Persistenza di agenti patogeni e dinamica della comunità batterica nel suolo tropicale dopo l'applicazione di liquami grezzi

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13435 (2023) Citare questo articolo

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L'obiettivo di questo lavoro era di valutare la persistenza di indicatori fecali e di organismi patogeni (Salmonella spp., Escherichia coli e uova vitali di elminti) e la struttura/diversità delle comunità batteriche nel suolo che riceve liquami grezzi (RS) per un lungo periodo di applicazione (3 anni ininterrotti). Nel disegno sperimentale sono stati definiti tre trattamenti: (1) Terreno di controllo, caratterizzato dall'analisi di un campione composito raccolto in un'area di suolo simile, ma non ricevente di RS (TSC); (2) Terreno che riceve fertilizzazione minerale convenzionale e irrigazione a solco con acqua di alimentazione (TW); e (3) Terreno fertirrigato con RS applicato mediante solchi (TF). I risultati della persistenza degli organismi patogeni e gli indicatori nel TF hanno indicato una qualità sanitaria simile al suolo di controllo (TSC), portando così potenzialmente bassi rischi di contaminazione con agenti patogeni presenti nel suolo. La presenza di uova vitali di elminti non è stata identificata in nessuno dei trattamenti studiati, a causa della loro bassa concentrazione nei liquami grezzi del sistema studiato. I trattamenti TW, TF e TSC avevano in comune il 34,8% di diversità batterica. La composizione batterica del terreno ha mostrato una predominanza del phylum dei Proteobatteri in tutti i trattamenti studiati; tuttavia, TF è stato quello con la più alta abbondanza relativa di questo phylum (44,8%).

Le acque reflue grezze (RS) sono rappresentate da una matrice complessa contenente nutrienti come azoto, fosforo e altri elementi essenziali per la crescita delle piante. Tuttavia, vi sono preoccupazioni per la salute pubblica riguardo alla persistenza di organismi patogeni quando le acque reflue vengono applicate al suolo. Inoltre, le condizioni ambientali come la temperatura, il contenuto di acqua, il pH, la composizione del suolo e la presenza di organismi concorrenti influenzano il tempo di sopravvivenza e il loro naturale decadimento nell'ambiente1,2,3.

La presenza dell'acqua è fondamentale per controllare la temperatura del suolo, rendendo le condizioni ambientali più favorevoli per i microrganismi. Al contrario, condizioni estreme di bassa umidità, acidità e alcalinità (pH < 6,0 o pH > 8,0) tendono a non essere favorevoli per la sopravvivenza della maggior parte dei batteri nel terreno, con la crescita e la persistenza dei batteri enterici generalmente più marcate in terreni neutri. suoli. Considerato quanto sopra, in condizioni normali, il suolo diventa un ambiente inospitale per la sopravvivenza dei batteri patogeni provenienti da RS1.

Il rischio di infezioni da uova di elminti, con l'applicazione di residui e acque reflue provenienti da diverse fonti in agricoltura, può verificarsi poiché hanno una maggiore persistenza nel sistema rispetto ad altri microrganismi. Tuttavia, le linee guida dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS)4 suggeriscono che l’irrigazione senza restrizioni può essere effettuata con un rischio minimo se le acque reflue hanno concentrazioni inferiori a un uovo di elminto L−1. La stagionalità determina il tempo di sopravvivenza degli elminti e la concentrazione nelle acque reflue di irrigazione e nel suolo. Il periodo secco tende a presentare una minore concentrazione di questi microrganismi nel terreno a causa delle condizioni climatiche coinvolte, anche se questi microrganismi sono più resistenti alle condizioni avverse5.

Le modalità di trattamento e gestione delle acque reflue, oltre alla corretta scelta della coltura agricola, riducono notevolmente i rischi per la salute pubblica6. La dose applicata di un effluente ricco di agenti patogeni determina il tempo di persistenza nel mezzo7. Le condizioni climatiche tropicali brasiliane dimostrano che l'Escherichia coli viene rimosso entro 13 giorni dall'applicazione di RS8.

La microbiologia del suolo è una variabile essenziale per il mantenimento della qualità dell’ambiente, poiché esiste un microbiota responsabile di attività come la decomposizione della sostanza organica del suolo (OM) e la fissazione dell’azoto (N), fondamentali nel processo di produzione. Inoltre, gli studi dimostrano che l'applicazione di acque reflue sanitarie nel suolo, per quanto possa contribuire al rilascio di microrganismi patogeni nell'ambiente, contribuisce anche con una serie di altri microrganismi che hanno un'azione positiva per il funzionamento del sistema suolo9 .