2019.06.01 – 2022.10.31.
A 2017-2.3.6-TÉT-CN-2018-00003 számú projekt a Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Alapból biztosított támogatással, a kínai-magyar TÉT pályázati program finanszírozásában valósul meg.
A projekt szakmai összefoglalója
Célunk volt a szennyvíztisztító telepekről kifolyó tisztított szennyvíz antibiotikum rezisztens gén (ARG) és antibiotikum rezisztens baktérium (ARB) tartalmának csökkentése, valamint antibakteriális aktivitásának (ABA) megszüntetése. Ehhez módszert dolgoztunk ki, illetve adaptáltunk az ARB, valamint az ARG meghatározására.
Számos gyógyszerhatóanyag jelenlétében tanulmányoztuk az ABA változását 0,1 mmol dm-3 koncentrációjú vizes oldatokban a besugárzás hatására. Emellett nyomon követtük a gyógyszerek lebontását különböző módszerekkel. Sugárforrásként Co-60 gammaforrást, illetve elektrongyorsítót (Linac típusú, 4 MeV) alkalmaztunk. Az antibiotikumok eltávolításának hatékonyságát a dózis függvényében követtük nyomon HPLC/ESI-MS/MS, kémiai oxigénigény (KOI), teljes szerves széntartalom (TOC) mérésekkel. A biokémiai oxigénigény (BOI) mérés eredményei jellemzik az oldat toxicitását a szennyvíztisztító telepen a szennyvíz szervesanyag tartalmának lebontását végző mikroorganizmusokkal (baktériumok, gombák, stb) szemben. A BOI/KOI arány jellemzi az oldat biodegradálhatóságát. Az ökotoxicitás változását microtox teszt (Vibrio fischeri baktérium), P. subcapitata mikroalga, Daphnia magna és az aktivált szennyvíziszap mikroorganizmusainak segítségével követtük. Az ABA mérésére agar diffúziós tesztet, valamint húsleves hígításos módszert (RABIT impedometriás készülékkel) alkalmaztunk.
Számos antibiotikum vizes oldatában vizsgáltuk az antibakteriális aktivitás változását a besugárzás hatására. Szulfametoxazol (SMX), trimetoprim (TMP), oxacillin, piperacillin és eritromicin besugárzása után maradt antibakteriális aktivitás tanulmányozásához Staphylococcus aureus és Escherichia coli baktérium törzseket alkalmaztunk.
Penicillin típusú (ß-laktám) antibiotikumok, amoxicillin, ampicillin és cloxacillin esetében az antibakteriális aktivitás megszüntetéséhez szükséges dózist Gram pozitív és Gram negatív baktériumok alkalmazásával határoztuk meg. Ionizáló sugárzás hatását az ABA-ra vizsgáltuk két antibiotikum, a szulfametoxazol (SMX) és trimetoprim (TMP) esetében Staphylococcus aureus és Escherichia coli törzsekkel, SMX és TMP oldataival külön-külön és közös oldatban is. Követtük a vegyületek lebontását sugárzás hatására, mértük a teljes szerves széntartalmat és a kémiai oxigénigényt, amelyek a gyakorlat szempontjából (szennyvíztisztítás) fontos paraméterek. Valamennyi vizsgálat során tapasztaltunk szinergizmust.
Tanulmányoztuk a víz mátrix hatását az antibiotikumok lebontásának hatékonyságára. Oxacillin, kloxacillin, tetraciklin és klórtetraciklin antibiotikumok 0,1 mmol dm–3 koncentrációjú oldatában vizsgáltuk a nagyenergiájú sugárzással indukált lebontást négy féle víz mátrixban (tiszta víz, csapvíz, szintetikus szennyvíz és szennyvíz telepről származó tisztított szennyvíz). A KOI és a TOC értékek csökkentek, a BOI értékek nőttek a besugárzás dózisával. A BOI/KOI arány valamennyi antibiotikum oldat esetében 0,4 fölé nőtt, jelezve, hogy az oldatok biodegradálhatóvá váltak. A toxicitási értékek minden esetben csökkentek a besugárzás hatására. Az ABA 2-4 kGy dózis hatására az antibiotikum oldatok többségében a mérési határ alá csökkent. Tisztított szennyvíz mátrixban 4 kGy dózisnál is volt némi ABA, mivel a mátrix tartalmaz szerves szennyezőket. A tisztított szennyvízben lévő nyomnyi mennyiségű (mg/l – ng/l) antibiotikum toxicitása és aktivitása is megszűnik ezeknél a dózisoknál.
Az oxacillin gátló hatását vizsgáltuk ARG-re. A 2 kGy dózissal kezelt oxacillin esetében csökkent az antibiotikum hatása, a MIC (minimum inhibitory concentration) érték 128 mg dm-3-ről 256 mg dm-3-re nőtt a rezisztens törzsnél.
A kísérletek során kapott eredményeinkre, illetve azok alapján kiválasztott paraméterekre alapozva, laboratóriumunk Linac típusú elektrongyorsítóját alkalmazva, laboratóriumi, folyamatos átfolyásos szennyvíz utókezelőt terveztünk, építettünk, majd beüzemeltünk.
