Exogenní bakterie

Biofilmy v rozvodech vody

Mikroby vyskytující se v rozvodech vody lze rozdělit na původní (autochtonní) a exogenní (alochtonní) populace. Autochtonní organismy jsou dobře přizpůsobené bakterie tvořící biofilm, které představují stabilní ekosystém, který je obtížné vymýtit. Exogenní bakterie jsou kontaminanty, které se do systému dostávají různými mechanismy.

K rozvoji trvalého biofilmu v distribučním systému dochází proto, že několik skupin mikroorganismů nachází na rozhraní pevného povrchu a vody fyzikální a chemické podmínky příznivé pro kolonizaci a růst. Tyto podmínky zahrnují dostatečný přísun živin (například měřený asimilovatelným organickým uhlíkem, AOC) pro růst, relativně stabilní teplotu a určitý stupeň ochrany před působením škodlivých chemických látek, jako jsou dezinfekční prostředky na vodu.

Pokud je v celém distribučním systému udržován dostatečný zbytek dezinfekčního prostředku, mikrobiální růst je obvykle dobře kontrolován a hustota bakterií v objemné vodě putující potrubím zůstane nízká – v rozmezí <10 až několik set CFU ml- 1 (HPC). Hustota bakterií v biofilmu však může být o několik řádů vyšší a pohybovat se v rozmezí až 1 × 105 CFUcm- 2 (HPC). Koncentrace zbytkového dezinfekčního prostředku potřebná ke kontrole růstu bakterií se v jednotlivých vodních systémech liší.

Výběr média a metody použité ke stanovení hustoty bakterií může vést k nízkým nebo vysokým počtům heterotrofních bakterií. Obecně platí, že bohatá kultivační média a inkubace při 35 °C přinesou nižší počty než zředěná živná média a inkubace při 20-28 °C. Faktory, které se zdají být rozhodující, jsou pH, teplota, koncentrace rozpuštěného organického uhlíku (DOC), koncentrace AOC a typ použitého dezinfekčního prostředku. Reziduum dezinfekčního prostředku také sníží nebo potlačí rozsáhlý růst biofilmu, pokud je reziduum udržováno v celém systému. Nicméně pouze malá část bakterií je kultivovatelná. Metody, které měří adenosintrifosfát (ATP), mohou poskytnout představu o celkové životaschopné mikrobiální biomase ve vzorku pitné vody. Nedávno byly vyvinuty metody založené na RNA, které umožňují měřit a identifikovat aktivní bakterie přítomné v pitné vodě.

Zbytky dezinfekčních prostředků by měly být nejméně 0,2 mg l- 1 pro chlor a 0,4 mg l- 1 pro monochloramin (NH2Cl). Lze použít a udržovat vyšší koncentrace zbytkového dezinfekčního prostředku, ale pokud voda obsahuje vysoké množství DOC, může být obtížné udržet odpovídající zbytkový dezinfekční prostředek pro kontrolu růstu bakterií a přitom mít vodu, která je pro spotřebitele esteticky přijatelná. Koncentrace bakterií v distribuční vodě se pohybuje od < 1 CFU ml- 1 ve vodě opouštějící úpravnu až po 105-106 CFU ml- 1 ve vodě z pomalu tekoucích nebo stojatých oblastí distribučního systému. Koncentrace bakterií ve vodě a na povrchu potrubí se v distribučním systému prostorově a časově liší. Hustota bakterií v biofilmu na stěnách potrubí a v sedimentech může dosahovat až 107 CFU cm- 2. Biofilm přispívá bakteriím do proudící vody smykovou ztrátou (erozí) a migrací aktivně pohyblivých bakteriálních buněk do vody.

Bakterie železa a síry jsou „obtížné“ organismy, které způsobují problémy s chutí a zápachem a jsou často spojovány se zdroji podzemní vody. Nitrifikační bakterie a houby způsobují problémy v chlorovaných systémech pitné vody, včetně vyčerpání celkového zbytkového chloru, přeměny redukovaných sloučenin dusíku, jako je amoniak, na dusitany a dusičnany a vysokého množství heterotrofních bakterií. Bezobratlí a prvoci jsou obtížné organismy spojené s estetickými stížnostmi na kvalitu vody. Bezobratlí a prvoci mohou také přechovávat patogenní a nepatogenní bakterie, a to buď uvnitř, nebo přichycené na jejich povrchu, a toto spojení poskytuje bakteriím určitý stupeň ochrany před inaktivací zbytky dezinfekčních prostředků. http://www.epa.gov/ogwdw/disinfection/tcr/pdfs/whitepaper_tcr_biofilms.pdf

Informace o vývoji a kontrole biofilmů v pitné vodě jsou kusé (EPA, 1992). Kromě toho je k dispozici málo údajů o dalších otázkách souvisejících s biofilmy, včetně úlohy železitých a sirných bakterií při vývoji biofilmu, úlohy biofilmu při korozi materiálu potrubí, úlohy biofilmu při nitrifikaci u systémů, které používají chloraminy jako sekundární dezinfekční prostředek, a vlivu přidaných inhibitorů koroze na populace bakterií v biofilmu.

Přítomnost chloru nebo chloraminu zpomaluje vývoj a ovlivňuje prostorové rozložení biofilmu. Typ poskytovaného rezidua dezinfekčního prostředku selektuje bakterie, které jsou tolerantnější ke konkrétnímu použitému dezinfekčnímu prostředku. Prostředí biofilmu poskytuje ochranu buňkám díky difuzní odolnosti a neutralizaci dezinfekčního prostředku. Proto jsou biofilmové organismy méně inhibovány zbytkovým dezinfekčním prostředkem než planktonní buňky. Byla prokázána rozdílná účinnost chloru a monochloraminu při kontrole růstu biofilmu. Monochloramin, protože je méně reaktivní, a tedy trvalejší, může zřejmě proniknout do biofilmu a je při kontrole růstu biofilmu účinnější než chlor.

V některých případech se koliformní bakterie, které se dostanou do distribučního systému, mohou uchytit na potrubí nebo na sedimentech potrubí a množit se, čímž se stanou součástí biofilmu. Občasné, sporadické nebo trvalé pronikání koliformních bakterií z biofilmů do vody v distribučním systému může způsobit, že systémy opakovaně porušují normy pro celkové koliformní bakterie. Tento problém je nejčastěji spojen se sítěmi, které využívají povrchové zásobování vodou, kde je teplota vody ≥ 15 °C. Veřejná bezpečnost vyžaduje, aby všechny koliformní bakterie zjištěné testováním byly považovány za reprezentanty zranitelnosti systému, pokud z přesvědčivých důkazů nevyplývá opak.

Podnik veřejných služeb by měl přezkoumat své operace úpravy vody a zvýšit monitorování kvality vody vstupující do distribučního systému, aby se ujistil, že za výskytem celkových koliformních bakterií není nedostatečná nebo neúspěšná úprava a že ve vodě není přítomna E. coli. Vodárenská společnost by také měla přezkoumat provoz a řízení distribučního systému vody, aby se ujistila, že se v něm nevyskytuje E. coli, že je přítomen zbytek dezinfekčního prostředku, že je uplatňován odpovídající program kontroly křížových spojení a že je udržován dostatečný tlak, aby se zabránilo vniknutí mikrobiálních kontaminantů. V neposlední řadě by vodárenská společnost měla zajistit, aby zdrojem problému s celkovými koliformními bakteriemi nebyly velké objemy vody skladované v nádržích, stojanech nebo nadzemních nádržích.

V období teplé vody je obtížnější udržet ve všech částech distribučního systému zbytky dezinfekčního prostředku ve vodě. S rostoucí teplotou dezinfekční prostředek rychleji reaguje s rozpuštěnými organickými chemickými látkami ve vodě a v biofilmu a bakterie rostou rychleji. Zvýšená rychlost reakcí a růst bakterií je často umocněn nedostatečnou znalostí hydrauliky systému a skutečného pohybu vody v systému. V mnoha případech existují rozsáhlé oblasti, kde dochází k minimálnímu pohybu vody. Mnoho vodárenských společností může způsobit problémy s mikrobiálními nebo chemickými kontaminanty tím, že nerozumí tomu, jak jejich systémy fungují; lepší správa systému může tyto problémy omezit.

.