Egy magyarországi erőmű vízelőkészítő üzemében fellelhető baktériumok faji szintű azonosítása és biocidekkel szemben mutatott érzékenységük tesztelése Grébner Kitti Témavezetők:
Kéki Zsuzsa Doktorandusz
Majorosné Dr. Tóth Erika adjunktus
Bevezetés
A pótvízelőkészítő üzem feladata: ultratiszta víz előállítása az erőmű további vízkörei számára
Az ultratiszta víz:
rendkívül kevés szervetlen és szerves (TOC < 3μg/l) anyagot tartalmaz vezetőképessége < 1 μS/ cm Felhasználása: gyógyszer- és mikroelektronikai iparban, hűtővíz rendszerekben, laboratóriumokban érzékeny analitikai és biológiai munkákhoz
Bevezetés Az üzem által rendelkezésünkre bocsátott vízkémiai paraméterek: Bemenő víz
Elfolyó víz
Összes keménység
m.a.
m.a.
mval/kg
Vastartalom
(1-6)x10-3
(1-4)x10-3
mg/kg
Nátrium tartalom
m.a.
m.a.
mg/kg
Kálium tartalom
m.a.
m.a.
mg/kg
KMnO4 fogyasztás
0,3-8
0,2-6
mg/kg
Lebegő anyag tartalom
m.a.
m.a.
mg/kg
Nitrát tartalom
m.a.
m.a.
mg/kg
Szulfát tartalom
m.a.
m.a.
mg/kg
Klorid tartalom
(2-4)x10-3
(1-3)x10-3
mg/kg
Szilikát tartalom
(5-30)x10-3
(1-8)x10-3
mg/kg
Vezetőképesség
0,1-0,9
0,04-0,08
μS/cm
(a kevertágyas ioncserélő gyanta előtti (bemenő) és utáni (elfolyó) csőszakaszon áramló víz paraméterei) (m.a. = koncentrációja a méréshatár alatt van)
Bevezetés
Felmerülő problémák: vízminőség romlás, csőrendszerben fellépő károsodások
Lehetséges ok: a rendszer mikrobiális szennyeződése
A baktériumok ipari vizes rendszerekbe bekerülve különböző felületekhez (csövek, tartályok, membránok) kötődhetnek és biofilmet képezve elszaporodhatnak.
rendszer egységeinek eltömődése (membránok, csövek, ioncserélő gyanták) korróziós folyamatok
Számos baktériumfaj az oligotróf környezethez alkalmazkodva ultratiszta vízű rendszerekben is képes elszaporodni.
Bevezetés
Az üzem megfelelő és hatékony működése érdekében a mikroorganizmusok eliminálása szükséges. biocidek
alkalmazása
Jelen munka célja a pótvízelőkészítő üzem finomsótalanvíz tartályában fellelhető baktériumok azonosítása és különböző biocidekre való érzékenységük tesztelése volt.
Anyagok és módszerek
A vízmintát az üzem finomsótalanvíz tartályából vettük 2009 tavaszán.
Finomsótalanvíz-tartály
elõlágyvíz-tartály
nyersvíz-tartály
sótalanvíz-tartály
NaOH
meszes reaktor
elõkezelt Duna víz Ca(OH)2 FeSO4
Üzemi ellátás
kavics szûrõ
scavenger kationcserélõ anioncserélõ HCl NaCl NaOH
kevertágy
H2SO4
A minták feldolgozása
A vízminták dúsítása
Szélesztés (R2A táptalaj, inkubáció) Baktériumtörzsek izolálása, tisztítása (R2A táptalaj) DNS izolálása a törzsekből (NaOH vagy G - spin™ Genomic DNA
(3 féle dúsító leves)
Extraction Kit)
Amplifikálás (16S rRNS génjének kezdeti szakaszának polimeráz
ARDRA:
láncreakcióval történő felszaporítása)
a törzsek 16S rDNS-ének amplifikált szakaszának restrikciós enzimekkel [BsuRI (hasítási hely: GG↓CC) és MspI (hasítási hely: C↓CGG)] való hasítása a törzsek csoportosítása (az azonos hasítási mintázatú törzsek kerültek egy csoportba), csoport reprezentáns törzsek kiválasztása
A 16S rRNS gén felszaporított szakaszának szekvenálása (Big Dye Terminator Sequencing Kit) A szekvenciaadatok kiértékelése (GenBank adatbázis)
Biocid tesztek
Kathon WT (Rohm and Haas):
ProClin 150 (Supelco):
Bronopol (Sigma):
Izotiazolon származék. Hatóanyaga (14%) 5-kloro-2-metil-4-izotiazolin-3-on, és a 2-metil-4izotiazolin-3-on (3:1 arányú) keveréke. Izotiazolon származék. Hatóanyaga (1,5%): 5-kloro-2-metil-4-izotiazolin-3-on és 2-metil-4-izotiazolin-3-on (4:1 arányú) keveréke.
propándiol.
Hatóanyaga: 2-bromo-2-nitro-1,3-
Biocid tesztek
A teszteket 96 lyukú mikrotitráló lemezeken kiviteleztük. A baktériumtörzsek szuszpenziójához (R2A leves) különböző koncentrációkban mértünk biocideket.
4 - 4 párhuzamos tesztet végeztünk Kontroll: baktérium-szuszpenzió + steril desztillált víz Vak: steril R2A tápleves + steril desztillált víz
Eredmények
Az egyes nemzetségek megoszlása vízmintából izolált 60 törzs között:
a
60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% a a m m m us er um eri oni riu riu biu ci ll act s d e e ri e f l o t a t b t i z o c c b c o i h a r a hi Le ba urk ae n phy c ob sor rob ylo r B P y e g h o t A M M P Me
bry
La
s
Diverz mikrobaközösség volt jelen a vízmintában. A Gram- pozitív Mycobacterium és Leifsonia nemzetséghez tartozó baktériumok domináltak.
A munka során meghatározott baktériumok:
részt vehetnek élőbevonatok kialakításában
egymás anyagainak felhasználásával, a rendszerben lévő eredetileg csekély szerves anyag átalakításával növekedhetnek, szaporodhatnak
a nitrogénkötő szervezetek (pl. Mesorhizobium) kulcsszerepet játszhatnak a közösségek tápanyagellátásában alacsony szerves anyag tartalmú környezetekben
anyagcsere folyamataik révén több általunk azonosított baktériumnak (pl. Labrys, Leifsonia, Methylobacterium) szerepe lehet korróziós folyamatok indukálásában, esetleg felgyorsításában
Biocid tesztek
Az U1 törzs (Mesorhizobium amorphae) esetében mért optikai denzitás értékek a különböző biocid koncentrációk mellett azU1egyes mérési időpontokban: U1 1
0,8
0,8 0,6
0,6 OD
0,4 OD
0,4 0
0,5
0,2 2
Bronopol konc. (mg/l)
0,2
0
5
0,5
0
15 50 100 150 250
0
24
48
72
96
2
5
120
15
ProClin konc. (mg/l)
0 50 100
idő (óra)
150 250
U1
1 0,8 0,6 0
0,1
0,5
Kathon WT konc. (mg/l)
0,4 1
2
0,2 5
7,5
0
10 20 50 100
0
24
48
120 72 96 idő (óra)
OD
0
24
48
72
96
120
idő (óra)
A vizsgált biocidek legalacsonyabb hatásos koncentrációi az egyes törzsekkel szemben mg/l-ben: törzs
Fajnév
Bronopol
Proclin
Kathon WT
U2
Mycobacterium mucogenicum
nem hat
5
5
U15
Paenibacillus provencensis
nem hat
5
5
U42
Labrys methylaminiphilus
50
5
5
U10
Burkholderia ambifaria
50
5
5
U21
Methylobacterium oryzae
50
5
5
U1
Mesorhizobium amorphae
50
15
10
U43
Mesorhizobium loti
50
15
10
U41
Leifsonia xyli
50
15
20
U55
Leifsonia lichenia
50
50
20
U5
Porphyrobacter donghaensis
15
0,5
1
Összegzés
Az üzem finomsótalanvíz tartályából vett vízmintából izolált tenyészthető baktériumokat azonosítottuk.
Irodalmi adatok alapján törzseink közül több (pl. Labrys, Leifsonia, Methylobacterium) szerepet játszhat korróziós folyamatok kialakításában.
Az alkalmazott biocidek közül a ProClin és a Kathon WT mindegyik vizsgált törzs esetén eredményesnek bizonyult, mérlegelve árukat, Magyarországon való hozzáférhetőségüket és alkalmazásuk engedélyezését, ezen biocidek megfelelő adagolása alkalmas lehet az általunk vizsgált rendszerben található baktériumok szaporodásának visszaszorítására.
Köszönet nyilvánítás Köszönöm:
Dr. Márialigeti Károly tanszékvezető úrnak, amiért a Mikrobiológiai Tanszéken dolgozhattam.
Témavezetőimnek, Kéki Zsuzsának és Majorosné Dr. Tóth Erikának.
Köszönöm a figyelmet!
