Investigation of tetracycline, sulfonamide, and fluoroquinolone antimicrobial compounds in manure and agricultural soils in North Marmara region

Abstract

Çevrede antibiyotik kalıntılarının varlığı, patojen bakterilerde antibiyotik direncinin ortaya çıkması ve gelişmesi ve bu bileşiklerin ekotoksikolojik davranışlarından dolayı endişe yaratmaktadır. Hayvan gübresinde antibiyotik kirliliğinin araştırılması özellikle önemlidir, çünkü hayvan gübresi, antibiyotiklerin çevrede yayılmaları açısından önemli kaynak rolü oynamaktadır. Bu nedenle, Marmara Bölgesi'nin kuzey kesiminde bulunan farklı örnekleme noktalarından toplanan sekiz hayvan gübresi ve dokuz tarım toprağı örneğinde antimikrobiyal kirlilik seviyelerinin belirlenmesi amacıyla bu çalışma gerçekleştirilmiştir. Tetrasiklin ve sülfonamid ekstraksiyonu, ultrasonik titreşim ve tandem katı faz ekstraksiyonu ile yapılırken, fluorokinolon ekstraksiyonu, ultrasonik titreşim ve 0.45 ?m-filtreleme ile yapıldı. Antibiyotik analizi, yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) ile gerçekleştirildi.Tetrasiklin, sülfonamid ve fluorokinolonlar gübrede, sırasıyla azami 0.47, 35.5 ve 0.057 mg kg-1'a kadar tespit edildi. Gübre uygulanan tarım topraklarında tetrasiklin, sülfonamid ve fluorokinolonlar, sırasıyla azami 0.50, 0.40 and 0.053 mg kg-1 derişimlerde tespit edildi. Tüm tarım toprağı ve hayvan gübresi örneklerinde, en az bir antimikrobiyal bileşik tespit edildi. Antimikrobiyal bileşiklerin toprak ve gübreden geri kazanım miktarları saptandı ve bu sonuçlar ile örnek karakteristikleri arasındaki ilişki istatistiksel olarak değerlendirildi.

Occurrence of antibiotic residuals in the environment is of concern because of the emergence and development of antibiotic-resistance in pathogen bacteria, and the ecotoxicological behaviour of these compounds. Investigation of antibiotic pollution in animal manure has special importance since they constitute the major source for the dissemination of them into the environment. Hence, this study was conducted to determine the level of antimicrobial pollution in eight animal manure and nine agricultural soil samples collected from different sampling points located in the North part of Marmara Region. While tetracyclines (TCs) and sulfonamides (SAs) extraction were carried out by ultrasonic agitation followed by tandem solid phase extraction, fluoroquinolones (FQs) were extracted by ultrasonic agitation followed by 0.45 ?m filtration. The antibiotic analysis was performed by high performance liquid chromatography (HPLC).TCs, SAs, and FQs were determined in manure up to 0.47, 35.5, and 0.057 mg kg-1, respectively. In manure amended agricultural soils, TCs, SAs, and FQs were detected at the maximum concentrations of 0.50, 0.40, and 0.053 mg kg-1, respectively. At least one antimicrobial compound was detected in all the agricultural soil and animal manure samples. The recovery rates of the antimicrobial compounds from soil and manure were assessed, and the relationship between these results and sample characteristics was statistically evaluated.