Abteilung Oberflächengewässer

Wastewater treatment plants (WWTPs) are implicated as hotspots for the dissemination of antibacterial resistance into the environment. However, the in situ processes governing removal, persistence, and evolution of resistance genes during wastewater treatment remain poorly understood. Here, we used quantitative metagenomic and metatranscriptomic approaches to achieve a broad-spectrum view of the flow and expression of genes related to antibacterial resistance to over 20 classes of antibiotics, 65 biocides, and 22 metals. All compartments of 12 WWTPs share persistent resistance genes with detectable transcriptional activities that were comparatively higher in the secondary effluent, where mobility genes also show higher relative abundance and expression ratios. The richness and abundance of resistance genes vary greatly across metagenomes from different treatment compartments, and their relative and absolute abundances correlate with bacterial community composition and biomass concentration. No strong drivers of resistome composition could be identified among the chemical stressors analyzed, although the sub-inhibitory concentration (hundreds of ng/L) of macrolide antibiotics in wastewater correlates with macrolide and vancomycin resistance genes. Contig-based analysis shows considerable co-localization between resistance and mobility genes and implies a history of substantial horizontal resistance transfer involving human bacterial pathogens. Based on these findings, we propose future inclusion of mobility incidence (M%) and host pathogenicity of antibiotic resistance genes in their quantitative health risk ranking models with an ultimate goal to assess the biological significance of wastewater resistomes with regard to disease control in humans or domestic livestock.

Das interdisziplinäre Forschungsprojekt «Geschiebe- und Habitatsdynamik» wurde auf Ende 2017 abgeschlossen. Es ist Teil des seit 2002 laufenden Forschungsprogramms «Wasserbau und Ökologie» des Bundesamts für Umwelt (BAFU) und der Forschungsinstitutionen Eawag, LCH, VAW und WSL. Ziel des Projekts war es, auf Fragen zur Geschiebereaktivierung und Revitalisierung von Auenlandschaften einzugehen und einen wissenschaftlichen Beitrag dazu zu leisten. Die Arbeiten wurden in einem interaktiven Prozess im Rahmen von zwölf Teilprojekten durchgeführt. An diesem Prozess beteiligten sich Forschende sowie Fachleute verschiedener Disziplinen aus Verwaltung und Interessensverbänden. Die wichtigsten praxisrelevanten Erkenntnisse des Projekts wurden in Form von Merkblättern zusammengefasst, welche im vorliegenden Beitrag kurz vorgestellt werden.