Proyecto H2020 RESOURCE:Evaluación de la calidad del agua subterránea en zonas con ganadería intensiva: ¿es el reciclaje de estiércol una fuente importante de contaminación y diseminación de genes de resistencia a los antibióticos?
- Taper Projet
- État Completado
- Exécution 2017 -2020
- Budget alloué 170.121,6 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet ROOT BARRIERS
Description
El agua subterránea es un recurso fundamental, especialmente en zonas donde el agua superficial es limitada o de mala calidad. Alrededor del 75 % de los habitantes de la Unión Europea dependen del agua subterránea como fuente de agua potable, siendo un recurso importante tanto para la industria como para la agricultura. En zonas agrícolas con ganadería intensiva, la calidad química y microbiológica del agua subterránea podría verse seriamente comprometida por el uso excesivo de estiércol animal como fertilizante orgánico. Desde una perspectiva química, el estiércol animal es rico en nutrientes beneficiosos para el crecimiento de los cultivos y el acondicionamiento del suelo, y ofrece la posibilidad de cerrar el ciclo de nutrientes. Sin embargo, también puede contener altas concentraciones de antibióticos y genes de resistencia a los antibióticos (ARG), y su reutilización como fertilizante puede ser una vía importante para la contaminación del agua subterránea. La propagación de la resistencia a los antibióticos se ha convertido en un importante problema de salud pública mundial, ya que varios organismos causantes de infecciones se han vuelto resistentes a los antibióticos más comúnmente recetados, lo que reduce o elimina su efecto terapéutico. Un dato alarmante es que, aproximadamente cada año, 25 000 ciudadanos europeos (5,1 por cada 100 000 habitantes) mueren por infecciones causadas por bacterias que han desarrollado resistencia a los antimicrobianos.
El objetivo principal de RESOURCE fue ampliar el conocimiento sobre el rol de la reutilización del estiércol animal como una fuente importante de contaminación de aguas subterráneas en áreas agrícolas con alta producción ganadera mediante: (i) el análisis de antibióticos de múltiples clases y ARG seleccionados y (ii) el uso de un enfoque innovador, basado en la caracterización en masa de la materia orgánica disuelta (DOM), por espectrometría de masas de alta resolución (HRMS), para descubrir la huella química de cuerpos de agua subterránea seleccionados impactados por el estiércol, utilizados como fuentes para la producción de agua potable. DOM es una combinación de numerosas sustancias, como ácidos húmicos y fúlvicos, polisacáridos, proteínas, lípidos, entre otros. Su caracterización es de interés ya que puede reaccionar con desinfectantes durante el tratamiento del agua potable y generar subproductos de desinfección que son potencialmente tóxicos para la salud humana.
Description des activités
Se realizaron varias tareas dentro de RESOURCE para lograr los objetivos del proyecto. Se desarrollaron metodologías y protocolos analíticos específicos para analizar antibióticos y ARG seleccionados tanto en estiércol (principalmente purines de cerdo) como en aguas subterráneas. Se estableció un protocolo simplificado para la caracterización de la materia orgánica disuelta (MOD) en aguas subterráneas y su posterior análisis estadístico. Se realizaron estudios exhaustivos de monitoreo de campo, recolectando muestras de agua subterránea y estiércol, en áreas con producción ganadera intensiva y donde el agua subterránea también se utiliza como fuente de agua potable. Además de analizar antibióticos y ARG en estiércol, también se evaluó su reducción con diferentes tecnologías de tratamiento como estrategia para reducir los posibles riesgos ambientales y para la salud humana.
Los resultados mostraron una presencia generalizada de antibióticos ampliamente utilizados en ganadería en estiércol (es decir, purines de cerdo) en altas concentraciones (desde altos µg L-1 hasta incluso mg L-1). Algunos de estos antibióticos también estaban presentes en muestras de agua subterránea, principalmente en bajas concentraciones (ng L-1). Sin embargo, en algunos casos, incluso alcanzaron niveles significativos (µg L-1). También se encontraron genes que confieren resistencia a las clases de antibióticos detectadas, tanto en el estiércol como en las aguas subterráneas, con valores de 4×10? a 5×10? números de copias/L de agua en las aguas subterráneas. La reducción de antibióticos durante el tratamiento del estiércol fue moderada (desde un 40% hasta la eliminación completa de algunos compuestos), lo que sugiere que su tratamiento previo a la aplicación en campo es una alternativa adecuada para reducir los riesgos ambientales. El análisis de materia orgánica disuelta (MOD) reveló que la mayoría de las fórmulas moleculares eran compuestos de CHO, mientras que un porcentaje considerable contenía también nitrógeno y azufre (~15-20%, respectivamente). El uso de diagramas de van Krevelen (gráficos de las relaciones atómicas H/C frente a O/C) mostró que todas nuestras muestras estaban dominadas por moléculas de la región similar a la lignina. Finalmente, también pudimos establecer relaciones entre los antibióticos y la composición de la MOD. El análisis de muestras de agua subterránea a lo largo de diferentes estaciones mostró una gran variabilidad en los compuestos detectados y sus concentraciones. Esto dificulta la evaluación de la calidad del agua subterránea para uso público, así como la implementación de estrategias de monitoreo eficientes.
Los resultados del proyecto se difundieron a través de diferentes estrategias, tales como: (i) la publicación de artículos en revistas de acceso abierto (dos artículos están en preparación y se enviarán una vez completados); (ii) contribuciones orales y en póster en conferencias nacionales e internacionales; (iii) la organización de un taller con partes interesadas, agricultores y usuarios finales; (iv) la elaboración de una guía técnica de acceso abierto sobre la reducción de antibióticos en el tratamiento del estiércol y para redactar directrices para una reutilización segura del estiércol; (v) la difusión de las actividades y resultados del proyecto en el boletín anual del instituto, la conferencia del décimo aniversario "Investigación del agua en perspectiva: más allá de 2020" y la Iniciativa de Cambio Climático de la UE, todas abiertas al público en general y (vi) la presentación de una tesis de maestría, entre otros.
Objectifs
La protección de las aguas subterráneas es uno de los últimos campos de batalla medioambientales en Europa. Se utiliza como fuente importante para la producción de agua potable en toda Europa y, como tal, la preservación de su calidad química y microbiológica es de vital importancia. En zonas agrícolas con actividades ganaderas intensivas, la calidad del agua subterránea podría verse seriamente comprometida por el uso excesivo de estiércol como fertilizante orgánico. El estiércol animal puede contener altos niveles de contaminantes orgánicos (por ejemplo, antibióticos, compuestos que contienen nitrógeno) y bacterias portadoras de genes de resistencia a los antibióticos (ARG), y su reutilización como enmienda del suelo podría ser una ruta importante de entrada de estos contaminantes a las masas de agua subterránea. Este proyecto tiene como objetivo ampliar el conocimiento sobre el papel del reciclaje de estiércol animal como una fuente importante de contaminación de las aguas subterráneas mediante: (i) el análisis de antibióticos y ARG de clases múltiples seleccionados y (ii) el uso de un enfoque innovador, basado en la caracterización masiva de materia orgánica disuelta (DOM) mediante espectrometría de masas de alta resolución (HRMS), para descubrir el patrón químico de masas de agua subterránea seleccionadas impactadas por el estiércol, utilizadas como fuentes para la producción de agua potable, y proporcionar evidencia sobre el papel del reciclaje de estiércol como una fuente importante de acuífero. contaminación. RESOURCE es un proyecto de gran relevancia social en España. El cierre de grandes plantas de tratamiento de estiércol en 2014 y la consiguiente generación de grandes cantidades de residuos sin tratar podrían poner en peligro el buen estado químico y microbiológico de los pozos de agua potable. Por lo tanto, los resultados de este proyecto serán muy valiosos para evaluar el estado actual de las masas de agua subterránea y contribuirán a prevenir problemas graves para el medio ambiente y la salud humana. La experiencia del becario, reunida en las principales instituciones de investigación internacionales y la excelente infraestructura y capacidades disponibles en ICRA, crean una conjunción ideal para la finalización exitosa del proyecto.
Résultats
RESOURCE contribuyó a subsanar las lagunas de conocimiento existentes sobre el papel de la reutilización del estiércol animal como fuente importante de contaminación de las aguas subterráneas por antibióticos y ARG. Además, proporcionó información novedosa sobre la huella de la materia orgánica disuelta (MOD) y su sistema de flujo hidrogeológico en las masas de agua subterránea impactadas por el estiércol. La combinación de herramientas químicas (métodos objetivo y huella de la MOD) y microbiológicas para evaluar la calidad de las aguas subterráneas también fue un aspecto novedoso del proyecto. La investigación realizada en RESOURCE tuvo gran relevancia social, tanto a nivel nacional como internacional. España es uno de los principales productores ganaderos de Europa. Debido a esta producción ganadera intensiva, existe un gran excedente de estiércol que se aplica en los campos agrícolas, lo que puede provocar la degradación de los recursos hídricos subterráneos. Por otro lado, la resistencia a los antibióticos y su propagación al medio ambiente constituye un importante problema de salud pública mundial y un tema de amplio interés para los objetivos políticos de la UE. RESOURCE contribuyó a esclarecer estos importantes problemas ambientales y de salud humana. Los resultados obtenidos permitieron identificar antibióticos prioritarios en los que centrarse en futuros estudios de seguimiento y que deberían incluirse en futuras legislaciones como contaminantes prioritarios. También destacaron la necesidad de garantizar prácticas seguras de gestión del estiércol y enfatizaron la necesidad de reducir el uso de antibióticos en la cría de animales para evitar posibles riesgos para el medio ambiente y la salud humana.
Coordonnateurs
- FUNDACIO INSTITUT CATALA DE RECERCA DE L'AIGUA (ICRA-CERCA)
Collaborateurs
- POLYMER COMPLY EUROPE (PCE)
- SYNESIS-SOCIETA CONSORTILE A RESPONSABILITA LIMITATA (SYNESIS)
- PET COMPANIA PARA SU RECICLADO S.A. (PET COMPANIA PARA SU RECICLADO S.A.)
- NEO GROUP (NEO GROUP)
- EUROPEAN PLASTICS CONVERTERS EUPC AISBL (EUPC)
- GR3N SAGL (GR3N)
- RECUPRENDA SL
- FRICKE UND MALLAH MICROWAVE TECHNOLOGY GMBH
- DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET (TECHNICAL UNIVERSITY OF DENMARK DTU)
- EUROPEAN OUTDOOR GROUP (European Outdoor Group (EOG))
- SCUOLA UNIVERSITARIA PROFESSIONALE DELLA SVIZZERA ITALIANA (SUPSI)
- HENNES & MAURITZ GBC AB (H&M GBC AB)
- 3V TECH EQUIPMENT & PROCESS SYSTEMS SPA (3V TECH EQUIPMENT & PROCESS SYSTEMS SPA)
- SPINDOX UK LTD
- Web del proyecto
- Noticia
- Documentación (informes, guías y artículos) del Proyecto
- Web de FUNDACIO INSTITUT CATALA DE RECERCA DE L'AIGUA
- Web de EUROPEAN PLASTICS CONVERTERS EUPC AISBL
- Web de FRICKE UND MALLAH MICROWAVE TECHNOLOGY GMBH
- Web de DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET
- Web de SCUOLA UNIVERSITARIA PROFESSIONALE DELLA SVIZZERA ITALIANA
- Web de 3V TECH EQUIPMENT & PROCESS SYSTEMS SPA