Abteilung Oberflächengewässer

Antibiotikaresistenzen als Umweltkontamination


Antibiotikaresistenzen nehmen zu. Dies ist eine der grössten biologischen Bedrohungen unserer Zeit. Umweltbakterien sind natürliche Quelle von Resistenzgenen. Die Umwelt wird aber auch zunehmend mit resistenten Bakterien belastet, die aus der Landwirtschaft oder mit dem Abwasser in die Umwelt gelangen.  

Wir untersuchen den Eintrag und die Ausbreitung von antibiotikaresistenten Bakterien und ihrer Resistenzgene in Gewässern. Wir erforschen das Verhalten von Resistenzen in Abwasserreinigungsanalagen und untersuchen Strategien für eine verbesserte Eliminierung resistenter Bakterien.

Kontakt

Dr. Feng JuTel. +41 58 765 2163E-Mail senden

Team

Karin BeckTel. +41 58 765 2150E-Mail senden
Dr. Feng JuTel. +41 58 765 2163E-Mail senden
Jangwoo LeeTel. +41 58 765 2290E-Mail senden
Lian YangTel. +41 58 765 2295E-Mail senden

Aktuelle Projekte

Wir wollen verstehen, wo und wie sich Antibiotikaresistenzen aus Abwasser in Schweizer Fliessgewässern ausbreiten.
In situ expression patterns and gene exchange of Swiss wastewater resistome revealed by quantitative metatranscriptomics and metagenomics.
Wir untersuchen die Wirkung von Sandfiltern und anderen biologischen Nachbehandlungen von ozoniertem Abwasser auf die Freisetzung von Antibiotikaresistenzen aus Schweizer Kläranlagen.

Abgeschlossene Projekte

Dynamics of antibiotic resistance during oxidative treatment of wastewater

Wastewater treatments plants (WWTP) discharge antibiotic resistant bacteria with the treated wastewater. In this project we quantified the extent to which different WWTP in Switzerland eliminate and discharge resistant bacteria and how this affects the receiving waters.
Oxidative wastewater treatment is an important strategy for the removal of micropollutants from wastewater, and is one of the main technologies that will be used for this purpose in Switzerland. In this project we studied how this treatment affects resistant bacteria. Laboratory studies were performed to obtain detailed information on how ozonation damages resistant cells and resistance genes to provide Information about dose dependence and kinetics of the process. Investigations at the first full scale ozonation plant in Switzerland, ARA Neugut, provided data from a real world implementation of this treatment process.

Key results

The project showed that ozonation of wastewater ultimately provides a less complete disinfections and a less effective deactivation of DNA (and thus resistance genes) in wastewater ozonation then simple laboratory experiments may suggest. The interactions with the complex chemistry in the wastewater matrix, microbiological populations that are less sensitive than laboratory strains such as E. coli, and the formation of larger biomass structures (flocs) all interfere. Under process conditions that are optimized for micropollutant reduction most bacterial cells are killed, but a residual population survives, and the genetic material (theoretically capable of being taken up and incorporated into the genome of other bacteria) survives. The full scale plant in Neugut revealed another potential problem – the biological post-treatment of ozonated water, which is necessary to reduce toxic oxidation products, allows resistant bacteria to grow, reducing the overall effectiveness of the process for reducing the load of resistant bacteria with the wastewater stream into rivers and lakes. Further research will be necessary to identify potential improvements to maximize the potential of wastewater ozonation as a barrier to the dissemination of antibiotic resistance into the environment.

Publications

Antibiotikaresistenz, ökotoxikologische Auswirkungen, und Risikobeurteilung von Mikroschadstoffen in einem mittelgrossen See

Antibiotikaresistenz wird zunehmend auch als Umweltkontamination betrachtet. In diesem Projekt wurde das Vorkommen von Antibiotikaresistenzen im Abwassersystem von Lausanne und der Einfluss der Einleitung des gereinigten Abwassers auf das Wasser und die Sedimente im Genfer See untersucht.

Zusammenarbeit

Leman 21 Project

Finanzierung

SNF Prodoc module

Publikationen

  • Bürgmann H. (2014) Eintrag von Antibiotika und Antibiotikaresistenzen in Wassersysteme der Schweiz. Prävention und Gesundheitsförderung 2014, 9:185–190, doi:10.1007/s11553-014-0444-3

  • Czekalski N., Gascón Díez E., Bürgmann H. (2014) Wastewater as a point source of antibiotic-resistance genes in the sediment of a freshwater lake. The The ISME Journal (2014) 8, 1381–1390, doi:10.1038/ismej.2014.8

  • Cantas L., Shah Syed Q.A., Cavaco L.M., Manaia C.M., Walsh F., Popowska M., Garelick H., Bürgmann H., Sørum H. (2013) A brief multi-disciplinary review on antimicrobial resistance in medicine and its linkage to the global environmental microbiota. Frontiers in Microbiology, May 2013, Vol. 4, Art. 96, 1-14, doi:10.3389/fmicb.2013.00096

  • Czekalski N. (2013) Dissertation: Sources, Spreading and Fate of Antibiotic Resistance Genes and Resistant Bacteria in Vidy Bay, Lake Geneva, Switzerland, doi:10.5075/epfl-thesis-5637

  • Czekalski N., Berthold T., Caucci S., Egli A., Bürgmann B. (2012) Increased levels of multiresistant bacteria and resistance genes after waste water treatment and their dissemination into Lake Geneva, Switzerland. Frontiers in Microbiology, March 2012, Vol. 3, Art. 106, doi:10.3389/fmicb.2012.00106

Antibiotikaresistente Mikroorganismen im Trinkwassersystem von Lausanne

In diesem Projekt wurde das Vorkommen von resistenten Bakterien im Trinkwasser von Lausanne untersucht. Über ein Jahr lang wurden Proben von Rohwasser und aufbereitetem Trinkwasser aus den verschiedenen Trinkwasserproduktionsstätten und dem Trinkwasser-Leitungs Netzwerk von Lausanne analysiert.

Finanzierung

Eauservice Lausanne

Elimination von antibiotikaresistenten Bakterien aus Abwasser durch Membranfiltration

In diesem Projekt wurde das Vorkommen von resistenten Bakterien in der Abwasserreinigungsanalage von Lausanne und seine zeitliche Variabilität untersucht. Die effektivität der Membranfiltration bei der Elimination von resistenten Bakterien wurde quantifiziert.

Zusammenarbeit

Frederik Hammes, Umweltmikrobiologie, Eawag

Finanzierung

Service d’Assainissement Lausanne