Ocorrência e remoção de genes de resistência a antibióticos em sistemas simplificados de tratamento de esgoto, em Belo Horizonte
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Marcos Von Sperling
Silvana de Queiroz Silva
Juliana Calábria de Araújo
Silvana de Queiroz Silva
Juliana Calábria de Araújo
Resumo
A resistência antimicrobiana tem sido indicada pela Organização Mundial de Saúde como um
problema global que ameaça os ganhos conquistados com o uso dos antibióticos desenvolvidos
até a atualidade. O intenso contato entre as bactérias, a presença de antibióticos e a possibilidade
da transferência horizontal de genes são as condições encontradas nas ETEs de tratamento
biológico que podem propiciar o aumento da resistência antimicrobiana. Assim, as ETEs podem
ser consideradas pontos importantes de disseminação de bactérias resistentes e de Genes de
resistência a antibióticos (GRAs), e têm sido objeto de estudos para entender como esses
elementos se espalham pelo ambiente, a fim de propor maneiras de mitigar sua disseminação.
A remoção de GRAs em estações de tratamento de esgoto tem sido abordada em vários
trabalhos, porém, pouco se sabe ainda sobre a dinâmica desses elementos em ETEs, e, portanto,
há a necessidade de mais estudos. Dessa forma, o presente trabalho busca contribuir para o
entendimento do papel das estações de tratamento de esgoto na disseminação dos GRAs,
quantificando os genes blaTEM (confere resistência aos beta-lactâmicos), sul1 (confere
resistência aos sulfonamidas), tetA (confere resistência a tetraciclina), intI1 (integron classe 1)
e RNAr 16S (marcador genético das bactérias) em três sistemas simplificados de tratamento de
esgoto. Os sistemas monitorados consistem em: (a) reator UASB seguido de filtro biológico
percolador (FBP), (b) reator UASB seguido por duas lagoas de alta taxa em paralelo e (c) duas
wetlands construídas de fluxo vertical. Também foi avaliado um tratamento terciário no sistema
(a) com fotorreator de lâmpadas emersas UV, bem como a influência da dose de radiação
aplicada na remoção de GRAs. Os resultados mostraram concentrações dos GRAs variando de
1E+06 a 1E+08 cópias/ml no esgoto bruto e de 3E+04 a 3E+07 cópias/ml no efluente tratado,
considerando os três sistemas de tratamento. Em geral, as remoções de cada componente dos
sistemas resultaram no máximo em cerca de 1 log, no entanto, o gene blaTEM foi o mais
suscetível a remoção (3,5 logs no sistema UASB/LAT), e o sul1 foi o mais persistente. Com
relação ao fotorreator, não foi identificada uma tendência de aumento na remoção dos genes
com o aumento da dose de UV aplicada. As análises das componentes principais e de Spearman
mostraram que DQO e pH apresentaram maior influência sobre as concentrações dos GRAs
quando comparado com os SST e SSV. De modo geral, observou-se que não houve aumento
na concentração desses elementos após a passagem pelos sistemas de tratamento.
Abstract
Antimicrobial resistance has been indicated by the World Health Organization as a global
problem that threatens the gains achieved with the use of antibiotics developed to date. The
intense contact between bacteria, antibiotics and the possibility of horizontal gene transfer are
conditions found in WWTPs that can provide increase in antimicrobial resistance. Thus,
WWTPs are considered important points of bacterias resistants dissemination and ARGs and
have been the subject of studies to understand how these elements spread through the
environment, in order to propose ways to mitigate their spread. The removal of ARGs in sewage
treatment plants has been addressed in several studies, however, knowledge about the dynamics
of these elements in WWTPs is still limited, and further studies are necessary. Thus, the present
study seeks to contribute to the understanding of sewage treatment plants roles in the
dissemination of GRAs, quantifying the genes blaTEM (gives resistance to beta-lactams), sul1
(gives resistance to sulfonamides), tetA (gives resistance tetracillin), intI1 (integron class 1) and
RNAr 16S (genetic marker of bacteria) in three simplified sewage treatment systems. The
monitored systems consist of: (a) UASB reactor followed by a percolating biological filter
(FBP), (b) UASB reactor followed by two high-rate algal ponds in parallel and (c) two vertical
flow constructed wetlands. It was also evaluated a tertiary treatment in the system (a) with a
photoreactor with emerged UV lamps, as well as the influence of the radiation dose in the
removal of ARGs. The results showed concentrations of ARGs ranging from 1E + 06 to 1E +
08 in the raw sewage and from 3E + 04 to 3E + 07 in the treated effluent, considering the three
treatment systems. Overall, removals of each component from the systems resulted in maximum
about 1 log, however, the blaTEM gene was the most susceptible to removal (3.5 logs in
UASB/LAT system), and sul1 was the most persistent. Regarding the photoreactor, no trend
towards an increase in the ARGs removal was identified with an increase in the applied UV
dose. The principal components analysis and Spearman showed that the COD and pH had
greater influence on the concentrations of ARGs than TSS and VSS. In general, it was observed
there was no increase in the concentration of ARGs after wastewater passing through the
treatment systems.
Assunto
Engenharia sanitária, Saneamento, Esgoto Tratamento, Radiação Ultravioleta
Palavras-chave
Tratamento de esgoto, Reator UASB, Wetlands, FBP, LAT, Fotorreator UV