Microbial air contamination on the premises of the sewage treatment plant in Bydgoszcz (Poland) and antibiotic resistance of Staphylococcus spp.

• Autorzy: Małecka-Adamowicz M. , Kubera Ł. , Donderski W. , Kolet K.

Identyfikatory

DOI

10.1515/aep-2017-0040

Warianty tytułu

PL

Mikrobiologiczne zanieczyszczenie powietrza na terenie oczyszczalni ścieków oraz antybiotykooporność bakterii z rodzaju Staphylococcus spp.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study was aimed at evaluating microbial contamination on the premises of the sewage treatment plant by determining the concentrations of selected groups of airborne microorganisms. Another objective was to determine the antibiotic sensitivity patterns of isolated strains of staphylococci. The research was conducted in a seasonal cycle, by the impaction method using Merck MAS-100 air sampler. Samples were collected at six sites, each representing a different stage of sewage treatment. The susceptibility of isolated staphylococci was assessed with the disc-diffusion method, following the recommendations of the EUCAST. The results indicate that the microbial population in the air of the investigated area was dominated by mold fungi, whose highest average concentration was recorded at site IV located near the final clarifier (7672 CFU•m^-3). Heterotrophic bacteria and mannitol-positive staphylococci were the most numerous at locations where sewage undergoes primary treatment. In each subseuqent stage the number of microorganisms emitted into the air from the sewage was lower. Antibiograms show that more than 50% of Staphylococcus spp. exhibited resistance to penicillin and 20% to rifampicin. In addition, 90% of the analyzed strains were sensitive to other antibiotics. The fungal community included the following genera: Cladosporium, Fusarium, Alternaria, Penicillium, Aspergillus, Aureobasidium, and Acremonium.The highest air contamination with all studied groups of microorganisms was recorded at the locations where mechanical sewage treatment was performed. During the subsequent stages lower numbers of heterotrophic bacteria were emitted into the air. The air in the investigated sewage treatment plant did not contain multidrug-resistant staphylococci.

PL

Celem pracy była ocena stopnia mikrobiologicznego zanieczyszczenia powietrza na terenie oczyszczalni ścieków, określonego na podstawie liczebności wybranych grup drobnoustrojów oraz ocena wrażliwości wyizolowanych szczepów gronkowców na wybrane antybiotyki, co pozwoliło określić stopień ich antybiotykooporności. Badania przeprowadzono w cyklu sezonowym, przy użyciu metody zderzeniowej za pomocą próbnika MAS-100 Merck. Próbki pobierane były z 6 stanowisk badawczych zlokalizowanych w miejscach reprezentujących poszczególne etapy oczyszczania ścieków. Lekowrażliwość wyizolowanych gronkowców oceniano metodą dyfuzyjno-krążkową zgodnie z rekomendacjami EUCAST. Analizy wykazały, że wśród mikrobiota powietrza najliczniej występowały grzyby pleśniowe osiągając maksimum liczebności na stanowisku IV zlokalizowanym przy osadniku wtórnym radialnym (7672 CFU•m^-3). Bakterie heterotroficzne i gronkowce mannitolododatnie najliczniej występowały w miejscach wstępnego etapu oczyszczania ścieków. Wraz z zaawansowaniem procesów oczyszczania, ścieki emitowały do powietrza atmosferycznego coraz mniejszą ilość mikroorganizmów. Na podstawie antybiogramów stwierdzono, że ponad 50% badanych szczepów Staphylococcus spp. wykazywała oporność wobec penicyliny i 20% wobec rifampicyny, natomiast 90% analizowanych szczepów było wrażliwych na pozostałe antybiotyki. Wśród grzybów pleśniowych w powietrzu na terenie oczyszczalni ścieków odnotowano grzyby z rodzaju: Cladosporium, Fusarium, Alternaria, Penicillium, Aspergillus, Aureobasidium i Acremonium. Największym zanieczyszczeniem powietrza, w przypadku wszystkich badanych grup mikroorganizmów, charakteryzowały się stanowiska zlokalizowane w miejscach odpowiedzialnych za część mechaniczną procesu oczyszczania ścieków. Wraz z zaawansowaniem procesów oczyszczania, ścieki emitowały do powietrza atmosferycznego coraz mniejszą ilość bakterii heterotroficznych. Na terenie oczyszczalni ścieków nie stwierdzono rozprzestrzeniania się szczepów gronkowców wielolekoopornych.

Słowa kluczowe

EN

bioaerosols; treatment plant; Antimicrobial resistance; air contamination

PL

bioaerozol; oczyszczalnia; środki przeciwdrobnoustrojowe; oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe; zanieczyszczenie powietrza

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 43, no. 4
• Strony: 58--65
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Małecka-Adamowicz M.

• Kazimierz Wielki University in Bydgoszcz, Poland, Faculty of Natural Science, Institute of Experimental Biology, Department of Microbiology

autor

Kubera Ł.

• Kazimierz Wielki University in Bydgoszcz, Poland, Faculty of Natural Science, Institute of Experimental Biology, Department of Microbiology

autor

Donderski W.

• Kazimierz Wielki University in Bydgoszcz, Poland, Faculty of Natural Science, Institute of Experimental Biology, Department of Microbiology

autor

Kolet K.

• Kazimierz Wielki University in Bydgoszcz, Poland, Faculty of Natural Science, Institute of Experimental Biology, Department of Microbiology

Bibliografia

• [1]. Abdel Hameed, A.A., Habeebuallah, T., Mashat, B., Elgendy, S., Elmorsy, T.H. & Elserougy, S. (2015). Airborne fungal pollution at waste application facilities, Aerobiologia, 31 (3), pp. 283-293.
• [2]. Barberan, A., Dunn, R.R., Reich, B.J., Pacifici, K., Laber, E.B., Menninger, H.L., Morton, J.M., Henley, J.B., Leff, J.W., Miller, S.L. & Fierer, N. (2015). The ecology of microscopic life in household dust, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 282.
• [3]. Breza-Boruta, B. (2016). The assessment of airborne bacterial and fungal contamination emitted by a municipal landfill site in Northern Poland, Atmospheric Pollution Research, pp. 1-10. http://dx.doi.org/10.1016/j.apr.2016.06.011
• [4]. Breza-Boruta, B. (2010). An assessment of microbiological air pollution at the sewage treatment plant, Woda – Środowisko – Obszary Wiejskie, 10, pp. 49-57. (in Polish)
• [5]. Breza-Boruta, B. & Paluszak, Z. (2007). The distribution of antibiotic- -resistant staphylococci in the air at the sewage treatment plant, Medycyna Weterynaryjna, 63, pp. 717-720. (in Polish)
• [6]. Budzińska, K., Jurek, A., Szejniuk, B., Michalska, M. & Wroński, G. (2011). Microbial air contamination at the municipal sewage treatment plant, Rocznik Ochrona Środowiska, 13, pp. 1543-1558. (in Polish)
• [7]. Brandi, G., Sisti, M. & Amagliani, G. (2000). Evaluation of the environmental impact of microbial aerosols generated by wastewater treatment plants utilizing different aeration systems, Journal of Applied Microbiology, 88, pp. 845-852.
• [8]. Chmiel, M.J., Frączek, K. & Grzyb, J. (2015). The problems of monitoring microbiological air contamination, Woda – Środowisko – Obszary Wiejskie, 1(49), pp. 17-27. (in Polish)
• [9]. EUCAST - European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing 2015). Breakpoints tables for interpretation of MICs and zones diameters. Version 5.0, 2015. (http://www.eucast.org(21.08.2017)).
• [10]. Frączek, K. & Kozdrój, J. (2016). Strain differentation of airbone opportunistic microorganisms within a municipal landfill area as assessed by PCR MP method, Aerobiologia, 32, pp. 499-511.
• [11]. Filipkowska, Z., Michalak, A., Pawlas, K., Janczukowicz, W., Krzemieniewski, M. & Pesta, J. (2009). Municipal wastewater treatment plant with activated sludge tanks aerated by CELPOX devices as a source of Microbiological pollution of the atmosphere, Polish Journal of Environmental Studies, 11(6), pp. 639-648.
• [12]. Gandara, A., Mota, L.C., Flores, C., Perez, H.R., Green, C.F. & Gibbs, S.G. (2006). Isolation of Staphylococcus aureus and antibiotic-resistant Staphylococcus aureus from residential indoor bioaerosols, Environmental Health Perspectives, 114(12), pp. 1859-1864.
• [13]. Haas, D., Galler, H., Luxner, J., Zarfel, G., Buzina, W., Friedl, H., Marth, E., Habib, J. & Reinthaler, F.F. (2013). The concentrations of culturable microorganisms in relation to particulate matter in urban air, Atmospheric Environment, 65, pp. 215-222.
• [14]. Hrynkiewicz, W., Sulikowska, A., Szczypa, K., Gniadowski, M. & Skoczyńska, A. (2005). Recommendations for microbial sensitivity tests used to determine bacterial susceptibility to antibiotics and chemotherapeutics, Postępy Mikrobiologii, 44, pp. 175-192. (in Polish)
• [15]. Kalwasińska, A., Burkowska, A. & Swiontek-Brzezinska, M. (2014). Exposure of workers of municipal landfill site to bacterial and fungal aerosol, Clean-Soil, Air, Water, 42 (10), pp. 1337-1343.
• [16]. Kermani, M., Dehghani, A., Farzadkia, M., Asl, F.B. & Zeinalzadeh, D. (2016). Assessment of bioaerosol contamination in an urban wastewater treatment plant in Tehran, Iran, Journal of Air Pollution and Health, 1 (3), pp. 161-170.
• [17]. Kim, K.H., Jahan, S.A. & Kabir, E. (2013). A review on human health perspective of air pollution with respect to allergies and asthma, Environment International, 59, pp. 41-52.
• [18]. Kołwzan, B., Adamiak, W., Grabas, K. & Pawełczyk, A. (2005). Basic microbiology in environmental protection, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2005. (in Polish)
• [19]. Kołwzan, B., Jadczyk, P., Pasternak, G., Głuszczak, J., Pawlik, M., Krawczyńska, M., Klein, J. & Rybak, J. (2012). Assessing air quality in the proximity of muncipal sewage treatment plant: a case study, Ochrona Środowiska, 34 (2), pp. 9-14. (in Polish)
• [20]. Li, L., Gao, M. & Liu, J. (2011). Distribution characterization of microbial aerosols emitted from a wastewater treatment plant using the Orbal oxidation ditch process, Process Biochemistry, 46 (4), pp. 910-915.
• [21]. Łebkowska, M. (2001). Zanieczyszczenia mikrobiologiczne w powietrzu obiektów komunalnych i przemysłowych, Inżynieria i Ochro na Środowiska, 4 pp. 3-4. (in Polish)
• [22]. Miaśkiewicz-Pęska, E. & Szyłak-Szydłowski, M. (2015). Air pollution in landfill of wastes other than hazardous or inert, Archives of Environmental Protection, 2, pp. 41-46.
• [23]. Michalak, A. & Pawlas, K. (2012). Influence of biological aerosol from wastewater treatment plants on workers and the local residents health - literature review, Medycyna Środowiskowa, 15(4), pp. 116-122. (in Polish)
• [24]. Michałkiewicz, M. (2015). Microbiological pollution in the areas of sewage treatment plant, Part. 2, Technologia wody, 4, pp. 44-52.
• [25]. Michałkiewicz, M., Pruss, A., Dymaczewski, Z., Jeż-Walkowiak, J. & Kwaśna, S. (2011). Microbiological air monitoring around municipal wastewater treatment plants, Polish Journal of Environmental Studies, 20, pp. 1243-1250.
• [26]. Michałkiewicz, M., Pruss, A., Dymaczewski, Z. & Michalak, J. (2009). Impact of the containment of selected stages of sewage treatment on microbial pollution. Polish Environmental Engineering five years after Poland joined the European Union. Monographs, Komitet Inżynierii Środowiska, PAN Lublin, 2(59), pp. 135-143.
• [27]. Nahaei, M.R., Shahmohammadi, M.R., Ebrahimi, S. & Milani, M. (2015). Detection of Methicillin-Resistant Coagulase-Negative Staphylococci and Surveillance of Antibacterial Resistance in a Multi-Center Study from Iran, Jundishapur Journal of Microbiology, 8(8) e: 19945.
• [28]. Samson, R.A. & Hoekstra, E.S. (2000). Introduction to food- and airborne fungi. Published and distributed by Centraalbureau voor Schimmelcultures, P.O.Box 85167, 3508 AD Utrecht, The Netherlands.
• [29]. Schlosser, O., Robert, S. & Debeaupuis, C. (2016). Aspergillus fumigatus and mesophilic moulds in air in the surrounding environment downwind of non-hazardous waste land fill sites, International Journal of Hygiene and Environmental Health, 219, pp. 239-251.
• [30]. Sivri, N., Bağcigil, A.F., Metiner, K., Şeker, D.Z., Orak, S., Durak, S.G. & Sӧnmez, V.Z. (2016). Curturable airbone bacteria and isolation of methicillin-resistant coagulase-negative staphylococci from outdoor environments on European side of Istanbul, Turkey, Archives of Environmental Protection, 3, pp. 77-86.
• [31]. Viegas, C., Faria, T., Quintal Gomes, A., Sabino, R., Seco, A. & Viegas, S. (2014). Fungal contamination in two Portuguese wastewater treatment plants, Journal of Toxicology and Environmental Health, Par A, 77, pp. 77-90.
• [32]. Vítězová, M., Vítěz, T., Mlejnková, H. & Lošák, T. (2012). Microbial contamination of the air at the wastewater treatment plant, Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 3, pp. 233-240.
• [33]. Zhou, F. & Wang, Y. (2013). Characteristics of antibiotic resistance of airborne Staphylococcus isolated from metro stations, International Journal of Environmental Research and Public Health, 10 (6), pp. 2412-2426.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).