Bacterial communities in residential wastewater treatmentplants are physiologically adapted to high concentrations of quaternary ammonium compounds

Abstract

Benzalkoniumchloride(BAC)isaquaternaryammoniumcompound(QAC)widely used as the active ingredient of disinfectants. Its excessive discharge into wastewater is constant and in high concentrations, likely affecting the physiology of microbial communities. We compared the physiological community profile of activated sludge (AS) bacteria with and without prior in vitro exposure to a high concentration of BAC(10 mg L−1). We measured the community functional diversity, carbon substrate multifunctionality, and the median effective concentration thatinhibits carbon respiration (EC50) using Biolog EcoPlates supplemented with a gradient of 0–50 mg L−1 of BAC. Surprisingly, we did not find significant differences in the physiological parameters among treatments. Certain abundant bacteria, including Pseudomonas, could explain the community’s tolerance to high concentrations of BAC. We suggest that bacterial communities in wastewater treatment plants’ AS are “naturally” adapted to BAC due to frequent and high-dose exposure. We highlight the need to understand better the effects of QACs in wastewater, their impact on the selection of tolerant groups, and the alteration in community metabolic profiles.El cloruro de benzalconio (BAC) es un compuesto de amonio cuaternario (QAC) ampliamente utilizado como ingrediente activo de los desinfectantes. Su vertido excesivo en las aguas residuales es constante y en altas concentraciones, lo que probablemente afecta a la fisiología de las comunidades microbianas. Se comparó el perfil fisiológico de la comunidad de bacterias de lodos activados con y sin exposición previa in vitro a una concentración elevada de BAC (10 mg L-1). Se midió la diversidad funcional de la comunidad, la multifuncionalidad de los sustratos de carbono y la mediana de la concentración de BAC. Se midió la diversidad funcional de la comunidad, la multifuncionalidad del sustrato de carbono y la concentración media efectiva que inhibe la respiración del carbono (EC50) utilizando Biolog EcoPlates suplementadas con un gradiente de 0-50 mg L-1 de BAC. Sorprendentemente, no encontramos diferencias significativas en los parámetros fisiológicos entre los tratamientos. Ciertas bacterias abundantes, incluyendo Pseudomonas, podrían explicar la tolerancia de la comunidad a altas concentraciones de BAC. Sugerimos que las comunidades bacterianas de los AS de las plantas de tratamiento de aguas residuales están «naturalmente» adaptadas al BAC debido a la exposición frecuente y a altas dosis. Destacamos la necesidad de comprender mejor los efectos de los QAC en las aguas residuales, su impacto en la selección de grupos tolerantes y la alteración de los perfiles metabólicos de la comunidad.