Συντάχθηκε 21-12-2022 15:03
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 13/01/2023 10:00
Λήξη: 13/01/2023 11:00
ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Όνοματεπώνυμο Φοιτητή: Ελευθερία Σπερελάκη
Α.Μ.: 2014050035
Ημερομηνία Παρουσίασης: 13/1/2023
Ώρα: 10:00-11:00
Αίθουσα: Εξέταση μέσω της πλατφόρμας zoom
https://tuc-gr.zoom.us/j/91779467960?pwd=cE4yempXQ2N5dTlLV0x6NUYyQmd2dz09
Θέμα ΔE «Επεξεργασία αστικών υγρών αποβλήτων: έλεγχος οικοτοξικότητας και διασποράς βακτηριακής ανθεκτικότητας σε αντιβιοτικά»
Title « Municipal wastewater treatment: assessment of ecotoxicity and dispersion of bacterial antibiotic resistance »
Επιβλέπων: Δανάη Βενιέρη
Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:
- Δανάη Βενιέρη
- Ελευθερία Ψυλλάκη
- Νικόλαος Παρανυχιανάκης
Περίληψη:
Η μικροβιακή αντοχή αποτελεί ίσως τη μεγαλύτερη διαχρονική απειλή για τη δημόσια υγεία. Ιδιαίτερα σήμερα, στην εποχή της πολυ-αντοχής η ανθρωπότητα αντιμετωπίζει τον κίνδυνο να μην είναι σε θέση να θεραπεύσει λοιμώξεις από κοινά βακτήρια. Παγκόσμιοι και κρατικοί φορείς υγείας συνιστούν περιορισμό στην αλόγιστη χρήση αντιβιοτικών φαρμάκων, ενώ η επιστημονική κοινότητα διερευνά μεθόδους για τον περιορισμό της μετάδοσης της βακτηριακής ανθεκτικότητας.
Οι μονάδες επεξεργασίας αστικών υγρών αποβλήτων ως αποδέκτες των απορρίψεων του ανθρώπινου μεταβολισμού, αποτελούν ιδανικά περιβάλλοντα για την εξέλιξη και την εξάπλωση της ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά φάρμακα. Επίσης, η ύπαρξη αντιβιοτικών ως χημικών ρύπων στα υγρά απόβλητα ενέχουν σοβαρούς κινδύνους για τα υδάτινα οικοσυστήματα, στα οποία απελευθερώνονται έπειτα από την επεξεργασία τους. Προς διερεύνηση των παραπάνω κινδύνων, η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει αστικά λύματα από την ΕΕΛ Γερανίου της ΔΕΥΑΒΑ δήμου Πλατανιά στα Χανιά.
Οι δειγματοληψίες πραγματοποιήθηκαν για τους μήνες από Οκτώβριο 2021 έως Φεβρουάριο 2022 και Μάιο 2022 και τα δείγματα προέρχονταν από τρία στάδια: α) από την είσοδο της μονάδας πριν τη πρωτοβάθμια επεξεργασία β) μετά τη δευτεροβάθμια επεξεργασία και πριν τη χλωρίωση γ) από την έξοδο της μονάδας. Σκοπός, ήταν η απομόνωση των βακτηριακών στελεχών Klebsiella pneumoniae και Staphylococcus aureus για να ελεγχθεί η αποδοτικότητα των μεθόδων επεξεργασίας στην απομάκρυνση ή αδρανοποίηση των βακτηρίων και στη συνέχεια ελέγχθηκε η διαφοροποίηση της ανθεκτικότητας τους σε συγκεκριμένα αντιβιοτικά. Τα αντιβιοτικά που δοκιμάστηκαν ήταν η Αμοξικιλλίνη, η Σιπροφλοξασίνη και η Σουλφομεθοξαζόλη και η μέθοδος ελέγχου ήταν αυτή της ελάχιστης ανασταλτικής συγκέντρωσης MIC60 που εκφράζει τη συγκέντρωση αντιβιοτικού που αναστέλλει την ανάπτυξη στο 60% του βακτηριακού πληθυσμού. Τα περισσότερα βακτηριακά στελέχη που απομονώθηκαν από δείγματα πριν και μετά την επεξεργασία των λυμάτων εμφανίστηκαν ανθεκτικά στην Αμοξικιλλίνη ενώ τα λιγότερα ανθεκτικά στελέχη αφορούσαν τη Σιπροφλοξασίνη. Στη περίπτωση της Σουλφομεθοξαζόλης τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα στελέχη μετά την επεξεργασία τους στην εγκατάσταση απέκτησαν περισσότερη ευαισθησία στο συγκεκριμένο αντιβιοτικό. Στη συνέχεια, έγινε ανίχνευση και ποσοτικοποίηση του γονιδίου ανθεκτικότητας sul II που σχετίζεται με το υπό μελέτη αντιβιοτικό Σουλφομεθοξαζόλη και του γονιδίου 16S rRNA που αντιστοιχεί στο συνολικό βακτηριακό γενετικό υλικό που υπάρχει στα υγρά απόβλητα. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν μείωση και των δύο γονιδίων στην έξοδο της μονάδας επεξεργασίας με μείωση της τάξεως των 2,2 Logs για το sul II και 3-6 Logs για το 16S rRNA. Αντιθέτως, ο λόγος του sul II προς το 16S rRNA παρουσίασε αύξηση στην έξοδο κατά 4 περίπου Logs, γεγονός που επιβεβαιώνει ότι οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων έχουν ενεργό ρόλο στη μετάδοση βακτηριακής ανθεκτικότητας.
Η οικοτοξικότητα των δειγμάτων ελέγχθηκε με τη χρήση του βιοδείκτη Artemia nauplii. Στα δείγματα εισόδου η θνησιμότητα του οργανισμού κυμαίνεται σε ποσοστά 90-100% και το LC50 εντοπίζεται σε δείγματα που περιείχαν 37-80% του αρχικού μη αραιωμένου δείγματος. Στην έξοδο τα ποσοστά θανάτωσης μειώνονται σε αρκετά δείγματα φθάνοντας ακόμα και το 20% ενώ το LC50 εντοπίζεται σε δείγματα που περιείχαν 41-60% του αρχικού μη αραιωμένου δείγματος.
Συμπερασματικά, οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών λυμάτων είναι αποδοτικές ως προς την μείωση του βακτηριακού φορτίου και στην απομάκρυνση οργανικών και άλλων ρύπων που επιβαρύνουν τους υδάτινους αποδέκτες. Φαίνεται ωστόσο να μη λειτουργούν το ίδιο αποδοτικά στην απομάκρυνση των γονιδίων ανθεκτικότητας, εντείνοντας τις ανησυχίες της επιστημονικής κοινότητας για τη διάδοση βακτηριακής ανθεκτικότητας μέσα σε αυτές.
Abstract:
Antimicrobial resistance is perhaps the greatest long-term threat to public health. Particularly today, in the era of multi-drug resistance, humanity faces the risk of being unable to treat infections caused by common bacteria. Global health agencies are calling for a restriction on the indiscriminate use of antibiotic drugs, while the scientific community is exploring methods to limit the transmission of bacterial resistance.
Municipal wastewater treatment plants, as recipients of human metabolic waste, are ideal environments for the development and spread of antibiotic drug resistance. Furthermore, the presence of antibiotics as chemical pollutants in wastewater poses serious risks to the aquatic ecosystem,s into which they are released after treatment. In order to investigate the above risks, this thesis examines the microbiological quality of urban wastewater (influent and effluent) derived from the WWTP located in Gerani (municipality of Platanias, Chania).
The sampling was carried out from October 2021 to February 2022 and May 2022 and the samples were taken from three stages: a) influent, prior to any treatment b) effluent from secondary treatment and before chlorination c) effluent. The aim was to test the efficiency of the treatment methods, regarding the removal and inactivation of important bacterial species, namely, Klebsiella pneumoniae and Staphylococcus aureus and then to test the resistance of the remaining bacterial strains after treatment to specific antibiotics. The antibiotics tested were Amoxicillin, Ciprofloxacin and Sulfamethoxazole and the method referred to the evaluation of the minimum inhibitory concentration, MIC60 , which represents the concentration of the antibiotic that inhibits the growth of 60% of the bacterial population. Most of the bacterial strains isolated from samples before and after wastewater treatment appeared to be resistant to Amoxicillin, while the least resistant strains were related to Ciprofloxacin. In the case of Sulfamethoxazole, the results showed that the strains after treatment were more susceptible to this antibiotic.
Further tests included the detection and quantification of the genes sul II and 16S rRNA in wastewater samples (influent and effluent). The sul II is an antibiotic resistance gene associated with the antibiotic Sulfamethoxazole and the 16s rRNA gene corresponds to the whole bacterial genetic material. The results showed a reduction of both genes in the effluents, namely, 2,2 Logs for sul II and 3-6 Logs for 16s rRNA. In contrast, the ratio of sul II to 16s rRNA showed an increase of 4 Logs in the effluents, confirming that wastewater treatment plants have an active role in the transmission of bacterial resistance.
The ecotoxicity of the samples was tested using the Artemia nauplii biomarker. The mortality of the bioindicator ranged from 90-100% when influent samples were tested at concentrations of 37-80% v/v. Effluent samples showed lower toxicity levels, as the mortality of Artemia reached 20% of its initial population and the LC50 was recorded in samples containing 41-60% v/v of treated wastewater.
In conclusion, municipal wastewater treatment plants are efficient in reducing bacterial load and in removing organic and other pollutants. However, they do not appear to be as efficient in removing resistance genes, increasing the concerns of the scientific community about the spread of bacterial resistance during wastewater treatment.
