Polerande våtmarks påverkan på antibiotikaresistenta

Passage genom en sammansatt våtmark har minskat omfattningen av resistenta bakterier från behandlat avloppsvatten. E. coli och β-lactamasproducerande E. coli har i en fransk undersökning följts genom en våtmark i fullskala under ett år.

Av: Jörgen Hanaeus

Till ett avloppsverk i Frankrike med mekanisk och biologisk behandling hör en polerande våtmark med en blandning av öppna vattenspeglar och bevuxna ytor (kaveldun och bladvass) och med en nominell uppehållstid av 3 dygn. Genom våtmarken och ut i recipientfloden har E.coli-innehållet följts under ett år och särskilt beta-lactamasproducerande (ESBL) E.coli, som utgör ca 1 ‰ av E coli-innehållet, men där man funnit antibiotikaresistens.

369 ESBL-prov från vatten, växtrötter och djurfekalier testades mot olika antibiotika och 93 % av proven visade resistens mot mellan 3 och 14 av 16 testade antibiotika. Lägre vattentemperatur visade sig oväntat gynnsammare för separationen av E.coli. Samma effekt gav också de vassbevuxna ytorna.

Bakgrund

På senare år har intresset ökat för huruvida behandlat avloppsvatten bidrar till spridning av antibiotika, antibiotikaresistenta bakterier (ARB) och antibiotikaresistenta gener (ARG) i miljön. ARB och ARG har detekterats i utgående avloppsvatten, i ytvatten, i grundvatten och i sediment och misstanke finns att avloppssystemet bidrar till spridningen.

Traditionella avloppsverk minskar innehållet av resistenta bakterier, men eliminerar dem inte fullständigt. En konstruerad våtmark kan utgöra ett bra och relativt billigt komplement till avloppsverket och har visat sig avskilja rester av organiskt material väl. Dess effekter på ARB och ARG är mindre väl kända och då främst från pilotstudier, varför där finns ett motiv för föreliggande fullskalestudie.

ESBL E.coli är med frekvent antibiotikaresistens ett hot mot folkhälsan och därtill vanliga i avloppsvatten varför dess koncentration genom våtmarken valdes för studium. Det totala E. coli-innehållet följdes parallellt.

Anläggning

Från det mekanisk-biologiska avloppsverket i Marguerittes (15 000 pe) leds utflödet till en våtmark med fri vattenyta. Våtmarken är på 1 ha och tar emot 2-3 000 m³/d. Den består av två stora dammar med oregelbunden form. Deras volymer är vardera ca 3 700 m³

Försök

Nio vattenprover längs våtmarken togs två gånger i månaden; totalt 16 prover mellan jan. och dec. 2015. Startprov på utflödet från avloppsverket ingick. Ytterligare två vattenprover togs i floden Canabou; uppströms och nedströms våtmarksutsläppet. Prov togs även i sju sedimentpunkter. Två gånger per år togs prov på rötter till bladvass (två punkter) och kaveldun (två punkter).

Lagrings- och analysförfarande finns noggrant beskrivna. Känsligheten mot antibiotika testades med 16 plattor med innehåll av bl a penicillin, cephalosporiner, carbapenem, aminoglycosider, gentamicin.

Genomisk och plasmid-DNA extraherades från de 369 ESBLpositiva E.coli-isolaten.

Multilokus sekvenstypning användes för att genotypa 78 ESBL E.coli-stammar.

Resultat

E.coli-innehållet i vattenproverna sjönk genom våtmarken från 4,8*10⁴ till 2,5*10² CFU/100mL. E.coli-avskiljningen (log) korrelerades också med lufttemperaturen vilket gav R² = 0.57 för en fallande linje, dvs bättre avskiljning vid lägre lufttemperatur (som lägst i korrelationen +7 °C). De största avskiljningarna inträffade genom den första dammen och genom vassbädden.

ESBL E.coli detekterades i alla vattenprov i koncentrationer mellan 1 och 10³ CFU/100 mL; ca 1000 ggr lägre än korresponderade E.coli-värden. bla_CTX-M befanns vara dominerande gener i ESBL-isolaten och återfanns i 84 % av dessa.

När de 369 ESBL-producerande isolaten testades mot 16 antibiotika var 7 % av stammarna resistenta mot enbart cefotaxim och penicillin medan övriga 93 % var resistenta mot 3-14 antibiotika och benämns multiresistenta.

ESBL E.coli återfanns även i sedimentprover och på växtrötterna till bladvass och kaveldun, indikerande att dessa bakterier överfördes från vatten till dessa positioner. En viss rörelse av E.coli inom våtmarken bedömdes också trolig.

Slutsatser

Den polerande våtmarken minskade E.coli- och ESBL E.coli-innehållet i utgående, behandlat avloppsvatten med drygt två tiopotenser. Under de varma sommarmånaderna kunde en viss tillväxt av E.coli ske i de vassbevuxna områdena, varför det ansågs tillrådligt att avsluta våtmarken med en fri vattenyta.

Resultatet ansågs gott särskilt med tanke på en relativt kort uppehållstid i våtmarken. Svenska mätningar i fällningsdammar visar på ett starkt samband mellan E.coli-koncentration och uppehållstid.

Antibiotikaresistensen anses allt allvarligare och FN:s generalförsamling har enats om en global handlingsplan mot spridning av antimikrobiell resistens hos bakterier, virus, svamp och parasiter. Det blir tydligt att avloppsbranschen här har ett stort ansvar.

Källa: Vivant, A-L.^a,b), Boutin, C. ^c), Prost-Boucle, S.^c), Papias, S.^c), Hartmann, A.^d) , Depret, G. ^d) , Ziebal, C. ^a,b), Le Roux, S. ^a,b) & Pourcher, A-M.^a,b) (2016): Free water surface constructed wetlands limit the dissemination of extended-spectrum beta-lactamase producing Escherichia coli in the natural environment. Water Research, 104, pp 178-188.

Hela artikeln finns att köpa här.

Författarna:

a)     Irstea, UR OPAALE,17 Avenue de Cucillé-CS FAE8B77D-65D7-4CE8-8F28-676C56CAF921, F-35004 Rennes, France.

b)    University Bretagne, Loire, France.

c)     Irstea, UR MAER, CS BA7B6934-7B70-4A5A-8E45-CA5008143BD3, F-FEFCC453-0D34-49A9-B3D2-EDDDA3657867 Villeurbanne, France.    

d)   INRA, UMR1347 Agroécologie, BP 86510, F-21000 Dijon, France

Korrespondens:  anne-marie.pourcher@irstea.fr