Please use this identifier to cite or link to this item: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/18052
Title: Dinâmica de elementos de resistência a antibióticos no tratamento biológico de dejetos de suinocultura.
Authors: Pereira, Andressa Rezende
metadata.dc.contributor.advisor: Silva, Silvana de Queiroz
Aquino, Sergio Francisco de
Keywords: Digestão anaeróbia
Lagoas - lagoas facultativas
Bactericidas - norfloxacina
Antibióticos - genes resistentes
Issue Date: 2022
metadata.dc.contributor.referee: Silva, Silvana de Queiroz
Aquino, Sergio Francisco de
Santiago, Aníbal da Fonseca
Teixeira, Mônica Cristina
Moreira, Ivone Cristina Vaz
Kunz, Airton
Citation: PEREIRA, Andressa Rezende. Dinâmica de elementos de resistência a antibióticos no tratamento biológico de dejetos de suinocultura. 2022. 166 f. Tese (Doutorado em Engenharia Ambiental) - Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2022.
Abstract: O tratamento biológico de dejetos de suinocultura, atividade pecuária de extrema relevância para a economia do Brasil, é empregado de forma a reduzir o impacto ambiental negativo gerado por tal atividade. Entretanto, a presença de antibióticos nos dejetos pode provocar efeitos na produção de biogás e causar a seleção de bactérias resistentes, que podem compartilhar seus genes de resistência a antibióticos (GRAs) nestes ambientes, alertando sobre este problema de saúde pública. Neste contexto um sistema de tratamento dejetos da produção de suínos, composto por um biodigestor seguido por três lagoas facultativas, foi monitorado e avaliado quanto à remoção de poluentes orgânicos usuais, antibióticos e GRAs (blaTEM, ermB, qnrB, sul1 e tetA). O monitoramento do sistema revelou que o biodigestor contribuiu com a remoção mediana de 70% do conteúdo orgânico, enquanto as lagoas facultativas se destacaram na retenção de 74% dos sólidos carreados da etapa anaeróbia, além de favorecer a assimilação/volatilização da amônia. O antibiótico norfloxacina, detectado e quantificado por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas, apresentou-se na faixa de < 0,79 a 60,55 μg L-1 . Não foi observada redução significativa da concentração ao longo do sistema de tratamento. No entanto, o sistema parece favorecer a retenção de norfloxacina, por adsorção ao lodo das unidades. Para os elementos genéticos, quantificados de forma absoluta por qPCR, observaram-se reduções significativas de até 2,8 logs, atribuídas especialmente ao biodigestor. Entretanto, o sistema de tratamento de dejetos parece atuar de forma seletiva sobre a comunidade bacteriana, removendo de forma mais expressiva bactérias que não transportam GRAs. A fim de avaliar a presença de potenciais patógenos bacterianos resistentes a antibióticos, uma análise da diversidade microbiana baseada no sequenciamento do RNAr 16S foi realizada ao longo do sistema de tratamento. Esta revelou uma forte associação entre as famílias Moraxellaceae, Streptococcaceae, membros não-identificados da ordem Clostridiales, Lactobacillaceae e Enterobacteriaceae com os GRAs monitorados, indicando que estas famílias podem ser suas possíveis portadoras. Adicionalmente, investigaram-se os efeitos do antibiótico norfloxacina na produção de metano, bem como sua remoção durante a digestão anaeróbia, em ensaios de bancada. Os resultados revelaram que concentrações superiores a 500 μg L-1 de norfloxacina promoveram acúmulo de ácidos graxos voláteis nos reatores, mas apenas na maior concentração testada (150 mg L -1 ) verificou-se inibição de 13% na produção de metano. Além disso, a modelagem cinética de decaimento do antibiótico confirmou que a adsorção foi o principal mecanismo de remoção. Assim, com base nos resultados deste trabalho, foi possível constatar que o sistema de tratamento controla o efeito negativo da norfloxacina sobre a digestão anaeróbia, assimilando as flutuações das concentrações advindas do dejeto e promovendo sua adsorção, com pequeno impacto na produção de metano. No entanto, a presença e resiliência de genes de resistência a antibióticos na fração líquida tratada é preocupante, recomendando-se um maior controle do teor orgânico e sólidos no efluente final, a fim de reduzir a disseminação de GRAs após disposição no ambiente.
metadata.dc.description.abstracten: The biological treatment of swine farming manure, a livestock activity of extreme relevance to the Brazilian economy, is used to reduce the negative environmental impact generated by such activity. However, the presence of antibiotics in manure can cause effects biogas production and cause resistant bacteria selection, which can share their antibiotic resistance genes (ARGs) in these environments, warning about this public health problem. In this context, a swine manure treatment plant, consisting of a biodigester followed by three facultative ponds, was monitored and evaluated for the removal of usual organic pollutants, antibiotics, and ARGs (blaTEM, ermB, qnrB, sul1, and tetA). The monitoring of the system revealed that the biodigester contributed to the median removal of 70% of the organic content, while the facultative ponds stood out in the retention of 74% of the solids carried from the anaerobic stage, in addition to favoring the assimilation/volatilization of ammonia. The antibiotic norfloxacin, detected and quantified by liquid chromatography coupled to mass spectrometry, ranged from < 0.79 to 60.55 μg L-1 . There was no significant reduction in its concentration along the treatment system. However, the system seems to favor the norfloxacin retention, by adsorption to the sludge of the units. For genetic elements, absolute quantification by qPCR, revealed significant reductions of up to 2.8 log, especially attributed to the biodigester unit. However, the waste treatment system seems to act selectively on the bacterial community, removing more expressively bacteria that do not carry ARGs. To assess the presence of potential antibiotic-resistant bacterial pathogens, an analysis of microbial diversity based on 16S rRNA sequencing was performed throughout the treatment system. This revealed a strong association between Moraxellaceae, Streptococcaceae, unidentified members of the order Clostridiales, Lactobacillaceae, and Enterobacteriaceae with the ARGs monitored, indicating that these families may be their possible carriers. Additionally, the effects of the antibiotic norfloxacin on methane production, as well as its removal during anaerobic digestion, were investigated in bench trials. The results revealed that concentrations greater than 500 μg L-1 of norfloxacin promoted the accumulation of volatile fatty acids in the reactors, but only at 150 mg L-1 there was an inhibition of 13% in methane production. Furthermore, kinetic modeling of antibiotic decay confirmed that adsorption was the main removal mechanism. Thus, based on the results of this work, it was possible to verify that the treatment system controls the negative effect of norfloxacin on anaerobic digestion, assimilating the fluctuations of concentrations arising from the waste and promoting its adsorption, with little impact on methane production. However, the presence and resilience of antibiotic resistance genes in the treated liquid fraction is worrisome, recommending greater control of organic and solids content in the final effluent, in order to reduce the spread of antibiotic resistance after disposal in the environment.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/18052
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 24/11/2022 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
Appears in Collections:PROAMB - Doutorado (Teses)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
TESE_DinâmicaElementosResistência.pdf2,19 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons