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

Afgivelse af organisk stof fra polymere materialer - mikrobiel vækst

10 Samlet diskussion

Igennem de indledende undersøgelser til udviklingen af en metode blev det valgt at fastlægge polymere materialers eftervækstpotentiale ved en to-trins-procedure:

1. Steril ekstraktion af materialet
2. AOC-bestemmelse på det færdige ekstrakt

Valget af en steril ekstraktion af materialerne giver mulighed for at teste materialerne under forhold, der ikke ville tillade vækst af testbakterien. Samtidig giver det mulighed for direkte sammenligning af AOC-værdier imellem ekstrakter, da AOC-bestemmelsen altid ved være udført på samme vis, uafhængig af ekstraktionsforhold.

Materialet blev ekstraheret ved nedsænkning i testvandet frem for opfyldning af rørlængder, da dette gav mulighed for at undersøge andre komponenter end rør, såsom fittings, der kan have stor betydning i f.eks. vandhaner. Der er dog to primære ulemper ved at ekstrahere materialerne på denne måde: Der kan kun undersøges komponenter, der er ens på inder- og yderside, og materialet skal udskæres, hvilket medfører at både naturlige overflader og snitflader er i kontakt med vandfasen. Snitfladerne har ikke umiddelbart betydning for afgivelsen, men det er en faktor, der kan give anledning til variation, da den procentdel snitflader udgør af det totale overfladeareal afhænger af det anvendte rørs dimensioner (Tabel 21). Det bør dog så vidt muligt tilstræbes, at snitfladerne udgøre så lille en procentdel af overfladearealet som muligt, da snitfladerne alt andet lige altid vil fremstå mere ru end de naturlige overflader. Snitflader kan undgås ved at ekstrahere rørmaterialer ved opfyldning af rørlængder, der samtidig vil give mulighed for at undersøge rør, som ikke er ens på inder- og ydreside. En sådan ekstraktionsform vil dog i praksis være problematisk at udføre sterilt. Et mål for eftervækstpotentialet for rør med forskellige inder- og yderside vil kunne fastlægges ved den valgte metode ved en undersøgelse af rør fremstillet af indersidematerialet.

Tabel 21:
Procentdel snitflader udgør af totale overfladeareal ved et S/V-forhold på 0,5 cm^-1 for de i projektet undersøgte fem polymere rørmaterialer.

Den væsentligste svaghed ved kombinationen af ekstraktion og AOC-bestemmelse er nødvendigheden af, at ekstraktionen forløber sterilt. I dette projekt har der været en del problemer med at inaktivere testvandets og/eller postevandets naturlige bakteriepopulation. Grunden til at problemerne først opstod undervejs i projektets arbejdet kan formentlig tilskrives ændringer i råvandet, da Lyngby vandværk pumper fra skiftende boringer. I dette projekt kunne problemet med overlevelse af uønskede bakterier formentligt være løst ved at skifte vandtype, hvilket dog ville have medført praktiske besværligheder. Undervejs i arbejdet blev der i nogle tilfælde oplevet relativt høje blindværdier (ekstraktionen af blå PEM₍₂₎ i S/V-undersøgelsen, Kapitel 7 og serie 3 i undersøgelsen af fem polymere materialer, Kapitel 8), hvilket formentlig også kan tilskrives variationer i driften (testvandet kan f.eks. være udtaget lige efter et returskyl). De relativt høje blindværdier har dog ikke haft indflydelse på afgivelsen fra materialerne, hvilket kan ses ved de sammenlignelige værdier fra ikke-kontaminerede ekstrakter mellem serie 1, 2 og 3 i undersøgelsen af fem polymere materialer (jævnfør Tabel 17 i Kapitel 8).

Figur 27:
ATP som funktion af CFU P17 baseret på data fra ikke-kontamineret ekstrakter af fem polymere materialer og tilhørende blindprøver fra serie 3. Ekstraktionerne blev udført ved 20° C over 15 døgn med omrystning, mens væksten af P17 foregik ved 15° C.

ATP-målinger vil eventuelt helt kunne erstatte kimtalsbestemmelser ved bestemmelse af afgivelse fra polymere materialer, hvorved stort set vilkårlige bakteriestammer (renkulturer) eller en naturlig population (blandingskulturer) kunne anvendes som standard. Ved undersøgelsen af ekstraktionsmetoder (Kapitel 4) og undersøgelsen af desinfektion (Kapitel 5) blev der anvendt en naturlig bakteriepopulation, som ved kimtalsbestemmelserne gav langt mindre forskel på ekstrakter og blindprøver end ved anvendelse af P17. Dette kan formentlig tilskrives, at en meget lille andel af bakterierne kunne vokse på R₂A-agar eller ved de anvendte inkubationsforhold. Ved måling af ATP vil der ved anvendelse af en naturlig population formodentlig være langt større forskel på ekstrakter og blindprøver, da alle bakterier vil blive registreret. Et problem ved at anvende ATP som parameter vil dog være, at cellerne kan mobilisere deres ATP-indhold som reaktion på ændringer i vækstforhold og vækststadie /Atlas et al., 1993/. Svært-nedbrydelige stoffer kunne således resultere i et andet ATP-indhold i cellen, end hvis denne udsættes for let-nedbrydelige stoffer.

Ud fra de udførte undersøgelser blev der ikke fundet en simpel lineær sammenhæng imellem afgivelsen udtrykt som AOC_P17-værdi og S/V-forhold (jævnfør Tabel 22). Der var en tendens til øget AOC_P17-værdi i vandfasen jo større mængde materiale, der blev ekstraheret, indtil et vist S/V-forhold, hvorover der ikke blev afgivet væsentlig mere til vandfasen. Ved hvilket S/V-forhold denne hændelse indtræder er formentlig en kombination af materiale, ekstraktionstemperatur og af, om der er omrystning under ekstraktionen. Fluxen viste en tendens til omvendt proportionalitet imellem afgivelsen og S/V-forhold, hvilket ligeledes indikerer, en begrænsning af afgivelsen fra materialet med stigende S/V-forhold. Mekanismen omkring afgivelsen er stadig uklar, da forlænget ekstraktionstid og omrystning gav øget afgivelse ved S/V-forhold, hvor der ikke var forskel i afgivelsen som følge af S/V-forhold. Da en observeret afgivelse ikke direkte kan skaleres med S/V-forhold, kompliceres tolkningen af testresultater.

Tabel 22:
Testforhold og opnåede afgivelser (fratrukket blindværdi) for de udførte undersøgelser med P17. *Ekstrakter var kontamineret med uønskede bakterier (benævnt NN).

I Tabel 22 er resultater fra de udførte undersøgelser med P17 opsummeret. I alle undersøgelserne blev der opnået en signifikant afgivelse fra alle de undersøgte materialer. Med S/V-forhold i intervallet 0,07-1,38 cm^-1 lå AOC_P17-afgivelserne for de undersøgte materialer i intervallet 8-57 mg acetat-C/L. Disse værdier skal vurderes ud fra, at der har været anvendt betydeligt længere opholdstider under ekstraktionen af materialerne, end der normalt vil forekomme i distributionssystemet, og at ekstraktionerne er foretaget i stillestående vand (i nogle tilfælde med lettere omrystning) i modsætning til et (sædvanligvis) kontinuert, om end varierende over døgnet, flow i distributionssystemet. Ligeledes er ekstraktionerne udført sterilt, hvorved der ikke er har været kontakt mellem bakterier og materialer (ingen biofilmdannelse på materialeoverfladerne). I et distributionssystem vil den primære del af biomassen findes som biofilm på rørindersiderne. Det kan ikke afvises, at bakterier i en sådan biofilm vil kunne ’trække’ substrat ud af materialerne, og at en sådan aktiv afgivelse vil have større betydning end den passive afgivelse i de udførte ekstraktionstest. Ligeledes vil bakterier i en biofilm blive udsat for en langt stejlere koncentrationsgradient end bakterierne i vandfasen.

Med disse forbehold i mente, kan der ud fra data i Tabel 22 (der ses bort fra 5 døgns ekstraktionerne) opstilles en simplificeret vurdering af, om bidraget fra polymere materialerne vil have betydning ude i distributionsnettet. For at forenkle beregningerne benyttes antagelsen, at afgivelsen foregår kontinuert over tid.

Distributionsnettet kan efter indre rørdiameter opdeles i hovedledninger 305-1200 mm, forsyningsledninger 50-292 mm /Københavns vand, 1998/ og i stikledninger samt husinstallationer, der går ned til 7 mm. S/V-forholdene er i hovedledningerne 0,03-0,13 cm^-1, i forsyningsledningerne 0,14-0,80 cm^-1 og i stikledninger/husinstallationer 0,80-5,7 cm^-1 (opsummeret i Tabel 23). Sædvanligvis vil opholdstiden i byinstallationer ikke overskride et par dage, mens der ved lange forsyningsledninger til landområder kan være opholdstider op til 2 uger.

Tabel 23:
Generelle S/V-forhold i distributionssystemet.

Derved vil bidraget fra polymere materialer i hovedledningerne kun bidrage med under 1 mg acetat-C/L/d til vandfasen. I forsyningsledningerne vil AOC-bidraget til vandfasen være i en størrelsesorden af 1-3 mg acetat-C/L/d, mens det tilsvarende bidrag i stikledninger/husinstallationer vil være i en størrelsesorden af 3 mg acetat-C/L/d. Disse værdier skal sammenholdes med generelle AOC-niveauer i dansk drikkevand.

I en undersøgelse, der bl.a. omfattede bestemmelse af AOC-niveauer i dansk drikkevand, blev der for 10 danske vandværker fundet værdierne angivet i Tabel 24. Det færdigbehandlede vands AOC-værdier var grupperet med værdier dels under 10 mg acetat-C/L, og dels i et interval imellem 20 og 40 mg acetat-C/L. Sammenholdt med de anslåede niveauerne fra ovenstående afsnit vil afgivelser fra rørmaterialerne have mindre betydning i forbindelse med vand fra den sidste kategori, og vil ved normal drift hellere ikke give direkte anledning til problemer i vand fra den første kategori. Ved lange forsyningsledninger med opholdstider på f.eks. 4 døgn, vil der dog være risiko for, at vandets AOC-indhold kan fordobles under vejen til forbrugeren:

Ligeledes vil vand, der får lov at henstå i husinstallationerne f.eks. hen over en weekend kunne opnå et betydeligt AOC_P17-bidrag:

6-8 mg acetat-C/L svarer til 2,5-3,3*10⁴ CFUP17/mL. Til sammenligning indeholder frisktproduceret vand fra Lyngby vandværk i størrelsesordnen 200 CFU/mL bestemt som kimtal på R₂A-agar.

Ved lange forsyningsledninger kan vandets naturlige indhold af AOC være forbrugt undervejs til forbrugeren, og et AOC-bidrag fra rørmaterialet i husinstallationen vil således få en langt større betydning for vandkvaliteten.

Tabel 24:
AOC-indhold i færdigbehandlet drikkevand fra 10 danske vandværker /Jørgensen et al., 2000/.