Μόλυνση από Βιολογικούς Ρύπους στις Εκροές των ΚΕΛ

της Παρασκευής Χαλάτση-Διαμάντη

Στην χώρα μας όπου οι συνέπειες της λειψυδρίας γίνονται κάθε χρόνο όλο και πιο ορατές, χρήζει η ανάπτυξη μεθόδων για την απορρύπανση και την επαναχρησιμοποίηση των υγρών λυμάτων. Ωστόσο η ορθή απορρύπανση τους έγκειται πρωταρχικά στην αναγνώριση των ρύπων που περιέχουν και πρέπει να απομακρυνθούν, και έπειτα στην επιλογή της σωστής μεθόδου επεξεργασίας τους. Άλλωστε, η διαχείριση των αστικών λυμάτων αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους πυλώνες της δημόσιας υγείας και της περιβαλλοντικής προστασίας [1]. Στο πλαίσιο αυτό, θα είναι καλό να γνωρίζουμε ότι αν το ρυπαντικό φορτίο των λυμάτων κατά το μεγαλύτερο ποσοστό τους οφείλεται σε βιολογικούς ρύπους, τότε αναφερόμαστε σε μόλυνση [2].

Τα Κέντρα Επεξεργασίας Λυμάτων (ΚΕΛ) συμβατικής λειτουργίας, παρά την τεχνολογική τους πρόοδο τις τελευταίες δύο δεκαετίες, δεν αποτελούν αδιαπέραστα φράγματα κατά της ρύπανσης, και έτσι δύναται να εξαπλώσουν τους βιολογικούς ρυπαντές στον υδροφόρο ορίζοντα μέσω των εκροών. Οι πιο επίμονοι αυτών των ρύπων, αλληλεπιδρούν με άλλους αναδυόμενους χημικούς ρύπους, δημιουργώντας ένα πολύπλοκο «κοκτέιλ» με απρόβλεπτες συνέπειες για τον υδροφόρο ορίζοντα, τα υδατικά οικοσυστήματα και τη δημόσια υγεία [2][3].

Τι ορίζουμε όμως ως βιολογικούς ρύπους και ποια η επικινδυνότητά τους; Ως βιολογικοί ρύποι ορίζονται οι παθογόνοι μικροοργανισμοί, όπως βακτήρια, ιοί και πρωτόζωα, καθώς και το γενετικό τους υλικό. Η επικινδυνότητά τους δεν έγκειται μόνο στην ικανότητά τους να προκαλούν άμεσες λοιμώξεις, αλλά κυρίως στην επιμονή τους, μιας και πολλοί από αυτούς τους μικροοργανισμούς έχουν αναπτύξει μηχανισμούς επιβίωσης που τους επιτρέπουν να αντέχουν στις συμβατικές μεθόδους απολύμανσης (όπως η χλωρίωση) και να παραμένουν ενεργοί ακόμα και μετά την επεξεργασία [3] [4].

Η «Πλαστική Σφαίρα» (Plastisphere): Ένα Νέο Καταφύγιο για τους Βιολογικούς Ρυπαντές

Επιπλέον, η εμφάνιση των μικροπλαστικών (σωματίδια <5mm) στα λύματα επηρεάζει το βιολογικό φορτίο του νερού [5][6]. Πιο συγκεκριμένα, τα μικροπλαστικά λειτουργούν ως ιδανικά υποστρώματα για τη δημιουργία biofilms, δηλαδή σύνθετων αποικιών βακτηρίων που περιβάλλονται από μια προστατευτική εξωκυττάρια ουσία, η οποία προσφέρει στους βιολογικούς ρύπους τρία κρίσιμα πλεονεκτήματα:

1. Προστασία: Το biofilm θωρακίζει τα παθογόνα από την υπεριώδη ακτινοβολία (UV) και τα απολυμαντικά μέσα [5].

   
   

2. Μεταφορά: Λόγω της ανθεκτικότητας του πλαστικού, οι ρύποι μεταφέρονται σε πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις από ό,τι θα επέτρεπε η φυσική τους κατάσταση [5].

   
   

3. Συγκέντρωση: Τα μικροπλαστικά δρουν ως «μαγνήτες» (vectors) για φαρμακευτικές ουσίες και βαρέα μέταλλα, φέρνοντάς τα σε άμεση επαφή με τους μικροοργανισμούς [6][7].

   
   

Αντιβιοτικά και η Γενετική Μετάλλαξη της Αντοχής

Ένα από τα σημαντικότερα και πιο ανησυχητικά φαινόμενα στα λύματα είναι η παρουσία φαρμακευτικών ουσιών, και ειδικότερα αντιβιοτικών, στις εκροές. Τα ΚΕΛ θεωρούνται «θερμά σημεία» (hotspots) για την ανάπτυξη της μικροβιακής αντοχής (AMR) [8] [9][10].

Όταν τα βακτήρια εκτίθενται σε μικρές συγκεντρώσεις αντιβιοτικών μέσα στα λύματα, δέχονται μια συνεχή επιλεκτική πίεση. Αυτό δεν οδηγεί απαραίτητα στον θάνατό τους, αλλά σε γενετικές μεταλλάξεις και στην ανταλλαγή γονιδίων αντοχής (ARGs) μέσω της Οριζόντιας Μεταφοράς Γονιδίων (HGT) [10][11]. Σε περιβάλλοντα όπως τα biofilms πάνω σε μικροπλαστικά, η ανταλλαγή αυτή είναι έως και 5.000 φορές συχνότερη από ό,τι στο απλό νερό. Έτσι, δημιουργούνται στελέχη «σούπερ βακτηρίων» που είναι ανθεκτικά σε πολλαπλά αντιβιοτικά, απειλώντας άμεσα τη δημόσια υγεία. Το πρόβλημα αυτό είναι ιδιαίτερα έντονο και στη χώρα μας τόσο σε αστικά όσο και στα νοσοκομειακά λύματα, όπου γίνεται εκτεταμένη χρήση αντιβιοτικών [8][9][10][11].

Ο Ευτροφισμός ως Μέσο Επιδείνωσης του Βιολογικού Ρυπαντικού Φορτίου

Επίσης ο ευτροφισμός, δηλαδή ο υπερκορεσμός σε θρεπτικά συστατικά (άζωτο και φώσφορος), τα οποία απαντώνται φυσικά στα λύματα, επιτείνει το πρόβλημα [12]. Η περίσσεια θρεπτικών λειτουργεί ως «καύσιμο» για την ταχεία αναπαραγωγή των μικροοργανισμών και την περαιτέρω ανάπτυξη των biofilm [13][14]. Αυτή η συνέργεια μεταξύ χημικών και βιολογικών ρύπων δημιουργεί ένα περιβάλλον όπου η αποδόμηση των φαρμακευτικών ουσιών επιβραδύνεται, ενώ η διασπορά των παθογόνων επιταχύνεται [15], όπως φαίνεται και από τα αποτελέσματα ερευνών στον παρακάτω Πίνακα 1.

Πίνακας 1. Κατηγορίες βιολογικών ρυπαντών, το εύρος των συγκεντρώσεων τους στις εκροές, η ύπαρξη άλλων ρύπων στην υδατική μήτρα και οι συνέπειες τους.

Κατηγορία	Ρύπος	Εύρος Συγκέντρωσης Εκροής	Συνύπαρξη με άλλους ρύπους	Συνέπειες	Πηγή
Ιοί	Human Adenovirus, Norovirus GII	10³–10⁶ GC/L	Προσρόφηση σε αιωρούμενα στερεά & μικροπλαστικά, συνύπαρξη με Ν, Ρ και φαρμακευτικά κατάλοιπα	Υδατογενείς λοιμώξεις, επιβάρυνση αποδεκτών	[15]
Δείκτες Μόλυνσης	E. coli, Εντερόκοκκοι	10²–10⁴ CFU/100 mL	Συνύπαρξη με μικροπλαστικά και βαρέα μέταλλα	Κίνδυνος γαστρεντερίτιδας & υποβάθμιση ποιότητας νερών αναψυχής	[9]
Παθογόνα βακτήρια	Salmonella spp.,Pseudomonas aeruginosa	10¹–10³ CFU/100 mL	Ανίχνευση σε biofilmμικροπλαστικών, παρουσία αντιβιοτικών (ng–μg/L)	Λοιμώξεις σε ανθρώπους και υδρόβια είδη	[16]
Ανθεκτικά βακτήρια (ARB)	ESBL-E. coli, MRSA	10¹–10³ CFU/100 mL ή >10% ανθεκτικά στελέχη	Εκλεκτική πίεση από αντιβιοτικά & μέταλλα, μικροπλαστικά ως φορείς μεταφοράς	Διάδοση ανθεκτικότητας στο περιβάλλον	[17]
Γονίδια ανθεκτικότητας (ARGs)	sul1, tetA, blaCTX-M,intI1	10⁴–10¹¹ copies/L	Συνύπαρξη με αντιβιοτικά, θρεπτικά & μικροπλαστικά, οριζόντια γονιδιακή μεταφορά		[18]

Εν κατακλείδι, η επικινδυνότητα των νερών εξόδου των ΚΕΛ πηγάζει από τη συνεργιστική δράση των ρύπων: Τα μικροπλαστικά μεταφέρουν ανθεκτικά βακτήρια, τα αντιβιοτικά «εκπαιδεύουν» αυτά τα βακτήρια να επιβιώνουν, και τα θρεπτικά συστατικά συντηρούν αυτόν τον κύκλο [6][7][9][14]. Ταυτόχρονα, η συμβατική προσέγγιση που εστιάζει μόνο στην απομάκρυνση του οργανικού φορτίου δεν επαρκεί [2][3][4]. Έτσι, για την αντιμετώπιση του πολύπλοκου αυτού «κοκτέιλ» ρύπων, απαιτείται η υιοθέτηση προηγμένων τεχνολογιών επεξεργασίας (όπως οι μεμβράνες υπερδιήθησης [1] ή η φωτοκατάλυση [11]) και, κυρίως, η κατανόηση ότι η υγεία των υδάτων μας είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τις καθημερινές μας καταναλωτικές συνήθειες [1].

Πηγές

[1] Shemer, H., Wald, S., & Semiat, R. (2023). Challenges and solutions for global water scarcity. Membranes, 13(6), 612. https://doi.org/10.3390/membranes13060612

[2] Olaolu, D.T. and Akpor, O.B. and Akor, Charity Omeche (2014) Pollution indicators and pathogenic microorganisms in wastewater treatment: Implication on receiving water bodies. International Journal of Environmental Protection and Policy, 2 (6). pp. 205-212. ISSN 2330-7536

[3] Rusiñol, M. (2023). Waterborne viruses in urban groundwater environments. PLOS Water, 2(8), e0000168. https://doi.org/10.1371/journal.pwat.0000168

[4] Owojori, G. O., Lateef, S. A., & Ana, G. R. E. E. (2024). Effectiveness of wastewater treatment plant at the removal of nutrients, pathogenic bacteria, and antibiotic-resistant bacteria in wastewater from hospital source. Environmental Science and Pollution Research, 31(7), 10785–10801. https://doi.org/10.1007/s11356-024-31829-w

[5] Moyal, J., Dave, P. H., Wu, M., Karimpour, S., Brar, S. K., Zhong, H., & Kwong, R. W. M. (2023). Impacts of biofilm formation on the physicochemical properties and toxicity of microplastics: A concise review. Reviews of Environmental Contamination and Toxicology, 261(1). https://doi.org/10.1007/s44169-023-00035-z

[6] Bhardwaj, G., Wankhede, L., Pulicharla, R., & Brar, S. K. (2025). Microplastic-associated biofilms in wastewater treatment plants: Mechanisms and impacts. Journal of Water Process Engineering, 72, 107582. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2025.107582

[7] Santos, L. H., Rodríguez-Mozaz, S., & Barceló, D. (2021). Microplastics as vectors of pharmaceuticals in aquatic organisms – An overview of their environmental implications. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, 3, 100079. https://doi.org/10.1016/j.cscee.2021.100079

[8] Fang, H., Pu, M., Jiang, A., Haiti, F., Liu, Y., Ailijiang, N., Mamat, A., & Tu, X. (2026). Prevalence of antibiotic resistance gene in different wastewater treatment systems and effluent-irrigated soils through metagenomic analysis. Scientific Reports, 16(1), 5167. https://doi.org/10.1038/s41598-026-35758-1

[9] Rizzo, L., Manaia, C., Merlin, C., Schwartz, T., Dagot, C., Ploy, M., Michael, I., & Fatta-Kassinos, D. (2013). Urban wastewater treatment plants as hotspots for antibiotic resistant bacteria and genes spread into the environment: A review. The Science of the Total Environment, 447, 345–360. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.01.032

[10] Burmeister, A. R. (2015). Horizontal gene transfer: figure 1. Evolution Medicine and Public Health, 2015(1), 193–194. https://doi.org/10.1093/emph/eov018

[11] Chalatsi-Diamanti, P., Isari, E. A., Grilla, E., Kokkinos, P., & Kalavrouziotis, I. K. (2025). Recent prospects, challenges and advancements of photocatalysis as a wastewater treatment method. Water Emerging Contaminants & Nanoplastics, 4(2). https://doi.org/10.20517/wecn.2025.03

[12] Pulkkinen, K., & Taskinen, J. (2024). Nutrient enrichment increases virulence in an opportunistic environmental pathogen, with greater effect at low bacterial doses. FEMS Microbiology Ecology, 100(4). https://doi.org/10.1093/femsec/fiae013

[13] Xiao, Z., Goraya, M. U., Ali, L., Chen, X., & Yu, D. (2023). Nitrogen and phosphorus eutrophication enhance biofilm-related drug resistance in Enterococcus faecalis isolated from Water Sources. Microbial Pathogenesis, 186, 106501. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2023.106501

[14] Li, H., Fu, J., Fan, X., He, Z., Wang, Y., Yang, S., Wu, J., Wu, L., & Zhou, J. (2025). Eutrophication reshapes microbial communities and Life‐History strategies in the riverine ecosystems. Environmental Microbiology Reports, 17(6), e70234. https://doi.org/10.1111/1758-2229.70234

[15] Biswas, A., Gustafsson, J. P., Neidhardt, H., Halder, D., Kundu, A. K., Chatterjee, D., Berner, Z., & Bhattacharya, P. (2014). Role of competing ions in the mobilization of arsenic in groundwater of Bengal Basin: Insight from surface complexation modeling. Water Research, 55, 30–39. https://doi.org/10.1016/j.watres.2014.02.002

[16] Zou, W., Zhao, C., & Luo, H. (2018). Diversity and Function of Microbial Community in Chinese Strong-Flavor Baijiu Ecosystem: A review. Frontiers in Microbiology, 9, 671. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00671

[17] Novo, A., André, S., Viana, P., Nunes, O. C., & Manaia, C. M. (2013). Antibiotic resistance, antimicrobial residues and bacterial community composition in urban wastewater. Water Research, 47(5), 1875–1887. https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.01.010

[18]  Qin, K., Wei, L., Li, J., Lai, B., Zhu, F., Yu, H., Zhao, Q., & Wang, K. (2020). A review of ARGs in WWTPs: Sources, stressors and elimination. Chinese Chemical Letters, 31(10), 2603–2613. https://doi.org/10.1016/j.cclet.2020.04.057