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[국내논문] 하수 처리시설의 공간 및 운전인자에 따른 항생제 내성의 통계학적 분석
The Statistical Analysis for the fate of Antibiotic Resistance according to the Spatial and Operational Wastewater Treatment Factors 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.13 no.1, 2011년, pp.117 - 127  

김성표 (고려대학교 환경시스템공학과) ,  조윤철 (고려대학교 환경기술정책연구소) ,  김이형 (공주대학교 건설환경공학부) ,  카틱 챤드란 (컬럼비아대학교 지구환경공학과)

초록
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본 연구의 목적은 하수처리장의 공간적 그리고 운전인자에 따른 테트라싸이클린 내성균(TRB) 및 테트라싸이클린 내성 유전자(TRG)들의 거동을 파악하는데 있다. 이를 위한 노력으로, 세 개의 실제 다른 하수처리장내에서 7개월 이상 각각의 반응조별로 시료를 채취하여 TRB 및 TRG가 분석되었다. 통계 기법주성분분석(PCA)을 통해 이들 간에 어떠한 일반적 관계식이 성립하는지 알아보려 노력하였다. 통계 분석결과, 활성슬러지내에 TRB 농도는 1차 침전 유입수에 있는 TRB 농도에 많은 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 또한, 본 연구를 통해 TRB와 TRG의 내거동이 하수처리장 SRT 조건에 많이 영향을 받는 것을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The aim of this study was to examine the fate of tetracycline resistant bacteria (TRB) and tetracycline resistant genes (TRG) according to the spatial and operational wastewater treatment factors. As part of the effort, TRB and TRG of water samples at each unit processes of three different wastewate...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 1) 여러 복잡한 운전조건과 항생제 내성균간의 관계를 알기 위해서 다변량 자료분석의 기법의 하나인 주성분 분석 기법(PCA)이 사용되었고, 중요한 하수처리장 운전 조건인 SRT가 길수TRB 및 TRG 제어가 좀 더 효율적일 수 있음이 본 연구를 통해 관찰되었다.
  • 본 연구에서는 약 7개월에 걸쳐 실제 3개 하수처리장 반응 운전조(unit process)에서 테트라싸이클린 내성균(TRB) 및 테트라싸이클린 내성 유전자(TRG)의 거동을 연구하였다. 기존 연구를 간단히 정리하면 TRB는 물론 연구된 총 7개의 TRG 모두가 하수처리장 시설 내 유입, 슬러지, 유출수 모두에서 발견되었고 이중 리보좀 보호유전자인 tet(O)와 tet(W)가 가장 하수처리장 단위프로세스 내에서 가장 높은 농도로 발견되는 항생제 내성 유전물질이었다.
  • 본 연구의 목적은 공간 및 운전특성이 다른 하수처리장에 따른 TRB 및 TRG 거동을 비교하는데 그 목적이 있다. 우선 하수처리장 특성에 따른 TRB 및 TRG와의 관계차이를 알아보기 위해 하수처리장 공간특성 (TSS, BOD, TN)과 운전조건(Flow rate, MLSS, SRT, HRT)을 처리장의 반응조별(PE, AS, BD, AD) TRB 농도 [TRBPE(1차 침전지 유출수), TRBAS(활성슬러지), TRBBD(소독전 2차 침전지 유출수), TRBAD(소독 후 방류수)] 및 분율(%) [TRBPEr, TRBASr, TRBBDr, TRBADr], 그리고 TRG 농도 [TRGPE(1차 침전지 유출수), TRGAS(활성슬러지), TRGBD(소독전2차 침전지 유출수), TRGAD(소독 후 방류수)]및 분율(%) (TRGPEr, TRGASr, TRGBDr, TRGADr)을 PCA분석을 통해서 비교 분석하였다.
  • 본 연구의 목표는 테트라싸이클린 내성특성(내성균 및 내성유전자)거동을 실제 세 곳의 하수처리장의 공간 특성, 운전특성과 연계하여 일반적관계식이 도출될 수 있는지를 알아보는데 있다. 만약 일반화된 관계식이 이 연구를 통해 도출된다면 이는 향후 테트라싸이클린 내성균 및 내성 유전자를 하수처리장에서 제어하는 기초자료로 활용가능하리라 판단된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
다제 내성 병원균에 의해 야기된 공공보건의 위협의 사례에는 무엇이 있는가? 최근 다제 내성 병원균(multi antibiotic resistant pathogen)에 의해 야기되는 공공보건의 위협은 발생된 지역의 국지적 수준의 문제뿐만 아니라 국제적인 문제로도 심화되고 있다. 최근의 예로, NDM-1형 카바페넴(Cabapenem) 내성 장내세균이 인도와 일본을 비롯한 6개국에서 발견된 뒤 2010년 12월 한국에도 4명의 환자가 발생하였다(내일 신문, 2010). 이러한 다재 내성병원균의 급속한 확산은, 환경미생물내의 항생제 내성균의 증가에 의해 비롯된 것이 아닌가에 대한 우려를 불러일으키고 있다 (Knapp et al.
인간이 배출하는 하수에는 무엇이 존재하는가? 인간이 배출하는 하수에는 많은 항생제 내성균 및 유전자가 존재한다 (Auerbach et al., 2007; Iwane et al.
다재 내성병원균의 급속한 확산은 어떤 우려를 불러일으키고 있는가? 최근의 예로, NDM-1형 카바페넴(Cabapenem) 내성 장내세균이 인도와 일본을 비롯한 6개국에서 발견된 뒤 2010년 12월 한국에도 4명의 환자가 발생하였다(내일 신문, 2010). 이러한 다재 내성병원균의 급속한 확산은, 환경미생물내의 항생제 내성균의 증가에 의해 비롯된 것이 아닌가에 대한 우려를 불러일으키고 있다 (Knapp et al., 2010).
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참고문헌 (24)

  1. 김성표 (2006). 생물학적 하수처리장에서 테트라싸이클린 저항 세균의 거동. 한국물환경학회, 22(3), pp. 527-533. 

  2. 내일 신문, 다제내성균 환자 2명 추가 발견, 2010년 12월 14일자 

  3. http://www.naeil.com/News/economy/ViewNews.asp?nnum586144&sidE&tid4 

  4. 허명회, 양경숙 SPSS 다변량자료분석, 한나래 출판사, 2007 

  5. Aminov, R.I., Chee-Sanford, J.C., Garrigues, N., Teferedegne, B., Krapac, I.J., White, B.A., Mackie, R.I., 2002. Development Validation, and Application of PCR Primers for Detection of Tetracycline Efflux Genes of Gram-Negative Bacteria. Appl. Environ. Microbiol. 68, 1786-1793. 

  6. Aminov, R.I., Garrigues-Jeanjean, N., Mackie, R.I., 2001. Molecular Ecology of Tetracycline Resistance: Development and Validation of Primers for Detection of Tetracycline Resistance Genes Encoding Ribosomal Protection Proteins. Appl. Environ. Microbiol. 67, 22-32. 

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  8. Col, N. F., and O'Connor, R. W. (1987). Estimating world-wide current antibiotic usage: report of task force 1. Rev. Infect. Dis., 9(S3), pp. S232-243. 

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  11. Kim, S., Aga, D. S., Jensen J. N., and Weber, A., S. (2007). Effect of sequencing batch reactor operation on presence and concentration of tetracycline-resistant organisms. Water Environ. Res. 79(11), pp. 2287-2297. 

  12. Kim, S., Park, H., and Chandran, K. (2010). Propensity of activated sludge to amplify or attenuate tetracycline resistance genes and tetracycline resistant bacteria: A mathematical modeling approach. Chemosphere, 78(9), pp. 1071-1077. 

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  17. Metcalf and Eddy. (1991). Wastewater Engineering, 3rd Ed., McGraw-Hill. 

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  20. Ng, L.K., Martin, I., Alfa, M., Mulvey, M., 2001. Multiplex PCR for the detection of tetracycline resistant genes. Mol. Cell. Probes 15, 209-215. 

  21. Pruden, A., Pei, R., Storteboom, H., and Carlson, K. H. (2006). Antibiotic resistance genes as emerging contaminants: studies in Northern Colorado Environ. Sci. Technol. 40(23), pp. 7445-7450. 

  22. Roberts, M. (1996). Tetracycline resistance determinants: mechanisms of action, regulation of expression, genetic mobility, and distribution. FEMS Microbiol. Rev. 19(1), pp. 1-24. 

  23. Salyers, A.A., Gupta, A., Wang, Y., 2004. Human intestinal bacteria as reservoirs for antibiotic resistance genes. Trends Microbiol. 12, 412-416. 

  24. Suzuki, M.T., Taylor, L.T., DeLong, E.F., 2000. Quantitative analysis of small-subunit rRNA genes in mixed microbial populations via 5'-nuclease assays Appl. Environ. Microbiol. 66, 4605-4614. 

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