Il suolo può essere un filtro naturale che può fungere da trattamento terziario per le acque reflue, impedire agli antibiotici di contaminare le acque sotterranee, secondo i ricercatori che hanno condotto uno studio al Living Filter di Penn State.

I ricercatori hanno analizzato il destino e il trasporto di tre antibiotici importanti per la salute umana:sulfametossazolo, ofloxacina e trimetoprim:nel suolo e nelle acque sotterranee presso il Living Filter, un sistema di riutilizzo delle acque reflue di 50 anni fa che irriga a spruzzo gli effluenti trattati dall'impianto di trattamento delle acque reflue del campus dell'University Park su 600 acri di fattoria e foresta. Generalmente, i ricercatori hanno scoperto che ogni antibiotico si comportava in modo diverso quando esposto al profilo del suolo, ma hanno acquisito informazioni su come il suolo potrebbe migliorare il trattamento delle acque reflue.

Attualmente, la maggior parte delle acque reflue trattate in tutto il mondo viene scaricata dagli impianti di trattamento delle acque reflue nei fiumi. Però, la maggior parte di queste strutture non è in grado di rimuovere completamente i prodotti farmaceutici come gli antibiotici. Di conseguenza, molti fiumi trasportano bassi livelli di farmaci sospettati di danneggiare la vita acquatica. Nei corsi d'acqua che forniscono acqua potabile, bassi livelli di antibiotici possono comportare rischi per la salute umana, contribuendo allo sviluppo della resistenza agli antibiotici.

Un'alternativa allo scarico delle acque reflue trattate nei corsi d'acqua e che potrebbe contribuire alla resistenza agli antibiotici e ad altri problemi ecologici è spruzzarla sulla terra, come Penn State ha fatto per più di cinque decenni al Living Filter, ha osservato Jack Watson, professore di fisica del suolo e biogeochimica del suolo. Il suo gruppo di ricerca presso il College of Agricultural Sciences dell'Università ha guidato lo studio.

"Con bassi livelli di antibiotici nell'ambiente a causa del rilascio di effluenti dell'impianto di trattamento delle acque reflue nei corsi d'acqua, cresce la preoccupazione per gli impatti sulla salute umana, " disse. "Il suolo, per la sua natura fisica e chimica, in molti casi potrebbe offrire un altro livello di trattamento per rimuovere gli antibiotici dalle acque reflue trattate. Questo studio inizia a valutare l'efficacia di quel concetto".

Ci sono poche strutture come il Living Filter di Penn State negli Stati Uniti orientali, ma il riutilizzo delle acque reflue per fornire acqua di irrigazione e per ricaricare le falde acquifere è una pratica comune nell'arido ovest americano e nei deserti del Medio Oriente, ha sottolineato la ricercatrice capo Alison Franklin, uno studente di dottorato in scienze del suolo e biogeochimica.

Franklin ha raccolto campioni di terreno in un sito sul Living Filter che non aveva ricevuto irrigazione per sette mesi, e poi nello stesso sito dopo un evento di irrigazione e ancora dopo 10 settimane di irrigazione. Franklin ha anche prelevato campioni di acque sotterranee tre volte l'anno per cinque anni per catturare la variabilità stagionale.

I ricercatori hanno tipicamente trovato sulfametossazolo alle più alte concentrazioni negli effluenti degli impianti di trattamento delle acque reflue con ofloxacina e trimetoprim a concentrazioni più basse. Nel suolo, ofloxacina era presente alle massime concentrazioni dopo sette mesi senza irrigazione, ma il sulfametossazolo non ha raggiunto concentrazioni superiori all'ofloxacina fino a quando l'effluente non è stato applicato continuamente. Il trimetoprim è stato rilevato solo nel suolo dopo 10 settimane di irrigazione degli effluenti.

Questi risultati suggeriscono che l'ofloxacina può rimanere nel terreno per lunghi periodi di tempo, Franklin ha spiegato, mentre il sulfametossazolo e il trimetoprim possono non rimanere dopo l'interruzione delle irrigazioni degli effluenti.

Le concentrazioni nelle acque sotterranee erano in genere molto inferiori alle concentrazioni nel suolo o negli effluenti delle acque reflue, con il solo sulfametossazolo trovato in modo coerente.

"Dato che gli antibiotici interagivano con il profilo del suolo e le concentrazioni delle acque sotterranee erano spesso superiori a 1, 000 volte inferiore all'effluente, il profilo del suolo sembra essere un trattamento terziario adeguato per gli effluenti dell'impianto di trattamento delle acque reflue, " ha detto. "Ciò porterebbe a una migliore qualità dell'acqua e alla protezione della salute umana".

I risultati della ricerca, che sono stati pubblicati oggi, 10 settembre nel Giornale della qualità ambientale , sono importanti, Franklin crede, perché suggeriscono che l'applicazione al suolo delle acque reflue trattate in alcuni casi può presentare un modo conveniente per aggiornare gli impianti di trattamento delle acque reflue per rimuovere gli antibiotici e forse altri contaminanti emergenti, pure, dai loro scarichi.

Questo potrebbe essere critico, Franklin crede, se il governo decide di stabilire standard di qualità dell'acqua per antibiotici e altri prodotti farmaceutici.

"Esistono molte ricerche su cosa si può fare negli impianti di trattamento delle acque reflue per migliorare le loro capacità di rimuovere i contaminanti emergenti, ma le soluzioni sono costose da implementare e potrebbero essere efficaci al di sotto del 100%, " ha detto. "Quindi, il nostro lavoro suggerisce che, soprattutto con la scarsità d'acqua, potremmo riutilizzare l'acqua e purificarla mentre scende nel profilo del suolo prima che raggiunga il sistema idrico sotterraneo".

Tutti i profili del suolo non possono impedire agli antibiotici di raggiungere le acque sotterranee, Franklin ha ammesso, quindi dipenderebbe dalla qualità e dal tipo di terreno. Ma questi risultati suggeriscono che, nei posti, l'applicazione al suolo delle acque reflue trattate, come avviene a Penn State, potrebbe rivelarsi un modo economico per rimuovere gli antibiotici dalle acque reflue trattate.

"Forse alcuni impianti di trattamento delle acque reflue non devono essere completamente rinnovati, " ha detto Franklin. "Forse possono essere adattati per riutilizzare l'acqua spruzzando acque reflue trattate sulla terra".