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L’acido peracetico (PAA) è un composto organico utilizzato efficacemente come disinfettante nei trattamenti delle acque reflue . Tuttavia, a basse dosi può causare selezione; pertanto, è stato valutato l’effetto di basse dosi di PAA su Enterococcus faecium come proxy di rifiuti microbici di origine umana. I batteri sono stati trattati con dosi crescenti di PAA (da 0 a 25 mg L-1 min) e incubati in esperimenti di ricrescita in condizioni limitanti di non crescita e in condizioni di crescita favorevoli. Sono state valutate le variazioni nell’abbondanza batterica, nel fenotipo batterico (numero e composizione di piccoli cluster cellulari) e nell’abbondanza di un gene di resistenza agli antibiotici (ARG).

L’esperimento ha dimostrato che le dosi selezionate di PAA hanno rimosso efficacemente gli enterococchi e indotto un effetto di lunga durata dopo l’inattivazione del PAA. L’abbondanza relativa di piccoli cluster è aumentata durante l’esperimento rispetto a quella dell’inoculo. Inoltre, in condizioni di crescita favorevoli, l’abbondanza relativa di piccoli cluster è diminuita e il numero di cellule per cluster è aumentato con l’aumentare delle dosi di PAA. È stata riscontrata una forte stabilità dell’ARG misurato, senza mostrare alcun effetto durante l’intero esperimento. I risultati hanno dimostrato la fattibilità di basse dosi di PAA per inattivare i batteri. Tuttavia, lo stress indotto dalla disinfezione con PAA ha promosso un adattamento batterico, anche se potenzialmente senza influenzare l’abbondanza dell’ARG.
Gli enterococchi sono batteri commensali presenti nell’intestino di animali a sangue caldo (Byappanahalli et al., 2012). Generalmente, sono innocui per gli individui sani (Sava et al., 2010). Tuttavia, possono diventare importanti agenti infettivi nei pazienti con un sistema immunitario compromesso e oggi sono considerati tra i principali patogeni opportunisti che causano direttamente infezioni nosocomiali (Arias et al., 2010).
Gli enterococchi sono presenti non solo nell’intestino degli animali, ma anche nelle sabbie delle spiagge, nei terreni, nei sedimenti e nelle acque libere (Byappanahalli et al., 2012). Inoltre, vengono utilizzati come batteri indicatori fecali (FIB) per valutare la qualità microbiologica delle acque (Commissione della Comunità Europea (ECC), 2006, US EPA, 2012).
La presenza nelle acque di enterococchi portatori di tratti di resistenza agli antibiotici e virulenza è stata segnalata da diversi autori (Di Cesare et al., 2013, Di Cesare et al., 2012, Vignaroli et al., 2013). Queste caratteristiche, unite alla loro capacità di sopravvivere nei macrofagi umani (Sabatino et al., 2015), evidenziano che la presenza di enterococchi nell’ambiente può rappresentare una minaccia per la salute umana sia direttamente che indirettamente attraverso la diffusione, tramite trasferimento genico orizzontale (HGT), dei loro geni di resistenza agli antibiotici (ARG) a ceppi umani (Morroni et al., 2016).
In conseguenza del loro ruolo di FIB e della loro potenziale patogenicità, diventa fondamentale comprenderne la risposta ai disinfettanti più diffusi, al fine di consentire la progettazione di nuovi e più efficienti processi di disinfezione negli impianti di trattamento delle acque reflue (WWTP). La crescente preoccupazione per le implicazioni sanitarie dei sottoprodotti di disinfezione (DBP) generati da composti a base di cloro sta promuovendo l’uso di trattamenti alternativi (Richardson et al., 2007), tra cui radiazioni UV, membrane e diversi nuovi disinfettanti, come l’acido peracetico (PAA) (Metcalf e Eddy, 2014).

Il PAA è un perossido organico utilizzato da molti anni come disinfettante in diverse attività umane, tra cui l’industria alimentare e sanitaria (MarketsandMarkets, 2015). È un disinfettante ad ampio spettro, non noto per la generazione di DBP noti (Dell’Erba et al., 2007, Nurizzo et al., 2005). Il PAA è conservato in una soluzione liquida concentrata, dove si trova in equilibrio con perossido di idrogeno (H₂O₂ ) e acido acetico (AA) (Kitis, 2004 ) . Il PAA può essere dosato negli impianti di depurazione delle acque reflue utilizzando la stessa attrezzatura utilizzata per l’ipoclorito di sodio (NaOCl), senza la necessità di costose modifiche (Antonelli et al., 2013).
Le dosi di PAA comunemente studiate per il trattamento di disinfezione variano tra 10 e 400 mg L -1 min (Santoro et al., 2015), suggerendo valori inferiori a 50 mg L -1 min come dosi basse. Tuttavia, la maggior parte dei lavori precedenti non stima la dose effettiva di PAA, ma riporta solo la concentrazione iniziale di PAA e il tempo di contatto, sebbene queste condizioni operative siano spesso insufficienti per descrivere in modo esaustivo il processo di disinfezione a causa del decadimento dei PAA. Per gli effluenti secondari e terziari vengono solitamente adottate concentrazioni iniziali di PAA comprese tra 1 e 15 mg L -1 e tempi di contatto compresi tra 10 e 60 min (Luukkonen e Pehkonen, 2016). I batteri coliformi e gli enterococchi sono di gran lunga i microrganismi bersaglio più studiati nella disinfezione delle acque reflue (Luukkonen et al., 2015) e l’efficacia dei PAA sulla loro inattivazione è stata ampiamente documentata (Stampi et al., 2002). L’inattivazione dipende fortemente dalla composizione dell’effluente, poiché può determinare un rapido decadimento degli acidi policiclici aromatici (PAA) (Liu et al., 2014, Pedersen et al., 2013). Basse concentrazioni di PAA (circa 2 mg L -1 ) con tempi di contatto brevi (valore minimo di 12 min) si sono dimostrate sufficienti per rispettare le stringenti normative sul riutilizzo agricolo, determinando inoltre un’azione di disinfezione a lungo termine e, quindi, la preservazione della qualità delle acque reflue recuperate al punto d’uso (Antonelli et al., 2006).

Sebbene la maggior parte degli studi sulla disinfezione con PAA abbia affrontato aspetti ingegneristici, uno studio recente ha evidenziato il verificarsi di peculiari risposte ecologiche e variazioni nell’abbondanza di ARG specifici della comunità microbica quando esposta a PAA (Di Cesare et al., 2016). Sebbene aggregazioni batteriche o simili adattamenti fenotipici della comunità non vengano rilevati durante la valutazione della qualità microbiologica degli effluenti scaricati (essendo questa valutazione basata esclusivamente sul conteggio dei FIB), tale variabilità fenotipica può influenzare notevolmente la risposta complessiva di una comunità batterica alla disinfezione (Rizzo et al., 2013). Inoltre, è noto che i trattamenti di disinfezione potrebbero essere inefficienti nella rimozione degli ARG all’interno di specifiche popolazioni batteriche (Ferro et al., 2017), o addirittura indurre la selezione di ARG nelle comunità microbiche degli impianti di trattamento delle acque reflue (Di Cesare et al., 2016). Tali evidenze evidenziano il ruolo degli impianti di trattamento delle acque reflue, e in particolare il contributo dei trattamenti di disinfezione chimica, nella diffusione degli ARG nell’ambiente, suggerendo la necessità di ulteriori indagini sulle risposte fenotipiche e genotipiche dei batteri sottoposti alle migliori pratiche di trattamento delle acque reflue, come la disinfezione mediante PAA.
Questo studio ha indagato la risposta degli enterococchi allo stress esercitato da due diverse basse dosi di disinfettante; tali dosi sono state scelte all’interno di un intervallo di valori potenzialmente ottimali ma bassi, nell’ottica di una futura riduzione delle dosi di PAA negli impianti di trattamento delle acque reflue. Enterococcus faecium è stato scelto come microrganismo di riferimento rilevante per la sua tendenza all’acquisizione di ARG (van Schaik e Willems, 2010). L’efficacia di due basse dosi di PAA sull’inattivazione di E. faecium è stata valutata analizzando la risposta batterica in termini di abbondanza e fenotipo dopo la disinfezione e durante i test di ricrescita in terreno basso e ricco. Tali basse dosi consentirebbero una migliore comprensione del destino di E. faecium quando cresce in diverse condizioni ambientali. Inoltre, abbiamo valutato l’impatto di basse dosi di PAA sull’abbondanza relativa di uno specifico ARG (erm B) acquisito dall’E . faecium selezionato per coniugazione e quindi localizzato su un elemento mobile, implementando la sua variabilità nel numero di copie quando esposto a diverse condizioni sperimentali.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0045653517310755