بخشی از مقاله
کاربرد آنتی بیوتیکها و تاثیرات آنها در محیط زیست(آب و خاك)
چکیده:
رشد روز افزون جمعیت، منجر به افزایش تقاضا براي مصارف دارویی، از جمله آنتیبیوتیکها شده است. آنتیبیوتیکها نقش بسزایی در مهار بیماريهاي عفونی انسان اعمال میکنند. علاوه بر استفاده در زمینه پزشکی، این مواد کاربرد گستردهاي در زمینههاي مختلف یافتهاند که از آن جمله میتوان به کنترل عوامل بیماري زا در دامها، گیاهان مختلف و پرورش آبزیان اشاره نمود. از راههاي ورود آنتی بیوتیک ها به محیط زیست، فاضلاب بیمارستانها و منازل، زمینهاي کشاورزي، واحدهاي دامداري و شیرابه لندفیلها را می توان نام برد. از آنجایی که این مواد به طور جزیی تجزیه میشوند به همان شکل وارد محیط زیست شده و اثرات مخرب جدي را بر زیستبوم منطقه انتشار تحمیل میکنند. به عنوان نمونه دفع نادرست و رهاسازي فاضلاب خروجی بیمارستانها بدون پیش تصفیه در سیستم جمع آوري فاضلاب شهري میتواند موجب ایجاد مقاومت آنتی بیوتیکی در باکتريها، تاثیر درفرایند دنتیریفیکاسیون، تضعیف باکتريهاي متانساز و در نتیجه به دلیل اختلال در عملیات تصفیه فاضلاب موجب آلودگی منابع آبی میگردد. از تاثیرات آن بر منابع خاکی نیز میتوان به تغییر در جمعیت و عملکرد میکروارگانیسمهاي خاك و بر هم زدن تعادل اکولوژیکی آنها اشاره کرد. طبق مطالب مذکور، علاوه بر وجود مزایاي درمانی آنتیبیوتیکها، مصرف بی رویه آنها منجر به قرار گرفتن این مواد در دسته آلایندههاي زیست محیطی شده است. از اینرو مصرف آنتی بیوتیکها کنترل دقیق و اصولی را میطلبد.
کلمات کلیدي:
آنتی بیوتیک،محیط زیست، آب و فاضلاب، خاك
1
مقدمه
از زمان کشف آنتیبیوتیکها در سال 1900 صدها نوع آنتیبیوتیک در زمینههاي پزشکی استفاده شدهاند . آنتیبیوتیکها داروهاي شگفت انگیزي هستند که از جایگاه ویژهاي در درمان بیماريهاي عفونی انسان برخوردار میباشند و به همین دلیل استفاده از آنها روز به روز در حال افزایش است .[3 -1] انواع مختلف آنتیبیوتیکها از لحاظ خصوصیات شیمیایی، فیزیکی، داروشناسی، طیف ضد میکروبی و مکانیسم عمل با هم متفاوت هستند. آنتیبیوتیکها ساختار پیچیدهاي دارند که باعث جذب جزیی در افراد دریافت کننده میشود و در نهایت به دلیل متابولیسم ناکافی، بصورت فعال و تغییر نیافته وارد محیط زیست شده و اثرات مخرب جدي را بر زیستبوم منطقه انتشار تحمیل میکنند .[5 ,4] براي درك این مسئله نمونهاي از ساختار آنتیبیوتیک در شکل شماره 1 آورده شده است که مربوط به ساختار مترونیدازول است
علاوه بر کاربرد آنتیبیوتیکها در زمینه درمان بیماريهاي انسان از آن در زمینههاي دامپزشکی، کشاورزي، پرورش آبزیان نیز استفاده می شود. همانطور که گفته شد آنتیبیوتیکها به راحتی تجزیه نمی شوند و ممکن است بخشی از آنها و یا متابولیت آنها از طریق مسیرهاي مختلفی همچون تصفیه خانههاي فاضلاب شهري و بیمارستانی، روانابها، نشت از لندفیلها، نشت از حوضهاي پرورش ماهی ، و کاربرد فضولات حیوانی در زمین ، زمینهاي کشاورزي و کشتارگاهها به طور مستقیم یا غیر مستقیم وارد سیستمهاي آبی و خاکی شوند .[8 , 7] علی رغم استفاده گسترده از آنتیبیوتیکها، ورود آنتیبیوتیکها به محیط زیست به دلیل تاثیر بر فرایند هاي تصفیه فاضلاب، آلوده کردن آبهاي خام، تصفیه شده، بازیافت شده، آبیاري و تقریحی، ایجاد مقاومت در باکتريها، تاثیر منفی بر روي باکتري مهم خاك، به عنوان آلایندههاي محیط زیست مورد توجه قرار گرفته اند .[10 ,9]
1 کاربردآنتیبیوتیکها در محیط زیست
آنتیبیوتیکها به طور گسترده در پزشکی، دامپزشکی و همچنین در پرورش آبزیان براي پیشگیري و یا درمان عفونتهاي میکروبی به کار می روند . [7 ,3] اطلاعات براي مقایسه بین المللی میزان مصرف آنتیبیوتیکها نادر است و اطلاعاتی که موجود است نیز ناهمگن می باشند. الگوي مصرف در کشورهاي مختلف متفاوت است.. طبق تخمینی که توسط wise در سال 2002 صورت گرفته میزان مصرف آنتی بیوتیک در جهان حدود 100000 تا 200000 تن در هر سال بوده است.
2
1.1 درمان انسانها
سالانه 50 میلیون پوند آنتیبیوتیک در آمریکا تولید میشود که حد.ود 60 درصد آن براي درمان انسان میباشد. مصرف آنتیس بیوتیکها در زمینه پزشکی از کشوري به کشوري دیگر متفاوت است. زیرا نرخ تجویز و مصرف بدون تجویز به طور محسوسی در میان کشورها تفاوت دارد. انسانها آنتیبیوتیک مصرف شده و متابولیت آنهارا از طریق ادرار و مدفوع دفع می کنند.[10]
2.1 مصارف حیوانی
آنتیبیوتیکها براي حیوانات با هدف پیشگیري، درمان و به عنوان محرك رشد حیوانات است .در برخی کشورها آنتیس بیوتیکها در دوز کم در غذاي حیوانات براي بهبود کیفیت محصولات با درصد چربی کمتر و محتواي پروتئین بیشتر در گوشت حیوان استفاده میشود. در اتحادیه اروپا و برخی کشورها همچون سوئد و سوسیس استفاده از آنتیبیوتیکها به عنوان محرك رشد در پرورش حیوانات در سالهاي اخیر ممنوع شده است. کاربرد برخی آنتی بیوتیکها در نگه داري زنبور عسل میباشد .[11 ,9]
3.1 کشاورزي
آنتی بیوتیک از سال 1950 براي کنترل بیماريهاي باکتریایی در میوههاي با ارزش، سبزیجات، و گیاهان زینتی استفاده شده است. امروزه آنتیبیوتیکی که به طور معمول در گیاهان و درختان میوه استفاده می شود استرپتومایسین و اکسی تتراسایکلین است. استفاده اولیه براي سیب، گلابی، درختان زینتی براي کنترل آفت ناشی از اروینیا آمیلوورا است. در آمریکا کمتر از 0.5 درصد کل آنتیبیوتیکهاي مصرفی در این زمینه استفاده می شود. براي اینکه آنتیبیوتیک در کنترل بیماري موثر باشد: باید در روي گیاه یا داخل آن فعال باشد، بتواند شرایط اکسیداسیون، تابش uv ، بارش باران و دماهاي بالا را تحمل کند. این خصوصیات دقیقا همانها هستند که منجر با ایجاد مشکلات در محیط زیست می شوند. به واسطه مقررات متفاوت وضعیت در کشورها و مناطق مختلف، متفاوت است. براي مثال در آلمان استفاده از استرپتومایسین در پرورش میوه نیازمند مجوز خاصی می باشد .[12]
4.1 پرورش آبزیان
مفهوم آبزي پروري پروش ارگانیسم هاي آبزي شامل انواع ماهی همچون قزل آلا، نرم تنانی مثل حلزون، کروستاسهها و گیاهان آبزي است. در این زمینه استفاده از آنتیبیوتیکها نوعی مداخله در فرایند پرورش براي ارتقا تولید، غذا دادن و حفاظت در برابر شکارچی می باشد. در کل میتوان گفت آنتیبیوتیکها براي اهداف درمانی و عوامل پیشگیري کننده استفاده میشوند. آنتیبیوتیکهایی که مجوز آنها براي استفاده در این زمینه صادر شده است، اکسی تتراسایکلین، فلورفنیکل، پرمیکس، سارافلوکسین، اریترومایسین هستند .[13]
3
2 حضورآنتیبیوتیکها در محیط زیست
اگر آنتیبیوتیکهاي وارد شده به تصفیه خانه فاضلاب در طول تصفیه حذف نشوند از سیستم تصفیه عبور کرده و می تواند در نهایت وارد محیط زیست به ویژه محیطهاي آبی همچون آبهاي سطحی، زیر زمینی و رسوبات شوند.شسته شدن متابولیتس هاي فعالی که از طریق کودهاي مایع تخلیه شدهاند توسط باران از لایه بالایی خاك و تخلیه مستقیم به ویژه از طریق ماکیان و حیوانات خانگی ممکن است در افزایش غلظت کل آنتی بیوتیک ورودي به فاضلاب و آبهاي سطحی مشارکت کند .[9] در مطالعهاي که در کره انجام شد سولفامتاکسازول و سولفامتازین به ترتیب با غلظتهاي 0.057 و 0.111 میکروگرم بر لیتر در رودخانه غلاه؟غپyف ردیابی شدند .[14] خلیج أتطکت در چین به واسطه وجود محصولات دریایی همجون گونههاي مختلف ماهی و میگو نقش عمدهاي را در اقتصاد کشور چین بازي میکند. طی تحقیقات انجام گرفته غلظت سولفامتوکسازول در خلیج 10.4 نانوگرم بر لیتر بوده است. غلظت سولفامتوکسازول نسبت به سایر آنتی بیوتیک ها بیشتر بود و دلیل آن عدم تجزیه آسان و همچنین هیدروفیلیک بودن آن است که به راحتی در محیط هاي آبی حرکت میکند .[15]
2 اثرات
از جمله اثرات حضور آنتیبیوتیکها در محیط زیست می توان به اثر آن بر فرایندهاي تصفیه فاضلاب، آبهاي سطحی، رسوبات و اثرات بهداشتی آنها اشاره کرد.
1.2 فاضلاب
با توجه به اینکه تعداد کمی از آنتیبیوتیکها قابل تجزیه بیولوژیکی هستند، اکثر آنها از فرآیندهاي تصفیه بیولوژیکی فاضلاب عبور کرده و بدون تجزیه و متابولیسم وارد محیط زیست ( منابع آبهاي سطحی، خاك) میشوند. آنتیبیوتیکها این پتانسیل را دارند که جمعیت میکروبی را در سیستم تصفیه فاضلاب تحت تاثیر قرار دهند [16]ح تغییر در جمعیت میکروبها باعث تاثیر در نرخ تجزیه مواد آلی میشود. در نتیجه اثرات عوامل آنتی میکروبیال بر جمعیت میکروبی یک موضوع مهم تلقی میگردد .[6 ,2] نیتریفیکاسیون یک گام اساسی در تصفیه فاضلاب و حذف آمونیاك سمی است.گام دوم نیتریفیکاسیون یعنی اکسیداسیون نیتریت به نیترات بسیار حساس است. جلوگیري از انجام این مرحله در شرایط کنترل نشده ممکن است موجب تجمع نیتریت نیتروژن در پساب خروجی و تشکیل نیتروژنی شود که بسیار سمی است، شود. در تستهاي واقعی اثبات شده است که برخی آنتیبیوتیکها براي باکتريهاي نیتریفایر سمی هستند با این حال مدت زمان آزمایش تاثیر قابل توجهی در نتایج دارد. لینکومایسین اثر بازدارنده قابل توجهی بر نیتریفیکاسیون در تست SBR نشان داده است .[17 ,10]
آنتی بیوتیکها جذب ﳉن فعال شده و با ورود به هاضمهای ﳉن، نقش بازدارنده در فعالیت ﲡزیه بیولوژیکی باکﱰیهای بیهوازی ایفا میس کنند. متانوژن ها حساسترین گروه از میکروارگانیسمها هستند که در فرایند هضم بی هوازي شرکت دارند. طبق
تحقیقات اثر بازدارندگی تا حدي در این ها دیده شده است [2]
2.2 آب هاي سطحی
موادي که در تصفیه خانه فاضلاب حذف نشدهاند و یا به مقدار کمی حذف شدهاند در نهایت به آبهاي سطحی خواهند رسید که ممکن است ارگانیسمهاي مختلف را تحت تاثیر قرار دهند .[4] از جمله جاندارانی که به آنتیبیوتیک موجود در آبهاي سطحی حساسند میتوان به جلبکهاي سبز-آبی اشاره کرد که به آموکسی سیلین، تتراسایکلین، اسپیرامایسین،سارافلوکساسین حساس هستند. از آنجایی که جلبکها اساس و پایه زنجیره غذایی هستند حتی کاهش جزیی
4
