№11|2024

WASTEWATER TREATMENT

UDC 628.355.3
DOI 10.35776/VST.2024.11.04

Mashchenko Zinaida, Русских Я. М., Egorova Yu. A., Nesterenko O. I.

Study of the effect of ampicillin on the functional state of activated sludge at multiple exposure

Summary

The widespread use of antibiotics in medicine and veterinary science results in an increase in their production, which contributes to the occurrence and accumulation of these drugs in the surrounding aquatic environment. Antibiotics, getting into wastewater, disturb the degradation of organic matter by microorganisms of activated sludge which results in a decrease in the functional state of activated sludge, and also contributes to the development of multiresistant strains of bacteria. In this regard, it is important to estimate the impact of antibiotics on the hydroecosystem of the treatment facilities. Estimation of the functional state of activated sludge of biological treatment facilities is possible using hydrobiological analysis. Hydrochemical indicators of activated sludge, quantitative calculation of activated sludge organisms provides for monitoring the state of the biological wastewater treatment process. The results of estimating the effect of ampicillin on the functional state of activated sludge at multiple exposure are presented. Activated sludge of the Samara wastewater treatment facilities was used as test organisms. The betalactam antibiotic ampicillin served as the material for the study. The antibiotic was added every 24 hours at a concentration of 100 mg per 1g of activated sludge. Incubation of activated sludge was carried out at a temperature of 25°C for 72 hours at continuous aeration. Samples of activated sludge without antibiotic addition served as a control. During the experiment, the hydrochemical characteristics and species composition of the activated sludge biocenosis were estimated. It was shown that ampicillin added multiple times, had a negative effect on the functional state of activated sludge aggravating the sedimentation properties and reducing the species diversity of activated sludge.

Key words

, , , ,

For citation: Mashchenko Z. E., Russkikh Ia. M., Egorova Iu. A., Nesterenko O. I. Study of the effect of ampicillin on the functional state of activated sludge at multiple exposure. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2024, no. 11, pp. 32–38. DOI: 10.35776/VST.2024.11.04. (In Russian).

The further text is accessible on a paid subscription.
For authorisation enter the login/password.
Or subscribe

REFERENCES

  1. Гетьман М. А., Наркевич И. А. Анализ рисков, связанных с неконтролируемым присутствием остатков лекарственных средств в окружающей среде // Ремедиум. 2013. № 4. С. 40–44. DOI: 10.21518/1561-5936-2013-4-40-44.
    Get’man M. A., Narkevich I. A. [Analysis of the risks related to the uncontrolled presence of pharmaceutical residues in the environment]. Remedium, 2013, no. 4, pp. 40–44. DOI: 10.21518/1561-5936-2013-4-40-44. (In Russian).
  2. Баренбойм Г. М., Чиганова М. А. Загрязнение природных вод лекарствами. – М.: Наука, 2015. 283 с.
    Barenboim G. M., Chiganova M. A. Zagriaznenie prirodnykh vod lekarstvami [Pollution of natural waters with drugs. Moscow, Nauka Publ., 2015, 283 p.].
  3. Кофман В. Я. Лекарственные препараты в сточных, природных и питьевых водах (обзор) // Водоснабжение и санитарная техника. 2014. № 12. С. 67–76.
    Kofman V. Ia. [Drugs in wastewater, natural and drinking water (a review)]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2014, no. 12, pp. 67–76. (In Russian).
  4. Маслова Е. В., Мащенко З. Е., Шаталаев И. Ф. Лекарственные препараты в окружающей среде // Аспирантский вестник Поволжья. 2017. № 1–2. С. 215–217. DOI: 10.17816/2072-2354.2017.0.1-2.
    Maslova E. V., Mashchenko Z. E., Shatalaev I. F. [Drugs in the environment]. Aspirantskii Vestnik Povolzh’ia, 2017, no. 1–2, pp. 215–217. DOI: 10.17816/2072-2354.2017.0.1-2. (In Russian).
  5. Таранцева К. Р., Марынова М. А., Яхкинд М. И. Способы снижения загрязненности сточных вод химико-фармацевтической промышленности на примере производства β-лактамов // Экология и промышленность России. 2013. № 9. С. 12–15. DOI: 10.18412/1816-0395-2013-9-12-15.
    Tarantseva K. R., Marynova M. A., Iakhkind M. I. [Methods for reducing wastewater pollution in the chemical and pharmaceutical industry using the example of β-lactam production]. Ekologiia i Promyshlennost’ Rossii, 2013, no. 9, pp. 12–15. DOI: 10.18412/1816-0395-2013-9-12-15. (In Russian).
  6. Мухутдинова А. Н., Рычкова М. И., Тюмина Е. А. и др. Фармацевтические соединения на основе азотсодержащих гетероциклов – новый класс загрязнителей окружающей среды (обзор) // Вестник Пермского университета. Серия: ­Биология. 2015. № 1. С. 65–76.
    Mukhutdinova A. N., Rychkova M. I., Tiumina E. A., et al. [Pharmaceutical compounds based on nitrogen-containing heterocycles – a new class of environmental pollutants (a review)]. Vestnik Permskogo Universiteta. Biology Series, 2015, no. 1, pp. 5–76. (In Russian).
  7. JiaJia X., Dandan L., Xiumei Z., et al. Antibiotic residue and toxicity assessment of wastewater during the pharmaceutical production processes. Chemosphere, 2022, no. 291, 132837. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.132837.
  8. Yaru H., Dandan L., Da W., et al. Residual beta-lactam antibiotics and ecotoxicity to Vibrio fischeri, Daphnia magna of pharmaceutical wastewater in the treatment process. Journal of Hazardous Materials, 2022, no. 425, 127840. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.127840.
  9. Gao P., Munir M., Xagoraraki I. Correlation of tetracycline and sulfonamide antibiotics with corresponding resistance genes and resistant bacteria in a conventional municipal wastewater treatment plant. Science of the Total Environment, 2012, no. 4, рр. 173–183. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2012.01.061.
  10. Лыков И. Н., Кусачева С. А., Сафронова М. Е. и др. Загрязнение окружающей среды фармацевтическими препаратами // Экология и промышленность России. 2020. Т. 24. № 8. С. 51–55. DOI: 10.18412/1816-0395-2020-8-51-55.
    Lykov I. N., Kysacheva S. A., Safronova M. E., et al. [Environmental pollution with pharmaceuticals]. Ekologiia i Promyshlennost’ Rossii, 2020, v. 24, no. 8, pp. 51–55. DOI: 10.18412/1816-0395-2020-8-51-55. (In Rusian).
  11. Jendrzejewska N., Karwowska E. The influence of antibiotics on wastewater treatment processes and the development of antibiotic-resistant bacteria. Water Science and Technology, 2018, no. 77 (9), pp. 2320–2326. DOI: 10.2166/wst.2018.153.
  12. Демина М. В. Рекомендации по проведению гидробиологического контроля на сооружениях биологической очистки с аэротенками: методическое пособие. – Пермь: ОГУ «Аналитический центр», 2004. 52с.
    Demina M. V. Rekomendatsii po provedeniiu gidrobiologicheskogo kontrolia na sooruzheniiakh biologicheskoi ochistki s aerotenkami: metodicheskoe posobie [Recommendations for carrying out hydrobiological monitoring at biological treatment facilities with aeration tanks: a methodological guide. Perm, OGU Analiticheskii Tsentr Publ., 2004, 52 p.].
  13. ПНД Ф СБ 14.1.77-96. Методическое руководство по гидробиологическому и бактериологическому контролю процесса биологической очистки на сооружениях с аэротенками. – М.: «АКВАРОС», 2009. 106 с.
    PND F SB 14.1.77-96. Metodicheskoe rukovodstvo po gidrobiologicheskomu i bakteriologicheskomu kontroliu protsessa biologicheskoi ochistki na sooruzheniiakh s aerotenkami [Methodological guide for hydrobiological and bacteriological control of the biological treatment process at the facilities with aeration tanks. Moscow, AKVAROS Publ., 2009, 106 p.].
  14. Жмур Н. С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. – М.: «АКВАРОС», 2003. 512 с.
    Zhmur N. S. Tekhnologicheskie i biokhimicheskie protsessy ochistki stochnykh vod na sooruzheniiakh s aerotenkami [Technological and biochemical processes of wastewater treatment at the facilities with aeration tanks. Moscow, AKVAROS Publ., 2003, 512 p.].
  15. Мащенко З. Е., Бахарев В. В., Егорова Ю. А., Нестеренко О. И., Русских Я. М. Влияние бензилпенициллина натриевой соли на видовой состав биоценоза активного ила // Водоснабжение и санитарная техника. 2021. № 9. С. 39–44. DOI: 10.35776/VST.2021.09.06.
    Mashchenko Z. E., Bakharev V. V., Egorova Iu. A., Nesterenko O. I., Russkikh Ia. M. [Effect of benzylpenicillin sodium salt on the species composition of activated sludge biocenosis]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2021, no. 9, pp. 39–44. DOI: 10.35776/VST.2021.09.06. (In Russian).
  16. Мащенко З. Е., Бахарев В. В., Альжанова А. К. Влияние цефазолина на видовой состав биоценоза активного ила // Известия Калининградского государственного технического университета. 2019. № 52. С. 24–31.
    Mashchenko Z. E., Bakharev V. V., Al’zhanova A. K. [The effect of cefazolin on the species composition of activated sludge biocenosis]. Izvestiia Kaliningradskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta, 2019, no. 52, pp. 24–31. (In Russian).
  17. Капитонова Г. В. Методические рекомендации по проведению гидробиологического контроля очистки сточных вод с активным илом. – М.: Витак, 2012. 43 c.
    Kapitonova G. V. Metodicheskie rekomendatsii po provedeniiu gidrobiologicheskogo kontrolia ochistki stochnykh vod s aktivnym ilom [Methodological recommendations on carrying out hydrobiological monitoring of wastewater treatment with activated sludge. Moscow, Vitak Publ., 2012, 43 p.].
  18. Козлов М. Н., Дорофеев А. Г., Асеева В. Г. Микробиологический контроль активного ила биореакторов очистки сточных вод от биогенных элементов. – М.: Наука, 2012. 80 с.
    Kozlov M. N., Dorofeev A. G., Aseeva V. G. Mikrobiologichaskii kontrol’ aktivnogo ila bioreaktorov ochistki stochnykh vod ot biogennykh elementov [Microbiological monitoring of activated sludge in bioreactors in the process of removing nutrients from wastewater. Moscow, Nauka Publ., 2012, 80 p.].

Журнал ВСТ включен в новый перечень ВАК

Шлафман В. В. Проектирование под заданную ценность, или достижимая эффективность технических решений – что это?

Banner Kofman 1