Antibiyotikler ve metabolitlerin kentsel bir atıksu arıtma tesisinin arıtma çamurunda varlığı ve dağılımı
Presence and distribution of antibiotics and metabolites in the swage sludge of an urban wastewater treatment plant
Yazar: GÜLAYŞE ÖZKAYMAK
Danışman: PROF. DR. SİNAN UYANIK ; PROF. DR. BİLGEHAN NAS
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Antibiyotikler, antibiyotik direncine sebep olan ve çevresel ortamlarda son yıllarda sıklıkla rastlanan önemli kirleticilerdir. AAT'lerin sahip olduğu konvensiyonel arıtım sistemleri, bu kirleticilerin giderimi için büyük ölçüde yetersiz kalmaktadır. Arıtım sonrası alıcı ortamlara deşarj edilen çıkış suyu ve toprak iyileştirme amaçlı kullanılan arıtma çamurları, antibiyotikler ve metabolitlerin çevresel ortamlara geçerek besin zincirine katılmasında önemli bir rol oynamakadır.
Antibiyotiklerin AAT'lerde çamura ya da suya geçme eğilimleri sahip oldukları suda çözünürlük SÇ ve logKow değerlerine bağlıdır. Çamura adsorbe olması beklenen antibiyotikler logKow değeri nispeten büyük olan AZM, CLA, ERY, ROX ve CLI'dır. Bu antibiyotiklerin çamurdaki varlığı, konsantrasyonları bölgenin antibiyotik tüketim alışkanlıkları ile doğrudan ilişkilidir.

Bu çalışma kapsamında; kentsel nitelikte olan Konya AAT'nin çamur hattının ön çöktürme, son çöktürme, anaerobik çamur çürütücü girişi, anaerobik çürütücü çıkışı ve dekantör çamuru olmak üzere beş farklı noktasından çamur numuneleri alınarak AAT'lerde sıklıkla rastlanan antibiyotikler ve metabolitlerin varlığı araştırılmıştır. Numuneler 1 yıl boyunca aylık olarak toplanmış, laboratuvarda elenip kurutularak ektraksiyonu gerçekleştirilmiş ve LC-MS/MS ile antibiyotik ve metabolit konsantrasyonları ölçülmüştür.

Çalışma boyunca en yüksek konsantrasyonlar genellikle kış aylarında ve ön çöktürme ünitesinde tespit edilmiştir. En baskın antibiyotik grubu genel olarak düşük SÇ değerine sahip makrolidlerdir. Bunu sülfonamidler ve tetrasiklinler takip etmektedir. AZM, 749,71 ng/g (kuru ağırlık)'a varan konsantrasyonla en sık tespit edilen antibiyotik türüdür. Bunu 33,9 ng/g (kuru ağırlık), 26,67 ng/g (kuru ağırlık) ve 18,5 ng/g (kuru ağırlık)'a varan konsantrasyonlar ile sırasıyla DO, CIP ve TE takip etmektedir. Kış, sonbahar, ilkbahar ve yaz ayları için baskın antibiyotik türleri sırasıyla, AZM (ortalama 114,5 ± 250,3 ng/g), MET (ortalama 2 ± 4,9 ng/g), SMT (ortalama 1,8 ± 1,6 ng/g) ve OFX (ortalama 1,8 ± 1,1 ng/g)'dir.

Bulunan konsantrasyonlar genel olarak literatürde daha önce yapılmış çalışmalar ile uyumlu olup, çamur ünitelerinde antibiyotik ve metabolitlerin varlığına işaret etmektedir. Bu bulgulara göre çamurda birikme eğilimi olan antibiyotik ve metabolitlerin sonuçlarla uyumlu şekilde çamur ünitelerinde biriktiği, tüketim alışkanlıkları ve bileşiklerin kimyasal özelliklerinin, bileşiklerin çamurdakı varlığını etkilediği sonucuna varılabilir. Bu bulgular antibiyotik ve metabloitlerin çevresel ortamlardaki konsantrasyonuna dair yapılacak ulusal ve uluslararası ölçekteki yasal düzenlemelere ışık tutmaktadır.

Abstract:
Antibiotics are important pollutants that cause antibiotic resistance and have been frequently encountered in environmental environments in recent years. Conventional treatment systems of WWTPs are largely inadequate for the removal of these pollutants. The effluent discharged to the receiving environment after treatment and the treatment sludge used for soil improvement play an important role in the transfer of antibiotics and metabolites to the environmental environment and joining the food chain.

The tendency of antibiotics to pass into sludge or water in WWTPs depends on their water solubility HS and logKow values. Antibiotics expected to be adsorbed to sludge are AZM, CLA, ERY, ROX and CLI, which have relatively large logKow values. The presence and concentrations of these antibiotics in sludge are directly related to the antibiotic consumption habits of the region.

The presence of antibiotics and metabolites, which are frequently encountered in WWTPs, was investigated by collecting sludge samples from five different points along the sludge line of the urban Konya WWTP: preliminary settling, final settling, anaerobic sludge digester inlet, anaerobic digester outlet, and decanter sludge. Samples were collected monthly for one year, sieved and dried in the laboratory, and antibiotic and metabolite concentrations were evaluated using LC-MS/MS.
Throughout the investigation, the largest amounts were found during the winter months and in the preliminary settling unit. The most common antibiotic class is macrolides, which typically have low WS values. Tetracyclines and sulfonamides come next. AZM is the most commonly detected antibiotic, with concentrations reaching 749.71 ng/g (dry weight). This is followed by DO, CIP, and TE, each with concentrations of up to 33.9 ng/g (dry weight), 26.67 ng/g (dry weight), and 18.5 ng/g (dry weight). Winter, autumn, spring, and summer antibiotic kinds are AZM (mean 114.5 ± 250.3 ng/g), MET (mean 2 ± 4.9 ng/g), SMT (mean 1.8 ± 1.6 ng/g), and OFX (mean 1.8 ± 1.1 ng/g).

The concentrations found are generally compatible with previous studies in the literature and indicate the presence of antibiotics and metabolites in the sludge units. According to these findings, it can be concluded that antibiotics and metabolites, which tend to accumulate in sludge, accumulate in sludge units in line with the results, and consumption habits and chemical properties of the compounds affect the presence of the compounds in the sludge. These findings shed light on national and international legal regulations regarding the concentration of antibiotics and metabolites in environmental environments.