Desinfiointiaineen ja putkimateriaalin vaikutus talousvesiverkostojen bakteeristoon pilot-tutkimus. Eila Torvinen, Vesihuoltopäivät 23.5.

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Desinfiointiaineen ja putkimateriaalin vaikutus talousvesiverkostojen bakteeristoon pilot-tutkimus. Eila Torvinen, Vesihuoltopäivät 23.5."

Kirsi Halonen
5 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Desinfiointiaineen ja putkimateriaalin vaikutus talousvesiverkostojen bakteeristoon pilot-tutkimus Eila Torvinen, Vesihuoltopäivät

Kloori: suosiiko legionellabakteereita? Klooriamiini: suosiiko ympäristömykobakteereita?

2 Tausta Desinfiointiaine ja putkimateriaali ovat tärkeitä talousveden laatuun vaikuttavia tekijöitä Molemmat voivat muokata mikrobistoa ja vaikuttaa talousveden turvallisuuteen, esim. Kloori: suosiiko legionellabakteereita? Klooriamiini: suosiiko ympäristömykobakteereita? Cu: biosidinen legionellalle? Muoviputket: vapauttavatko orgaanisia yhdisteitä? 2 Kuvat: Flemming ym. 2011,Pepper ym. 2015

Mikrobiryhmät tunnistetaan näytteestä eristetyn DNA:n tai RNA:n emäsjärjestyksen perusteella DNA:n

3 Tausta Uusilla syväsekvensointimenetelmillä voidaan analysoida näytteen koko mikrobistoa sen sijaan, että analysoitaisiin vain yhtä mikrobiryhmää NGS = Next Generation Sequencing Mikrobiryhmät tunnistetaan näytteestä eristetyn DNA:n tai RNA:n emäsjärjestyksen perusteella DNA:n emäsjärjestys kertoo mikrobidiversiteetistä, RNA kuvaa aktiivista mikrobistoa Kuvat: Pepper ym. 2015, Illumina.com 3

talousvesiverkostossa Klooriamiini Na-hypokloriitti Cu BAKTEERI- KOOSTUMUS Osa

4 Tavoitteet Selvittää Desinfiointiaineen ja putkimateriaalin vaikutusta veden ja biofilmin bakteeriyhteisön rakenteeseen ja veden laatuun pilot-mittakaavan talousvesiverkostossa Klooriamiini Na-hypokloriitti Cu BAKTEERI- KOOSTUMUS Osa Microbiome Dynamics of Drinking Water Distribution Systems -projektia (Suomen Akatemia ) PEX 4

Koeasetelma Talousvesi pintavesi -saostus [PIX-322, Fe 2 (SO 4 ) 3 ]- flotaatio suodatus - alkalointi Putket + keräimet 2 linjaa: Cu sisä-ø 10 mm, 50 m + keräimet (pituus 15 cm, 38

5 Koeasetelma Talousvesi pintavesi -saostus [PIX-322, Fe 2 (SO 4 ) 3 ]- flotaatio suodatus - alkalointi Putket + keräimet 2 linjaa: Cu sisä-ø 10 mm, 50 m + keräimet (pituus 15 cm, 38 kpl) 2 linjaa: PEX sisä-ø 10 mm, 50 m + keräimet (pituus 15 cm, 38 kpl) Alkudesinfiointi ja huuhtelu Biofilmin kasvatus: veden virtaus ilman desinfiointia 9 viikkoa Virtaama 250 ml/min 5

(24,5 %) Syöttö laimennetuista liuoksista

6 Koeasetelma Desinfiointi 10 viikkoa 1. Cu + NaOCl 2. Cu + klooriamiini 3. PEX + NaOCl 4. PEX + klooriamiini NaOCl (10 %) Syöttö laimennetusta liuoksesta 30 ml/h Klooriamiini NaOCl (10 %) + ammoniakkivesi (24,5 %) Syöttö laimennetuista liuoksista 30 ml/h ammoniakki : kloori suhteessa 1 : 3 (g/m 3 ), ph 7,7 8,2 Kuvat: Sallamaari Siponen 6

7 Analyysit Näytteenotto 1 x/viikko ulostuleva vesi 2 biofilmikeräintä /linja Muuttuja Menetelmä Ulostuleva vesi Kokonais- ja vapaa kloori Spektrofotometri + Klooriamiini Spektrofotometri + Biofilmi Syöttöveden laatua mitattiin koko tutkimuksen ajan Lt, ph, sähkönjohtokyky Sameus Väri, COD Mn Fe Alkaliteetti Ammonium, nitriitti Spektrofotometri + ph, sähkönjohtokyky, sameus, absorbanssi, Cu, Fe, AOC ja MAP, on-line lt, ph, sähkönjohtokyky, sameus, happi, redox Viljeltävien mikrobien lkm. R2A, 22 C, 7 vrk + + Mikrobien lukumäärä DAPI + mikrosk. + + ATP Luminometri + + Bakteerikoostumus Syväsekvensointi + bioinformatiikka Esityksen nimi / Tekijä

8 Tulokset Kloori ja klooriamiini Pitoisuudet alkoivat nousta viikon jälkeen desinfioinnin aloittamisesta PEX-linjassa klooriamiini aiheutti muista poikkeavan nousun Klooripitoisuuden nousu hitainta Cu + Na-hypokloriittilinjassa Ammoniumpitoisuus <0,3 mg/l Nitriittiä ei havaittu Klooriamiinipitoisuus (mg Cl 2 /l) Klooripitoisuus (mg Cl 2 /l) 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Kokonaiskloori ulostulevassa vedessä Cu + Na-hypokloriitti Cu + Klooriamiini PEX + Na-hypokloriitti PEX + Klooriamiini Mittausajankohta Klooriamiinipitoisuus ulostulevassa vedessä Cu + Klooriamiini PEX + Klooriamiini Mittausajankohta 8

9 R2A ulostulevassa vedessä Tulokset Pesäkelukumäärä R2A Desinfiointi vähensi veden bakteeripitoisuutta muissa paitsi Cu + Nahypokloriittilinjassa Pesäkelukumäärä (cfu/ml) Mittausajankohta Cu + Na-hypokloriitti Cu + Klooriamiini PEX + Na-hypokloriitti PEX + Klooriamiini Sisäänmenevä jossa klooripitoisuus jäi pienimmäksi R2A biofilmissä Desinfiointitehon saavuttaminen oli vaikeampaa biofilmeissä joissa bakteeripitoisuus väheni vain PEX-putkissa PEX + Klooriamiini tehokkain Pesäkelukumäärä (cfu/cm 2 ) Cu + Na-hypokloriitti Cu + Klooriamiini PEX + Na-hypokloriitti PEX + Klooriamiini 1 9 Mittausajankohta

10 ATP ulostulevassa vedessä Tulokset ATP pmol/ml 1 0,1 0,01 Cu + Na-hypokloriitti Cu + Klooriamiini PEX + Na-hypokloriitti PEX + Klooriamiini Desinfiointi vähensi veden ATPpitoisuutta kaikissa linjoissa 0,001 Mittausajankohta Sisäänmenevä Desinfiointi vähensi biofilmin ATP:tä eniten klooriamiinilinjoissa 10 ATP biofilmissä 1 pmol/cm 2 0,1 Cu + Na-hypokloriitti Cu + Klooriamiini 0,01 PEX + Na-hypokloriitti PEX + Klooriamiini 0,001 Mittausajankohta 10

11 DAPI ulostulevassa vedessä Tulokset Mikrobien kokonaislukumäärä DAPI Lukumäärä/ml Cu + Na-hypokloriitti Cu + Klooriamiini PEX + Na-hypokloriitti PEX + Klooriamiini Sisäänmenevä Desinfiointi ei vaikuttanut veden mikrobien kokonaislukumäärään Mittausajanjakso DAPI biofilmissä Desinfiointi vähensi biofilmin mikrobien kokonaislukumäärää Cu + kloori-amiinilinjassa Lukumäärä/cm Cu + Na-hypokloriitti Cu + Klooriamiini PEX + Na-hypokloriitti PEX + Klooriamiini Mittausajankohta 11

12 Tulokset Bakteeriyhteisön rakenne Vesien ja biofilmien bakteeripopulaatiot ovat osittain erilaisia 12

13 Tulokset Vesi: luokkatason RNA-tulokset 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Muut Acidobacteriia Deltaproteobacteria Actinobacteria Verrucomicrobiae Bacteroidia Planctomycetacia Cyanobacteria; Oxyphotobacteria Chloroflexi; JG30-KF-CM66 Alphaproteobacteria Gammaproteobacteria 13

14 Tulokset 100 % 90 % 80 % 70 % Biofilmi: luokkatason RNA-tulokset Muut Verrucomicrobiae Cyanobacteria; Oxyphotobacteria Deltaproteobacteria 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % Bacteroidia Clostridia Planctomycetacia Actinobacteria Bacilli 0 % Alphaproteobacteria Gammaproteobacteria 14

Alustavat tulokset Dynamiikka Vesi: RNA-tulokset Cu + Na-hypokloriitti Cu + Klooriamiini PEX + Na-hypokloriitti PEX + Klooriamiini sisäänmenevä Desinfioinnin jatkuessa veden aktiiviset

15 Alustavat tulokset Dynamiikka Vesi: RNA-tulokset Cu + Na-hypokloriitti Cu + Klooriamiini PEX + Na-hypokloriitti PEX + Klooriamiini sisäänmenevä Desinfioinnin jatkuessa veden aktiiviset bakteeripopulaatiot alkoivat eriytyä 10 viikon desinfioinnin jälkeen Na-hypokloriittilinjojen bakteeristot lähellä toisiaan Klooriamiinilinjojen bakteeristot lähellä toisiaan Pienimmät pallot: ennen desinfiointia Keskikokoiset pallot: desinfiointijakson alkupuoli Isot pallot: desinfiointijakson loppupuoli 15

16 Johtopäätökset R2A, ATP, DAPI NGS Desinfioinnin vaikutukset aktiivisesti kasvaviin mikrobeihin olivat vähäisemmät biofilmissä kuin vedessä Biofilmissä klooriamiinin vaikutukset olivat suuremmat kuin hypokloriitin Desinfiointi muokkaa bakteeriyhteisön rakennetta Desinfiointiaine valikoi bakteeristoa enemmän kuin putkimateriaali Putkimateriaali vaikutti desinfioinnin tehokkuuteen 16

Työryhmä Sallamaari Siponen väitöskirjantekijä, UEF, THL Matti Ruokolainen pro gradu työn tekijä, UEF Anna-Maria Hokajärvi, THL Jenni Ikonen, THL

17 Työryhmä Sallamaari Siponen väitöskirjantekijä, UEF, THL Matti Ruokolainen pro gradu työn tekijä, UEF Anna-Maria Hokajärvi, THL Jenni Ikonen, THL Jenni Inkinen, THL, UEF Balamuralikrishna Jayaprakash, THL Mikko Kolehmainen, UEF Jussi Paananen, UEF Ilkka Miettinen, THL Tarja Pitkänen, THL 17

18 Kiitokset Vesihuoltolaitosten kehittämisrahasto Suomen Akatemia Savonia ammattikorkeakoulu, Ympäristötekniikka yhteistyövesilaitokset 18

19 Kiitos! uef.fi

Samankaltaiset tiedostot

SUOMEN TALOUSVESI- VERKOSTOJEN MIKROBISTO

SUOMEN TALOUSVESI- VERKOSTOJEN MIKROBISTO Uutta tietoa vesijohdoissa elävistä eukariooteista 15.5.2019 #vesihuolto2019, @TarjaPitkanen, @THLorg 1 1 DWDSOME - Mikrobiyhteisöjen dynamiikka talousveden jakelujärjestelmissä