این مطالعه نشان می دهد که باکتری های شکارچی می توانند در آینده برای تصفیه آب مورد استفاده قرار گیرند

در یک مطالعه منحصر به فرد که در لوله های آب آشامیدنی در سوئد انجام شد، محققان دانشگاه لوند و شرکت آب محلی آزمایش کردند که اگر کلر از آب آشامیدنی حذف شود چه اتفاقی می افتد. نتیجه؟ البته افزایش باکتری‌ها، اما پس از مدتی اتفاق شگفت‌انگیزی افتاد: یک باکتری شکارچی بی‌ضرر به تعداد زیاد شد و بیشتر باکتری‌های دیگر را خورد. این مطالعه نشان می دهد که اگر فیلتراسیون کارآمد باشد، همیشه کلر مورد نیاز نیست – و احتمالاً باکتری های شکارچی می توانند در آینده برای تصفیه آب استفاده شوند.

همانطور که روده انسان حاوی فلور باکتریایی غنی است، انواع بسیاری از باکتری ها در آب آشامیدنی ما و لوله هایی که آنها را حمل می کنند رشد می کنند. در داخل دیواره های لوله یک پوشش نازک و لغزنده به نام بیوفیلم وجود دارد که از باکتری ها محافظت و پشتیبانی می کند. این باکتری‌ها در حضور کلر با زندگی سازگار شده‌اند، که در غیر این صورت وظیفه اصلی کشتن باکتری‌ها است، باکتری‌های خاصی که می‌توانند انسان را بیمار کنند.

یک لیوان آب آشامیدنی معمولی حاوی مقدار زیادی باکتری بی ضرر است. با این حال، کلر که در سیستم لوله کشی مورد مطالعه به صورت مونوکلرامین اضافه شده است، کاملاً بی مشکل نیست.

کلر یک روش موثر برای به حداقل رساندن رشد باکتری ها است، اما خطر اثرات بالقوه سلامتی محصولات جانبی که با کلر تشکیل می شوند وجود دارد. کلر با سرطان و آسیب جنین مرتبط است و مطالعه اینکه آیا کلر را می توان با روش های دیگر جایگزین کرد یا خیر، مرتبط است.

کاترین پل، دانشیار، مهندسی منابع آب و میکروبیولوژی کاربردی، دانشگاه لوند

او سال های زیادی را صرف مطالعه میکرو فلور آب آشامیدنی و بیوفیلم و فرآیندهای مختلف مورد استفاده برای تولید آب آشامیدنی کرده است.

کاترین اخیراً به همراه دانشجوی دکتری تاج روزنکویست و سایر محققان در میکروبیولوژی کاربردی، Vatten och miljö i väst AB (Vivab)، سوئد تحقیقات آب سوئد و آژانس تحقیقات دفاعی سوئد، مطالعه‌ای را در مجله منتشر کرده است. npj آب تمیز. این مقاله بر اساس چندین سال نظارت بر فلور باکتریایی در آب آشامیدنی و لوله‌ها در واربرگ، سوئد است.

همکاری ما بین دانشگاه، صنعت و سازمان‌های دولتی بسیار خاص است. ما انواع مختلفی از تخصص‌های کلیدی داریم و این واقعیت که مطالعه در یک سیستم واقعی انجام شده است، نتایج را برای پزشکان قابل اجرا می‌کند تا زمانی که فقط آزمایشگاه انجام می‌دادیم. کاترین پل توضیح می دهد.

آب آشامیدنی ما در حال حاضر در چند مرحله تصفیه می شود. بسته به نوع آب، شرکت ها از انواع فیلترها و نور UV استفاده می کنند اما آخرین مرحله تقریباً همیشه اضافه کردن کلر است.

در واربرگ، کلر در سال 2020 به دنبال نصب اولترافیلتراسیون حذف شد، فیلتری که از الک بسیار ظریفی برای جلوگیری از سر خوردن میکروارگانیسم‌های مضر از دریاچه‌ها و آب‌های زیرزمینی استفاده می‌کند. با ورود باکتری های بسیار کمی به آب آشامیدنی، کلر اضافی تلقی می شد، حتی اگر معلوم نبود چه عواقبی برای فلور باکتریایی خواهد داشت.

محققان نمونه‌های آب را برای تجزیه و تحلیل در مدت 6 ماه از نقاط مختلف شبکه در چندین نوبت قبل از قطع کلر و پس از آن برداشتند. در آزمایشگاه، توالی‌های DNA که نام تمام باکتری‌های موجود در آب را نشان می‌دهند، از طریق فیلتراسیون شناسایی و با پایگاه‌های داده مقایسه شدند تا پازل میکروبیوم تکمیل شود. یک سال بعد، محققان به عقب برگشتند و نمونه‌های جدیدی گرفتند تا مشخص کنند میکروبیوم نهایی چگونه است.

“گویا یک رستوران جدید نقل مکان کرده است. کلرامین باکتری های خاصی را می کشد، اما می توانستیم ببینیم که باکتری های دیگر را تغذیه می کند. در طول این دوره می توانستیم ببینیم که بوفه باکتری ها چگونه تغییر کرده است.”

هنگامی که کلر ناپدید شد، انواع خاصی از باکتری ها گرسنگی می کشند در حالی که بقیه رشد می کنند و رشد می کنند. بزرگترین شگفتی برای محققان در سومین ماه بدون کلر رخ داد، زمانی که مشاهده شد تعداد باکتری های خاصی به شدت کاهش یافته است. و یک نوع خاص از باکتری افزایش یافته بود: یعنی باکتری شکارچی Bdellovibrio.

کاترین پل می گوید: “ما این نوع دقیق از باکتری را در مطالعات قبلی روی این شبکه آب آشامیدنی ندیده ایم. احتمالاً در بیوفیلم پنهان شده است اما اکنون فرصتی به آن داده شده است. برای ما انسان ها کاملاً بی ضرر است.”

بنابراین، این ارزیابی که کلر در زمان معرفی اولترافیلتر اضافی شد، درست بود.

با این حال، علاقه اولیه، بررسی نتایج اولترافیلتر نبود، که راه حل بسیار گران قیمتی است. هدف بیشتر به دست آوردن درک بهتر از میکرو فلور پنهان در لوله های آب آشامیدنی بود. در نهایت، شاید بتوان ترکیبی از باکتری ها را به جای کلر اضافه کرد؟

“برای درک بهتر نحوه عملکرد طبیعت در محیط های شهری و ساخته شده به مطالعات بیشتری نیاز است. من واقعاً دوست دارم بدانم که همه باکتری های آب آشامیدنی چگونه بر ما تأثیر می گذارند. آنها مضر نیستند، اما آیا حتی می توانند برای ما مفید باشند؟”

“نتیجه گیری ما این است که می توان آب آشامیدنی سالم و تمیز بدون کلر داشت. ما هیچ خطری را افزایش ندادیم که البته برای شرکت آب و مشتریان آنها بسیار مهم بود.”

علاوه بر نوع اولترافیلتراسیون مورد استفاده در واربرگ، روش های دیگری نیز برای تصفیه آب بدون کلر وجود دارد، مانند نور UV یا فیلترهای زیستی.

هر روشی مزایا و معایب خود را دارد. اشعه ماوراء بنفش یک روش موثر است، اما یک عیب آن این است که لامپ ها انرژی زیادی مصرف می کنند. فیلترهای زیستی اغلب به هیچ انرژی نیاز ندارند اما فضای قابل توجهی را اشغال می کنند. اولترافیلترها گران است. بسیاری از کارخانه‌های تصفیه آب آشامیدنی در سوئد، آب را با استفاده از روش‌های ترکیبی تصفیه می‌کنند. با این حال، مطالعه ما نشان می‌دهد که اگر استراتژی‌های دیگری برای مقابله و نظارت بر باکتری‌ها دارید، کلر ضروری نیست.”