多剤耐性廃水を処理する人工湿地における基質を介した汚染物質除去効率と生態学的リスクとの間のトレードオフ

科学分野:

• 環境科学および工学
• 微生物学
• 生態毒性学

背景:

• 薬剤耐性遺伝子（ARG）は、環境への拡散によって悪化する主要なOne Healthの懸念事項です。
• 人工湿地（CW）は水の浄化に不可欠ですが、その反応性媒体の設計では、ARGに関連する生態学的リスクが見過ごされることがよくあります。
• 現在の人工湿地の設計は、汚染物質の除去を優先しており、意図せずに薬剤耐性のホットスポットを作成する可能性があります。

主な方法:

• 多剤耐性廃水を処理する4つの異なる生物地球化学的基質（河川砂、ゼオライト、バイオ炭、黄鉄鉱）を持つ人工湿地の比較研究。
• 化学的酸素要求量（COD）、親抗生物質、intI1遺伝子（水平遺伝子伝達の代理として）、およびARGの定量化。
• 抗生物質変換生成物の生態毒性および亜酸化窒素（N2O）排出量の評価。
• 観察されたリスクの微生物ドライバーを特定するための機械学習および構造方程式モデリングの適用。

結論:

• ARGの増殖のような潜在的な生態学的リスクのため、人工湿地の設計において除去効率のみを優先することは誤った戦略です。
• 黄鉄鉱は、高い性能と低い生態学的リスクのバランスを提供し、One Health原則に沿った優れた基質です。
• 次世代の処理バイオリアクターは、環境の安全性と持続可能性を確保するために、黄鉄鉱のような基質で設計されるべきです。