Sülfametoksazol’ün Aerobık Ortamda Düşük Çamur Yaşında Asetatın Biyolojik Ayrışabilirliği Üzerine Akut Ve Kronik Etkileri

Abstract

Antibiyotiklerin birçoğu veterinerlik ve tıp alanında kullanılmakta, ayrıca ürün kalitesini geliştirmek için hayvanların büyümesinde besin olarak da verilmektedir. Antibiyotikler ekosistemde ve biyolojik arıtma sistemlerinde organizmalar için toksisite etki oluşturarak ekolojik dengeyi de bozmaktadır. Bu çalışmanın amacı, aktif çamur sistemlerinde antibiyotik mekanizmasının ortadan kaldırılmasının ve bu kimyasalların karbon kaynağı biyodegradasyonu üzerindeki akut ve kronik inhibisyon etkilerinin araştırılmasıdır. Bu nedenle, Türkiye’de yaygın olarak kullanılan sülfametoksazol, model antibiyotik olarak seçilmiştir. Bir arıtma tesisinden alınan aktif çamur, asetat içerikli sentetik bir atıksuya aklime edilmiştir. Bu kapsamda, asetat biyolojik olarak kolay ayrışabilir bir karbon kaynağı olarak kullanılmış ve sisteme ani besleme ile günde bir defa eklenmiştir. Çalışmanın başında iki çamur yaşında bir adet doldur-boşalt tipi reaktör kurulmuş ve reaktör asetat karışımı ile beslenerek kararlı denge haline ulaştırılmıştır. Sistemde denge koşulları sağlandıktan sonra, aklime olan biyokütle respirometrik deneylerde kullanılmıştır. Asetat karışımı ve biyokütle kontrol reaktörüyle aynı oranda respirometreye eklenmiş ve oksijen tüketim hızı, substrat biyodegradasyonu değerlendirmek amacıyla deney boyunca takip edilmiştir. Antibiyotiğin karbon giderimi üzerindeki akut etkilerini değerlendirmek için respirometreye farklı konsantrasyonlarda antibiyotikler eklenmiş, fakat kronik deneyler aynı konsantrasyondaki antibiyotik ile yürütülmüştür. Akut ve kronik çalışmalardaki substrat tüketimi, respirometre deneyleriyle ulaşılan oksijen tüketim profillerinin gözlemlenmesi ile incelenmiş ve antibiyotik etkisi altında olmayan kontrol reaktörünün oksijen tüketim profili ile model simülasyonlarından yararlanılarak karşılaştırılmıştır. Model simülasyon sonuçları ile gerekli kinetik ve stokiyometrik katsayılar modifiye edilmiş ASM3 modeli kullanılarak belirlenmiştir.

Antibiotics are used in human and veterinary medicine and also used to promote the growth of animals. Parallel to the increase in the extensive usage of antibiotics, they are released into the environment and spoil ecological balance to form toxicity to organisms in ecosystem. In this context, the objective of this study was to investigate the elimination mechanism of antibiotic substances in activated sludge systems and their acute and chronic inhibition effects on the biodegradation of carbon source. Thus, the sulfamethoxazole was chosen as model antibiotic due to abundantly used antibiotic compound in Turkey. Acetate used as a readily biodegradable carbon source and was added once a day by pulse feeding. The system operated at steady state conditions as namely control reactor under aerobic conditions at a sludge age of 2 d. After steady state conditions were established in the system, the acclimated biomass culture was taken to perform respirometric tests. Acetate was added on the biomass to have the same S0/X0 ratio with the control reactor and oxygen uptake rate was monitored for the assessment of substrate biodegradation behaviour. The antibiotic was also given to system with different SMX concentrations to evaluate the acute effects on the carbon removal performance, however the chronic experiments were done with same SMX concentration. Relevant kinetic and stoichiometric coefficients were achieved using modified ASM3 pattern to determine the responses of the activated sludge culture to antibiotic substances by means of modelling tools in the study.