Même sans tenir compte des déchets vétérinaires ou pharmaceutiques, l'utilisation d'antibiotiques humains seul pousse les rivières passées à des points de basculement écologiques, mettant les systèmes d'eau et la santé mondiaux en danger.
Voies contaminantes des antibiotiques dans l'environnement aquatique mondial. Modèles de voies de contaminants et d'équiliations en masse d'antibiotiques par chemin. Les valeurs entre parenthèses indiquent tdes quantités otales des 40 principaux antibiotiques consommés dans le monde entier en tonnes l'année – 1; Les valeurs de pourcentage sont relatives au montant total de l'excrétion (20 500 tonnes Année – 1).
Dans un article récent publié dans la revue NEXUS PNASLes chercheurs ont estimé les quantités des 40 antibiotiques les plus couramment utilisées par les humains qui atteignent les océans et les rivières, en mettant l'accent sur les sources domestiques.
Leur analyse souligne le besoin urgent de stratégies mondiales pour contrôler la pollution. Il suggère que 8 500 tonnes d'antibiotiques atteignent les systèmes fluviaux chaque année et que six millions de kilomètres de rivières mondiales dépassent les niveaux sûrs pour promouvoir la résistance et nuire à la santé des écosystèmes.
Sommaire
Arrière-plan
La contamination des antibiotiques dans les eaux naturelles est de plus en plus rapportée dans les sédiments, les eaux souterraines et les eaux de surface, ce qui soulève des préoccupations pour la santé humaine et environnementale. Même à de faibles niveaux, les antibiotiques peuvent faciliter le développement de gènes de résistance, réduire la diversité microbienne et avoir un impact négatif sur la vie aquatique.
La compréhension de la pollution des antibiotiques est essentielle car la résistance aux antimicrobiens (AMR) devrait devenir une menace mondiale de santé de premier plan. Les antibiotiques entrent dans l'environnement en raison du métabolisme humain incomplet, de l'élimination insuffisante dans les systèmes d'eaux usées et de l'utilisation généralisée dans la culture animale, l'aquaculture et la fabrication pharmaceutique.
Les sources industrielles sont quelque peu réglementées, mais les eaux usées du ménage et de l'hôpital, toutes deux sources ponctuelles importantes, sont souvent traitées insuffisamment. Une moitié estimée des eaux usées de ces sources est libérée sans traitement dans le monde.
Étant donné que l'utilisation mondiale d'antibiotiques humains a augmenté, augmentant de 65% entre 2000 et 2015 et de 114% dans les pays à faible revenu, les préoccupations concernant la charge environnementale croissante s'intensifie. Les technologies de traitement avancées existent mais ne sont pas largement mises en œuvre. De plus, certains résidus antibiotiques peuvent persister dans les sédiments ou se transformer en autres formes biologiquement actives.
La surveillance globale directe des antibiotiques est limitée par les coûts et la complexité élevés, ce qui rend le suivi régulier difficile. En tant qu'alternative, les modèles de destin contaminants peuvent simuler le sort environnemental des produits chimiques, aidant à identifier les régions à haut risque.
Niveaux d'exposition environnementale des antibiotiques dans les rivières mondiales. Le quotient de risque total (RQTOT) est calculé comme la somme des quotients de risque individuels des 40 antibiotiques du système rivière mondial dans des conditions à faible débit. Les rivières en gris présentent un risque insignifiant (RQTOT <0,01). Seules les rivières dépassant un débit moyen à long terme de 0,1 m3 s - 1 sont indiquées.
À propos de l'étude
Dans cette analyse, les chercheurs ont utilisé un modèle de sort contaminant appelé hydrofate pour évaluer si les antibiotiques provenant de l'utilisation humaine représentent à eux seuls une menace pour les systèmes fluviaux dans le monde, sur la base des données de 23,8 millions de kilomètres de réseaux fluviaux.
Ils ont estimé les émissions d'antibiotiques de l'activité humaine en combinant les distributions de population, l'utilisation d'antibiotiques par habitant et les taux de métabolisme humain. Le sort de ces substances a été modélisé en fonction de leurs voies, notamment des eaux usées traitées et non traitées, ainsi que de l'atténuation naturelle des terres.
Les réseaux de rivières ont été simulés pour suivre le transport des contaminants en calculant comment les charges antibiotiques se sont accumulées en aval, en incorporant la décroissance de l'insistance et l'élimination du lac. Les concentrations dans les rivières ont été calculées comme la charge totale divisée par le rejet de la rivière local.
L'équipe de recherche a ensuite validé les modèles en comparant les résultats avec des concentrations d'antibiotiques mesurées à 877 sites mondiaux pour 21 composés. Le modèle a utilisé le débit mensuel le plus bas entre 1971 et 2000 pour simuler le risque dans des conditions plausibles mais percutantes.
L'exposition environnementale a été évaluée en utilisant des quotients de risque (RQI), calculés comme le rapport des concentrations modélisées aux seuils écologiques ou favorisant la résistance. Ceux-ci ont été résumés en un quotient de risque total (RQTOT) pour capturer les impacts cumulatifs.
L'exposition confrontée aux humains en termes d'impacts sur la santé a été évaluée en utilisant la concentration de dose équivalente comme proportion de la dose quotidienne définie et évaluée par rapport aux seuils d'exposition chroniques. Le centile le plus élevé de concentrations de dose a été utilisé pour estimer les scénarios d'exposition humaine à haut risque, en supposant la consommation d'eau non traitée.
Consommation annuelle des 40 antibiotiques sélectionnés pour l'inclusion dans cette étude, agrégés par le pays. Les valeurs rapportées proviennent de Klein et al. (20), et les valeurs extrapolées ont été calculées sur la base de la méthodologie décrite dans l'article.
Résultats
Les chercheurs ont estimé que la consommation mondiale d'antibiotiques était de 32 200 tonnes par an, avec 29 200 tonnes attribuées aux 40 principaux antibiotiques les plus couramment utilisés. Après avoir pris en compte les pays supplémentaires, l'estimation est passée à 30 300 tonnes.
De ce montant, 68%, ou 20 500 tonnes par an, est excrété et environ 29%, ou 8 500 tonnes par an, est estimé à la libération du système fluvial. Seulement 43% des charges d'antibiotiques domestiques sont traitées par des systèmes d'eaux usées.
Les plantes centralisées éliminent 72% des antibiotiques entrants mais contribuent toujours à 17% des émissions. Les systèmes décentralisés et non traités contribuent respectivement à 29% et 54%. La majeure partie de l'élimination se produit par désintégration de l'instruction (48%) et la rétention du lac (13%).
Dans des conditions de faible débit, 49% de la longueur mondiale de la rivière ne posait aucun risque, 9% avaient un faible risque, 17% avaient un risque moyen et 25% avaient un risque élevé à très élevé. Environ 3,8 millions de kilomètres de rivières avaient une ou plusieurs substances qui dépassaient les seuils de risque individuels et 0,7 million de kilomètres ont été contaminés par dix ou plus d'antibiotiques à haut risque.
Des pays comme l'Inde, le Pakistan et la Chine ont montré des longueurs de rivière étendues à haut risque, largement provoquées par des antibiotiques courants tels que l'amoxicilline, la ceftriaxone et le céfixime, qui ont été les principaux contributeurs de la longueur de la rivière dépassant également des seuils importants dans des régions spécifiques ou pour une évaluation des risques de la ciprofloxacine.
Pour l'exposition à la santé humaine, 1,4% des rivières mondiales se situaient dans le centile de dose d'antibiotique le plus élevé, affectant potentiellement plus de 750 millions de personnes dans des conditions où de l'eau non traitée a été consommée.
Conclusions
L'étude révèle que l'utilisation d'antibiotiques humains présente des risques importants pour les rivières dans le monde, avec des risques encore plus importants probablement dans les zones où l'utilisation vétérinaire, les déchets pharmaceutiques et le traitement des eaux usées inadéquats sont également présents.
Bien que la décharge industrielle, l'aquaculture et l'agriculture soient des contributeurs clés, ceux-ci n'ont pas été inclus dans les modèles en raison de limitations de disponibilité des données. Les pics saisonniers et les événements météorologiques extrêmes pourraient également conduire à des concentrations locales plus élevées.
Malgré ses contraintes, le modèle estime de manière fiable les risques à long terme et met en évidence le besoin urgent d'une gestion des eaux usées améliorée, des réglementations plus strictes et une utilisation responsable des antibiotiques. Les politiques devraient hiérarchiser les régions à haut risque, en particulier dans les pays à revenu faible et intermédiaire, et adopter une approche OneHealth dans l'approbation des médicaments pour protéger les écosystèmes et la santé publique.
