Послід тварин і осади стічних вод іноді додають в грунт для поліпшення росту рослин. Однак ці «природні добрива» можуть містити не тільки поживні речовини і органічну матерію, а й бактерицидні компоненти.
Антибіотики можуть потрапляти в навколишнє середовище різними шляхами, в тому числі через міські стічні води. Незважаючи на те, що стічна вода проходить кілька етапів очищення, деякі залишкові компоненти антибіотиків не можна усунути за допомогою традиційних методів обробки стічних вод.
Гени, які дозволяють бактеріям виживати при контакті з антибіотиками (гени стійкості), виявляються на всіх етапах процесу переробки міських стічних вод. В результаті гени потрапляють в осади стічних вод - органічний матеріал, що залишається після обробки стоків. Такі опади багаті поживними речовинами і органікою і тому їх додають в грунт в якості добрив. Крім користі для сільського господарства, така методика являє собою ефективний спосіб утилізації відходів водоочисних станцій.
Послід також часто використовується в якості дешевого і ефективного добрива. Однак послід може містити залишки антибіотиків, тому що антибіотики широко застосовуються в сільському господарстві. Ряд досліджень показує, що застосування посліду стимулює поширення стійкості до антибіотиків серед ґрунтових мікробів. Зокрема, це є серйозною проблемою для Китаю, де в 2010 році в сільському господарстві було використано 15 тисяч тонн антибіотиків ( згідно з прогнозами , Це число може подвоїтися до 2030 року).
Поліпшувач грунту являють собою одну з причин появи бактерій, стійких до антибіотиків, в сільськогосподарських землях. Непрямим чином це може привести до розвитку у людей і тварин невиліковних захворювань. Однак їх точний вплив на орні землі ще недостатньо вивчено, а більшість досліджень не мають під собою лабораторно підтверджених підстав.
Для отримання даних, що співвідносяться з реальними умовами, це дослідження було проведено співробітниками трьох дослідних інститутів Китаю в польових умовах. Вчені удобрювали грунту садів в Китаї різними дозами і поєднаннями осадів стічних вод (від 4,5 до 36 тонн на гектар), курячого посліду (10 тонн на гектар) і хімічних добавок (сечовини, сульфату калію і суперфосфату, які не містять антибіотиків або їх компонентів). Всього використовувалося вісім різних типів добрив. Після 10 місяців роботи були зібрані 24 зразка грунтів.
Використовуючи метод кількісного аналізу ДНК, вчені оцінили вплив різних добавок на грунту і виявили, що опади стічних вод і курячий послід привели до збільшення кількості генів стійкості до антибіотиків у ґрунтових мікроорганізмів. У контрольному зразку грунту зустрічалося близько 40 таких генів, і така ж кількість було виявлено в грунті, обробленої хімічними добривами. Добриво грунту курячим послідом (10 тонн на гектар) і опадами стічних вод (36 тонн на гектар) збільшило кількість генів стійкості більш ніж в два рази - приблизно до 100.
Дослідники також з'ясували, що дія добрив посилювалося при збільшенні їх обсягу. Це змусило їх припустити, що 4,5 тонни осадів стічних вод на гектар грунту може вважатися безпечним рівнем, так як при ньому кількість генів стійкості до антибіотиків не підвищувати. Однак для того, щоб підтвердити це, будуть потрібні додаткові дослідження в області охорони здоров'я і впливу на навколишнє середовище.
Всього автори роботи виявили 130 унікальних генів, що відповідають за стійкість мікроорганізмів до певних типів антибіотиків, включаючи бета-лактамні антибіотики і тетрациклін. Деякі гени забезпечують своїм носіям стійкість до кількох різних видів ліків одночасно. Максимальна кількість генів стійкості було виявлено в ґрунтах, оброблених опадами стічних вод (36 тонн на гектар).
Застосування добрив також змінило склад мікроорганізмів, що населяють грунт, що було виявлено в результаті сегментування їх ДНК. Дослідники вказують на збільшення кількості представників п'яти груп бактерій, які відомі своєю стійкістю до антибіотиків. Наприклад, популяції Chloroflexi і Planctomycetes росли при обробці грунту курячим послідом, а Firmicutes і Gemmatimonadetes - при використанні осадів стічних вод (в контцентраціі36 тонн на гектар).
Щоб оцінити небезпеку цих бактерій, дослідники порівняли результати своєї роботи з базою даних факторів вірулентності, в якій зберігається інформація про всі хвороботворних бактерій. Ця база була створена тією ж групою вчених в 2005 році. У базі виявилося 34 патогенних бактерії, виявлених в зразках грунтів. Дві з них представляють загрозу для людини: Mycobacterium tuberculosis викликає туберкульоз, а Pseudomonas aeruginosa є поширеною причиною виникнення лікарняних інфекцій.
Нарешті, вчені застосували метод мережевого аналізу, щоб визначити «гени-індикатори», що дозволяють проводити швидку оцінку зразків. Вони вибрали три гена в якості показників стійкості до антибіотиків. Такі гени згодом будуть використовуватися як інструменти для швидкого визначення рівня стійкості ґрунтових мікроорганізмів в зразках.
В цілому, результати дослідження вказують на те, що довготривале (в даному випадку, десятимісячного) використання осадів стічних вод і посліду тварин призводить до змін в спільнотах мікроорганізмів і збільшує кількість форм, стійких до антибіотиків. Дослідники говорять, що для зниження ризику необхідно вжити більш ефективних заходів для очищення добрив від компонентів антибіотиків перед їх застосуванням. Результати дослідження можуть виявитися важливі для зміни технологій користування земельними ресурсами, а також для прийняття законів про утилізацію стічних вод і твердих біологічних відходів в Європі і по всьому світу.
Незважаючи на те, що Китай, в якому і проводилося дослідження, виробляє і споживає більше антибіотиків, ніж будь-яка інша країна світу, вони також активно використовуються в сільському господарстві в Європейському союзі, незважаючи на заборону на їх застосування в немедичних цілях (наприклад, в якості прискорювачів росту). Наприклад, в Німеччині тільки в 2011 році в тваринництві було використано 1 734 тонни антимікробних засобів (тобто, майже в два рази більше, ніж в медицині). Дане дослідження ще раз підтверджує важливість обмеженого використання антибіотиків в сільському господарстві і вказує на ризики, пов'язані із застосуванням посліду тварин в якості добрива.
Результати дослідження особливо важливі для області обробки та застосування осадів стічних вод. Їх використання регулюється Директивою 86/278 / ЕЕС. Директива 91/271 / ЕЕС описує переробку осаду і вказує на те, що він повинен застосовуватися «при необхідності». Крім того, в ній підкреслюється необхідність «забезпечити захист навколишнього середовища від негативних наслідків скидання стічних вод». Відповідно, на поточному рівні розвитку технологій повторне використання осадів стічних вод не підтримує безпосередньо, а в тому випадку, якщо це все-таки відбувається, пріоритетом є безпека навколишнього середовища, включаючи сільське господарство.
коментар фахівця
Наталя Блищік, керівниця Громадської інформаційного центру з питань хімічної безпеки та відходів Центру екологічних рішень:
- У Білорусі основна маса відходів тваринництва (гною) використовується на полях в якості добрив. І гній на сьогодні - один з найбільших джерел забруднення поверхневих і підземних вод нітратами. Якщо про цю проблему добре відомо, то міграція лікарських засобів, стійких у навколишньому середовищі, до яких відносяться і антибіотики, невидима, але вже відчутна загроза.
За даними білоруських досліджень, в міських стічних водах і опадах Білорусі виявлені такі антибактеріальні препарати як ципрофлоксацин, левофлоксацин. Перший був виявлений і в одному з перевірених водоймищ.
Застосування ветеринарних препаратів в нашій країні регулюється ветеринарно-санітарними правилами застосування, реалізації та зберігання ветеринарних препаратів. Антибіотики використовуються як лікарський засіб для цілеспрямованого лікування тварин, так і в складі корму. У червні 2015 року Департамент ветеринарного і продовольчого нагляду прийняв вказівку, що забороняє використовувати для лікування і профілактики продуктивних тварин ряд ветеринарних препаратів, в яких містяться антибіотики. Зокрема, забороняється застосовувати до продуктивних тварин, молоко яких використовується в їжу людям, діфлоксацін, оксолініевой кислоту, тулатроміцін, флорфенікол, доксициклін та інші. Це пов'язано, перш за все, з бажанням запобігти їх потрапляння в готову м'ясо-молочну продукцію. Масштаби ж попадання антибіотиків в навколишнє середовище оцінити практично неможливо, так як немає офіційної статистики застосування ветеринарних препаратів.
Досвідчені тваринники давно помітили проблему антимікробної резистентності, яка призводить в тому числі до економічних витрат і неефективності лікування. На ринку пропонують альтернативні кормові добавки - пробіотики і пребіотики, органічні кислоти і ефірні масла, які стимулюють роботу кишечника тварин і птиці, підвищують їх імунітет і забезпечують бактеріальний баланс, тим самим, значно зменшуючи необхідність використання антібіотоков.
