Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11527/631
Title: Antibiyotiklerin Anaerobik Biyolojik Ayrışabilirlik Özelliklerinin Ve Karışık Mikrobiyal Kültür Üzerine Toksisite/ İnhibisyon Etkilerinin Değerlendirilmesi
Other Titles: Evaluation Of Anaerobic Biodegradability Characteristics Of Antibiotics And Toxic/inhibitory Effect On Mixed Microbial Culture
Authors: İnce, Orhan
Çetecioğlu, Zeynep
417371
Environmental Biotechnology
Environmental Biotechnology
Keywords: Antibiyotikler
Anaerobik arıtım
Mikrobiyal komünite
Antibiotics
Anaerobic treatment
Microbial community
Issue Date: 12-Dec-2011
Publisher: Fen Bilimleri Enstitüsü
Institute of Science and Technology
Abstract: İlaç etken maddelerinin üretimi ve tüketimi son yıllarda oldukça artmıştır. Henüz çevre üzerindeki riskleri ve etkileri tam olarak bilinemediği için, bu maddelerin varlıkları ve giderimleri en önemli araştırma konularından biri olmuştur. Antibiyotikler bu maddelerden biridir ve yıllık üretim ve tüketimleri tüm dünyada yaklaşık 500 tondur. Antibiyotikler konvansiyonel biyolojik arıtma proseslerine dirençli oldukları için alıcı su kaynaklarına tam olarak arıtılamadan deşarj edilmektedirler. Bu maddeleri içeren ilaç endüstrisi atıksuların arıtımı için fiziko-kimyasal arıtıma ihtiyaç duyulmaktadır. Miktarları her geçen gün ekosistemde artan bu ilaç etken maddeleri, doğada antibiyotiğe dirençli patojen organizamların artışına sebep olmakta ve bu durum halk sağlığı için büyük bir tehdit oluşturmaktadır. Anaerobik arıtım ilaç endüstrisi gibi organik ve inhibitör madde içeriği yüksek olan atıksuların arıtımı için alternatif oluşturmaktadırlar. Literatürde antibiyotik içeren atıksuların anaerobik arıtımı ile ilgili az sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmalar da anaerobik sistemlerle ilgili oldukça sınırlı bir bilgi sunmaktadır. Bu tip maddelerin, inhibisyon etkisi, biyolojik olarak arıtılabilirliği ve bu proseste rol alan mikrobiyal komünitenin tanımlanması ile ilgili kapsamlı bir çalışma henüz literatürde rastlanmaıştır. Bu tezde seçilen 3 farklı antibiyotiğin (Sülfometaksazol, Eritromisin ve Tetrasiklin) anaerobik sistemler üzerindeki akut ve kronik etkileri çalışılmıştır. Ayrıca farklı işletme koşullarında bakteriyel ve arkeyal kömünite tanımlanmıştır. Mikrobiyal çeşitlilik ve aktif kömünitedeki değişimler izlenmiş ve kantifikasyonu yapılmıştır. Bunlara ilaveten seçilen antibiyotiklerin homoasetojenik ve metanojenik yolizleri üzerindeki kronik etkisi mRNA bazlı çalışmalar ile tespit edilmiştir. Bu kapsamda elde edilen sonuçlar, seçilmiş antibiyotiklerin anaerobik sistemlerde kronik inhibisyon etkilerinin kısa dönem testlerine göre daha düşük konsantrasyonlarda başladığını göstermiştir. Akut testlerde her 3 antibiyotik için biyolojik aktvitedeki belirgin düşüş 50 mg/L’den sonra başlarken, kronik testlerde bu etki SMX reaktörü için 45 mg/L, ERY ve TET reaktörleri için 3 mg/L antibiyotik konsantrasyonunda gözlemlenmiştir. Uzun dönemli işletmede bütün reaktörlerde baskın bakteriyel grup Clostridium olarak tespit edilmiştir, bu gruptaki bakteriler her 3 antibiyotiğe karşı direnç kazanmış olabilirler. ERY reaktöründe hem asetoklastik hem de hidrogenotrofik metanojenler baskın durumdayken, SMX ve TET reaktörlerinde hidrogenotrofik türler baskındır. Ayrıca bu maddelerin metabolik yolizleri üzerindeki etkileri de belirlenmiştir. Seçilmiş enzimlerin mRNA düzeyinde incelenmiş olan ekspresyon seviyeleri, inhibisyonun metanojenik yolizleri üzerindeki etkisini ortaya koyarken, SMX reaktör çamurunun aktivitesi, reaktör performansının tersine antibiyotik konsantrasyonu ile orantılı olarak artmıştır. ERY ve TET reaktörleri çöktükten sonra bir süre antibiyotik beslemesi kesilerek sistemin kendini toparlaması için işletilmeye devam edilmiştir. Reaktörlerin performansında herhangi bir düzelme olmazken, ERY çamurunun aktivitesinde ve seçilen enzimlerin ekspresyonunda artış tespit edilmiştir.
In last decades, pharmaceuticals production and consumption have been increased. Occurrence and fate of these compounds are one of the main issues because of their unknown potential risks and their effects on the environment. Antibiotics are one of these compounds and approximately 500 tonnes of them are produced and consumed every year in the worldwide. Antibiotics are resistant to conventional biological treatment process and the wastewaters including these compounds are directly discharged to the receiving waterbodies without efficient treatment. Also pharmaceutical industries need to use physico-chemical treatment approaches to remove these compounds from their high-strength wastewater. The occurrence of the antibiotics in the ecosystem increases from day to day and it causes to spread antibiotic-resistant pathogens which are important threat aganst to public health. Anaerobic treatment is one alternative for high-strength wastewater including inhibitory compounds such as pharmaceutical industry wastewater. In the literature, there are a few studies reported information about the anaerobic treatment of antibiotic containing wastewater. Also these reported studies have presented limited information about anaerobic systems. A comprehensive study including inhibitory effects and biodegradability characteristics of these compounds with microbial community definition is a lack in the literature. The focusing items in this dissertation are acute and chronic effects of the three selected antibiotics; Sulfamethoxazole, Erythromycin, Tetracycline; on anaerobic systems were examined. Also the microbial community in terms of bacterial and archaeal species were defined in the system under different operation conditions. The presence and active microbial diversity changes were monitored and quantified. Addition of them, chronic effects of these selected antibiotics on homoacetogenic and methanogenic pathways were investigated on mRNA level studies. In the scope of this dissertation, significant chronic effects of the selected antibiotics were started from lower levels compared to short-terms tests. While the significant acute effects were observed after 50 mg/L for the three compounds, in the chronic tests, the reactors collapsed at 45 mg/L of SMX addition and 3 mg/L of ERY and TET additions. Also long-term effects of these compounds on the microbial diversity reflected that Clostridium species were generally abundant within the systems, they could be got the resistance against the antibiotics. While acetoclastic and hydrogenotrophic species were abundant in the ERY added system, hydrogenotrophic methanogens were dominant in the SMX and TET reactors. Also the effects on these compounds on the metabolic pathways were determined. According to expression level of the selected enzymes on mRNA based approache, the inhibition was also observed on methanogenic step within all reactors, however specific methanogenic activity of SMX fed sludge increased even performance of the reactor ceased. At the ERY and TET fed reactors, after the reactors collapsed, antibiotic addition was stopped and the reactors were operated for a while to recover the performance again. While the performances of the reactors couldn’t be recovered, the specific methanogenic activity of ERY fed sludge and the expression level of the selected enzymes from methanogenic pathway increased.
Description: Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011
Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011
URI: http://hdl.handle.net/11527/631
Appears in Collections:Environmental Biotechnology Lisansüstü Programı - Doktora

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
12147.pdf4.06 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.