Zinātniskās darbības atbalsta sistēma
Latviešu English

Publikācija: Significance of Nonculturable Escherichia Coli in Drinking Water Systems

Publikācijas veids Promocijas darbs
Pamatdarbībai piesaistītais finansējums Nav zināms
Aizstāvēšana: 16.12.2011 16:00, Būvniecības fakultāte, Āzenes 16, 250. auditorija
Publikācijas valoda English (en)
Nosaukums oriģinālvalodā Significance of Nonculturable Escherichia Coli in Drinking Water Systems
Pētniecības nozare 2. Inženierzinātnes un tehnoloģijas
Pētniecības apakšnozare 2.1. Būvniecības un transporta inženierzinātnes
Autori Linda Mežule
Atslēgas vārdi Escherichia coli drinking water nonculturable
Anotācija Vispārīgi pieņemts, ka Escherichia coli (0/100 KVV/ml) identifikācija ūdensapgādes sistēmās norāda uz nesenu fekālo piesārņojumu. Izmantojot šo identifikācijas paņēmienu, ne vienmēr ir izdevies izskaidrot atsevišķus inficēšanās gadījumus, kad ūdens apgādes sistēmās reģistrēta paaugstināta E. coli koncentrācija. Novērojumi parāda, ka tikai daļu E. coli, kas izplatās ūdenstilpēs, iespējams konstatēt ar kultivēšanas metodēm. Barības vielu un oksidantu (piemēram, hlors) izraisīta stresa apstākļos, šīs baktērijas zaudē savu spēju veidot kolonijas standarta mikrobioloģiskajās barotnēs, bet saglabā savu metabolisko aktivitāti (dzīvotspējīgas, bet nekultivējamas - VBNC). Tādējādi fekālā piesārņojuma indikatoru patiesā uzvedība no ūdens ņemšanas vietas līdz patērētājam joprojām nav pilnībā izprasta, un kavē piemērotu dzeramā ūdens kvalitātes kontroles pasākumu ieviešanu un īstenošanu, piemēram, “Ūdens drošības plāni”, jo to pamatā ir “kultivējamu” ūdenstilpnē esošu E. coli baktēriju identificēšana. Turklāt visu inženierekonomisko aprēķinu pamatā, kas saistīti ar dezinfekcijas efektivitāti attīrīšanas iekārtās un sadales tīklā, pēc piesārņojuma gadījumiem vai pēc jaunu cauruļvadu uzstādīšanas, joprojām ir rezultāti, kas iegūti pamatojoties uz mikroorganismu kultivēšanu. Tas rada risku, ka dezinfekcijas efektivitāte netiek pietiekami novērtēta. Promocijas darba mērķis bija novērtēt nekultivējamo E. coli nozīmi dzeramā ūdens sistēmās. Darbā apskatīti sekojoši galvenie jautājumi: 1) vai dzeramajā ūdenī pieļaujamās ķīmisko un mehānisko dezinfektantu devas spēj neitralizēt dzīvotspējīgās, bet nekultivējamās E. coli; 2) vai E. coli uzkrājas bioplēvē, un vai tās var darboties kā dzeramā ūdens sekundārā piesārņojuma avots, un 3) vai E. coli spēj vairoties dzeramā ūdens apgādes sistēmās. Disertācijas izstrādes laikā tika veikta dzeramā ūdens un bioplēvē esošo kopējā un VBNC E. coli skaita noteikšanai piemērotāko molekulāro metožu izvēle un atlase, laboratorijas mēroga eksperimenti par dezinfekcijas efektivitāti, ūdens koncentrātu un bioplēves paraugu sezonāla ievākšana no apgādes sistēmas E. coli noteikšanai, kā arī lauka pētījumi par to, kā asimilējamais organiskais ogleklis ietekmē ūdenī un bioplēvē esošo E. coli kopējo un VBNC skaitu. Darbā tika laboratoriski pārbaudītas dažādas šobrīd pieejamas molekulārās metodes, lai varētu ātri un specifiski identificēt zemas koncentrācijas E. coli šūnas dzeramajā ūdenī un bioplēvē. Visticamākie, drošākie un jutīgākie rezultāti tika iegūti, izmantojot tiešās dzīvotspējas uzskaitīšanas (DVC) metodi apvienojot ar fluorescento in situ hibridizāciju (FISH). Rezultāti parādīja, ka ar mikroskopijas palīdzību noteikšanas robeža analizējamajam paraugam var būt tikai 5 šūnas. Laboratorijas pētījumu rezultātā tika noteikts, ka pat tad, ja E. coli pēc 96 stundām sterilā, dejonizētā ūdenī ir kļuvušas pilnīgi nekultivējamas (samazinājums vairāk par 9 kārtām), to dalīšanās spēja bez ievērojamām pārmaiņām saglabājas vēl vismaz četras dienas. Pētījumi par dezinfekcijas efektivitāti attiecībā uz E. coli parādīja, ka devas, kas šobrīd tiek izmantotas dzeramā ūdens dezinfekcijai (0.2–0.5 mg/l min-1 brīvā atlikušā hlora), efektīvi inaktivē šūnu spēju augt mikrobioloģiskajās barotnēs (0.27 mg/l min-1), tomēr pilnīgai E. coli inaktivēšanai nepieciešamās CT vērtības pārsniedz 1.1 mg/l min-1. Papildpētījumu rezultāti attiecībā uz fizikālo un ķīmisko bezreaģentu dezinfekciju (aktīvais dezinfektants elektrolīzes procesa laikā tiek veidots no parastajiem ūdenī esošajiem joniem) parādīja līdzīgu tendenci – E. coli spēja augt mikrobioloģiskajās barotnēs zūd ilgi pirms šūnu pilnīgas inaktivācijas. Paraugu ievākšana lauka pētījumiem par E. coli sastopamību ūdens apgādes sistēmu bioplēvē un ūdenī (Rīga, Latvija.) ilga vienu gadu, kura laikā četras reizes (sezonalitātes izmaiņu atspoguļošanai) no 6 vietām tika ievākti bioplēves un koncentrēta ūdens paraugi. Attiecībā uz kultivējamo E. coli baktēriju koncentrāciju (< 0/100 ml), ūdens visā paraugu ievākšanas periodā atbilda dzeramā ūdens standartiem. Papildus kultivēšanas metodēm E. coli tika analizētas ar FISH metodi apvienojumā ar DVC. Iegūtie rezultāti parādīja, ka pat tad, kad dzīvotspējīgo E. coli šūnu skaits ūdens attīrīšanas un dezinfekcijas laikā ir samazinājies par 3 kārtām, pēc 28 stundu ilgas ūdens uzturēšanās tīklā to skaits divas nedēļas vecā bioplēvē palielinājās par 2 kārtām, sasniedzot aptuveni 50 dzīvotspējīgas šūnas/cm2. Sezonalitātes izmaiņas dzīvotspējīgo E. coli skaitu bioplēvē būtiski neietekmēja, turklāt nevienā bioplēves paraugā netika identificētas kultivējamas E. coli šūnas. Lai papildus novērtētu bioplēvē esošo E. coli ietekmi uz cilvēka veselību, pilnīgas samaisīšanās reaktors tika pieslēgts ūdens apgādes sistēmai (ūdens atrašanās laiks tīklā ~ 28 stundas, dzīvotspējīgo E. coli koncentrācija bioplēvē pēc divām nedēļām > 50 šūnas/m2) un nepārtraukti, vismaz astoņas dienas, tika dozēts viegli noārdāmais organiskais ogleklis (ultrafiltrēti notekūdeņi ar E. coli baktēriju koncentrāciju < 0 šūnu/100 ml vai sterils glikozes-sāļu šķīdums) devās kādas sastopamas bioloģiski nestabilā dzeramajā ūdenī (asimilējamā organiskā oglekļa koncentrācija < 500 g/l). Rezultāti parādīja, ka dalīties spējīgo E. coli daudzums izplūstošajā ūdenī un bioplēvē pēc astoņu dienu ilgas šādas papildināšanas no reaktora palielinājās vairāk nekā sešas reizes, tādējādi apliecinot šo baktēriju spēju augt dzeramā ūdens apgādes sistēmās. Disertācijas laikā iegūtie rezultāti ļāva secināt, ka dezinfektantu beigu koncentrācija dzeramā ūdens sadales sistēmās nav pietiekama, lai pilnībā neitralizētu fekālā piesārņojuma indikatororganismu – E. coli. Turklāt E. coli ir raksturīga tendence uzkrāties visiem kvalitātes standartiem atbilstošu ūdens sadales sistēmu bioplēvēs un augt tad, kad ūdens kļūst bioloģiski nestabils.
Atsauce Mežule, Linda. Significance of Nonculturable Escherichia Coli in Drinking Water Systems. Promocijas darbs. Rīga: [RTU], 2011. 150 lpp.
Kopsavilkums Kopsavilkums
ID 11948