Occurrence et devenir des polluants émergents (antibiotiques) dans un aquifère alluvial et leur influence sur les bactéries multi-résistantes (Bas-Fluvià, Catalogne)

Occurrence and fate of emerging contaminants (antibiotics) in an alluvial aquifer and their effect on multi-resistant bacteria (Baix Fluvià, Catalonia)

¹ Institut Català de Recerca de l'Aigua, C/ Emili Grahit 101, 17003 Girona, Espagne
² Grup de Recerca GAiA - Geocamb; Departament de Ciències Ambientals, Universitat de Girona, 17071 Girona, Espagne
³ Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), Passeig Lluís Companys 23, 08010 Barcelona, Espagne
⁴ Grup d'Ecologia Microbiana Molecular, Institut d'Ecologia Aquàtica, Universitat de Girona, 17071 Girona, Espagne

Résumé

Les polluants émergents (EOCs, et parmi eux des antibiotiques vétérinaires) par rapport à l'utilisation de fumier dans les activités agricoles sont de grande préoccupation sur la qualité des eaux. Ils sont ainsi responsables des changements dans les communautés microbiologiques existants dans les aquifères qui, à son tour, peuvent supposer un risque pour la santé humaine. Ce travail vise à étudier le comportement des antibiotiques dans les eaux et leur influence sur la capacité des communautés microbiennes à résister à leur présence.

Le site d'étude est localisé dans l'aquifère alluvial du Fluvià à l'Empordà (NE Catalogne, Espagne). Les échantillons correspondent à des eaux souterraines (47), des eaux de surface (7) et des effluents de stations de traitement d'eaux usées (2). Tous les échantillons ont été analysés pour les paramètres hydrochimiques, isotopiques, des EOCs et des gènes de résistance aux antibiotiques.

11 antibiotiques distincts ont été trouvés (concentrations à l'ordre de ng/L) dans des échantillons d'eaux souterraines, correspondant à 4 groupes chimiques : fluoroquinilones (ciprofloxacine, danofloxacine, enrofloxacine, norfloxacine, ofloxacine, orbifloxacine), les macrolides (azithromycine), les quinolones (fluméquine, acide oxolinique, acide pipémidique) et les sulfamides (sulfaméthoxazole). Dans les échantillons d'eaux de surface, 5 antibiotiques différents ont été quantifiés à partir de 2 groupes chimiques : fluoroquinilones (ciprofloxacine, enrofloxacine, norfloxacine, orbifloxacine) et les sulfamides (sulfaméthoxazole). La résistance des communautés microbiennes a également été testé positive. Ce cas d'étude souligne les multiples aspects de la pollution aux antibiotiques qui peut influencer la qualité des eaux souterraines.

Abstract

The release of Emerging Organic Contaminants (EOCs, and particulary, veterinary antibiotics) into the environment from the use of manure as fertilizers in agriculture is a major concern in water quality. EOCs can also pose a risk to human health due to the appearance of multidrug resistant bacteria. This study aims to improve the knowledge on the occurrence and migration of a selection of EOCs and their influence on multi-resistant bacteria in both surface and groundwater.

The study site is located in the Fluvià alluvial aquifer in the Empordà basin (NE Catalonia, Spain). Samples were collected from 47 wells, 7 samples from surface water and 2 samples from waste water treatment plant effluents. All samples were analyzed for hydrochemical, isotopic, EOCs and antibiotic resistance genes.

Up to 11 antibiotics were found in groundwater (concentrations in the order of ng/L) corresponding to 4 chemical groups: fluoroquinilones (ciprofloxacin, danofloxacin, enrofloxacin, norfloxacin, ofloxacin and orbifloxacin), macrolides (azithromycin), quinolones (flumequine, oxolinic acid, pipemidic acid) and sulfonamides (sulfamethoxazole). In surface water samples, 5 different antibiotics were quantified from 2 chemical groups: fluoroquinilones (ciprofloxacin, enrofloxacin, norfloxacin and orbifloxacin) and sulfonamides (sulfamethoxazole). Results also show positive resistance of the microbial communities to antibiotics in polluted sampling points. This field study points out the multifaceted aspects of antibiotic pollution that finally control the impact on groundwater quality.