Naar schatting levert een afvalwaterzuiveringsinstallatie van gemiddelde grootte ongeveer 400, 000 inwoners zullen tot 2 lozen, 000, 000 microplasticdeeltjes per dag in het milieu terechtkomen. Nog, onderzoekers leren nog steeds de gevolgen voor het milieu en de menselijke gezondheid van deze ultrafijne plastic deeltjes, minder dan 5 millimeter lang, gevonden in alles van cosmetica, tandpasta en kleding microvezels, naar ons eten, lucht en drinkwater.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van het New Jersey Institute of Technology hebben aangetoond dat alomtegenwoordige microplastics 'knooppunten' kunnen worden voor antibioticaresistente bacteriën en ziekteverwekkers om te groeien zodra ze de huishoudelijke afvoeren doorspoelen en afvalwaterzuiveringsinstallaties binnendringen - en een slijmerige laag van ophoping vormen, of biofilm, op hun oppervlak waardoor pathogene micro-organismen en antibioticaafval zich kunnen hechten en samenkomen.

In bevindingen gepubliceerd in de Journal of Hazardous Materials Letters , onderzoekers ontdekten dat bepaalde bacteriestammen de antibioticaresistentie tot 30 keer verhoogden terwijl ze leefden op microplastische biofilms die zich kunnen vormen in geactiveerde slibeenheden bij gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties.

"Een aantal recente onderzoeken hebben zich gericht op de negatieve effecten die miljoenen tonnen microplastic afval per jaar hebben op onze zoetwater- en oceaanmilieus, maar tot nu toe was de rol van microplastics in de afvalwaterzuiveringsprocessen van onze steden grotendeels onbekend, " zei Mengyan Li, universitair hoofddocent scheikunde en milieuwetenschappen aan het NJIT en de corresponderende auteur van de studie. "Deze afvalwaterzuiveringsinstallaties kunnen hotspots zijn waar verschillende chemicaliën, antibioticaresistente bacteriën en ziekteverwekkers komen samen en wat onze studie laat zien, is dat microplastics kunnen dienen als hun dragers, dreigende risico's te vormen voor de aquatische biota en de menselijke gezondheid als ze het waterzuiveringsproces omzeilen."

"De meeste afvalwaterzuiveringsinstallaties zijn niet ontworpen voor het verwijderen van microplastics, dus ze worden voortdurend vrijgegeven in de ontvangende omgeving, " voegde Dung Ngoc Pham toe, NJIT Ph.D. kandidaat en eerste auteur van de studie. "Ons doel was om te onderzoeken of microplastics antibioticaresistente bacteriën uit actief slib verrijken in gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties, en als het zo is, leer meer over de betrokken microbiële gemeenschappen."

In hun studie hebben het team verzamelde partijen slibmonsters van drie huishoudelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties in het noorden van New Jersey, het inenten van de monsters in het laboratorium met twee wijdverbreide commerciële microplastics:polyethyleen (PE) en polystyreen (PS). Het team gebruikte een combinatie van kwantitatieve PCR en next-generation sequencing-technieken om de soorten bacteriën te identificeren die de neiging hebben om op de microplastics te groeien. het volgen van genetische veranderingen van de bacteriën langs de weg.

Uit de analyse bleek dat drie genen in het bijzonder - sul1, sul2 en intI1— waarvan bekend is dat ze helpen bij de resistentie tegen veel voorkomende antibiotica, sulfonamiden, bleken na slechts drie dagen tot 30 keer groter te zijn op de microplastische biofilms dan in de controletests van het laboratorium met zandbiofilms.

Toen het team de monsters verrijkte met het antibioticum, sulfamethoxazol (SMX), ze ontdekten dat het de antibioticaresistentiegenen tot 4,5 keer verder versterkte.

"Eerder, we dachten dat de aanwezigheid van antibiotica nodig zou zijn om antibioticaresistentiegenen in deze microplastic-geassocieerde bacteriën te versterken, maar het lijkt erop dat microplastics deze resistentiegenen van nature zelf kunnen opnemen", zegt Pham. "De aanwezigheid van antibiotica heeft echter wel een significant multiplicatoreffect."

Op de microplastics zijn acht verschillende soorten bacteriën aangetroffen. Onder deze soorten, het team observeerde twee opkomende menselijke pathogenen die doorgaans verband houden met luchtweginfecties, Raoultella ornithinolytica en Stenotrophomonas maltophilia, vaak liftend op de microplastic biofilms.

Het team zegt dat de veruit de meest voorkomende soort op de microplastics, Novosphingobium pokkalii, is waarschijnlijk een belangrijke initiator bij het vormen van de kleverige biofilm die dergelijke ziekteverwekkers aantrekt - aangezien het zich vermenigvuldigt, kan het bijdragen aan de verslechtering van het plastic en de biofilm doen uitzetten. Tegelijkertijd, de studie van het team benadrukte de rol van het gen, intI1, een mobiel genetisch element dat voornamelijk verantwoordelijk is voor de uitwisseling van antibioticaresistentiegenen tussen de microplasticgebonden microben.

"We zouden microplastics kunnen zien als kleine bolletjes, maar ze bieden een enorm oppervlak voor microben om te verblijven, " legde Li uit. "Wanneer deze microplastics de afvalwaterzuiveringsinstallatie binnenkomen en vermengen met slib, bacteriën zoals Novosphingobium kunnen zich per ongeluk aan het oppervlak hechten en lijmachtige extracellulaire stoffen afscheiden. Terwijl andere bacteriën zich aan het oppervlak hechten en groeien, ze kunnen zelfs DNA met elkaar uitwisselen. Zo worden de antibioticaresistentiegenen onder de gemeenschap verspreid."

"We hebben bewijs dat de bacteriën op deze manier ook resistentie ontwikkelden tegen andere antibiotica, zoals aminoglycoside, bèta-lactam en trimethoprim, ’ voegde Pham eraan toe.

Nutsvoorzieningen, Li zegt dat het lab de rol van Novosphingobium in biofilmvorming op microplastics verder bestudeert. Het team probeert ook beter te begrijpen in hoeverre dergelijke pathogene microplastics mogelijk de waterbehandelingsprocessen omzeilen, door de resistentie van microplastic biofilms te bestuderen tijdens afvalwaterzuivering met ontsmettingsmiddelen zoals UV-licht en chloor.

"Sommige staten overwegen al nieuwe regelgeving voor het gebruik van microplastics in consumentenproducten. Deze studie roept de roep op tot verder onderzoek naar microplastic biofilms in onze afvalwatersystemen en de ontwikkeling van effectieve middelen voor het verwijderen van microplastics in aquatische omgevingen, " zei Li.