|
Afgivelse af organisk stof fra polymere materialer - mikrobiel vækst 7 S/V-forholdI undersøgelsen med sekventielle ekstraktioner af sort PEM var der ikke den store forskel i P17 koncentration mellem S/V-forhold på henholdsvis 0,5 og 1,0 cm-1. For at afklare om afgivelsen fra de polymere materialer afhænger af S/V-forholdet, blev der udført en række undersøgelser med varierende S/V-forhold. Indledningsvis blev det undersøgt, om et andet materiale ville give en lige så lille forskel i P17 koncentration mellem S/V-forhold på 0,5 og 1,0 cm-1 som sort PEM. Ekstraktionstidens indflydelse på afgivelsens størrelse blev undersøgt ved to forskellige ekstraktionstider. For at undersøge S/V-forholdets indflydelse for AOCP17-afgivelsen blev 7 S/V-forhold undersøgt i intervallet 0,07 - 1,38 cm-1 med hovedvægt på de mindste S/V-forhold. Udvalgte S/V-forhold blev endvidere undersøgt ved en kortere ekstaktionstid, for at undersøge hvor hurtigt en eventuel mætning kunne indtræde. For at få en bedre bestemmelse af det maksimale kimtal blev kimtallet bestemt flere gange under væksten af P17 end ved tidligere undersøgelser.
Figur 15: 7.1 Forsøgsgang7.1.1 S/V-forhold på 0,5 og 1,0 cm-1Undersøgelsen blev udført med blåt PEM(1) materiale. Der blev opstillet 2 sæt prøver i triplikater: Prøver med S/V-forhold på henholdsvis 0,5 og 1,0 cm-1 (teststykker desinficeret ved 30 minutters pasteurisering) og blindprøver kun med ballastmateriale. De to sæt prøver blev ekstraheret over henholdsvis 9 og 20 døgn ved 10° C uden omrystning. Ekstrakterne blev podet med P17 og inkuberet ved 15° C, hvor væksten af P17 fulgt ved bestemmelse af kimtal dag 0, 5, 7, 10, 15 og 20. Figur 15 angiver en principskitse af forsøgsgangen. 7.1.2 S/V-forhold i intervallet 0,06-1,38 cm-1Undersøgelsen blev udført med blåt PEM(2) materiale. Der blev opstillet prøver i triplikater for S/V-forholdene 0,07; 0,14; 0,27; 0,41; 0,55; 0,69 og 1,38 cm-1 samt blindprøver kun med ballastmateriale. Ekstraktionen forløb over 15 døgn ved 20° C med omrystning (95 omdrejninger/min). For S/V-forholdene 0,14 og 0,69 cm-1 blev der (på et senere tidspunkt) opstillet et ekstra sæt prøver samt blindprøver, der blev ekstraheret i 5 døgn. Ekstrakterne blev podet med P17 og inkuberet ved 15° C, hvor kimtallet blev bestemt dag 0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 15 og for 5 døgns ekstraktionerne endvidere dag 20. Figur 16 angiver en principskitse af forsøgsgangen.
Figur 16: 7.2 ResultaterBakteriekoncentrationer og AOCP17-værdier er angivet i Bilag H. 7.2.1 S/V-forhold på 0,5 og 1,0 cm-1Vækstkurverne for P17 i 9 døgns ekstraktionerne adskilte sig markant fra vækstkurverne i 20 døgns ekstraktionerne (Figur 17). Ligeledes var der tydelig forskel på niveauet for vækstkurver i ekstrakterne og i blindprøverne. Derimod var der ikke den store forskel som følge af S/V-forhold. Med 9 døgns ekstraktion ved S/V-forhold på 0,5 og 1,0 cm-1 var afgivelsen 24 og 29 mg acetat-C/L, mens den tilsvarende afgivelse med 20 døgns ekstraktion var 56 og 50 mg acetat-C/L (jævnfør Tabel 12). Ved et givent S/V-forhold var fluxen således konstant, idet der blev opnået gennemsnitlige flux af samme størrelsesorden for 9 døgns- og 20 døgns ekstraktionerne (Tabel 13).
Figur 17: Tabel 12:
Tabel 13:
7.2.2 S/V-forhold i intervallet 0,07-1,38 cm-1Vækstkurverne for P17 i 5 døgns ekstraktionerne adskilte sig markant fra vækstkurverne i blindprøverne (Figur 18), og 5 døgns ekstraktion var således tilstrækkeligt til at observere en afgivelse fra materialet. Der var endvidere forskel på afgivelsen som følge af S/V-forhold; for S/V-forholdet 0,14 cm-1 blev der målt 23 mg acetat-C/L og for S/V-forholdet 0,69 cm-1 31 mg acetat-C /L (Tabel 14).
Figur 18: Ved S/V-forhold på 0,14 cm-1 var afgivelsen 23 m g acetat-C/L ved 5 døgns ekstraktion og 14 ug acetat-C/L ved 15 døgns ekstraktion. Ved S/V-forhold på 0,69 cm-1 var afgivelsen 31 ug acetat-C/L ved 5 døgns ekstraktion og 57 ug acetat-C/L ved 15 døgns ekstraktion. Afgivelsen var således lavere med 15 døgns ekstraktion end med 5 døgn ved S/V-forhold på 0,14 cm-1, men højere ved S/V-forhold på 0,69 cm-1 (Figur 18 og Tabel 14). Tabel 14:
Såfremt afgivelsen fra materialerne er konstant per overfladeareal uanset anvendte S/V-forhold, ville en afbildning af flux som funktion af S/V-forhold resultere i en vandret linie. Beregnes flux for de anvendte S/V-forhold opnås imidlertid en omvendt proportional sammenhæng imellem flux og S/V-forhold (Figur 21 og Tabel 15), hvilket igen indikerer at afgivelsen til vandfasen falder med stigende S/V-forhold.
Figur 19:
Figur 20:
Figur 21: Tabel 15:
7.3 DiskussionUndersøgelserne indikerede klart, at afgivelsen per overfladeareal er omvendt proportional med det anvendte S/V-forhold. Desuden ser det ud til, at der eksisterer et øvre S/V-forhold, hvorover der ved højere S/V-forhold ikke afgives væsentligt mere til vandfasen ved en given ekstraktionstid. Der er ikke nogen oplagt forklaring på de observerede sammenhænge imellem afgivelse og S/V-forhold. En tese kunne være, at vandfasen ved et givent S/V-forhold mættes med substrat, og man derfor ikke ville se en større afgivelse ved anvendelser af højere S/V-forhold. Dette kunne forklare, at der ikke var forskel på afgivelserne ved S/V-forhold på 0,5 og 1,0 cm-1 (Figur 17), og at koncentrationen i vandfasen ikke steg ved S/V-forhold over 0,69 cm-1 i undersøgelsen af syv S/V-forhold (Figur 20). Denne tese afvises dog af, at flux for de syv S/V-forhold viste en klar tendens til en omvendt proportional sammenhæng imellem flux og S/V-forhold over alle de undersøgte S/V-forhold (Figur 21) - hvis tesen havde været korrekt, ville fluxen have været konstant indtil det S/V-forhold, der gav mætning, for derefter at aftagende med stigende S/V-forhold. Endvidere ville der ikke være blevet registreret større afgivelser ved 20 døgns ekstraktion end ved 9 døgns ekstraktion, såfremt den manglende forskel imellem S/V-forhold ved 9 døgns ekstraktion kunne forklares med en mætning af vandfasen allerede ved S/V-forhold på 0,5 cm-1 (Tabel 12). En anden tese kunne være, at omsætningen af de afgivne stoffer frembragte toksiske metabolitter, som hæmmede videre vækst af P17. Dette stemmer dog ikke overens med resultaterne fra 9 og 20 døgns ekstraktion, hvor der i givet fald ikke skulle kunne måles højere P17 koncentrationer i vandfasen i 20 døgns ekstrakterne. Det er ud fra de opnåede resultater ikke muligt at fastlægge, hvorledes afgivelsen afhænger af S/V-forholdet, men afgivelsen vil givetvis være en balance mellem følgende faktorer:
Figur 22: Ved 20 døgns ekstraktion uden omrystning af blåt PEM(1) materiale ved 10° C og et S/V-forhold på 0,5 cm-1 var der ikke væsentlig forskel i afgivelsen mellem S/V-forhold på 0,5 og 1,0 cm-1. Ved 15 døgns ekstraktion med omrystning af blåt PEM(2) materiale ved 20° C og et S/V-forhold på 0,55 cm-1 var der forskel i afgivelsen mellem S/V-forhold på 0,55 og 1,38 cm-1, men ikke væsentlig forskel mellem S/V-forhold på 0,69 og 1,38 cm-1. Ved hvilket S/V-forhold, videre afgivelse til vandfasen hæmmes, vil således være styret af ekstraktionsforholdene. Den uventede sammenhæng imellem S/V-forhold og afgivelse kunne måske forklares ved at afgivelsen i højere grad er afhængig af massen af materiale end af overfladearealet. I undersøgelsen med PEM(2) var der dog ikke bedre sammenhæng mellem flux og masse end mellem flux og overfladeareal (Figur 22). Snitfladerne udgjorde forskellige andele af det totale overfladeareal ved forskellige S/V-forhold (mellem 3 og 17%), men der var ingen indikation af, at snitfladerne havde signifikant indflydelse på de opnåede flux. Det øgede antal kimtalsbestemmelser viste eksponentiel vækst de første 2-3 døgn. Undersøgelserne viste desuden, at det er vigtigt at inkludere dag 3 og dag 4 efter podning for at registrere det reelle maksimale bakterieantal. Det maksimale bakterieantal forekommer afhængigt af både substrattype og koncentration efter forskellige inkuberingstider, der ikke kan forudsiges,. Til eksempel blev det maksimale bakterieantal registreret i de enkelte ekstrakter mellem dag 3 og 7 i undersøgelsen med 7 forskellige S/V-forhold. Mellem 9- og 20 døgns ekstrakterne var der udover forskellen i koncentrationen af P17 også forskel på vækstkurvernes forløb. I 20 døgns ekstrakterne blev det maksimale antal bakterier opnået efter kort inkubationstid, hvorefter vækstkurverne faldt kraftigt, mens P17 i 9 døgns ekstrakterne voksede støt gennem hele inkuberingsperioden (Figur 17). Erfaringer på IMT viser, at dette gælder generelt for P17 som renkultur; med højere substratkoncentrationer opnås det maksimale antal tidligere i inkuberingsforløbet og vækstkurven falder kraftigere. Afgivelsen fra polymere materialer til vandfasen steg indtil et givent S/V-forhold, hvorefter der ikke blev afgivet væsentligt mere til vandfasen, selvom S/V-forholdet blev øget. Det aktuelle S/V-forhold er givetvis ikke universelt for hverken materialer eller testforhold. Et S/V-forhold på 0,5 cm-1 (svarende til en indre rørdiameter på 4 cm) blev valgt ud fra de udførte forsøg, da dette S/V-forhold lå i det dynamiske område ved 20° C og gav et respons signifikant højere end blindværdierne. Umiddelbart havde massen af materialet eller andelen af snitfladearealet ikke større betydning for fluxen end S/V-forholdet.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
