Jätevedenpuhdistamoiden rooli 2000-luvun terveysuhissa
COVID-19-pandemia on korostanut uhkaa taudeista, joille ei ole parannuskeinoa. Antibiooteille vastustuskykyisten bakteerien leviäminen aiheuttaa kansainvälisen terveysuhan, jossa tunnetut antibiootit menettävät tehonsa sairauksiin. Monet meistä tietävät resistenssin aiheutuvan antibioottilääkkeiden liiallisesta käytöstä, mutta antibioottiresistentit geenit leviävät ympäristöön myös vedenpuhdistuslaitoksista tulevien jätevesien myötä.
Erilaiset antibiootit ja lääkeaineet päätyvät jäteveteen lääkkeiden käytön myötä ja siten auttavat jätevesissä eläviä bakteereja kehittämään vastustuskykyään. Samat bakteerit voivat päätyä ympäristöön jätevesien mukana. Tutkijatohtori Antonina Kruglova on työssään perehtynyt jätevedenpuhdistamoihin antibioottiresistenssin leviämisen näkökulmasta. "Kaikki kemikaalit ja vatsabakteerit päätyvät vedenpuhdistuslaitoksiin ja siispä laitokset ovat viimeinen pysäkki ennen vesien palaamista ympäristöön," hän sanoo. Kruglovan tutkimustyötä on rahoittanut Maj ja Tor Nesslingin Säätiö.
Jäteveden lisäksi antibioottiresistenssiä on käsittelyn yhteydessä syntyvässä lietteessä, joka päätyy myös ympäristöön. Lietettä voidaan käyttää kiertotaloudessa, mutta sen roolia antibioottiresistenssin leviämisessä ei vielä tunneta kovin hyvin. Tohtorikoulutettava Maria Valtari on tutkimustyössään keskittynyt jätevedenpuhdistamoilla syntyvän lietteen antibioottiresistenssiin. Kruglovan ja Valtarin tutkimusaiheet käsittelevät siis samaa ilmiötä eri lopputuotteiden näkökulmista.
Antibioottien ja lääkeaineiden käyttö näkyy jätevedessä
Antibioottiresistenssin leviäminen vaihtelee paljon maailmanlaajuisesti ja jopa Euroopan unionin sisällä. Syynä on maakohtainen vaihtelu käytetyissä antibiooteissa, sääntelyssä ja resepteissä. Joissain valtioissa reseptivapaita antibiootteja on saatavilla enemmän kuin muissa, ja tämä vaikuttaa myös jätevesistä löydettäviin pitoisuuksiin.
Antibioottiresistenssi ei kuitenkaan tottele valtiorajoja. "Resistenssi leviää maasta toiseen ihmisten matkustaessa", sanoo Valtari. Kruglova ja Valtari ovat tutkimustyössään löytäneet jätevesistä myös monilääkeresistenttejä bakteereja, joiden vastustuskyky ei rajoitu tiettyyn antibioottiin. Näillä "superbakteereilla" on erittäin kattava vastustuskyky eri antibiooteille. "Tämä merkitsee sitä, että laajasti resistenttejä bakteereja löytyy jätevedessä olevista antibiooteista riippumatta. Olemme tutkineet antibiooteille sekä yhdelle että usealle antibiootille resistenttejä bakteereita rinnakkain", Kruglova kertoo.
Muut lääkeaineet vaikuttavat myös jäteveden antibioottiresistenssiin. "Jätevesiin päätyvät lääkeaineet vaikuttavat eri bakteereihin ja voivat tehdä niistäkin vastustuskykyisiä antibiooteille. Siksi olemme tarkastelleet tutkimuksessamme myös muita jätevedestä löytyviä lääkeaineita", Kruglova sanoo.
Antibioottiresistenssi Suomen jätevesissä
Antibioottiresistenssin uhka kasvaa maailmalla, mutta tilanne Suomessa on tällä hetkellä parempi kuin monessa muussa maassa. "Suomessa kaupunkien jätevedet puhdistetaan, ja suomalaiset vedenpuhdistuslaitokset ovat yleisesti ottaen erittäin tehokkaita, eli tilanne täällä on hyvä, mutta sama ei päde kaikkialla", kommentoi Valtari.
"Suomen käsittelylaitokset pystyvät poistamaan jätevesistä suurimman osan lika-aineista ja melkein kaikki bakteerit", kertoo Kruglova. Tutkimuksessaan hän on kuitenkin löytänyt jätevedenpuhdistamoille tulevista jätevesistä yli sata antibioottiresistenssiin liittyvää geeniä, joiden joukossa oli myös monilääkeresistenttejä geenejä. "Keskityimme tutkimuksessamme yleisimpiin antibiootteihin ja havaitsimme samankaltaisen trendin Suomessa ja maailmalla, vaikka tilanne Suomessa onkin parempi", hän lisää.
Jopa Suomen rajojen sisällä havaittiin silti eroja. Kruglova löysi vaihtelua pitoisuuksissa, eikä tiettyjä antibioottiresistenssiin liittyviä geenejä löytynyt joka paikasta. "Alueellista vaihtelua on jonkin verran, ja siksi kokonaiskuvan muodostaminen on hankalaa", hän kertoo.
"Lietteen antibioottiresistenssin tapauksessa jäteveden käsittelyprosessit vaikuttavat enemmän kuin laitosten sijainti," sanoo Valtari. Valtarin tutkimus kattoi kuusi suurta ja keskikokoista vedenpuhdistuslaitosta Suomessa.
Miten antibioottiresistenssiin voidaan puuttua vedenpuhdistuslaitoksissa?
Antibioottiresistentit geenit leviävät ympäristöön jäteveden kautta ja ajan myötä voivat vaikuttaa kasvavissa määrin antibioottien tehoon yleisesti. Sama koskee lietettä. "Tulee myös painottaa sitä, että vaikka melkein kaikki bakteerit pystytään poistamaan vedestä puhdistuslaitoksella, nuo bakteerit päätyvät lietteeseen. Tämä tulee huomioida, kun lietettä käytetään kiertotaloudessa, ja aihetta on tutkittava enemmän", Valtari kertoo.
Kruglovan tutkimus osoitti, että kalvojen avulla vedenpuhdistuslaitos voi poistaa 99,9 % jätevedessä olevista bakteereista ja viruksista. Vaihtoehtoisia ratkaisuja voisi löytyä myös tehostetuista hapetusprosesseista tai erilaisista ratkaisuista jäteveden käsittelyn loppuvaiheessa. Myös muut jätevedessä olevat lääkeaineet tulisi huomioida, sillä ne voivat kasvattaa antibioottiresistenssiä ja muita ympäristöhaittoja.
"Lietteen tapauksessa on ensin tutkittava sitä, miten lietteen käsittely vaikuttaa antibioottiresistenssiin ja mitä on tehtävissä nykyisen käsittelyprosessin eri vaiheissa", sanoo Valtari lietteen käsittelystä jätevedenpuhdistamoilla. Valtarin lietteen antibioottiresistenssin ja sen poistamisen tutkimus jatkuu edelleen.
"Prosessit bakteerien poistamista varten on jo luotu, meidän tavoitteenamme on optimoida ne", Kruglova kertoo. Suomessa myös ilmasto vaikuttaa käsittelyprosesseihin, sillä prosessit hidastuvat kylmissä lämpötiloissa bakteerien kasvun hidastuessa. "Suomalaisten vedenpuhdistuslaitosten tekniikka on modernia, mutta niitä ei ole suunniteltu poistamaan lääkeaineita tai estämään antibioottiresistenssin leviämistä, sillä sääntelyä ei ole. Nykyinen antibioottiresistenssin poisto onkin kauan käytössä olleiden vedenpuhdistusprosessien sivutuote", Kruglova ja Valtari toteavat.
³¢¾±²õä³Ù¾±±ð³Ù´ÇÂá²¹:
Tutkijatohtori Antonina Kruglova
Antonina.kruglova@aalto.fi
Tohtoriopiskelija Maria Valtari
Maria.valtari@aalto.fi
Lue lisää uutisia
Glitch-teos haastaa näkemään taiteen eri valossa
Laura Könösen veistos paljastettiin 14.10. Otaniemen kampuksella.
Esittelyssä Qi Chen: Luotettava tekoäly tarvitsee algoritmeja, jotka selviävät yllätyksistä
Tekoälyn kehittäjien on keskityttävä sovellusten turvallisuuteen ja oikeudenmukaisuuteen, sillä ne liittyvät suoraan yhteiskuntien luottamukseen ja tasa-arvoon, sanoo tutkija Qi Chen.
Tekoälyn ja ihmisen erimielisyys on tutkijalle jännä arvoitus
Francesco Croce tutkii multimodaalisia perustamalleja, erityisesti niiden hyökkäyksensietokykyä.