Miljøprojekt, 991 – Bakterievækst og tilsætningsstoffer

Bakterievækst og tilsætningsstoffer

Sammenfatning og konklusioner

Denne rapport omhandler, hvorvidt vækst af bakterier i råvand til drikkevand kan skyldes stoffer og kemiske produkter, der anvendes, når drikkevandsboringen etableres. I denne rapport kaldes disse stoffer og kemiske produkter tilsætningsstoffer. Rapportens bilag F udgør en ordliste.

Når der etableres drikkevandsboringer, anvendes tilsætningsstoffer til følgende formål:

1. boremudder og andre hjælpestoffer til borearbejdet
2. smøring af boregrej
3. filtersætning og forsegling
4. desinfektion
5. kapacitetsforbedring og regenerering.

Generelt er den danske drikkevandskvalitet god, og sædvanligvis giver indvinding af grundvand ikke anledning til væsentlige problemer med vækst af bakterier i råvandet. En del brøndborerfirmaer i Danmark har dog fra tid til anden erfaret, at det oppumpede råvand fra nyetablerede drikkevandsboringer har et bakterie-kimtal, som er højere end vandforsyningsanlæggene ønsker at acceptere. Brøndborerne har ikke kunnet forklare de forhøjede kimtal, men for at sænke dem tager de forskellige forholdsregler. Fx desinficeres boringen med klor, eller selve boreprocessen foretages "sterilt" (dvs. uden adgang for muld fra terrænet), eller tiden for prøvepumpning forlænges med flere uger. Både brøndborerfirmaerne, vandforsyningsanlæggene og Miljøstyrelsen ville gerne forstå baggrunden for de forhøjede kimtal, og Miljøstyrelsen tog derfor initiativ til dette projekt og udpegede Dansk Toksikologi Center som projektleder.

Én mulig forklaring på bakterievæksten i råvandet kan være, at tilsætningsstofferne til etableringen af boringen tjener som næringskilder for de bakterier, som naturligt forekommer i grundvandsmiljøet, og at bakterierne efterfølgende formerer sig i råvandet. Dette projekt vurderer, om tilsætningsstofferne faktisk kan være næringskilden for bakterierne.

Projektet faldt i to dele, som blev udført af hhv. Dansk Toksikologi Center og Miljø & Ressourcer DTU. I den første del af projektet blev der foretaget en opgørelse over, hvilke tilsætningsstoffer brøndborerfirmaer i dag anvender ved etablering af drikkevandsboringer i Danmark. Disse oplysninger blev sammenlignet med en lignende opgørelse fra 1995 (Weber et al. 1995). I den anden del af projektet blev to af de anvendte tilsætningsstoffer afprøvet i laboratorieforsøg for at vurdere deres potentiale som næringskilde for grundvandsbakterier.

I projektets første del blev et spørgeskema i januar 2004 udsendt til 6 brøndborerfirmaer for at skabe et overblik over hvilke tilsætningsstoffer, man i dag anvender i Danmark. Fire af firmaerne besvarede henvendelsen, og disse oplysninger er præsenteret i rapportens Tabel 1 og 2. Tabellerne udgør en fortegnelse over tilsætningsstofferne, deres leverandører i Danmark og de omtrentlige mængder af hvert, der anvendes.

Siden Miljøstyrelsens opgørelse fra 1995 (Weber et al. 1995) er der ikke sket en væsentlig udskiftning af tilsætningsstoffer. Da der i 1995-opgørelsen ikke foreligger mange oplysninger om de anvendte mængder af hvert tilsætningsstof, kan der dog ikke sluttes noget om et forøget eller formindsket forbrug af det enkelte tilsætningsstof.

Mikrobiologisk set er det sandsynligt, at bakterier altid vil forekomme i prøvepumpningsvand. Bakterier forekommer naturligt i grundvandsmiljøet, og enkelte tilsætningsstoffer er egnede som kulstofkilde (dvs. næringskilde) for bakterierne og kunne føre til formering af bakterierne. Nogle af tilsætningsstofferne anvendes i store mængder, og i disse kunne selv et lille indhold af kulstof være nok til at understøtte formering af bakterierne.

På den anden side kan den store volumen prøvepumpningsvand virke mod formering af bakterierne. Således kunne koncentrationen af et givet tilsætningsstof i det sidste prøvepumpningsvand være så lav, at den var under tærsklen for tilgængelighed for en bakteries stofskifte.

I projektets anden del valgte projektgruppen at undersøge tilsætningsstofferne bentonite (Wyoming bentonite API ) og carboxymethylcellulose (CMC) for deres potentiale som kulstofkilder for bakterievækst. Undersøgelserne blev udført på Miljø & Ressourcer DTU. For CMC blev der undersøgt både en teknisk kvalitet CMC (Gabrosa P 300 G) og en meget ren kvalitet (Akucell AF 1985), som anvendes som tilsætningsstof til fødevarer. Den tekniske kvalitet kan indeholde 5-20 % natriumacetat som reaktant-rest fra den kemiske syntese. For hvert tilsætningsstof blev der afprøvet en meget lav koncentration og en koncentration 100 gange højere. For bentonite var disse 50 og 5000 g /L vand, og for CMC 10 og 1000 g /L vand. Fordi bentonite er et produkt af vulkansk aktivitet, indeholder det yderst lave koncentrationer kulstof. Undersøgelserne blev udført under forsøgsbetingelser, som for flere faktorers vedkommende svarer til forholdene i grundvandsmiljøet. Alle prøver blev udført tredobbelt.

Som mikroorganismer, der potentielt kunne bruge tilsætningsstofferne som næringskilder, blev 2 forskellige slags podemateriale anvendt. I den ene forsøgsrække blev der podet med 2 veldefinerede og kendte bakteriestammer fra grundvandsmiljøet (Pseudomonas fluorescence P17 og Aquaspirillum sp. NOX). Man ved, at disse kan formere sig i nærvær af meget lave koncentrationer kulstof (fx 10 g/L). Ved at pode med disse bakterier var det muligt at ekstrapolere fra omfanget af bakteriernes vækst i disse forsøg til tidligere forsøg, hvor bakterierne havde kendte og meget lave koncentrationer acetat at formere sig på. Således kunne bakterievækst ved en given koncentration af et tilsætningsstof knyttes til en bestemt koncentration acetat-kulstof, eller acetat-C-ækvivalenter. Denne metode antages at måle den totale mængde kulstof i vandet, som bakterier kan bruge til vækst, eller at måle assimilerbart organisk kulstof (AOC). I praksis gøres væksten af de 2 bakteriestammer op på samme agarsubstrat, hvor deres respektive kolonier har forskellige udseender. AOC udtrykkes i g acetat-C-ækvivalenter/L vand.

Den anden slags podemateriale var en bred og udefineret bakteriesammensætning, som blev udrystet fra filtersand fra Lyngby vandværk, som laboratoriet har udstrakt erfaring med. I disse forsøg blev tilsætningsstoffernes eftervækstpotentiale fulgt. Eftervækstpotentiale angiver den maksimale bakterietilvækst, som tilsætningsstoffet tilsat drikkevand kan give anledning til. Disse bakterier vokser bl.a. på det organiske materiale, der er i råvandet, og på denne måde simuleres en situation, hvor tilsætningsstoffer i en ny boring forurener råvandet. Eftervækstpotentiale blev målt både ved hjælp af kolonitælling på agarsubstrat og ved måling af ATP (adenosintriphosphat).

Resultaterne af alle forsøgene viste, at hverken betonite eller CMC påvirker koncentrationen af bakterier i det oppumpede råvand. Der var dog en reaktion i den høje koncentration (1000 g/L) af CMC af teknisk kvalitet (Gabrosa P 300 G). Denne prøve resulterede i AOC på ca. 15 g/L, hvilket er 3 gange højere end kontrollen. Det reneste CMC (Akucell AF 1985) gav ingen bakteriel vækst ved 1000 g/L, hvilket formentlig skyldes den større renhed og fravær af acetat.

Det kan konkluderes, at det ikke er sandsynligt, at de aktuelt anvendte tilsætningsstoffer til etablering af drikkevandsboringer kan bidrage til mikrobiologisk vækst i drikkevand. Dog kan anvendelsen af store mængder teknisk CMC bidrage til mikrobiologisk vækst, hvis CMC har et betydeligt acetat-indhold som urenhed.

Dette projekt har således ikke kunne forklare de forhøjede kimtal i prøvepumpningvandet fra nyetablerede drikkevandsboringer.