| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Bakterievækst og tilsætningsstoffer

4 Mikrobiel vækst og tilsætningsstoffer

• 4.1 Mikroorganismers forekomst i undergrunden
  • 4.1.1 Mikroorganismers vækst i boringen
  • 4.1.2 Renpumpning og prøvepumpning: fjernelse af mikroorganismer fra boringen
• 4.2 Tilsætningsstoffer som kulstofkilder i grundvandsmiljøet
  • 4.2.1 Tilsætningsstoffets kemiske struktur
  • 4.2.2 Tilsætningsstoffets koncentration i råvandet efter afsluttet prøvepumpning
• 4.3 Iagttagelser om mikrobiel vækst i borepraksis
  • 4.3.1 Forhøjet bakterietal i råvandet
  • 4.3.2 Prøvepumpning
  • 4.3.3 Desinfektion og utætheder
  • 4.3.4 "Sterile boringer"
  • 4.3.5 CMC og vækst
• 4.4 Konklusion

4.1 Mikroorganismers forekomst i undergrunden

Mikroorganismer findes over alt i naturen, og det er ikke muligt aktivt at fjerne dem fra drikkevandsboringer. Mikroorganismer omfatter både bakterier, virus, protozoer, skimmelsvampe og gær. For hver given niche i miljøet er der altid enkelte eller endda mange forskellige mikroorganismer, som overlever og formerer sig dér. Bund og hulvægge til en drikkevandsboring er ingen undtagelse.

For at vokse og formere sig i undergrunden har mikroorganismer behov for kulstof- (C), kvælstof- (N) og fosforholdige (P) forbindelser og behov for en lang række mineraler (Albrechtsen og Bjerg 2000). Disse stoffer skal desuden være tilstede i høje nok koncentrationer i undergrunden til, at de kan tilfredsstille mikroorganismens behov. På grund af undergrundens indhold af mineraler, kan man umiddelbart gå ud fra disse behov er opfyldt for de allerfleste mikroorganismer, som befinder sig i grundvandsmiljøet.

Hvis de fysisk-kemiske forhold omkring den mikrobielle celle er gunstige, og der er tilstrækkelig med næring, vil mikroorganismer formere sig. Fx kan i grundvand inkuberet ved 15C én bakteriecelle i løbet af ca. en uge formere sig til 1 million (dvs., efter 20 celledelinger) (Jørgensen et al. 2002).

Én af grundene til, at mikroorganismerne er tilstede over alt, er den enorme bredde af næringsmæssig formåen, de tilsammen råder over. Der findes ingen naturligt forekommende organisk molekyle, som ikke kan nedbrydes af en eller anden mikroorganisme, det være sig gummi, mineralsk olie, cellulose eller organiske luftarter som propan og methan (Prescott et al. 1999). Det er derfor sandsynligt, at hvis et givent tilsætningsstof til drikkevandsboringer består af naturlige organiske molekyler, vil stoffet kunne tjene som næringskilde for én eller flere mikroorganismer. Der er dog mange menneskeskabte organiske molekyler, som mikroorganismer ikke kan omsætte, så som de flest plasttyper og halogenholdige aromatiske molekyler som DDT (Prescott et al. 1999).

Langt størstedelen af bakterierne i råvand og drikkevand er heterotrofe og har dermed brug for kulstofkilder med en omtrentlig sammensætning af kulstof, kvælstof og fosfor C:N:P i forholdet 100:10:1. Således er det oftest koncentrationen af kulstof, der er den begrænsende parameter for bakterievækst. Den del af den totale mængde organisk kulstof, som bakterierne kan bruge til vækst, betegnes Assimilerbart Organisk Carbon (AOC).

Råvandets indhold af bakterier er belyst i Miljøstyrelsens rapport "Undersøgelser for patogener i udvalgte vandværker", Miljøprojekt Nr. 786 2003 (Albrechtsen 2003). Her blev der hos 11 danske vandværker foretaget en undersøgelse for kimtal i råvandet ved dyrkning af vandprøven ved 21°C og 37°C. Resultaterne viste, at råvandet fra 3 af vandværkerne overskred kvalitetskravene til drikkevand ved dyrkning ved 21°C. Kun ét af vandværkerne overskred kravene i 37°C-prøven.

4.1.1 Mikroorganismers vækst i boringen

Tilstedeværelsen af mikroorganismer i en boring kan både skyldes deres naturlige forekomst i grundvandet, deres forekomst i de anvendte tilsætningsstoffer og tilførsel ved arbejdet med boregrej eller ved forurening med overjord. Albrechtsen og Bjerg (2000) har opgjort, at der i grundvandszonen (mellem 5 og 265 m under terræn) kan være mindst 103 – 106 bakterieceller pr. g materiale.

Hvis der samtidig med mikroorganismerne også forekommer organiske stoffer, som kan udnyttes som kulstofkilde, vil mikroorganismerne formere sig. Kulstof til mikroorganismernes vækst vil sandsynligvis ikke komme fra undergrunden, fordi grundvandsmiljøet er relativt næringsfattigt (Albrechtsen og Bjerg 2000). I forbindelse med etablering af drikkevandsboringer kan kulstof både tilføres med overjord fra terrænet, som rykkes ned i borehullet, og med de tilsætningsstoffer, som anvendes ved etableringen af boringen. Endelig kan kulstofkilder også blive gjort tilgængelige som resultat af boreprocessens eksponering af undergrundsmateriale.

4.1.2 Renpumpning og prøvepumpning: fjernelse af mikroorganismer fra boringen

Umiddelbart efter boreprocessen, begynder brøndboreren renpumpning. Denne procedure udgør en gennemskylning af boringen og af grundvandsmagasinet og skal bl.a. sørge for, at det oppumpede råvand er frit for boremudder og løse sand- og lerpartikler (Bekendtgørelse nr. 672 af 26. juli 2002). Typisk oppumpes der 25 – 50 m³ vand pr. time, og renpumpningen varer 12 – 24 timer. Umiddelbart herefter gennemføres der prøvepumpning. Denne procedure har til formål at pejle med henblik på at bestemme magasinegenskaber, det vandførende lags vandledningsevne og dets rumlige udbredelse (Bekendtgørelse nr. 672 af 26. juli 2002). Under prøvepumpningen oppumpes der også 25 – 50 m³ vand pr. time, og det varer typisk 2 – 3 uger.

Prøvepumpningen forløber kontinuerligt og skal helst ikke afbrydes i løbet af de 2 - 3 uger af hensyn til hydrodynamikken nede i boringen. Det vil sige, at erfaringer tyder på, at den ophvirvlning af materiale, der sker ved stop og start af pumpningen, modarbejder ren- og prøvepumpningens opklarende virkning.

I mikro-skala kan prøvepumpning uden ophold i 2 - 3 uger bevirke fald i antal mikroorganismer på to måder, som begge har forbindelse med mikroorganismernes vedhæftning til flader nede i boringen. For det første vil kun de allerstærkest vedhæftede celler af mikroorganismer efter meget kort tid kunne undgå at blive skyllet op af borehullet af den stærke gennemstrømning. For det andet bevirker den stærke gennemstrømning, at de ikke-vedhæftede mikroorganismer så at sige skylles bort hurtigere end de kan forny deres antal ved formering.

Imidlertid forekommer det, at det oppumpede råvand selv efter 3 ugers prøvepumpning ikke kan overholde de mikrobiologiske kvalitetskrav, som vandforsyningsanlægget stiller.

4.2 Tilsætningsstoffer som kulstofkilder i grundvandsmiljøet

For at vurdere om et tilsætningsstof anvendt til etablering af drikkevandsboringer kan tjene som kulstofkilde for mikroorganismer i råvand, skal både stoffets kemiske struktur og dets koncentration i råvandet vurderes.

4.2.1 Tilsætningsstoffets kemiske struktur

For at udgøre et vækstsubstrat for en mikroorganisme skal tilsætningsstoffet indeholde kulstof. Kulstoffet kan enten være organisk, undtagen de fleste plasttyper, eller uorganisk (fx kuldioxid og karbonat). Kulstoffet i de fleste plasttyper og i mange halogenholdige aromatiske forbindelser er utilgængeligt for mikroorganismer på grund af de stærke bindinger kulstofatomerne i mellem.

4.2.2 Tilsætningsstoffets koncentration i råvandet efter afsluttet prøvepumpning

Kulstofkravet kan for nogle mikroorganismers vedkommende tilfredsstilles af yderst lave koncentrationer af C-holdige molekyler. I drikkevand kan man som tommelfingerregel regne med, at vand med et AOC-indhold på under 10 g acetat-C ækvivalenter/L kan regnes for biostabilt, dvs. ikke giver anledning til betydelige stigninger i bakterieantallet (van der Kooij et al., 1992). Det er derfor hensigtsmæssigt at beregne, om koncentrationen af tilsætningsstoffet i prøvepumpningsvandet overstiger 10 g acetat-C/L. Beregningen har forudsætningerne, der er angivet i Tabel 4. Tabellens kvalifikationer vil bevirke, at den faktiske koncentration af tilsætningsstoffet i vandet umiddelbart før afslutning af prøvepumpning vil være lavere end beregnet og således formindske sandsynligheden for bakterievækst.

Tabel 4. Forudsætninger for beregning af koncentration af tilsætningsstof i prøvepumpningsvand.

4.3 Iagttagelser om mikrobiel vækst i borepraksis

4.3.1 Forhøjet bakterietal i råvandet

Flere af de kontaktede brøndborerfirmaer og vandforsyningsanlæg havde erfaringer problemet med forhøjet kimtal i råvand fra nyetablerede drikkevandsboringer. Figur 1 i rapportens indledning viser de aktuelle erfaringer fra en jysk drikkevandsboring.

Odense Vand iagttager forhøjede kimtal hver gang, der udføres en arbejdsproces, der resulterer i bevægelser nede i boringen. Erfaringen er, at kimtallet stiger noget, for efterfølgende at falde igen. Fx kan kimtallet ved 22°C stige til knap 100 kim pr. ml.

4.3.2 Prøvepumpning

Hvis kimtallet ikke falder af sig selv, forsøger man at sænke det med forskellige tiltag. Oftest venter man først med at se, om kimtallet ikke falder med fortsat prøvepumpning. En varighed på 2 uger betragtes som normal prøvepumpning, og 3 ugers prøvepumpning betragtes som uønsket og af lang varighed. Hvis kimtallet efter 3 uger ikke falder, tages andre metoder i brug.

4.3.3 Desinfektion og utætheder

Hvis prøvepumpning ikke sænker kimtallet til et acceptabelt niveau, foretages der hyppigt "desinfektion" med natriumhypochlorit. Her formoder man, at der er et reservoir af levende bakterier, som skal dræbes. Rent mikrobiologisk må det betragtes som yderst vanskeligt at sænke kimtallet permanent ved denne metode.

Det overvejes endvidere, om bakterier trænger ind via utætheder i fx opføringsrøret eller råvandsledningen. Her kunne overfladevand trænge ind ved momentane undertryk i ledningen. For at finde evt. utætheder foretages der trykprøvninger.

4.3.4 "Sterile boringer"

Et vist dansk vandforsyningsanlæg havde længe haft problemer især med 21°C-kimtallet, hvilket krævede en længerevarende prøvepumpning og desinfektion. En overgang havde man mistanke til CMC som kilde til bakterievæksten, men mener nu, at dette ikke er tilfældet.

Løsningen med "sterile boringer" har været forsøgt prøvet systematisk, idet man for nylig med en ny boring undlod at anvende metoden. Det varede et halvt år med flere kloringer før bakterietallet var acceptabelt.

Sterile boringer hentyder til, at hele muldlaget ryddes væk fra boreterrænnet (fx i 50 cm dybde) før boringen, og alt materiel der føres ned i boringen, vaskes. Borerør lægges på strøer, så de ikke er i kontakt med underlaget, og rørene vaskes med en børste, inden de anvendes. Beholderen til oppumpet materiale og vand fores med plastfolie for at undgå kontakt med jord.

4.3.5 CMC og vækst

Et dansk brøndborerfirma har iagttaget, at det anvendte CMC forsvinder fra borevæggen, og formoder, at det blev fortæret af bakterier. For at imødegå dette anvender firmaet nu kun friske opløsninger af CMC, og de bliver aldrig genavendt. En sådan fremgangsmåde anbefales i øvrigt, når der arbejdes med stoffer, som let angribes af bakterier.

Dette projekt har undersøgt CMC som potentiel kulstofkilde for grundvandsbakterier.

4.4 Konklusion

Det må betragtes som en reel mulighed, at bakterievækst vil forekomme i prøvepumpningsvand. Bakterierne forekommer naturligt i boringen, og enkelte tilsætningsstoffer er egnede som bakteriers næringskilde. Det må dog formodes, at koncentrationen af et tilsætningsstof i prøvepumpningsvandet er meget lav på grund af den meget store volumen vand, der pumpes igennem. Denne koncentration kan være så lav, at den er under grænsen for tilgængelighed for bakteriernes stofskifte (ca. 10 g acetat-C-ækvivalenter/L).

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Marts 2005, © Miljøstyrelsen.