Med klimatförändringarna kommer ökande vattenbrist, och eventuellt längre perioder av torka. När beslutsfattare snarast ser till återvinning av avloppsvatten för att stoppa klyftan i vattenresurser, frågan är - hur man bäst återanvänder vatten och garanterar allmän säkerhet. Nya och nya föroreningar som antibiotikaresistenta gener (ARG) utgör en potentiell fara för allmän säkerhet och vattensäkerhet. En oro är spridningen av ARG genom vattensystemet och en ökad utveckling av antibiotikaresistenta superbuggar.

Adam Smith, Biträdande professor vid Sonny Astani -institutionen för civil- och miljöteknik vid University of Southern California, och ett team av forskare inklusive Moustapha Harb, en biträdande professor vid Libanese American University och USC Viterbi School of Engineering Ph.D. studenterna Phillip Wang och Ali Zarei-Baygi, studerat och jämfört prover från en avancerad grundvattenreningsanläggning i södra Kalifornien och grundvattentankar för att upptäcka skillnader i ARG -koncentrationer. Medan de fann att den avancerade grundvattenreningsanläggningen reducerade nästan alla riktade ARG till under detektionsgränser, grundvattenprover hade en allestädes närvarande närvaro av ARG på både kontrollplatser och platser som laddades med vatten från den avancerade vattenreningsanläggningen.

Historiskt sett indirekta metoder för återanvändning där miljöhinder är ett mellanliggande steg i vattenreningsprocessen har varit mer populärt än den direkta "toalett -kranen" -processen. Medan indirekta metoder för återanvändning av vatten var, från en allmän uppfattning och aptit, anses vara mer tillförlitlig, det är faktiskt direkt återanvändning av "toalett att tappa" metoder som inte inför en miljöbuffert som ger säkrare, mer rent vatten för drickbarhet. Anledningen till detta ligger i hur ARG i miljön kan förorena dricksvatten som återanvänds. Dessa resultat framhölls i en studie publicerad i Environmental Science &Technology Letters .

Hur ARG sprids genom vattenbehandlingssystem

Medan vissa ARG förekommer naturligt i mikrobiella samhällen, antibiotika, ARG och antibiotikaresistenta patogener ökar i vattenkällor till följd av överanvändning av antibiotika i allmänhet. I en typisk vattenreningscykel, avloppsvatten renas först på en avloppsreningsanläggning. Studien fann att detta vatten fortfarande är högt i ARG, eftersom de kvarstår under hela behandlingsprocessen. Härifrån, vatten avsett för återanvändning av drycker renas ytterligare med hjälp av avancerade fysikaliska och kemiska tekniker, inklusive omvänd osmos - en process som använder ett delvis permeabelt membran för att rena dricksvatten.

I ett indirekt återanvändningsschema, det renade vattnet kommer att infunderas tillbaka i en miljöbuffert, som en grundvattenakvifer. Senare, vatten dras från vattenledaren och behandlas vidare vid ett dricksvattenreningsverk innan det tillsätts till den allmänna vattenförsörjningen. I kontrast, vid direkt återanvändning, renat vatten återgår inte till en miljöbuffert, men istället, förblir inom den konstruerade vattencykeln, gå från avloppsreningsverket till återanvändningsanläggningen till dricksvattenreningsverket och sedan ut i kranen

Att titta på skillnaderna i ARG mellan olika vattenkällor är otroligt viktigt för att överväga framtida hälsorisker, som utveckling av superbuggar, sa Smith. Eftersom reningsverk inte i allmänhet är avsedda för avlägsnande av mikropollutanter som antibiotika, de tenderar att kvarstå i behandlingssystem, vilket leder till höga densiteter av ARG -resistenta bakterier i olika behandlingsstadier. När detta vatten förs in i en vattendragare, där ARG redan förekommer naturligt, det kan bli förorenat med ARG och antibiotikaresistenta bakterier. För att ytterligare komplicera frågan, ARG överförs enkelt genom horisontell genöverföring, öka risken för antibiotikaresistenta patogener.

"ARG regleras inte på något sätt och är en utmanande framväxande förorening av oro på grund av vår tillit till biologisk behandling i den konstruerade vattencykeln, "Smith sa." Eftersom de är biologiska föroreningar - små fragment av DNA som släpps ut i miljön - kan bakterier som finns i mottagande miljöer ta upp dem, blir resistenta själva, och fortsätter spridningen av motstånd. "

Återanvändning av avloppsvatten är det rådande alternativet för att hantera ett ökande tryck på global vattenförsörjning och kan vara att föredra framför alternativ som avsaltning, vilket är dyrt och energieffektivt i jämförelse. Dock, faran att sprida antibiotikaresistens är en som bör informera vilka metoder som får mer dragkraft och investeringar när vi ser framåt Smith sa. Eliminating unknowns that persist in the environmental water buffers could be one way to ensure water that reaches our taps is clean of ARGs and other harmful contaminants.

"Lessening the global spread of antibiotic resistance will require an interdisciplinary approach that spans environmental and clinical systems. We must act fast before we enter a so called 'post-antibiotic world' where bacterial infections become impossible to treat, "Sa Smith.