Finska forskare har undersökt om det går att sanera ett ledningsnät från virussmitta och E.coli-smitta genom desinfektion med perklorättiksyra och natriumhypoklorit.
Av: Kenneth M Persson
Institutet för hälsa och välfärd (THL) är ett forsknings- och utvecklingsinstitut inom social- och hälsovårdsministeriets förvaltningsområde i Finland. Institutet betjänar statliga och kommunala beslutsfattare, sektorns aktörer, organisationer, forskningsvärlden och medborgarna. Man har mer än tusen experter inom hälsa, välfärd och social- och hälsovårdstjänster verksamma i Helsingfors, Jyväskylä, Kuopio, Tammerfors, Uleåborg, Vasa och Åbo. Institutet har till uppgift att främja välfärd och hälsa, förebygga sjukdomar och sociala problem och utveckla social- och hälsotjänsterna. Institutet utför sin uppgift genom forskning, utvecklingsarbete, myndighetsuppgifter, informationsstyrning samt internationellt samarbete. Det är också statistikmyndighet inom sin sektor samt sörjer för kunskapsunderlaget inom sitt uppgiftsområde och nyttiggörandet av underlaget. Fyra forskare vid institutet har undersökt om det går att sanera ett ledningsnät från virussmitta och E.coli-smitta genom desinfektion med perklorättiksyra och natriumhypoklorit.
Artikeln
Förorenade dricksvattennät kan åstadkomma stora vattenburna utbrott av sjukdomar. Kauppinen och medarbetare undersökte hur väl de två kemiska desinfektionsmedlen perättiksyra (PAA) och natriumhypoklorit fungerade för att desinficera kontaminerade dricksvattenledningar i laboratorieskala.
Man infekterade ledningarna med humant adenovirus 40 (AdV40) och Escherichia coli samt följde hur snabbt dessa avskiljdes efter utförd desinfektion med hjälp av mikrobiell odling på platta (heterotrofic plate count, HPC) samt cellräkning av totalantalet mikroorganismer (total cell count, TCC). Realtids kvantitativ polymeraskedjereaktion (qPCR) användes för att bestämma AdV40 och platträkning användes för att räkna E coli. PAA och klor fungerade effektivt för att sanera det kontaminerade ledningsnätet, eftersom de minskade nivåerna av AdV40 och E coli till under gränsvärdena i både vatten och biofilm. Men utan sanering förblev AdV40 närvarande i rörledningarna upp till 4 dagar. Däremot minskade koncentrationen av odlingsbara E coli snabbt också i den rörledning som forskarna använde som referens.
De tolkar resultaten som att E coli kan vara en otillräcklig indikator för att påvisa virala patogener. Den kontaminerade biofilmen i ledningsnätet uppvisade en snabb minskning av HPC medan TCC var stabil. De tolkar resultaten som att mekanismen för sanering av rörledningen med hjälp av klor och PAA är inaktivering snarare än fysiska avlägsnande av mikrober.
Perättiksyra är en peroxid av ättiksyra som har formeln CH3CO2OH. Perättiksyra (PAA) är en oxiderande syra som kan användas för deaktivering av många olika mikroorganismer och används ofta i olika industriella tillämpningar (läkemedels-och livsmedelsindustrin) för sterilisering av ytor och utrustning. PAA ingår i US Environmental Protection (USEPA) lista över möjliga desinfektionsmedel för desinfektion av bräddvattenavlopp och används redan i vissa reningsverk för detta ändamål. En fördel med PAA är att den är helt biologiskt nedbrytbar och producerar inte signifikanta mängder av skadliga
desinfektionsbiprodukter. Men när den först bryts ned bildas ättiksyra eller acetat, vilket är en lättillgänglig kolkälla för mikroorganismer. Därför måste den hanteras med förstånd vid desinfektion.
Adenovirus kan spridas via förorenat vatten och har kopplats till vattenburna utbrott av gastroenterit. Escherichia coli är den vanligaste och mest kända bakteriella indikatorn för hygienisk kvalitet i dricksvatten. Förekomst av E. coli är en indikation på färsk fekal förorening.
Virus är kända för att vara mera resistenta mot klordesinfektion än bakterier. Adenovirus kan överleva under långa perioder i vattenbaserade miljöer och uppvisar god termisk stabilitet. De är också motståndskraftiga mot UV-ljus, där den mest UV-resistenta vattenburna patogenen som är känd är just adenovirus 40. Överlevnaden av odlingsbar E. coli är försumbar jämfört med överlevnaden av enteriska virus.
Forskarna ympade två parallella ledningsnät i laboratorieskala med enterohumant AdV40 och fekal bakterie E. coli. I artikeln beskrivs hur virus och bakterier odlades för att nå tillräckligt hög koncentration och hur de ympades in i ledningsnäten. E. coli-stammen som användes kom från ett isolat från staden Nokia, som förorenats under ett vattenburet utbrott i december 2007.
Två parallella rörledningssystem i PVC konstruerades för studien, en för kemisk sanering och den andra som referens. Före försöken klorerades ledningarna med klor (20 mg / L, 20 minuter) och sköljdes med destillerat vatten. Ledningsnätet konditionerades med kranvatten från staden Kuopio, Finland (i genomsnitt 0,05 mg / l klor) under fyra veckor före försöket. Därefter ympades modelledningsnäten med E.coli och virus. E.coli-koncentrationen var 7 x 108 cfu/ L i vid PAA-desinfektionen och 3 x 1010 cfu/L vid hypokloritdesinfektionen. AdV40-koncentrationen var 3×108 genomkopior (GC) / L vid PAA-desinfektionen och 5×1010 GC / L vid hypokloritdesinfektionen. Ympningen skedde under 25 minuter, varefter bara kranvatten återigen leddes genom ledningen.
Desinfektionen gjordes som två separata försök, det första med PAA och vid nästa tillfälle med hypoklorit. Bägge desinfektionmedlen doserades tills de uppnådde den slutliga koncentrationen 1 mg/L i utgående vatten. Desinfektionen inleddes 24 h efter ympningen och under detta dygn sjönk koncentrationen av AdV40 med 2,0 och 4,0 log i rörledningarna. Motsvarande värden för E.coli var 5,5 och 6,3 log. Perättiksyra sänkte koncentrationerna av AdV40 och E. coli i vatten ytterligare med 2,5 och >2,9 log inom den första timmen av sanering, respektive. E. Coli var inte längre detekterbart i vatten efter 1 h desinfektion, medan halten AdV40 sjönk till under detektionsgränsen 24 h efter påbörjad desinfektion.
Den totala minskningen efter desinfektion med PAA efter ett dygn var > 5,3 log för AdV40 och >8,4 log för E. coli. Perättiksyrakoncentrationen var 0,2-0,3 mg / l under den första dagen efter påbörjad desinfektion, för att stiga till 1,8 mg / L vid slutet av försöket. Den icke-desinficerade referensledningen förblev kontaminerad med AdV40 och E. coli. Koncentrationen av AdV40 var till och med högre efter den första dagen men hade en total minskningen efter 3 dagars experiment med 2,4 log. Koncentrationen av E. coli minskade med 6,9 log i den icke-desinficerade ledningen.
Både AdV40 och E. coli i biofilm avlägsnades effektivt med perättiksyrabehandlingen. Endast ett prov detekterades som positivt för AdV40 efter 1 h PAA sanering. I referensledningen fanns AdV40 kvar i biofilmen efter tre dygn i alla prover, medan E. coli däremot inte var påvisbar i biofilmen efter 48 timmars sköljning med kranvatten.
När ledningen deinfekterades med hypoklorit minskade först AdV40-halten med 1,5 och 4,2 log i utloppsvattnet från provledning och referensledning innan desinfektionen inleddes. E. coli minskade med 7,5 och 7,6 log under samma period. När desinfektion med hypoklorit inleddes minskade koncentrationen
av AdV40 under den första timmen med 2,6 log, medan E. coli minskade till under detektionsgränsen. Efter 48 h från startpunkten för desinfektion med hypoklorit kunde inte AdV40 längre detekteras i vattnet.
I biofilmen avskiljdes både AdV40 och E. coli snabbt efter klorering, medan referensledningen hade kvar detekterbart AdV40 vid slutet av försöket. Också E. Coli kunde detekteras i biofilm men sällan och endast i låga koncentrationer.
Både AdV40 och fekal indikator E. coli från Nokia visade sig vara mottagliga för såväl PAA och klordesinfektion. Försöket tyder på att AdV40 och E.coli avlägsnas effektivt vid de använda kemikaliedoserna. Utan sanering, i referensledningar där ingen desinfektion gjordes, var koncentrationerna av AdV40 och E. coli i vatten ganska konstant efter den initiala ursköljningen som skedde under de första 24 timmarna. PAA fungerade snabbare än hypoklorit som desinfektionsmedel, men efter 72 timmars desinfektion var vattnen och biofilmen fria från patogena indikatorer såväl efter PAA som hypokloritbehandling. E. coli detekterades endast sporadiskt i biofilmer i referenledningen, vilket skulle kunna bero på en svagare bindning av E. coli till biofilm eller en högre känslighet för E. Coli för kvarvarande klor i inloppsvattnet. Vid vattenburen smitta är därför frånvaro av E.coli en svag indikator på säkert vatten, eftersom den lätt avskiljs. För att vara säker på att vattnet är fritt från patogener behöver flera prover på andra enteriska mikroorganismer tas som komplement till E.coli.
Källa: Ari Kauppinen, Jenni Ikonen, Anna Pursiainen, Tarja Pitkänen och llkka T. Miettinen. Journal of water and Health 10.3 (2012) 406-418. Decontamination of a drinking water pipeiine system contaminated with adenovirus and Escherichia coli utilizing peracetic acid and chlorine.
Hela artikeln finns att köpa här.
