O Campus Terra avalía a capacidade de adsorción e desorción de antibióticos por parte de distintos solos de Galicia
A investigadora da Unidade de Xestión Ambiental e Forestal Sostible (UXAFORES) do Campus Terra da USC Raquel Cela avaliou a capacidade de adsorción e desorción da amoxicilina, cefuroxima e azitromicina por parte de distintos solos de Galicia. Así mesmo, estudou o potencial de varios residuos e subprodutos locais das industrias forestal e alimentaria (cinza, cortiza e agullas de piñeiro, follas de eucalipto e cuncha de mexillón) para reter estes antibióticos. A tese de doutoramento de Raquel Cela detectou antibióticos no 68 % dos lodos recollidos na primavera, mentres que no outono esta porcentaxe descendeu ao 32 %. Ademais, os lodos tratados presentaron, en xeral, menores concentracións e frecuencia de antibióticos que os lodos sen tratar, o que suxire certa eficacia dos tratamentos actuais. A tese desenvolveuse baixo a dirección dos profesores Esperanza Álvarez Rodríguez e Avelino Núñez Delgado, e coa titoría de María J. Fernández Sanjurjo.
O descubrimento dos antibióticos supuxo un avance destacado e fundamental na medicina moderna ao contribuír a unha notable redución das taxas de mortalidade e morbilidade. Porén, o seu uso intensivo e, en moitos casos, indiscriminado, provocou un incremento significativo da súa presenza en distintos compartimentos ambientais. Unha vez administrados, os antibióticos poden ser excretados parcialmente sen metabolizar e chegar ao medio ambiente a través de augas residuais, lodos de depuradora, xurros ou esterco, o que supón un risco ambiental cando se aplican aos solos. Unha vez no solo, poden ser absorbidos polas plantas ou alcanzar masas de auga, facilitando así a súa entrada na cadea trófica, podendo afectar tanto á saúde ecolóxica como á humana. Ademais, se estes compostos persisten durante longos períodos no medio, poden favorecer a aparición de bacterias resistentes, unha preocupación crecente a nivel mundial.
Fármacos como amoxicilina (AMX), cefuroxima (CFX) e azitromicina (AZM) absórbense de forma limitada no tracto gastrointestinal humano, e unha porcentaxe moi elevada (ata o 90%) é excretada como composto orixinal a través das feces e ouriños, accedendo ás augas residuais. Estes compostos chegan ás estacións depuradoras de augas residuais (EDAR), onde os tratamentos convencionais só logran eliminalos parcialmente. Como resultado, persisten nos efluentes tratados e acumúlanse nos lodos. “Estes lodos úsanse frecuentemente como fertilizantes en solos agrícolas, xerando unha vía directa de contaminación por antibióticos nos ecosistemas terrestres”, destaca Raquel Cela.
Unha vez no solo, os antibióticos experimentan procesos físico-químicos e biolóxicos, como adsorción, desorción, degradación ou transformación, determinados tanto polas propiedades do composto como polas características do solo. As dinámicas de adsorción/desorción son especialmente relevantes, pois inflúen na súa mobilidade, biodispoñibilidade, posible transferencia a masas de auga ou cultivos e, en consecuencia, na súa entrada na cadea trófica, determinando a súa persistencia e impacto ecolóxico nos agroecosistemas.
Metodoloxía
Nunha fase inicial do estudo avaliouse a presenza de diversos antibióticos de uso humano en distintas matrices ambientais: lodos de depuradora, lodos tratados por xestores autorizados, solos emendados previamente con estes lodos e vexetación cultivada sobre ditos solos. En total analizáronse 50 mostras de lodos EDAR (22 recollidas na primavera e 28 no outono), 13 mostras de lodos tratados, 59 solos de distintas zonas de Galicia que foron previamente enmendados por estes lodos. A vexetación que medrou nestes solos tamén foi analizada (27 mostras de millo e 32 de viñedo).
Para os ensaios de adsorción/desorción seleccionáronse 23 solos con propiedades físico-químicas variables. Realizáronse experimentos tipo batch, nos que se engadiron concentracións crecentes dos tres antibióticos mencionados a unha cantidade determinada de solo. Estes ensaios realizáronse tamén cos bioadsorbentes, para avaliar a súa capacidade de reter os antibióticos e considerar o seu uso como emendas para aumentar a adsorción en solos ou como materiais para eliminar antibióticos en augas.
Resultados
Na primavera detectáronse antibióticos en 5 das 6 mostras tratadas, e no outono en 4 de 7. Nos solos, os antibióticos detectáronse no 12 % das mostras, pero só un antibiótico por mostra e a baixas concentracións. Non se detectaron residuos en ningunha das mostras vexetais analizadas. Os ensaios realizáronse en tres sistemas: un simple (cada antibiótico por separado), un binario (AMX con ciprofloxacino, outro antibiótico de uso humano) e un ternario (AMX, CFX e AZM simultaneamente). Ademais, incorporáronse bioadsorbentes aos solos para avaliar o seu efecto na capacidade de adsorción destes.
Nos sistemas simples, a AZM amosou a maior afinidade polos solos, alcanzando taxas de adsorción próximas ao 100 % na maioría dos casos, seguida da CFX, mentres que a AMX foi a que menos se adsorbeu. A desorción confirmou que a AZM foi o composto máis retido, presentando nula desorción, mentres que a AMX amosou a maior desorción (ata o 17 %) e a CFX a máis baixa (<1 %). O pH do solo influíu no comportamento de adsorción: CFX e AZM aumentaron a súa adsorción en solos de pH máis alto, mentres que a AMX adsorbeuse mellor en solos máis ácidos.
No sistema ternario, a AZM mantivo a maior adsorción, pero tanto a AZM como a CFX viron reducida a súa retención respecto ao sistema simple, especialmente a altas concentracións. Pola contra, a AMX amosou resultados máis variables, con indicios de efecto sinérxico nalgúns casos. A desorción de AMX aumentou en presenza dos outros antibióticos, o que suxire a súa adsorción preferente en sitios de menor enerxía. No sistema binario AMX+CIP, a AMX tamén mellorou a súa adsorción e reduciu a súa desorción, sobre todo a concentracións baixas, indicando unha unión máis estable. A incorporación de bioadsorbentes en solos mellorou a adsorción na maioría dos casos.