Comunità di batteri e parametri di qualità dell'acqua nelle acque fluviali e nei sedimenti in prossimità degli scarichi delle acque reflue

Dati scientifici volume 9, numero articolo: 578 (2022) Citare questo articolo

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Gli scarichi degli impianti di trattamento delle acque reflue (WWTP) alterano la qualità dell'acqua e le comunità microbiche introducendo batteri associati all'uomo nell'ambiente e alterando le comunità microbiche. Per comprendere appieno questo impatto, è fondamentale studiare se gli scarichi degli impianti di depurazione influenzano le comunità microbiche dell’acqua e dei sedimenti in modi comparabili e se tali effetti dipendono da variabili ambientali specifiche. Qui presentiamo un set di dati che studia l’impatto di un impianto di depurazione sulla qualità dell’acqua e sulle comunità batteriche confrontando i campioni raccolti direttamente dal deflusso dell’impianto di depurazione con le acque superficiali e i sedimenti in due siti sopra e due siti sotto di esso per un periodo di cinque mesi. Quando possibile, abbiamo misurato cinque variabili fisico-chimiche (ad esempio, temperatura, torbidità, conduttività, ossigeno disciolto e salinità), quattro bioindicatori (ad esempio, Escherichia coli, coliformi totali, Enterococcus sp. ed endotossine) e due indicatori molecolari (ad esempio, abbondanza relativa di intI1 e profilo genetico dell'rRNA 16S). I risultati preliminari suggeriscono che i bioindicatori sono correlati alle variabili ambientali e che le comunità batteriche presenti nelle falde acquifere, nei sedimenti e nell'acqua trattata differiscono notevolmente nella composizione e nella struttura.

Misurazione(i)

temperatura dell'acqua • conduttività dell'acqua • ossigeno disciolto nell'acqua • salinità dell'acqua • Concentrazione di Escherichia coli nell'acqua • Concentrazione di coliformi totali nell'acqua • Concentrazione di Enterococcus sp. • Concentrazione di endotossine nell'acqua • Abbondanza relativa dell'integrone 1 nell'acqua • RNA batterico 16S

Tipi di tecnologia

Sonda da campo YSI • Sistema di dezione Colilert • Sistema di dezione Enterolert • Sistema Charles River Endosafe • PCR quantitativa • Sequenziamento Illumina

Caratteristica del campione: organismo

Batteri

Caratteristica del campione - Ambiente

Fiume d'acqua dolce

Caratteristica del campione: posizione

stati Uniti

Lo scarico degli effluenti dagli impianti di trattamento delle acque reflue (WWTP) nei corsi d'acqua circostanti può avere effetti dannosi sulla salute degli ecosistemi acquatici. Innanzitutto, gli impianti di depurazione scaricano importanti sostanze inquinanti, tra cui prodotti farmaceutici1,2 e prodotti domestici3, che possono avere un impatto sulla fauna locale4 e sulle comunità microbiche5,6. Gli impianti di depurazione possono anche essere una fonte di microrganismi alloctoni distinti dal corso d'acqua ricevente, inclusi agenti patogeni7 e batteri resistenti agli antibiotici8. Anche quando la maggior parte dei microrganismi vivi viene eradicata dal trattamento degli impianti di depurazione, gli impianti di depurazione sono stati riconosciuti come un'importante fonte di geni di resistenza agli antibiotici9,10, contribuendo al serbatoio sempre crescente di resistenza agli antibiotici nell'ambiente11. Gli scarichi degli impianti di depurazione possono anche portare ad un arricchimento di nutrienti12, che può causare cambiamenti significativi nell'ossigeno disciolto rilevabile13 e interrompere la struttura e il funzionamento della comunità biotica negli ambienti acquatici14. Infine, gli scarichi degli impianti di depurazione possono depositare sabbia e ghiaia nei sistemi acquatici, influenzando le caratteristiche fisiche dei sedimenti e potenzialmente distruggendo le comunità batteriche associate ai sedimenti presenti nei corsi d'acqua15.

Per valutare i possibili impatti dei piccoli impianti di depurazione sui corsi d'acqua dolce locali, abbiamo monitorato i contaminanti microbici relativi al deflusso dell'acqua trattata dell'impianto di depurazione gestito dal Bard College (Annandale-on-Hudson, NY; Fig. 1a). Utilizzando un sistema basato su digestore (Fig. 1b), l'impianto di depurazione tratta circa 0,2 milioni di galloni al giorno (secondo il permesso NY SPDES n. NY0031925). Quest'acqua trattata è prodotta interamente dal campus del Bard College, un college residenziale che serve circa 2.000 studenti e 500 docenti e personale. Dopo il trattamento, l'acqua usata viene rilasciata nel Saw Kill, un affluente del fiume Hudson, che è anche la fonte di acqua dolce per il campus. Il Bard College preleva una media di 130.000 galloni (591.000 L) al giorno di acque superficiali Saw Kill per l'acqua potabile del campus (secondo il rapporto più recente depositato presso il NYSDEC Bureau of Water Resource Management, datato 9/2/21). L'acqua potabile viene prelevata dal Saw Kill a circa 100 m a monte del deflusso dell'impianto di depurazione. Il sito di ricerca stesso si trova a circa 5,2 km a valle del villaggio di Red Hook (circa 1900 abitanti), che dispone anche di un piccolo impianto di depurazione (permesso NY SPDES n. NY0271420).