De bodem kan een natuurlijk filter zijn dat kan dienen als tertiaire behandeling van afvalwater, voorkomen dat antibiotica het grondwater vervuilen, volgens onderzoekers die een onderzoek hebben uitgevoerd bij Penn State's Living Filter.

Onderzoekers analyseerden het lot en het transport van drie antibiotica die belangrijk zijn voor de menselijke gezondheid:sulfamethoxazol, ofloxacine en trimethoprim - in bodem en grondwater bij de Living Filter, een 50 jaar oud systeem voor hergebruik van afvalwater dat behandeld afvalwater van de rioolwaterzuiveringsinstallatie van de University Park campus sproei-irrigeert op 600 hectare boerderij en bos. In het algemeen, onderzoekers ontdekten dat elk antibioticum zich anders gedroeg bij blootstelling aan het bodemprofiel, maar ze kregen inzicht in hoe de bodem de afvalwaterzuivering zou kunnen verbeteren.

Momenteel, het meeste gezuiverde afvalwater ter wereld wordt door rioolwaterzuiveringsinstallaties in rivieren geloosd. Echter, de meeste van die faciliteiten zijn niet in staat om geneesmiddelen zoals antibiotica volledig te verwijderen. Als resultaat, veel rivieren voeren een laag gehalte aan geneesmiddelen waarvan wordt vermoed dat ze het waterleven schaden. In waterlopen die drinkwater leveren, lage niveaus van antibiotica kunnen risico's voor de menselijke gezondheid opleveren, bijdragen aan de ontwikkeling van antibioticaresistentie.

Een alternatief voor het lozen van behandeld afvalwater in waterlopen en mogelijk bijdragen aan antibioticaresistentie en andere ecologische problemen, is het op het land te sproeien, zoals Penn State al meer dan vijf decennia doet bij de Living Filter, merkte Jack Watson op, hoogleraar bodemfysica en bodembiogeochemie. Zijn onderzoeksgroep in het University's College of Agricultural Sciences leidde het onderzoek.

"Met lage niveaus van antibiotica in het milieu als gevolg van het vrijkomen van afvalwater van afvalwaterzuiveringsinstallaties in waterwegen, bezorgdheid neemt toe over de gevolgen voor de menselijke gezondheid, "zei hij. "Bodem, vanwege zijn fysische en chemische aard, zou in veel gevallen een ander behandelingsniveau kunnen bieden om antibiotica uit gezuiverd afvalwater te verwijderen. Deze studie begint de effectiviteit van dat concept te evalueren."

Er zijn maar weinig faciliteiten zoals Penn State's Living Filter in het oosten van de VS, maar hergebruik van afvalwater om irrigatiewater te leveren en watervoerende lagen aan te vullen is een gangbare praktijk in het droge Amerikaanse Westen en in de woestijnen van het Midden-Oosten, wees hoofdonderzoeker Alison Franklin, een doctoraatsstudent in bodemkunde en biogeochemie.

Franklin verzamelde grondmonsters op een locatie op de Living Filter die al zeven maanden geen irrigatie had gekregen, en vervolgens op dezelfde plaats na één irrigatie-evenement en opnieuw na 10 weken irrigatie. Franklin nam ook gedurende vijf jaar drie keer per jaar grondwatermonsters om de seizoensvariabiliteit vast te leggen.

De onderzoekers vonden typisch sulfamethoxazol in de hoogste concentraties in afvalwaterzuiveringsinstallaties met ofloxacine en trimethoprim in lagere concentraties. In de bodem, ofloxacine was in de hoogste concentraties aanwezig na zeven maanden zonder irrigatie, maar sulfamethoxazol bereikte geen hogere concentraties dan ofloxacine tot nadat het effluent continu was toegepast. Trimethoprim werd pas in de bodem gedetecteerd na 10 weken effluentirrigatie.

Deze resultaten suggereren dat ofloxacine gedurende lange tijd in de grond kan blijven, Franklin legde uit, terwijl sulfamethoxazol en trimethoprim mogelijk niet achterblijven nadat de irrigatie van het afvalwater is gestopt.

De grondwaterconcentraties waren doorgaans veel lager dan de effluentconcentraties in de bodem of in het afvalwater, waarbij consistent alleen sulfamethoxazol werd gevonden.

"Aangezien antibiotica een interactie aangingen met het bodemprofiel en de grondwaterconcentraties vaak meer dan een 1 waren, 000 keer lager dan effluent, het bodemprofiel lijkt een adequate tertiaire behandeling te zijn voor het afvalwater van de afvalwaterzuiveringsinstallatie, " zei ze. "Dat zou leiden tot een betere waterkwaliteit en bescherming van de menselijke gezondheid."

De bevindingen van het onderzoek, die vandaag werden gepubliceerd, 10 sept. in de Tijdschrift voor Milieukwaliteit , zijn belangrijk, Franklin gelooft, omdat ze suggereren dat de toepassing van gezuiverd afvalwater op het land in sommige gevallen een kostenefficiënte manier kan zijn om afvalwaterzuiveringsinstallaties te upgraden om antibiotica en misschien andere opkomende verontreinigingen te verwijderen, te, uit hun afvalwater.

Dat kan van cruciaal belang zijn, Franklin gelooft, als de overheid besluit om waterkwaliteitsnormen voor antibiotica en andere geneesmiddelen vast te stellen.

"Er is veel onderzoek gedaan naar wat er kan worden gedaan bij afvalwaterzuiveringsinstallaties om hun vermogen om opkomende verontreinigingen te verwijderen te verbeteren, maar de oplossingen zijn duur om te implementeren en kunnen minder dan 100 procent effectief zijn, "zei ze. "Dus, ons werk suggereert dat, vooral met watertekorten, we zouden water kunnen hergebruiken en zuiveren als het in het bodemprofiel terechtkomt voordat het het grondwatersysteem bereikt."

Alle bodemprofielen kunnen niet voorkomen dat antibiotica het grondwater bereiken, Franklin gaf toe, dus het zou afhangen van de bodemkwaliteit en het type. Maar deze bevindingen suggereren dat, op plaatsen, landtoepassing van behandeld afvalwater - zoals wordt gedaan in Penn State - zou een economische manier kunnen blijken te zijn om antibiotica uit behandeld afvalwater te verwijderen.

"Misschien hoeven sommige afvalwaterzuiveringsinstallaties niet helemaal vernieuwd te worden, " zei Franklin. "Misschien kunnen ze worden aangepast om het water opnieuw te gebruiken door behandeld afvalwater op het land te sproeien."