiaki
  • Journal Title: Environmental Pollution Volume: 255 Pages: 113180-113180
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2019.113180
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The different fate of antibiotics in the Thames River, UK, and the Katsura River, Japan (2018)
  • Author(s): Hanamoto, S., Nakada, N., Johnson, AC., Jürgens, MD., Yamashita, N., Tanaka, H.
  • Journal Title: Environmental Science and Pollution Research Volume: 25 Issue: 2 Pages: 1903-1913
  • DOI: 10.1007/s11356-017-0523-z
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Source estimation of pharmaceuticals based on catchment population and in-stream attenuation in Yodo River watershed, Japan (2018)
  • Author(s): Hanamoto, S., Nakada, N., Yamashita, N., Tanaka, H.
  • Journal Title: Science of the Total Environment Volume: 615 Pages: 964-971
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.10.013
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Prediction and management of emerging chemicals in the water environment (2022)
  • Author(s): Hiroaki TANAKA, Masaru IHARA, Norihide NAKADA, Han ZHANG，Hiromasa YAMASHITA, Seiya HANAMOTO
  • Organizer: The 24rd UK-Japan Annual Scientific Workshop on Research into Environmental Endocrine Disrupting Chemicals, On-line, 31st, October, 2022.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 都市河川における陽イオン界面活性剤の存在実態と動態 (2022)
  • Author(s): 花本征也、南雄己
  • Organizer: 第57回日本水環境学会年会、2023年3月15日
• [Presentation] 浅野川における塩基性医薬品の懸濁物質への吸着 (2022)
  • Author(s): 花本征也、池本良子
  • Organizer: 第 5 6 回日本水環 境学会年会
• [Presentation] Prediction and management of emerging chemicals in the water environment (2021)
  • Author(s): Hiroaki TANAKA, Masaru IHARA, Norihide NAKADA, Han ZHANG Hiromasa YAMASHITA, Seiya HANAMOTO
  • Organizer: The 2 3 rd UK Japan Annual Scientific Workshop on Research into Environmental Endocrine Disrupting Chemicals, O n line , 29 th , November, 20 21
• [Presentation] 大淀川における動物用医薬品の通年調査と排出量予測 (2021)
  • Author(s): 花本征也、池本良子
  • Organizer: 第 55 回日本水 環境学会年会、
• [Presentation] Prediction and management of emerging chemicals in the water environment (2020)
  • Author(s): Hiroaki Tanaka, Masaru Ihara , Hiromasa Yamashita, Seiya Hanamoto
  • Organizer: The 22nd UK-Japan Annual Scientific Workshop Research into Environmental Endocrine Disrupting Chemicals & Chemicals of Emerging Concern
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Prediction and management of emerging chemicals in the water environment (2019)
  • Author(s): Hiroaki TANAKA, Masaru IHARA, Norihide NAKADA, Han ZHANG，Hiromasa YAMASHITA, Seiya HANAMOTO
  • Organizer: The 21th UK-Japan Annual Scientific Workshop on Research into Environmental Endocrine Disrupting Chemicals, Otsu, Japan, 12th, November, 2019.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Modelling the Sorption of Quinolone Antibiotic Levofloxacin on Sediments (2019)
  • Author(s): Hanamoto Seiya, Ogawa Fumiaki
  • Organizer: Water and Environmental Technology Conference 2019, Osaka, Japan, 2019 年7 月13 日
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Modelling the sorption of macrolide antibiotic azithromycin on sediments (2019)
  • Author(s): Hanamoto Seiya, Ogawa Fumiaki.
  • Organizer: 11th Micropol & Ecohazard Conference 2019, Seoul, Korea, 2019 年10 月21 日
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Detection of biological 20 activity of antidepressants in wastewater treatment plant effluents in Japan and UK using in vitro assay (2019)
  • Author(s): Daisuke Kato, Mariko Ihara, Han Zhang, Hiroaki Tanaka, Masaru Ihara
  • Organizer: The 21th UK-Japan Annual Scientific Workshop on Research into Environmental Endocrine Disrupting Chemicals, Otsu, Japan, 12th, November, 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In vitro アッセイによる日本およびイギ リスの下水放流水中の抗うつ薬様活性の検出 (2019)
  • Author(s): 加藤大典、Zhang Han、井原満理子、田中宏明、井原賢
  • Organizer: 第22 回環境ホルモン学会研究発表会、 2019 年12 月12 日、要旨集p55.
• [Presentation] Biological-activity-based prioritization of pharmaceuticals in wastewater in Japan and England (2019)
  • Author(s): Han Zhang, Masaru Ihara, Hiroaki Tanaka
  • Organizer: 第22 回環境ホルモン学会研究発表 会、2019 年12 月12 日、要旨集p64.
• [Presentation] Prediction and management of emerging chemicals in the water environment (2018)
  • Author(s): Hiroaki TANAKA, Masaru IHARA, Norihide NAKADA, Han ZHANG, Fumiaki OGAWA, Seiya HANAMOTO, Andrew JOHNSON, Monika JURGENS
  • Organizer: The 20th UK-Japan Annual Scientific Workshop on Research into Environmental Endocrine Disrupting Chemicals
  • Int'l Joint Research
• [Book] ,Attenuation and fate of pharmaceuticals in river environments. in: Manish KumarFrancisco Munoz-ArriolaHiroaki FurumaiTushara Chaminda:resilience, response, and risk in water systems. (2020)
  • Author(s): Hanamoto, S.
  • Publisher: Springer-Link
  • ISBN: 9789811546686