Автор: доктор медицинских наук Лиджи Томас 26 января 2026 г.
Проверено Лорен Хардакер
Тщательно контролируемое исследование по орошению салата-латука показало, что, хотя вторично очищенные сточные воды всё ещё могут быть источником риска устойчивости к противомикробным препаратам, третичная очистка значительно снижает его.
Использование очищенных сточных вод для орошения сельскохозяйственных культур позволяет экономить водные ресурсы, но связанные с этим риски изучены недостаточно. В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Frontiers in Microbiology, рассматривается распространение генов устойчивости к противомикробным препаратам через очищенные сточные воды, используемые для орошения сельскохозяйственных культур, в условиях контролируемого эксперимента.
Как найти баланс между нехваткой воды и рисками для безопасности пищевых продуктов
Вода — один из самых ценных природных ресурсов, поскольку она является основой жизни и сельского хозяйства. Устойчивое производство продуктов питания — серьёзная проблема в условиях растущего дефицита воды, что приводит к использованию альтернативных источников воды, таких как оборотная вода.
Сточные воды, как очищенные, так и неочищенные, используются для орошения сельскохозяйственных культур более чем в 50 странах и на площади более 20 миллионов гектаров почти на всех континентах, в регионах, испытывающих нехватку воды. Например, Европейская комиссия (ЕК) выступает за использование сточных вод городских очистных сооружений (ГОС) в качестве бесплатной альтернативы пресной воде для орошения.
Однако повторное использование сточных вод сопряжено с риском заражения сельскохозяйственных культур патогенными микроорганизмами, вызывающими пищевые отравления. Этот риск наиболее высок в случае со свежими продуктами, поскольку их употребляют в сыром виде.
Сточные воды также содержат антибиотики, устойчивые к антибиотикам бактерии (УОБ) и гены устойчивости к противомикробным препаратам (ГУПП). Условия очистки сточных вод способствуют появлению устойчивых к лекарствам штаммов бактерий и передаче ГУПП, что способствует распространению устойчивости к противомикробным препаратам (УПП). Это особенно важно при работе с генами устойчивости к антибиотикам последнего выбора, такими как гены бета-лактамаз расширенного спектра (БЛРС), которые инактивируют широкий спектр бета-лактамных антибиотиков.
В 2019 году от УПП умерло 1,27 миллиона человек, и эта болезнь прямо или косвенно стала причиной почти пяти миллионов смертей по всему миру. Таким образом, крайне важно поддерживать микробиологические стандарты и стандарты УПП при повторном использовании сточных вод в сельском хозяйстве.
Предыдущие исследования показали, что очистные сооружения снижают концентрацию азотсодержащих органических веществ, но не устраняют их полностью. Однако результаты исследований по орошению сточными водами противоречивы, возможно, из-за различий в условиях окружающей среды, свойствах почвы, типах сельскохозяйственных культур и методах орошения. В текущем исследовании изучалась передача азотсодержащих органических веществ и нитратов из очищенных сточных вод, используемых для орошения, в салат-латук в контролируемых экспериментальных условиях.
Испытание передачи устойчивости с использованием салата-латука и очищенной воды
Исследователи использовали трёхэтапный план эксперимента, чтобы сравнить скорость передачи ARB и ARG в листьях салата, выращенных в контролируемых условиях, при использовании для полива сточных вод и питьевой воды. В каждом из трёх этапов было задействовано 936 растений, которые поливались питьевой водой из-под крана, вторично очищенными сточными водами и третично очищенными сточными водами соответственно. Весь эксперимент был воспроизведён для обеспечения повторяемости результатов.
Использованные сточные воды поступали с очистных сооружений, где применялись:
Первичное лечение
- Аэрация
- Отделение твёрдых и взвешенных частиц
- Удаление зернистости
- Обезжиривание
Вторичная обработка
- Процесс активного ила с коагуляцией, флокуляцией и ламеллярным осветлением
- Третичная обработка
- Фильтрация песка
- Дезинфекция ультрафиолетом-С
Исследователи измерили рост в культуре фекальной бактерии Escherichia coli (E. coli) и ESBL-E. coli (представляющей собой бактерию, устойчивую к антимикробным препаратам). Предел обнаружения составил одну колониеобразующую единицу (КОЕ) на 100 мл для воды и 0,08 КОЕ на грамм салата-латука, что эквивалентно 1 КОЕ на 100 мл отфильтрованной жидкости для промывания листьев.
Кроме того, они использовали количественную полимеразную цепную реакцию (кПЦР) для оценки абсолютного и относительного количества генов, кодирующих антимикробные пептиды, в пересчёте на копии гена 16S рРНК: blaCTX–M–1, blaTEM, sul1 и tetA. Это важные маркеры устойчивости к противомикробным препаратам в окружающей среде, которые широко используются для мониторинга устойчивости к противомикробным препаратам.
Результаты исследования
Загрязнение воды
В питьевой воде было обнаружено наименьшее количество бактерий по сравнению с очищенными сточными водами.
Как E. coli, так и ESBL-E. coli не были обнаружены в образцах питьевой воды и сточных вод, прошедших третичную очистку. И наоборот, вторичная очистка привела к обнаружению уровней того и другого в сточных водах во всех протестированных образцах, причем концентрации на несколько логарифмических единиц превышали концентрации питьевой воды или воды, прошедшей третичную очистку.
Аналогичные закономерности наблюдались и в отношении ARG. В питьевой воде было низкое содержание ARG sul1 и blaTEM, а содержание двух других ARG не поддавалось обнаружению. Напротив, во всех образцах очищенных сточных вод были обнаружены ARG. Как абсолютное, так и относительное содержание ARG было самым низким в питьевой воде и самым высоким во вторичных сточных водах.
Загрязнение листьев салата
В случае с салатом-латуком кишечная палочка была обнаружена в 94 % растений, выращенных на вторично очищенных сточных водах, но в 33 % случаев, когда использовалась либо вода третичной очистки, либо питьевая вода. Тесты на ESBL-E. coli была обнаружена в 61 % вторичных сточных вод по сравнению с неопределяемыми в двух других группах.
Интересно, что у проростков на исходном уровне были обнаружены sul1 и tetA. Это указывает на необходимость изучения загрязнения на уровне проростков, независимо от загрязнения воды для полива или почвы, при этом подтверждая низкий уровень переноса АРГ из воды для полива, особенно из сточных вод, прошедших третичную очистку.
После полива blaCTX–M–1 в основном обнаруживался в листьях салата, политых очищенными сточными водами. В то же время blaTEM, sul1 и tetA были обнаружены во всех образцах, в том числе в образцах, политых питьевой водой, что соответствует фоновому уровню АРГ, присутствующих в рассаде или ассоциированной с растениями микробиоте. Опять же, самые высокие уровни наблюдались при поливе вторичными сточными водами. Третичная очистка существенно снизила количество АРГ, хотя они по-прежнему обнаруживались на низких уровнях.
Примечательно, что концентрация АРГ, обнаруженная в листьях салата, составила всего около 6 % от концентрации в воде для вторичного орошения и около 4 % от концентрации в воде для третичного орошения, что указывает на ограниченную миграцию в экспериментальных условиях.
Исследование показало, что бактериальная нагрузка в воде для орошения зависит от источника воды. Биологической очистки, то есть вторичной обработки, недостаточно для уничтожения фекальных бактерий и антимикробных пребиотиков. При этом уровень остаточных бактерий на несколько порядков выше, чем в питьевой воде или воде, прошедшей третичную очистку. Такие сточные воды могут быть потенциальным резервуаром для этих патогенов, хотя и в меньшей степени, чем неочищенные сточные воды.
Полученные данные указывают на необходимость дополнительной очистки сточных вод, предназначенных для орошения овощных культур, чтобы свести к минимуму попадание бактерий в растения.
Независимо от источника воды для полива, общее количество бактерий на растениях, определяемое по количеству копий гена 16S рРНК, оставалось неизменным. Это говорит о том, что на колонизацию растений бактериями влияют и другие факторы. К ним могут относиться состояние растений, воздействие ультрафиолета и конкуренция с местными штаммами бактерий.
Примечательно, что в ходе исследования было выявлено присутствие как бактерий, так и АРГ на растениях на протяжении всего цикла роста. Результаты частично подтверждают более ранние исследования, указывающие на низкий риск передачи АРГ при поливе очищенными сточными водами в контролируемых условиях с низкой микробной нагрузкой и непрямым воздействием на листья.
С другой стороны, другие исследования показывают, что АРГ могут напрямую попадать в съедобные части растений и в почву при поливе. Это происходит, в частности, при высокой микробной нагрузке в поливной воде, в отличие от относительно низкой микробной нагрузки в очищенных сточных водах в рамках текущего эксперимента.
В целом значимая передача АРГ происходит в основном при низком качестве воды, высокой микробной нагрузке или при орошении, когда вода напрямую контактирует с листьями.
Для повышения обобщаемости этих результатов необходимы дальнейшие полевые исследования, учитывающие такие реальные факторы, как количество осадков, сезонные колебания, взаимодействие почвы и растений, а также микробное загрязнение окружающей среды, не связанное с поливной водой. Продольные исследования почв также помогут понять, как долгоживущие микроорганизмы в почве сохраняют свои свойства.
Усовершенствованная система очистки сточных вод сводит к минимуму риск передачи резистентности
Исследование показывает, что вторично очищенные сточные воды остаются потенциальным резервуаром для заноса фекальных бактерий и ARB в сельскохозяйственные культуры. Ни питьевые, ни доочистные сточные воды не содержали обнаруживаемых уровней ни E. coli, ни ESBL-E. coli.
Все образцы очищенных сточных вод содержали ARG в небольших количествах, хотя и с низкой степенью проникновения в растения. При этом в сточных водах, прошедших вторичную очистку, их было больше, чем в сточных водах, прошедших третичную очистку. Из всех проанализированных генов только tetA показал статистически значимые различия в количестве при разных способах полива салата-латука.
В ходе этого контролируемого исследования было установлено, что вода, прошедшая третичную очистку, представляет сравнительно низкий риск для питьевой воды, используемой для орошения, с точки зрения передачи устойчивости к противомикробным препаратам. Однако в полевых условиях нельзя считать, что эти воды равноценны. В будущих исследованиях следует рассмотреть вопросы обобщения результатов, наличия антимикробных генов в рассаде, а также роли экологических и агрономических факторов в передаче устойчивости к противомикробным препаратам через свежие продукты.
Ссылка на журнал:
Гомес А., Лопес-Канизарес Дж., Морено-Кандель М. и др. (2026). Влияние повторного использования очищенных сточных вод в сельском хозяйстве на передачу устойчивых к противомикробным препаратам бактерий и генов съедобным культурам: единая перспектива для здоровья. Рубежи микробиологии. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1729855. https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2025.1729855/full
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся