Jord kunne filtrere antibiotika fra renset spildevand, at beskytte grundvandet

Jord kan være et naturligt filter, der kan fungere som en tertiær behandling af spildevand, forhindre antibiotika i at forurene grundvandet, ifølge forskere, der har udført en undersøgelse ved Penn State's Living Filter.

Forskere analyserede skæbnen og transporten af ​​tre antibiotika, der er vigtige for menneskers sundhed - sulfamethoxazol, ofloxacin og trimethoprim - i jord og grundvand ved det levende filter, et 50 år gammelt spildevandsgenbrugssystem, der sprøjtevander renset spildevand fra University Park campus' spildevandsrensningsanlæg på 600 acres gård og skov. Generelt, forskere fandt ud af, at hvert antibiotikum opførte sig forskelligt, når det blev udsat for jordprofilen, men de fik indsigt i, hvordan jord kunne forbedre spildevandsrensningen.

I øjeblikket, det meste rensede spildevand i verden udledes af rensningsanlæg til floder. Imidlertid, de fleste af disse faciliteter er ikke i stand til fuldstændigt at fjerne lægemidler såsom antibiotika. Som resultat, mange floder indeholder lave niveauer af lægemidler, der er mistænkt for at skade vandlevende organismer. I vandveje, der giver drikkevand, lave niveauer af antibiotika kan udgøre sundhedsrisici for mennesker, bidrager til udvikling af antibiotikaresistens.

Et alternativ til at udlede renset spildevand i vandløb og muligvis bidrage til antibiotikaresistens og andre økologiske problemer er at sprøjte det på land, som Penn State har gjort i mere end fem årtier på Living Filter, bemærkede Jack Watson, professor i jordbundsfysik og jordbundsbiogeokemi. Hans forskergruppe i Universitetets Jordbrugshøjskole ledede undersøgelsen.

"Med lave niveauer af antibiotika i miljøet på grund af udledning af spildevandsrensningsanlæg til vandveje, bekymringen er stigende om indvirkningen på menneskers sundhed, sagde han. Jord, på grund af dets fysiske og kemiske natur, i mange tilfælde kunne tilbyde et andet behandlingsniveau for at fjerne antibiotika fra renset spildevand. Denne undersøgelse begynder at evaluere effektiviteten af ​​dette koncept."

Der er få faciliteter som Penn State's Living Filter i det østlige USA, men genbrug af spildevand til at skaffe vand til kunstvanding og genopfyldning af grundvandsmagasiner er en almindelig praksis i det tørre amerikanske Vesten og i Mellemøstens ørkener, påpegede ledende forsker Alison Franklin, en doktorand i jordbundsvidenskab og biogeokemi.

Franklin indsamlede jordprøver på et sted på Living Filter, der ikke havde modtaget kunstvanding i syv måneder, og derefter på samme sted efter én vandingsbegivenhed og igen efter 10 ugers vanding. Franklin tog også grundvandsprøver tre gange om året over fem år for at fange sæsonbestemt variation.

Forskerne fandt typisk sulfamethoxazol i de højeste koncentrationer i spildevandsrensningsanlæg med ofloxacin og trimethoprim i lavere koncentrationer. I jorden, ofloxacin var til stede i de højeste koncentrationer efter syv måneder uden kunstvanding, men sulfamethoxazol nåede ikke højere koncentrationer end ofloxacin, før efter at spildevandet blev tilført kontinuerligt. Trimethoprim blev kun påvist i jord efter 10 ugers spildevandsvanding.

Disse resultater tyder på, at ofloxacin kan forblive i jorden i lange perioder, Franklin forklarede, mens sulfamethoxazol og trimethoprim muligvis ikke forbliver, efter at spildevandsvanding er stoppet.

Grundvandskoncentrationer var typisk meget lavere end jord- eller spildevandskoncentrationer, hvor kun sulfamethoxazol blev fundet konsekvent.

"I betragtning af at antibiotika interagerer med jordprofilen og grundvandskoncentrationerne ofte var mere end 1, 000 gange lavere end spildevand, jordprofilen synes at være en passende tertiær rensning af spildevandsrensningsanlæg, " sagde hun. "Det ville føre til forbedret vandkvalitet og beskyttelse af menneskers sundhed."

Resultaterne af forskningen, som blev offentliggjort i dag, 10. september, i Tidsskrift for Miljøkvalitet , er vigtige, Franklin mener, fordi de antyder, at landanvendelse af renset spildevand i nogle tilfælde kan være en omkostningseffektiv måde, hvorpå spildevandsrensningsanlæg kan opgraderes til at fjerne antibiotika og måske andre nye forurenende stoffer, også, fra deres spildevand.

Det kunne være kritisk, Franklin mener, hvis regeringen beslutter at fastsætte standarder for vandkvalitet for antibiotika og andre lægemidler.

"Der er en masse forskning, der ser på, hvad der kan gøres på spildevandsrensningsanlæg for at forbedre deres evner til at fjerne nye forurenende stoffer - men løsningerne er dyre at implementere og kan være under 100 procent effektive, sagde hun. Så vores arbejde tyder på, at især med vandmangel, vi kunne genbruge vand og rense det, når det går ned i jordprofilen, før det når grundvandssystemet."

Alle jordbundsprofiler kan ikke forhindre antibiotika i at nå grundvandet, Franklin indrømmede, så det vil afhænge af jordkvaliteten og typen. Men disse resultater tyder på, at nogle steder, landanvendelse af renset spildevand - som det gøres i Penn State - kunne vise sig at være en økonomisk måde at fjerne antibiotika fra renset spildevand.

"Måske behøver nogle spildevandsrensningsanlæg ikke at blive fuldstændig renoveret, " sagde Franklin. "Måske kan de eftermonteres til at genbruge vandet ved at sprøjte renset spildevand på land."