Skip to main content
European Commission logo print header

ANtibioticS and mobile resistance elements in WastEwater Reuse applications: risks and innovative solutions

Article Category

Article available in the following languages:

Co dzieje się z antybiotykami i opornością na antybiotyki, gdy w rolnictwie korzysta się z oczyszczonych ścieków?

Ponowne wykorzystanie oczyszczonych ścieków jest uznawane za interesujący i ekologiczny sposób gospodarowania wodą w rolnictwie. W ramach inicjatywy ANSWER analizowano rozpowszechnianie się i przenikanie antybiotyków z oczyszczonych ścieków do gleby i upraw oraz wynikającą z tego antybiotykooporność, badając jednocześnie, jak na ten proces wpływają określone warunki.

Zmiana klimatu i środowisko icon Zmiana klimatu i środowisko
Zdrowie icon Zdrowie

Antybiotyki dostają się do kanalizacji wraz z ludzkimi odchodami. Ponieważ większość antybiotyków jest oporna na biologiczne uzdatnianie wody w miejskich oczyszczalniach ścieków, istnieje większe prawdopodobieństwo, że przenikną one – jako związki macierzyste lub produkty przemiany materii – do środowiska i zbóż nawadnianych wodą z oczyszczonych ścieków. To właśnie oczyszczalnie ścieków odpowiadają za rozpowszechnianie opornych na antybiotyki bakterii i przekazywanie genów antybiotykooporności, a także innych ruchomych elementów genetycznych. Wciąż jednak niewiele wiemy o tym, jaką ich ilość mogą wchłaniać uprawy nawadniane oczyszczonymi ściekami.

Ocena poziomu antybiotykoopornych bakterii i genów w oczyszczonych ściekach i środowiskach przyjmujących

Dzięki wsparciu uzyskanemu w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie” uczestnicy projektu ANSWER zbadali zagrożenia związane z ponownym wykorzystaniem miejskich ścieków w rolnictwie. Zadanie to zostało wykonane przez multidyscyplinarne konsorcjum zrzeszające doświadczonych badaczy zarówno ze środowiska akademickiego, jak i spoza niego, a także naukowców na początku swojej kariery. W ramach inicjatywy przeanalizowano cały cykl ponownego wykorzystania ścieków, zaczynając od ich uzdatniania. W tym celu użyto gotowych i dopiero opracowanych schematów postępowania w mikrobiologii oraz systemów biodetekcji do monitorowania bakterii/genów opornych na antybiotyki. Ponadto przeanalizowano również, co dzieje się z nimi w glebie/zbożach i zasobach wodnych. Wykorzystano do tego zaawansowaną analizę chemiczną i testy uwzględniające nowe toksykologiczne punkty końcowe. „W wyniku naszych prac doszliśmy do wielu interesujących odkryć. Dowiedzieliśmy się na przykład, że bakterie egzogenne, które rozwijają się w wodzie, mogę przetrwać w glebie przez długi czas”, opowiada koordynatorka projektu Despo Fatta-Kassinos z Uniwersytetu Cypryjskiego. Jak dodaje badaczka „określone ruchome geny antybiotykooporności są ściśle związane ze zrzutami ścieków, na które można ukierunkować badania, by śledzić dynamikę w łańcuchu ścieki-gleba-uprawy”. Wykorzystując eksperymenty i modele, a także zaawansowane narzędzia do analiz chemicznych, mikrobiologicznych i molekularnych, młodzi naukowcy monitorowali przenikanie antybiotyków oraz antybiotykoopornych bakterii i genów w kontrolowanych i rzeczywistych warunkach środowiskowych na Cyprze, w Hiszpanii i Portugalii. W celu określenia skali absorpcji badacze obliczyli zawartość tych substancji i bakterii w różnych uprawach.

Redukcja bakterii i genów antybiotykoopornych

W ramach współpracy przeanalizowane różne tradycyjne i nowoczesne techniki oczyszczania wody pod kątem eliminacji antybiotyków oraz bakterii i genów antybiotykoopornych, w tym takie rozwiązania, jak osad czynny, ozonowanie, filtracja membranowa i fotokataliza. Odkryto między innymi, że skuteczność oczyszczania osadem czynnym zależy od warunków operacyjnych, aktywności mikroorganizmów i czynników selekcyjnych. W wypadku filtracji okazało się, że skutecznie z redukowanie poziomu genów antybiotykoopornych radzą sobie membrany, których molekularna granica rozdzielania wynosi 5 kDa.

Absorpcja przez uprawy

Naukowcy odkryli również, że obecność genów antybiotykoopornych w uprawach wynika z nawożenia ich obornikiem, nie zaś z irygacji wodą. Kierowniczka naukowa projektu Irene Michael-Kordatou zauważa: „Jednym z istotnych sukcesów tej inicjatywy było opracowanie modelu ludzkiego żołądka, który może pomóc w ocenie potencjalnych zagrożeń wynikających z przenikania bakterii i genów antybiotykoopornych poprzez spożywanie plonów nawadnianych wodą odzyskaną ze ścieków”. Doprowadziło to do odkrycia, że bakterie/geny antybiotykooporne są w stanie przetrwać bardzo długo, i potwierdziło hipotezę o ich potencjalnym przenikaniu do ciała ludzkiego, która wymaga jeszcze zgłębienia.

Znaczenie i przyszłe kierunki działań projektu ANSWER

W ramach projektu ANSWER powstała baza danych (utrzymywana na platformie Norman Network) służąca wymianie informacji o antybiotykach oraz bakteriach i genach antybiotykoopornych, która ma służyć poszerzaniu wiedzy o ich wpływie na środowisko i zdrowie. Partnerzy projektu wydali również zalecenia, które mają służyć dalszemu wsparciu procesów decyzyjnych dotyczących stosownego ustawodawstwa w zakresie irygacji oczyszczonymi ściekami. Wydano również książkę edukacyjną dla dzieci pod tytułem „The Secret Handbook of the Blue Circle”, która ma służyć upowszechnieniu wiedzy o obiegu wody i ponownym wykorzystaniu wody ze ścieków. Fatta-Kassinos jest przekonana, że w przyszłości „sieć ANSWER może mieć znaczący wpływ na zasady dotyczące ponownego wykorzystania ścieków, chroniąc przy tym środowisko i ludzkie zdrowie.

Słowa kluczowe

ANSWER, antybiotyki, bakterie antybiotykooporne, geny antybiotykooporne, oczyszczanie ścieków, oczyszczalnie, uprawy, przekazywanie, oczyszczone ścieki

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania