Αδρανοποίηση παθογόνων μικροοργανισμών και ιών και απομάκρυνση γονιδίων ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά από λύματα τεχνητών υδροβιότοπων
Authors: Καλιακάτσος Ανδρέας 
Published: November 2021

Η ανάγκη για αποτελεσματική και ολοκληρωμένη επεξεργασία λυμάτων καθίσταται πλέον επιτακτική για την προάσπιση της δημόσιας υγείας, ενώ οι συνεχώς αυξανόμενες απαιτήσεις κατανάλωσης κάνουν την επαναχρησιμοποίηση του νερού μονόδρομο. Δεδομένου ότι πολλές περιοχές εξακολουθούν να μην έχουν πρόσβαση σε νερό κάνουν την επαναχρησιμοποίηση ιδιαίτερης σημασίας. Η παρουσία παθογόνων μικροοργανισμών, όπως οι ιοί, στους είτε στους υδάτινους αποδέκτες είτε στο νερό που προορίζεται για επαναχρησιμοποίηση εγκυμονούν κίνδυνο πανδημιών. Εκτός από τους παθογόνους μικροοργανισμούς, έχει αρχίσει να αναδεικνύεται τα τελευταία χρόνια το σημαντικό πρόβλημα το οποίο ανέρχεται από την εξάπλωση των ανθεκτικών βακτηρίων αλλά και των γονιδίων ανθεκτικότητας.Οι μονάδες επεξεργασίας λυμάτων με μεθόδους επεξεργασίας όπως η ενεργός ιλύς αδυνατούν να αντιμετωπίσουν τους ιούς και τα γονίδια ανθεκτικότητας, ενώ αδυναμίες ως προς την απομάκρυνση τους παρουσιάζουν και οι συμβατικές μέθοδοι απολύμανσης. Επιπλέον, το κόστος κατασκευής, συντήρησης αλλά και η δημιουργία παραπροϊόντων είναι ανασταλτικοί παράγοντες για την εγκατάσταση τέτοιων μονάδων. Στην παρούσα διατριβή εξετάστηκε η ικανότητα εναλλακτικών, οικονομικών και φιλικών προς το περιβάλλον συστημάτων να αντιμετωπίσουν την πρόκληση της απόδοσης αφελέστερου νερού. Στο πλαίσιο αυτό εξετάστηκαν συστήματα τεχνητών υδροβιοτόπων ελεύθερης επιφάνειας και οριζόντιας υποεπιφανειακής ρoής δεχόμενα πρωτοβάθμιο και δευτεροβάθμιο λύμα. Επιπλέον, εξετάστηκαν και διεργασίες ετερογενούς φωτοκατάλυσης, σε εργαστηριακό και πιλοτικό επίπεδο, κάνοντας χρήση διαφορετικών ντοπαρισμένων καταλυτών, Στο πλαίσιο αυτό ποσοτικοποιήθηκαν οι συγκεντρώσεις για τα κοπρανώδη βακτηρία (E. coli, Enterococci) και των ιών εντερικής προέλευσης (αδενοϊοί, εντεροϊοί) των βακτηριοφάγων (MS2) όπως και των γονιδίων ανθεκτικότητας στις εκροές των συστημάτων και εξετάστηκαν οι μεταξύ τους συσχετίσεις. Επίσης, η σύγκριση των συστημάτων πραγματοποιείται με τη χρήση της μπεϋζιανής στατιστικής χρησιμοποιώντας τα πλεονεκτήματα τα οποία προσφέρει.Ακόμα, ποσοτικοποιήθηκαν οι συγκεντρώσεις γονιδίων ανθεκτικότητας σε διαφορετικού τύπου γενετικό υλικό και εξετάστηκαν οι αλλαγές στο προφίλ ανθεκτικότητας των βακτηρίων πριν και μετά την επεξεργασία. Αναπτύσσοντας ένα μοντέλο πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης έγινε μια προσπάθεια να εκτιμηθεί ο ρόλος των γονιδίων στην μείωση του βακτηριακού πληθυσμού μετά την έκθεση σε αντιβιοτικάΤα αποτελέσματα της διατριβής αρχικά σημειώνουν την ικανότητα των τεχνητών υδροβιοτόπων οριζόντιας υποεπιφανειακής ροής να απομακρύνουν τους βακτηριακούς δείκτες αλλά και να επιτύχουν σημαντική μείωση των ιών εντερικής προέλευσης. Όσον αφορά στα γονίδια ανθεκτικότητας εξακολουθούν να βρίσκονται στις εκροές των συστημάτων, ενώ δεν παρατηρήθηκε ξεκάθαρο μοτίβο ως προς το προφίλ ανθεκτικότητας των βακτηρίων. Επίσης, παραμένει ασαφές το ποια γονίδια συμβάλλουν στην ανθεκτικότητα κατά την επεξεργασία με τα αντιβιοτικά. Όσον αφορά στις διεργασίες φωτοκατάλυσης, παρουσιάζουν εξίσου σημαντική μείωση των κοπρανωδών βακτηρίων ενώ η χρήση των ενισχυμένων φωτοκαταλυτών έδειξε ότι επιταχύνει την αδρανοποίησή τους. Οι φωτοκαταλυτικές διεργασίες έδειξαν να επιτυγχάνουν ικανοποιητική αδρανοποίηση των εξεταζόμενων ιών. Ωστόσο, στις εκροές και αυτών των διεργασιών παρατηρήθηκαν σημαντικές συγκεντρώσεις γονιδίων ανθεκτικότητας.Συγκριτικά με τις συμβατικές μεθόδους, οι εξεταζόμενες επεξεργασίες δίνουν υποσχόμενα αποτελέσματα δεδομένου των πλεονεκτημάτων τους. Ωστόσο, όπως παρουσιάζεται από την ποσοτική αξιολόγηση μικροβιακού κινδύνου, οι κίνδυνοι για τη δημόσια υγεία εξακολουθούν να υφίστανται, ειδικά στην περίπτωση που το νερό προορίζεται για επαναχρησιμοποίηση. Οι κίνδυνοι προκύπτουν κυρίως λόγο της παρουσίας των ιών στις τελικές εκροές των συστημάτων. Ιδιαίτερη σημασία θα πρέπει να δίνεται και στην παρουσία ανθεκτικών βακτηρίων και γονιδίων ανθεκτικότητας καθώς παραμένει δύσκολο να εκτιμηθούν τα μελλοντικά προβλήματα που δύνανται να προκαλέσουν. Η αποτυχία των βακτηριακών δεικτών να προβλέψουν την παρουσία και τον κίνδυνο που ενδέχεται να προκαλέσουν οι ιοί, κάνει επιτακτική την ανάγκη να επιλεχθούν με προσοχή οι δείκτες ποιότητας νερού που θα χρησιμοποιούνται για την ένδειξη της παρουσίας των ιών, ενώ θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και παράγοντες όπως το ποια είναι η εκάστοτε επεξεργασία αλλά και οι επιδράσεις που θα μπορούσε να έχει ο τύπος και η σύσταση του λύματος.