Projecte H2020 RESOURCE: Avaluació de la qualitat de l'aigua subterrània en zones amb ramaderia intensiva: és el reciclatge de fems una font important de contaminació i disseminació de gens de resistència als antibiòtics?
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2017 -2020
- Pressupost assignat 170.121,6 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte RESOURCE
Es van realitzar diverses tasques dins de RESOURCE per assolir els objectius del projecte. Es van desenvolupar metodologies i protocols analítics específics per analitzar antibiòtics i ARG seleccionats tant en fems (principalment purins de porc) com en aigües subterrànies. Es va establir un protocol simplificat per a la caracterització de la matèria orgànica dissolta (MOD) en aigües subterrànies i la seva posterior anàlisi estadística. Es van realitzar estudis exhaustius de monitorització de camp, recol·lectant mostres d'aigua subterrània i fems, en àrees amb producció ramadera intensiva i on l'aigua subterrània també s'utilitza com a font d'aigua potable. A més d'analitzar antibiòtics i ARG en fems, també se'n va avaluar la reducció amb diferents tecnologies de tractament com a estratègia per reduir els possibles riscos ambientals i per a la salut humana.
Els resultats van mostrar una presència generalitzada d'antibiòtics àmpliament utilitzats en ramaderia en fems (és a dir, purins de porc) en altes concentracions (des d'alts µg L-1 fins i tot mg L-1). Alguns d'aquests antibiòtics també eren presents a mostres d'aigua subterrània, principalment en baixes concentracions (ng L-1). No obstant això, en alguns casos, fins i tot van assolir nivells significatius (µg L-1). També es van trobar gens que confereixen resistència a les classes d'antibiòtics detectades, tant als fems com a les aigües subterrànies, amb valors de 4×10⁻ a 5×10⁻ números de còpies/L d'aigua a les aigües subterrànies. La reducció d'antibiòtics durant el tractament dels fems va ser moderada (des d'un 40% fins a l'eliminació completa d'alguns compostos), cosa que suggereix que el tractament previ a l'aplicació al camp és una alternativa adequada per reduir els riscos ambientals.
L'anàlisi de matèria orgànica dissolta (MOD) va revelar que la majoria de les fórmules moleculars eren compostes de CHO, mentre que un percentatge considerable també contenia nitrogen i sofre (~15-20%, respectivament). L'ús de diagrames de van Krevelen (gràfics de les relacions atòmiques H/C davant O/C) va mostrar que totes les nostres mostres estaven dominades per molècules de la regió semblant a la lignina. Finalment, també vam poder establir relacions entre els antibiòtics i la composició de la MOD. L'anàlisi de mostres d'aigua subterrània al llarg de diferents estacions va mostrar una gran variabilitat en els compostos detectats i les concentracions. Això dificulta l'avaluació de la qualitat de l'aigua subterrània per a ús públic i la implementació d'estratègies de monitorització eficients.
Els resultats del projecte es van difondre a través de diferents estratègies, com ara: (i) la publicació d'articles a revistes d'accés obert (dos articles estan en preparació i s'enviaran un cop completats); (ii) contribucions orals i en pòster en conferències nacionals i internacionals; (iii) l'organització d'un taller amb parts interessades, pagesos i usuaris finals; (iv) elaborar una guia tècnica d'accés obert sobre la reducció d'antibiòtics en el tractament dels fems i per redactar directrius per a una reutilització segura dels fems; (v) la difusió de les activitats i els resultats del projecte al butlletí anual de l'institut, la conferència del desè aniversari "Investigació de l'aigua en perspectiva: més enllà del 2020" i la Iniciativa de Canvi Climàtic de la UE, totes obertes al públic en general i (vi) la presentació d'una tesi de mestratge, entre d'altres.
L'aigua subterrània és un recurs fonamental, especialment a zones on l'aigua superficial és limitada o de mala qualitat. Al voltant del 75% dels habitants de la Unió Europea depenen de l'aigua subterrània com a font d'aigua potable, i és un recurs important tant per a la indústria com per a l'agricultura. En zones agrícoles amb ramaderia intensiva, la qualitat química i microbiològica de l'aigua subterrània es podria veure seriosament compromesa per l'ús excessiu de fems animal com a fertilitzant orgànic.
Des d'una perspectiva química, els fems animal són rics en nutrients beneficiosos per al creixement dels cultius i el condicionament del sòl, i ofereix la possibilitat de tancar el cicle de nutrients. Tot i això, també pot contenir altes concentracions d'antibiòtics i gens de resistència als antibiòtics (ARG), i la seva reutilització com a fertilitzant pot ser una via important per a la contaminació de l'aigua subterrània.
La propagació de la resistència als antibiòtics s'ha convertit en un problema de salut pública mundial important, ja que diversos organismes causants d'infeccions s'han tornat resistents als antibiòtics més comunament receptats, la qual cosa en redueix o elimina l'efecte terapèutic. Una dada alarmant és que, aproximadament cada any, 25.000 ciutadans europeus (5,1 per cada 100.000 habitants) moren per infeccions causades per bacteris que han desenvolupat resistència als antimicrobians.
L'objectiu principal de RESOURCE va ser ampliar el coneixement sobre el rol de la reutilització dels fems animal com una font important de contaminació d'aigües subterrànies en àrees agrícoles amb alta producció ramadera mitjançant: (i) l'anàlisi d'antibiòtics de múltiples classes i ARG seleccionats i (ii) l'ús d'un enfocament innovador, basat en la caracterització en massa de la masses d'alta resolució (HRMS), per descobrir la petjada química de cossos d'aigua subterrània seleccionats impactats pels fems, utilitzats com a fonts per a la producció d'aigua potable. DOM és una combinació de nombroses substàncies, com àcids húmics i fúlvics, polisacàrids, proteïnes, lípids, entre d'altres. La seva caracterització és interessant perquè pot reaccionar amb desinfectants durant el tractament de l'aigua potable i generar subproductes de desinfecció que són potencialment tòxics per a la salut humana.
La protecció de les aigües subterrànies és un dels darrers camps de batalla mediambientals a Europa. S'utilitza com a font important per a la producció d'aigua potable a tot Europa i, com a tal, la preservació de la qualitat química i microbiològica és de vital importància. En zones agrícoles amb activitats ramaderes intensives, la qualitat de l'aigua subterrània es podria veure seriosament compromesa per l'ús excessiu de fems com a fertilitzant orgànic.
Els fems animal poden contenir alts nivells de contaminants orgànics (per exemple, antibiòtics, compostos que contenen nitrogen) i bacteris portadors de gens de resistència als antibiòtics (ARG), i la seva reutilització com a esmena del sòl podria ser una ruta important d'entrada d'aquests contaminants a les masses d'aigua subterrània.
Aquest projecte té com a objectiu ampliar el coneixement sobre el paper del reciclatge de fems animal com una font important de contaminació de les aigües subterrànies mitjançant: (i) l'anàlisi d'antibiòtics i ARG de classes múltiples seleccionades i (ii) l'ús d'un enfocament innovador, basat en la caracterització massiva de matèria orgànica dissolta (DOM) mitjançant espectrometria masses d'aigua subterrània seleccionades impactades pels fems, utilitzades com a fonts per a la producció d'aigua potable, i proporcionar evidència sobre el paper del reciclatge de fems com a font important d'aqüífer. contaminació.
RESOURCE és un projecte de gran rellevància social a Espanya. El tancament de grans plantes de tractament de fems el 2014 i la generació consegüent de grans quantitats de residus sense tractar podrien posar en perill el bon estat químic i microbiològic dels pous d'aigua potable. Per tant, els resultats d‟aquest projecte seran molt valuosos per avaluar l‟estat actual de les masses d‟aigua subterrània i contribuiran a prevenir problemes greus per al medi ambient i la salut humana. L'experiència del becari, reunida a les principals institucions de recerca internacionals i l'excel·lent infraestructura i capacitats disponibles a ICRA, creen una conjunció ideal per a la finalització d'èxit del projecte.
RESOURCE va contribuir a esmenar les llacunes de coneixement existents sobre el paper de la reutilització dels fems animal com a font important de contaminació de les aigües subterrànies per antibiòtics i ARG. A més, va proporcionar informació nova sobre la petjada de la matèria orgànica dissolta (MOD) i el seu sistema de flux hidrogeològic a les masses d'aigua subterrània impactades pels fems. La combinació de ferramentes químiques (mètodes objectiu i empremta de la MOD) i microbiològiques per avaluar la qualitat de les aigües subterrànies també va ser un aspecte nou del projecte.
La investigació realitzada a RESOURCE va tenir gran rellevància social, tant a nivell nacional com internacional. Espanya és un dels principals productors ramaders dEuropa. A causa d'aquesta producció ramadera intensiva, hi ha un gran excedent de fems que s'aplica als camps agrícoles, cosa que pot provocar la degradació dels recursos hídrics subterranis. D'altra banda, la resistència als antibiòtics i la seva propagació al medi ambient constitueix un problema de salut pública mundial important i un tema d'interès ampli per als objectius polítics de la UE.
RESOURCE va contribuir a aclarir aquests importants problemes ambientals i de salut humana. Els resultats obtinguts van permetre identificar antibiòtics prioritaris on centrar-se en futurs estudis de seguiment i que s'haurien d'incloure en futures legislacions com a contaminants prioritaris. També van destacar la necessitat de garantir pràctiques segures de gestió dels fems i van emfatitzar la necessitat de reduir l'ús d'antibiòtics a la cria d'animals per evitar possibles riscos per al medi ambient i la salut humana.
- FUNDACIO INSTITUT CATALA DE RECERCA DE L'AIGUA (ICRA-CERCA)
Projectes relacionats
