Vliv adaptace aktivovaného kalu na biodegradaci antibiotik a akumulaci genů resistence

Abstract

Aktivovaný kal na čistírnách odpadních vod je neustále vystavován nízkým koncentracím antimikrobiálních látek a dalších léčiv. To vyvolává otázku, jak mikroorganismy k těmto látkám na čistírně odpadních vod přistupují. Zda jsou schopny se v tomto prostředí na tyto látky adaptovat, degradovat je, případně je využít jako substrát. Nebo jestli jsou tyto látky aktivovaným kalem opomíjeny. Pro posouzení adaptace aktivovaného kalu byla využita metoda PCR pro sledování genů resistence a testy biologické rozložitelnosti. Pro testy byl využit aktivovaný kal z ČOV a kal adaptovaný v laboratorních SBR modelech při koncentracích antibiotik 500 ng∙l−1 a 500 μg∙l−1. Biologická rozložitelnost byla posuzována dle normy ČSN ISO 14593. Testované látky byly sledovány pomocí skupinového stanovení celkového anorganického uhlíku. Jako testované látky byly vybrány: benzylpenicilin, ampicilin, streptomycin, erythromycin, chloramfenikol, sulfamethoxazol a trimetoprim. Aktivovaný kal z čistírny odpadních vod neměl vyvinutou aktivitu k biodegradaci testovaných antibiotik. Je pravděpodobné, že vysoké zatížení snadno biologicky rozložitelným substrátem a krátké zdržení odpadní vody na ČOV, vede k tomu, že mikroorganismy aktivovaného kalu nejsou nuceny tyto látky aktivně utilizovat a brání se jim pouze tvorbou obranných mechanismů pomocí genů antibiotické resistence. Nízké koncentrace antibiotik v SBR modelech vytvářely selekční tlak na mikroorganismy a podněcovaly šíření genů antibiotické resistence. English Activated sludge in wastewater treatment plants is constantly exposed to low concentrations of antimicrobials and other drugs. This raises the question of how microorganisms approach to these substances in the sewage treatment plant. Whether they can adapt, degrade, or use antibiotics as a substrate in this environment or the activated sludge neglects these substances. To assess the adaptation of activated sludge, the PCR method for monitoring antibiotic resistance genes and biodegradability tests were used. These tests were carried out with activated sludge from WWTP and sludge adapted in laboratory SBR models at 500 ng∙l−1 and 500 μg∙l−1 of chosen antibiotics. Their biodegradability was assessed according to ČSN ISO 14593. The tested substances were monitored by group determination of total inorganic carbon. The chosen substances were: benzylpenicillin, ampicillin, streptomycin, erythromycin, chloramphenicol, sulfamethoxazole and trimethoprim. Activated sludge had no developed activity for biodegradation of tested antibiotics. It is likely that the high load of readily biodegradable substrate and the short retention of the wastewater at the WWTP lead to the activated sludge not being forced to actively utilize these substances and will only prevent from them by forming defence mechanisms using antibiotic resistance genes. Low concentrations of antibiotics in SBR models produced selective pressure on microorganisms and stimulated the spread of antibiotic resistance genes.