Projekti / Programi
Vpliv ostankov zdravilnih učinkovin na mikrobne združbe aktivnega blata v pilotni čistilni napravi
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.03.00 |
Naravoslovje |
Biologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B003 |
Biomedicinske vede |
Ekologija |
čistilna naprava / zdravilne učinkovine / bioreaktor / aktivno blato / struktura mikrobne združbe
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
22492 |
dr. Barbara Kraigher |
Biologija |
Vodja |
2008 - 2011 |
122 |
Organizacije (1)
Povzetek
Nova organska onesnažila (»new emerging contaminants«) so že dolgo prisotna v okolju, vendar so si šele v zadnjem času prislužila pozornost znanstvenikov in širše javnosti. Med nova organska onesnažila spadajo tudi ostanki zdravilnih učinkovin, ki se zaradi naraščanja porabe najrazličnejših zdravil kopičijo v okolju, kar je zelo zaskrbljujoče zaradi njihove biološke aktivnosti, saj delujejo že v zelo nizkih koncentracijah. V zadnjem času so se razvile nove metode, ki omogočajo določanje precej nizkih koncentracij (ng/L) zdravilnih učinkovin, njihov vpliv na okolje pa je še vedno slabo proučen. Nerazgrajena oz. delno razgrajena zdravila se nakopičijo v odpadnih vodah (farmacevtske industrije, komunalne odplake), naloga čistilnih naprav pa je, da le-te do čim večje mere odstranijo in tako preprečijo izhajanje v okolje. Procesi v čistilnih napravah so odvisni od sestave in aktivnosti mikrobnih združb v aktivnem blatu. Poznavanje strukture mikrobnih združb aktivnega blata v čistilnih napravah in odzivov na različna onesnažila v teh sistemih je še precej pomanjkljivo. Namen predlaganega projekta je proučevanje vpliva zdravilnih učinkovin na strukturo in diverziteto mikrobnih združb v aktivnem blatu, katerih aktivnost se odraža v učinkovitosti razgradnje onesnažil v čistilnih napravah. V zadnjih letih smo v naš laboratorij uspešno vpeljali metodologijo za molekularno-biološko proučevanje strukture mikrobnih združb v talnem ekosistemu, to pa bomo uporabili tudi pri proučevanju izbranega vodnega sistema. Raziskave bodo potekale v manjših pilotnih čistilnih napravah, iz rezultatov pa bomo predvideli vpliv prisotnosti zdravilnih učinkovin na delovanje čistilnih naprav.
Pomen za razvoj znanosti
Poznavanje strukture mikrobnih združb aktivnega blata v čistilnih napravah in odzivov na različna onesnažila v teh sistemih je še precej pomanjkljivo. Ni še znano, kako različna zdravila vplivajo na mikrobne združbe v aktivnem blatu, ali vplivajo na učinkovitost odstranjevanja ostalih onesnažil, in katere vrste bakterij so sposobne razgradnje različnih zdravilnih učinkovin, ki se jih pogosto najde v odpadnih vodah. Kljub temu, da onesnaževanje okolja z najrazličnejšimi ostanki zdravil v svetu narašča in vzbuja skrb zaradi njihove nepoznane biorazgradljivosti in vplivov na različne ekosisteme, so naše raziskave glede na pregledano literaturo prvi objavljeni poskusi ugotavljanja povezave med strukturo bakterijske združbe v aktivnem blatu in prisotnostjo splošno uporabljenih zdravil v odpadni vodi. Za analize smo uporabili od gojenja neodvisne metode, ki dajejo v primerjavi s starejšimi, od gojenja odvisnimi metodami, precej realnejšo sliko dejanskega stanja v aktivnem blatu. Naši rezultati nakazujejo, da izbrane zdravilne učinkovine povzročijo spremembe v strukturi bakterijskih združb. Glede na naše rezultate predvsem vplivajo na strukturo vrst Nitrospira sp., za katere so nedavno ugotovili, da so ena pomembnejših skupin nitrifikacijskih bakterij v aktivnem blatu. Ugotovili smo tudi, da se struktura rodu Nitrospira lahko spremeni, kar pa ne pomeni nujno, da se je spremenila tudi številčnost teh bakterij, česar pa nam PCR v realnem času z začetnimi oligonukleotidi, ki so specifični za celotni rod Nitrospira (ki se uporabljajo v literaturi), ne more pokazati.
Glede na to, da so procesi čiščenja v čistilnih napravah odvisni od sestave in aktivnosti mikrobnih združb v aktivnem blatu, je razumevanje strukture in stabilnosti mikrobnih združb v aktivnem blatu in pa poznavanje vplivov različnih kemikalij, ki vstopajo v odpadne vode (vključno z ostanki zdravil) zelo pomembno za uspešnost procesa čiščenja v čistilnih napravah. Rezultati naši raziskav bodo dolgoročno prispevali k napovedovanju vplivov v okolju prisotnih zdravilnih učinkovin na delovanje čistilnih naprav. Spremembe v strukturi mikrobnih združb kot odziv na prisotnost zdravilnih učinkovin bi lahko uporabili kot potencialne indikatorje za prisotnost in toksičnost zdravil v vodnih sistemih. Poleg tega je vzdrževanje stabilnih nitrifikacijskih sistemov ključno za učinkovito delovanje čistilne naprave, torej naši rezultati kažejo na pomemben vpliv, ki bi ga lahko imele izbrane zdravilne učinkovine na uspešnost odstranjevanja dušikovih spojin v čistilnih napravah.
Pomen za razvoj Slovenije
Biološko čiščenje odpadne vode s pomočjo aktivnega blata je eden ključnih biotehnoloških procesov, ki je pomemben tako z ekološkega kot tudi z ekonomskega vidika. Rezultati naših raziskav so prvi indikatorji vpliva zdravilnih učinkovin na bakterijske združbe v aktivnem blatu in na osnovne procese, ki so pomembni pri čiščenju odpadnih voda. V naših poskusih smo kot inokulum za pilotne čistilne naprave uporabili aktivno blato iz slovenske komunalne čistilne naprave, kar povečuje relevantnost naših poskusov. Ker mikroorganizmi predstavljajo osnovno komponento v dinamiki delovanja čistilnih naprav in se posledice sprememb v strukturi in aktivnosti mikrobnih združb odražajo v delovanju celotnega sistema čistilne naprave, so rezultati teh raziskav zelo pomembni za napovedovanje vplivov v okolju prisotnih zdravilnih učinkovin na delovanje čistilnih naprav in na vstop nerazgrajenih zdravilnih učinkovin v okolje. Pridobljeno znanje bi lahko v sodelovanju s primernimi strokovnjaki dolgoročno pomembno prispevalo k izboljšanju načrtovanja in delovanja čistilnih naprav, kar bi lahko bilo zanimivo za podjetja, ki upravljajo čistilne naprave, to pa vodi k povezovanju raziskovalne ustanove z gospodarstvom. Tema projekta je še vedno zelo aktualna, možno je vključevanje v projekte EU, kjer so projekti na temo zdravilnih učinkovin v okolju in izboljševanja čistilnih naprav vedno pogosteje financirani. Skrb za okolje postaja tako v svetu kot tudi v Sloveniji ena izmed pomembnejših smernic v razvoju države. Glede na to, da je komunalna čistilna naprava glavni vir onesnaženja z zdravili v površinskih vodah, je poznavanje vplivov novih onesnažil na mikrobne združbe v čistilnih napravah in pa izboljšanje razgradnje zdravilnih učinkovin ključno za zmanjšanje izhajanja nezaželjenih spojin v okolje. Z optimizirano izrabo možnosti biorazgradnje zdravil v čistilnih napravah bi lahko omejili ali preprečili njihov vstop v okolje in na ta način zmanjšali obremenitev okolja in s tem povezano tveganje.
Rezultati projekta so bili predstavljeni na pomembni mednarodni konferenci v Portorožu.
Posredni namen predstavitve je bil tudi ozaveščanje ljudi o razširjenosti in potencialni toksičnosti zdravilnih učinkovin v okolju, tudi v pitni vodi, ter jih spodbuditi k pazljivejšemu jemanju in odlaganju pogosto uporabljenih zdravil brez recepta direktno v okolje.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
