Forskere finder antibiotikaresistente gener udbredt i grundvandet

Med klimaændringerne følger stigende vandmangel, og potentielt længere tørkeperioder. Da politiske beslutningstagere omgående ser på spildevandsgenanvendelse for at dæmme op for kløften i vandressourcerne, spørgsmålet er - hvordan man bedst kan genbruge vand og sikre den offentlige sikkerhed. Nye og nye forurenende stoffer som antibiotikaresistente gener (ARG'er) udgør en potentiel fare for den offentlige sikkerhed og vandsikkerhed. En bekymring er spredningen af ​​ARG'er gennem vandsystemet og en stigning i udviklingen af ​​antibiotika-resistente super bugs.

Adam Smith, Adjunkt i Sonny Astani Department of Civil and Environmental Engineering ved University of Southern California, og et team af forskere, herunder Moustapha Harb, en adjunkt ved Libanese American University og USC Viterbi School of Engineering Ph.D. studerende Phillip Wang og Ali Zarei-Baygi, undersøgte og sammenlignede prøver fra et avanceret grundvandsbehandlingsanlæg i det sydlige Californien og grundvandsmagasiner for at påvise forskelle i ARG-koncentrationer. Mens de fandt ud af, at det avancerede grundvandsbehandlingsanlæg reducerede næsten alle målrettede ARG'er til under detektionsgrænserne, grundvandsprøver havde en allestedsnærværende tilstedeværelse af ARG'er på både kontrolsteder og steder genopfyldt med vand fra det avancerede vandbehandlingsanlæg.

Historisk set, indirekte genbrugsbehandlingsmetoder, hvor en miljøbarriere er et mellemtrin i vandrensningsprocessen, har været mere populære end den direkte "toilet til tap"-proces. Mens indirekte metoder til vandgenbrugsbehandling var, fra en offentlig opfattelse og appetit, anses for mere pålidelig, det er faktisk direkte genbrug "toilet to tap" -tilgange, som ikke indfører en miljøbuffer, der producerer sikrere, mere rent vand til drikkevand. Årsagen til dette ligger i den måde, ARG'er i miljøet kan forurene genbrugsvand til drikkevand. Disse resultater blev fremhævet i en undersøgelse offentliggjort i Miljøvidenskab og teknologibreve .

Hvordan ARG'er spredes gennem vandbehandlingssystemer

Mens nogle ARG'er forekommer naturligt i mikrobielle samfund, antibiotika, ARG'er og antibiotikaresistente patogener er stigende i vandkilder som følge af overforbrug af antibiotika generelt. I en typisk vandbehandlingscyklus, Spildevand renses først på et spildevandsbehandlingsanlæg. Undersøgelsen viste, at dette vand forbliver højt i ARG'er, da de fortsætter under hele behandlingsprocessen. Herfra, vand beregnet til genbrug af drikkevand renses yderligere ved hjælp af avancerede fysiske og kemiske teknikker, herunder omvendt osmose - en proces, der bruger en delvist permeabel membran til at rense drikkevand.

I et indirekte genbrugsskema, det rensede vand vil blive infunderet tilbage i en miljøbuffer, som et grundvandsmagasin. Senere, vand trækkes fra akviferen og behandles yderligere på et drikkevandsrensningsanlæg, før det tilføjes til den offentlige vandforsyning. I modsætning, i direkte genbrugstilgange, renset vand vender ikke tilbage til en miljøbuffer, men i stedet, forbliver inden for det konstruerede vandkredsløb, går fra spildevandsanlægget til vandgenbrugsanlægget til drikkevandsanlægget og derefter ud til din hane

At se på forskellene i ARG'er mellem forskellige vandkilder er utrolig vigtigt for at overveje fremtidige sundhedsfarer, som udvikling af super bugs, sagde Smith. Da spildevandsrensningsanlæg generelt ikke er designet til fjernelse af mikroforurenende stoffer som antibiotika, de har en tendens til at vedvare i behandlingssystemer, fører til høje tætheder af ARG-resistente bakterier på forskellige stadier af behandlingen. Når dette vand indføres i en grundvandsmagasin, hvor ARG'er allerede forekommer naturligt, det kan blive forurenet med ARG'er og antibiotikaresistente bakterier. For yderligere at komplicere problemet, ARG'er overføres let gennem horisontal genoverførsel, øger risikoen for antibiotikaresistente patogener.

"ARG'er er ikke reguleret på nogen måde og er en udfordrende ny forurening af bekymring på grund af vores afhængighed af biologisk behandling i det konstruerede vandkredsløb, " sagde Smith. "Fordi de er biologiske kontaminanter - små fragmenter af DNA, der frigives til miljøet - kan bakterier, der er til stede i modtagende miljøer, optage dem, bliver selv modstandsdygtige, og videreføre spredningen af ​​modstand."

Genbrug af spildevand er den fremherskende mulighed for at håndtere et stigende pres på den globale vandforsyning og kan være at foretrække frem for muligheder som afsaltning, which is expensive and energy inefficient by comparison. Imidlertid, the danger of spreading antibiotic resistance is one that should inform which methodologies gain more traction and investment as we look ahead Smith said. Eliminating unknowns that persist in the environmental water buffers could be one way to ensure water that reaches our taps is clean of ARGs and other harmful contaminants.

"Lessening the global spread of antibiotic resistance will require an interdisciplinary approach that spans environmental and clinical systems. We must act fast before we enter a so called 'post-antibiotic world' where bacterial infections become impossible to treat, " Smith said.