EGY MAGYARORSZÁGI ERİMŐ VÍZELİKÉSZÍTİ ÜZEMÉNEK MIKROBIOLÓGIAI VIZSGÁLATA
Kéki Zsuzsa Környezettudományi Doktori Iskola Környezetbiológia Program Témavezetı: Majorosné Dr. Tóth Erika ELTE Mikrobiológiai Tanszék
BEVEZETÉS • Vízelıkészítı és víztisztító rendszerekben nagytisztaságú
vizek – szerves és szervetlen molekulák csak nyomokban – oligotróf környezet • Korróziós jelenségek • Oligotróf szervezetek – biofilm képzıdés • A biofilm egy határfelületeken kialakuló, élı és elpusztult sejtek biopolimerjeibıl, ásványi anyagokból és/vagy fémionokból álló, komplex mátrixba ágyazódott mikrobiális közösség • Korábbi tenyésztéses és tenyésztéstıl független vizsgálatok: vízköröket ellátó póttápvíz, csırendszerek – biofilmek, vegyszerek, ioncserélı gyanták • Korábbi vizsgálatok eredményei alapján: a vízben megjelenı mikrobák nagy része a nyersvízbıl, a vezetékek már meglévı biofilmjeirıl, illetve a gyanta felszínérıl származik
BEVEZETÉS A KEVERTÁGYAS IONCSERÉLİ GYANTA UTÁNI CSİSZAKASZON ÁRAMLÓ VÍZ PARAMÉTEREI
Összes keménység Vastartalom Nátrium tartalom Kálium tartalom KMnO4 fogyasztás
0 (1-4)x10-3 0 0 0,2-6
mval/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg
Lebegı anyag tartalom Nitrát tartalom Szulfát tartalom Klorid tartalom Szilikát tartalom Vezetıképesség
0 0 0 (1-3)x10-3 (1-8)x10-3 0,04-0,08
mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg µS/cm
MUNKÁM CÉLJA • „Kritikus pontok” és mintavételi gyakoriság meghatározása • A vízelıkészítı üzem – mikrobafertızöttség szempontjából – „kritikus pontjairól” származó vízminták csíraszám, sejtszám meghatározása, valamint mikrobaközösségeinek összehasonlítása denaturáló grádiens gélelektroforézissel (DGGE) • Biocidtesztek az üzem csırendszerének biofilmjeibıl származó baktériumtörzsekkel • Hatékony módszer kidolgozása a vízelıkészítı üzem vízrendszerének mikrobamentesítésére: laboratóriumi modellrendszer felállítása, ioncserélı gyanták kezelése biociddel • Az erımő vízelıkészítı üzemének csırendszerébıl származó biofilmminták és ioncserélı gyanták felszínének pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) vizsgálata • oligotróf baktériumok tenyésztésére alkalmas speciális táptalajok kidolgozása
ANYAG ÉS MÓDSZER ELİZETES MINTAVÉTEL - DECEMBER finomsótalanvíz-tartály 11 elılágyvíz-tartály
nyersvíz-tartály
elıkezelt Duna víz
1
2
Ca(OH)2 FeSO4
4
3
meszes reaktor
kavics szőrı
6
7
sótalanvíz-tartály 8
5
scavenger kationcserélı anioncserélı NaCl HCl NaOH
NaOH primer kör
9
10
kevertágy
H2SO4
12
secunder kör marginális részek
alapsótlanító blokk
SEJTSZÁM MEGHATÁROZÁS – DAPI Vízminta - Sejtek fixálása 8%-os paraformaldehiddel – Szőrés 0,25 µm-es membránfilterrel – sejtek festése DAPI (diamino-fenilindol – 1µg/ml) – epifluoreszcens mikroszkópia (Nikon80i) – sejtszám meghatározás (Image Pro Plus) DENATURÁLÓ GRÁDIENS GÉLELEKTROFORÉZIS – DGGE DNS izolálás (Ultra Water Clean DNA Kit) – 16S rDNS amplifikálása (27f – 1492r) - nested PCR (338F GC kapocs – 519r) – DGGE – Kiértékelés (Foretics)
ANYAG ÉS MÓDSZER MINTAVÉTELI HELYEK finomsótalanvíz-tartály 11 elılágyvíz-tartály
nyersvíz-tartály
elıkezelt Duna víz
1
2
Ca(OH)2 FeSO4
4
3
meszes reaktor
kavics szőrı
6
7
sótalanvíz-tartály 8
5
scavenger kationcserélı anioncserélı NaCl HCl NaOH
NaOH primer kör
9
10
kevertágy
H2SO4
12
secunder kör marginális részek
alapsótlanító blokk
SEJTSZÁM MEGHATÁROZÁS CSÍRASZÁM BECSLÉS – DAPI Vízminta - Sejtek fixálása 8%-os paraformaldehiddel – Szőrés 0,25 µm-es membránfilterrel – Hígítási sor - Direkt szélesztés - R2A táptalaj – csíraszám sejtek festése DAPI (diamino-fenilindol – 1µg/ml) – epifluoreszcens mikroszkópia (Nikon80i) – SPECIÁLIS TÁPTALAJOK – TENYÉSZTÉS meghatározása sejtszám meghatározás (Image Pro Plus) Nyomelem oldat – Vitamin oldat –– Baktérium kivonat SEJTSZÁM MEGHATÁROZÁS DAPI – DGGE DENATURÁLÓ GRÁDIENS GÉLELEKTROFORÉZIS DNS izolálás (Ultra Water Clean DNA Kit) – paraformaldehiddel 16S rDNS amplifikálása (27f – 1492r) - nested Vízminta - Sejtek fixálása 8%-os – Szőrés 0,25 PCR (338F GC kapocs – 519r) – DGGE – Kiértékelés (Foretics) µm-es membránfilterrel – sejtek festése DAPI (diamino-fenilindol PÁSZTÁZÓ ELEKTRONMIKROSZKÓPOS VIZSGÁLAT – SEM 1µg/ml) – epifluoreszcens mikroszkópia (Nikon80i) – sejtszám Kémiai–fixálás (5%-os glutáraldehid) - Elıfagyasztás folyékony nitrogénben – Liofilizálás – meghatározás Plus) S-2600N) Arannyal gızölés – SEM (Image vizsgálat Pro (HITACHI
EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK
SEJTSZÁM MEGHATÁROZÁS - DECEMBER
FINOMSÓTALANVÍZ
ANIONCSERÉLİ
III.
01WM05S002
II.
01WM05S002
I.
01WM05S002
III.
01WK02A007
II.
01WK02A007
I.
01WK02A007
III.
01WP13S001
II.
01WP13S001
I.
7,00E+04 6,00E+04 5,00E+04 4,00E+04 3,00E+04 2,00E+04 1,00E+04 0,00E+00 01WP13S001
SEJTSZÁM (/ml)
PAKS 2008 DECEMBER SEJTSZÁM
KEVERTÁGYAS IONCSERÉLİ
DENATURÁLÓ GRÁDIENS GÉLELEKTROFORÉZIS (DGGE – DECEMBER) ALAPJÁN KÉSZÍTETT HASONLÓSÁGI FA
DGGE - gélfotó
DUNA VÍZ NYERSVÍZTARTÁLY KAVICSSZŐRİRE RÁMENİ (KR)
01WD07S003
01WD06S003
01WD07S001_02.24
01WD07S001_02.23
01WD07S001_02.22
01WD07S001_02.21
01WD07S001_02.20
01WD07S001_02.19
01WD07S001_02.18
01WD06S001_02.24
01WD06S001_02.23
01WD06S001_02.22
01WD06S001_02.21
01WD06S001_02.20
01WD06S001_02.19
01WD06S001_02.18
01WA10S001_02.24
01WA10S001_02.23
01WA10S001_02.22
01WA10S001_02.21
01WA10S001_02.20
01WA10S001_02.19
01WA10S001_02.18
01WA18S001_02.18
CSÍRASZÁM (TKE/ml)
EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK
CSÍRASZÁM BECSLÉS
PAKS 2009 FEBRUÁR CSÍRASZÁM
3,00E+03
2,50E+03
2,00E+03
1,50E+03
1,00E+03
5,00E+02
0,00E+00
KR – KIM. KL – KIM.
KAVICSSZŐRİRİL LEJÖVİ (KL)
DUNA VÍZ NYERSVÍZ TARTÁLY KAVICSSZŐRİRE KAVICSSZŐRİL SCAVENGER KATION ANION CSERÉLİ CSERÉLİ RÁMENİ LEJÖVİ KEVERTÁGYAS IONCSERÉLİ
01WM03S004_03.09
01WM03S004_02.24
01WM05S004_02.18
01WM05S001_T4_03.17
01WM05S001_T2_03.03
01WM05S001_T0_02.18
01WK05S003_T2_02.18
01WK05S003_T0_02.18
01WJ05S003_T2_02.18
01WJ05S003_T0_02.18
01WH05S003_T4_02.22
01WH05S003_T2_02.20
01WH05S003_T0_02.18
01WD07S001_02.24
01WD07S001_02.22
01WD07S001_02.20
01WD07S001_02.18
01WD06S001_02.24
01WD06S001_02.22
01WD06S001_02.20
01WD06S001_02.18
01WA10S001_02.23
01WA10S001_02.21
01WA10S001_02.19
01WA18S001_02.18
SEJTSZÁM (/ml)
EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK
SEJTSZÁM MEGHATÁROZÁS
PAKS 2009 FEBRUÁR SEJTSZÁM
1,00E+06
9,00E+05
8,00E+05
7,00E+05
6,00E+05
5,00E+05
4,00E+05
3,00E+05
2,00E+05
1,00E+05
0,00E+00
1,00E+05
01WD07S001_02.23
01WD06S001_02.23
01WD07S001_02.22
01WD06S001_02.22
01WD07S001_02.21
01WD06S001_02.21
01WD07S001_02.20
01WD06S001_02.20
01WD07S001_02.19
01WD06S001_02.19
01WD07S001_02.18
01WD06S001_02.18
CSÍRASZÁM (TKE/ml)
01WD07S003_02.18
0,00E+00 01WD07S003_02.18
2,00E+05
01WD06S003_02.18
3,00E+05
01WD06S003_02.18
4,00E+05
01WD07S001_02.24
5,00E+05
01WD07S001_02.24
6,00E+05
01WD06S001_02.24
PAKS 2009 FEBRUÁR KAVICSSZŐRİ_SEJTSZÁM
01DW06S001_02.24
01WD07S001_02.23
01DW06S001_02.23
01WD07S001_02.22
01DW06S001_02.22
01WD07S001_02.21
01DW06S001_02.21
01WD07S001_02.20
01WD06S001_02.20
01WD07S001_02.19
01WD06S001_02.19
01WD07S001_02.18
01WD06S001_02.18
SEJTSZÁM (/ml)
EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK
PAKS 2009 FEBRUÁR KAVICSSZŐRİ_CSÍRASZÁM
1,40E+03
1,20E+03
8,00E+02 1,00E+03
6,00E+02
4,00E+02
2,00E+02
0,00E+00
01WD07S001_02.18. Kavicsszőrırıl lejövı víz – DAPI festés – epifluoreszcens mikroszkópos kép
01WD07S001_02.23. Kavicsszőrırıl lejövı víz – DAPI festés – epifluoreszcens mikroszkópos kép
EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK PÁSZTÁZÓ ELEKTRONMIKROSZKÓPOS VIZSGÁLATOK - SEM SCAVENGER GYANTA
KATIONCSERÉLİ GYANTA
EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK ANIONCSERÉLİ GYANTA
KEVERTÁGYAS IONCSERÉLİ GYANTA
SCAVENGER KATIONCSERÉLİ ANIONCSERÉLİ
01WM03S004_03.09
01WM03S004_03.03
01WM03S004_02.24
01WM03S004_02.19
01WM05S004_02.18
01WM05S001_T5_03.23
01WM05S001_T4_03.17
01WM05S001_T3_03.09
01WM05S001_T2_03.03
01WM05S001_T1_02.24
01WM05S001_T0_02.18
01WK05S003_T3_02.18
01WK05S003_T2_02.18
01WK05S003_T1_02.18
01WK05S003_T0_02.18
01WJ05S003_T3_02.18
01WJ05S003_T2_02.18
01WJ05S003_T1_02.18
01WJ05S003_T0_02.18
01WH05S003_T5_02.23
01WH05S003_T4_02.22
01WH05S003_T3_02.21
01WH05S003_T2_02.20
01WH05S003_T1_02.19
01WH05S003_T0_02.18
SEJTSZÁM (/ml)
EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK
PAKS 2009 FEBRUÁR IONCSERÉLİK_SEJTSZÁM
SCAVENGER
4,00E+05
3,50E+05
KATIONCSERÉLİ
3,00E+05
2,50E+05
ANIONCSERÉLİ
2,00E+05
1 ,50E+05
1 ,00E+05
KEVERTÁGYAS IONCSERÉLİ
5,00E+04
0,00E+00
KEVERTÁGYAS IONCSERÉLİ
KEVERTÁGYAS IONCSERÉLİ LAZÍTÓVIZE
Epifluoreszcens mikroszkópos képek
UA. LAZÍTÓVIZE
EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK DENATURÁLÓ GRÁDIENS GÉLELEKTROFORÉZIS (DGGE – FEBRUÁR) ALAPJÁN KÉSZÍTETT HASONLÓSÁGI FA
ÖSSZEFOGLALÁS • A vízelıkészítı üzem egyes pontjainál (kavicsszőrı, kevertágy) a rendszer fokozott mikrobaterhelését lehetett megállapítani • Máshol jelentıs csíra- és sejtszám csökkenést figyeltünk meg (meszes lágyító, anioncserélı) – erısen alkalikus pH (9-11) •A mikroszkópos vizsgálatok (SEM) azt mutatják, hogy a gyanták sokszor töredeznek, minden gyantatípus felszínén találhatóak mikrobák, a gyantaszemek gyakran biofilm által kapcsolódnak, legterheltebbnek a kevertágyas gyanta tőnik • A DGGE profilt illetıen elmondható, hogy a különbözı idıpontokban vett vízmintákban fellelhetı baktériumközösségek mintavételi helyenként egységesen csoportokba rendezıdtek
TOVÁBBI CÉLJAINK •A
vízelıkészítı üzem csırendszerében lévı biofilmbıl származó baktériumtörzsek tesztelése különbözı biocidekkel •Ioncserélı gyanták kezelése különbözı hatóidıkkel és biocid koncentrációkkal – ezzel párhuzamosan a gyanták ioncserélı tulajdonságában biocid hatására bekövetkezı esetleges változások monitorozása • Laboratóriumi modellrendszer tesztelése biocid kezeléssel – az erımő vízrendszerére adaptálható mikrobamentesítı eljárás kidolgozása •A speciális táptalajokról nyert izolátumok csoportosítása (ARDRA), valamint a csoportreprezentánsok meghatározása 16S rDNS elemzés alapján
A bemutatott vizsgálatokkal párhuzamosan több, az erımő ultra tiszta vizébıl, illetve a budapesti ivóvízhálózatból származó, a tudomány számára új taxonok polifázikus taxonómiai vizsgálata is lezajlott, melybıl nyert eredmények tudományos folyóiratban történı publikációja folyamatban van. •Tóth, E.M., Bohus, V., Kéki, Zs., Homonnay, Z.G.,Schumann, P., Borsodi,
A.K., Márialigeti, K. Hidropsixibacter pannonicus and Hidropsixibacter pallens gen. nov., sp. nov, 2 novel bacterium isolated from the ultra pure water of a power plant •Makk, J., Homonnay, Z.G., Márialigeti, K., Borsodi, A.K., Kéki, Zs.,
Schumann, P., Tóth, E.M. Tahibacter aquaticus gen. nov., sp. nov, a novel bacterium isolated from water distribution system of Budapest •Homonnay, Z.G., Makk, J., Márialigeti, K., Kéki, Zs., Schumann, P., Tóth,
E.M. Brevibacterium aquaticum sp. nov, a novel bacterium isolated from water distribution system of Budapest
KÖSZÖNÖM A MEGTISZTELİ FIGYELMET
