ВПЛИВ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ БІОЛОГІЧНОГО ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД З ВИКОРИСТАННЯМ РЯСКОВИХ НА СТУПІНЬ ВИДАЛЕННЯ АНТИБІОТИКА
DOI:
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2024.48.18-25Ключові слова:
стічні води, біотехнологія, біологічне очищення, водні рослини, ряска, антибіотикиАнотація
Стаття присвячена вивченню ефективності видалення хлорамфеніколу – антибіотика широкого спектра дії, що часто виявляють у стічних водах фармацевтичних і медичних установ. Метою дослідження було оцінити ефективність видалення хлорамфеніколу з модельних розчинів з використанням Lemna minor (ряски) залежно від початкової концентрації антибіотика, тривалості очищення та питомої біомаси ряски.
У дослідженні були використані модельні розчини хлорамфеніколу з концентраціями 2, 5, 10 і 20 мг/дм³. Тривалість очищення варіювалася від 1 до 72 годин, а вміст хлорамфеніколу було визначено за допомогою рідинної хроматографії. Встановлено, що ефективність очищення залежить не лише від тривалості та початкової концентрації антибіотика, але і від питомої біомаси L. minor. Зокрема, найбільша ефективність спостерігалася в інтервалі від 24 до 48 годин, після чого видалення антибіотика помітно знижувалося, а вміст залишався стабільним до кінця 72-годинного періоду.
При концентраціях хлорамфеніколу 2 і 5 мг/дм³ з питомою біомасою ряски 36 г/дм³ ефективність очищення поступово зростала і досягала максимальних значень за 72 години 23,2% та 26,8%, відповідно. Для більшої біомаси – 50 г/дм³ – ці показники становили 17% та 19%, що свідчить про можливу оптимізацію процесу очищення при зниженні питомої біомаси ряски.
При вищих початкових концентраціях хлорамфеніколу (10 і 20 мг/дм³) використання ряски з питомою біомасою 36 г/дм³ забезпечувало максимальне видалення антибіотика 33,0% і 29,5%, відповідно, за 72 години очищення. Зі збільшенням біомаси до 50 г/дм³ ефективність знижувалася і становила 23,6% та 21% для цих концентрацій, що вказує на залежність процесу від кількості L. minor.
Результати підтверджують, що використання Lemna minor є перспективним для видалення хлорамфеніколу зі стічних вод. Найвищої ефективності було досягнуто за тривалості процесу 48 годин і питомої біомаси ряски 36 г/дм³, що забезпечило зниження концентрації хлорамфеніколу до 29,4% за початкового рівня 10 мг/дм³. Використання ряски для очищення стічних вод сприяє зниженню екологічного навантаження та зменшує ризик поширення антибіотикорезистентності у природних водах.
Посилання
Kumar, V., Lakkaboyana, S. K., Sharma, N., Chakraborty, P., Umesh, M., Pasrija, R., Thomas, J., Kalebar, V. U., Jayaraj, I., Kumar Awasthi, M., Das, T., Adeyemi Oladipo, A., Barcelo, D., & Dumee, L. F. (2023). A critical assessment of technical advances in pharmaceutical removal from wastewater – A critical review. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, 8(1), 100363. https://doi.org/10.1016/j.cscee.2023.100363
Gros, M., Petrovic, M., & Barceló, D. (2007). Wastewater treatment plants as a pathway for aquatic contamination by pharmaceuticals in the Ebro River basin (northeast Spain). Environmental Toxicology and Chemistry, 26(8), 1553-1562. https://doi.org/10.1897/06-495R.1
Wei, H., Hashmi, M. Z., & Wang, Z. (2024). The interactions between aquatic plants and antibiotics: Progress and prospects. Environmental Pollution, 341 (1), 123004. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2023.123004
Zhou, Q., Liu, G., Arif, M., Shi, X., & Wang, S. (2022). Occurrence and risk assessment of antibiotics in the surface water of Chaohu Lake and its tributaries in China. Science of The Total Environment, 807 (3), 151040. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151040
Tran, N. H., Reinhard, M., & Gin, K. Y. H. (2018). Occurrence and fate of emerging contaminants in municipal wastewater treatment plants from different geographical regions: A review. Water Research, 133(1), 182–207. https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.12.029
Wang, J., & Wang, S. (2016). Removal of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) from wastewater: A review. Journal of Environmental Management. 182(1), 620-640. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.07.049
Anuar, N. F., Shah, D. R. S. I., Ramli, F. F., Zaini, M. S. M., Mohammadi, N. A., Daud, A. R. M., & Syed-Hassan, S. S. A. (2023). The removal of antibiotics in water by chemically modified carbonaceous adsorbents from biomass: A systematic review. Journal of Cleaner Production, 401(1), 136725. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136725
Bartrons, M., & Peñuelas, J. (2017). Pharmaceuticals and personal-care products in plants. Trends in Plant Science, 22(3), 194–203. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2016.12.010
Li, Z., Sobek, A., & Radke, A. (2016). Fate of pharmaceuticals and their transformation products in four small-scale wastewater treatment plants in Sweden. Environmental Science & Technology, 50(11), 5614–5521. https://doi.org/10.1021/acs.est.5b06327
Tan, Z., Yang, X., Chen, L., Liu, Y., Xu, H.-J., Li, Y., & Gong, B. (2022). Biodegradation mechanism of chloramphenicol by Aeromonas media SZW3 and genome analysis. Bioresource Technology, 344(1), 126280. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.126280
Kumar, K., Gupta, S. C., Baidoo, S. K., Chander, Y., & Rosen, C. J. (2005). Antibiotic uptake by plants from soil fertilized with animal manure. Journal of Environmental Quality, 34(6), 2082–2085. https://doi.org/10.2134/jeq2005.0026
Ahmad, F., Zhu, D, & Sun, J. (2021). Environmental fate of tetracycline antibiotics: degradation pathway mechanisms, challenges, and perspectives. Environmental Sciences Europe, 33(1), 125981. https://doi.org/10.1186/s12302-021-00505-y
Díaz-Cruz, S., & Barcelo, D. (2005). LC-MS2 Trace Analysis of Antimicrobials in Water, Sediment and Soil. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 24(7), 645–657. https://doi.org/10.1016/j.trac.2005.05.005
Homem, V., & Santos, L. (2011). Degradation and removal methods of antibiotics from aqueous matrices – A review. Journal of Environmental Management, 92(10), 2304–2347. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2011.05.023
Lin, J., Zhang, K., Jiang, L., Hou, J., Yu, X., Feng, M., & Ye, C. (2022). Removal of chloramphenicol antibiotics in natural and engineered water systems: Review of reaction mechanisms and product toxicity. Science of The Total Environment, 850(1), 158059. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.158059
Vymazal, J., Zhao, Y., & Mander, Ü. (2021). Recent research challenges in constructed wetlands for wastewater treatment: A review. Ecological Engineering, 169 (1), 106318. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2021.106318
Yan, Y., Deng, Y., Li, W., Du, W., Gu, Y., Li, J., & Xu, X. (2021). Phytoremediation of antibiotic-contaminated wastewater: Insight into the comparison of ciprofloxacin absorption, migration, and transformation process at different growth stages of E. Crassipes. Chemosphere, 283(1), 131192. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131192
Ikehata, K., Naghashkar, N. J., & El-Din, M. G. (2006). Degradation of Aqueous Pharmaceuticals by Ozonation and Advanced Oxidation Processes: A Review. Ozone: Science & Engineering, 28(6), 353–414. https://doi.org/10.1080/01919510600985937
Nguyen, L. M., Nguyen, N. T. T., Nguyen, T. T. T., Nguyen, T. T., Nguyen, D. T. C., & Tran, T. V. (2022). Occurrence, toxicity and adsorptive removal of the chloramphenicol antibiotic in water: a review. Environmental Chemistry Letters, 20(1), 1929–1963. https://doi.org/10.1007/s10311-022-01416-x
aus der Beek, T., Weber, F. A., Bergmann, A., Hickmann, S., Ebert, I., Hein, A., & Küster, A. (2015). Pharmaceuticals in the environment – Global occurrences and perspectives. Environmental Toxicology and Chemistry, 35(4), 823–835. https://doi.org/10.1002/etc.3339.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Любов Кіка, Лариса Саблій
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a) Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 70 років після смерті останнього співавтора з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b) Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c) Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
