Nye hurtigmetoder til påvisnings af mikrobielle forureninger i drikkevand

Transkript

1 Nye hurtigmetoder til påvisnings af mikrobielle forureninger i drikkevand Peter Sektion for Miljøteknologi Institut for Kemi og Bioteknologi Aalborg Universitet Slide 1 1 af 31 Nye hurtigmetoder Tak til Annette S. Bukh (AAU) Mary Bjerring Rasmussen (AAU) Margit Paulsen (AAU) Luminescence and fluorescence based detection of indicator bacteria -et kombineret koncept til filtrering og fluorescens-baseret påvisning af coliforme bakterier og E. coli i vand Slide 2 2 af 31 1

2 Mikrobielle forureninger Mikroorganismer kan forurene vandforsyninger Oversvømmelse af kildepladser Luftbåren forurening ved vandbehandling -beluftning, filterskylning m.m. Karlby og Sørensen 2002 Nedsivning fra septitanke, utætte kloakrør, opbevaringspladser for husdyrgødning m.m. Indsivning ved ledningsbrud og reparationsarbejde Utætte beholderanlæg Fejlkoblinger på ledningsnettet og i husinstallationer -tilbagesugning, defekte kontraventiler m.m. Slide 3 3 af 31 DS/ISO metoder Udfordring: Bakteriologiske DS/ISO metoder til drikkevand er ofte langsomme, arbejdskrævende og ikke altid entydige.. Traditionelle metoder 21 timer Hurtigmetoder 8 timer Kort analysetid Følsomhed, Specificitet Udfordring: kort analysetid, følsomhed, specificitet -ofte lav koncentration af targetbakterier -fx 1 E. coli : 10 6 grundvandsbakterier i 100 ml vand Slide 4 4 af 31 2

3 Hurtigmetoder Eksempler på hurtigmetoder til coliforme bakterier i drikkevand Colilert Colisure Colifast Coliguard ColiLight XplOrer64 Og andre. Slide 5 5 af 31 Enzymatiske hurtigmetoder Detektion af specifikke enzymer i indikatorbakterier Brug af kromogene, flurescerende og/eller luminescerende substratanaloger => måling af farve, fluorescens og/eller luminescens Eksempel. Enzymatisk hydrolyse af 4-methylumbelliferyl substrater (4-MU) Coliforme: -D-galactosidase -galactosidase + 4-MU- -D-galactopyranoside -D-galactopyranoside + 4-methylumbelliferone E. coli: -D-glucuronidase -D-glucuronidase + 4-MU- -D-glucuronid -D-glucuronid + 4-methylumbelliferone Ex/Em 355/460 nm Slide 6 6 af 31 3

4 Relative Fluorescence Units [RFU] FIBLite Ny hurtigmetode: FIBLite Target: Fækale indikatorbakterier (FIB) i drikkevand Princip: Fluorescens (fluorescerende substratanaloger) Analysetid: 60 min Vandvolumen: 1 ml - >10 L Optimeret med hensyn til -substrater, co-substrater, koncentrationer, temperatur, ph, buffere, inkubationstid, permeabilisering, signalforstærkere m.m. Filtreret prøve + Reaktionsmix Fluorescens (Ex/Em 355/460 nm) Slide 7 7 af 31 FIBLite: følsomhed Indledende forsøg: fokus på drikkevand forurenet med spildevand i laboratorieforsøg ( worst case ) 3.000E E E E+0 Forsøg Drikkevand + Spildevand FIBLite: 1 time MPN: 24 timer 1.000E+0 500E E+0-500E+0 R² = 0, E. coli i forurenet drikkevand (MPN) Konklusion: muligt at påvise spildevand i drikkevand (Aalborg Vand) svarende til <100 E. coli 100 ml på 60 min Slide 8 8 af 31 4

5 FIBLite: Baggrund og følsomhed Drikkevand fra Aalborg, Aarhus og Sønderborg vandforsyninger forurenet med spildevand (laboratorieforsøg) Forsøg 1 L vand filtreret 1 times analyse (Baggrund) Slide 9 9 af 31 FIBLite: prøvevolumen Effekt af prøvevolumen på påvisning af fækal forurening -drikkevand fra Aalborg Vand forurenet med spildevand Forsøg DV:SV (1000:1) ml vand filtreret 1 times analyse Konklusion: Baggrundssignal stiger ikke væsentligt med volumen. Muligt at øge følsomhed med større prøvevolumen (>100 ml) Slide af 31 5

6 Promega håndholdt [nm] FIB i Biofilm Hurtig påvisning af fækal forurening i biofilm på PEX rør Pilotforsøg PEX rør med drikkevand forurenet med spildevand i 24 timer E. coli koncentration: 7 ml -1 Slide af 31 Håndholdt detektion Potentiale for håndholdt måling? FIBLite kan overføres til håndholdt format uden væsentlig tab af følsomhed Detektion af spildevandsforurening svarende til >10 E. coli 100 ml R² = 0, Perkin Elmer Plate Reader [nm] Slide af 31 6

7 Kildesporing Udfordring: Hvor stammer en mikrobiel forureningen fra? FAQ: Dyr? Spildevand? Hvor i forsyningen? Sundhedsfare? Mikrobiologiske kildesporing: Markører og forureningsprofiler Profil/fingeraftryk Pilotforsøg Profil for drikkevand baseret på 10 udvalgte enzymaktiviteter og målt via fluorescens. 1 X Slide af 31 Profil Eksempler på profiler for drikkevand med og uden mikrobiel forurening (100 ml drikkevand) 10 parametre (enzymaktiviteter) 0 Drikkevand (Aarhus) Drikkevand forurenet med spildevand (1:1000) (Aarhus) Slide af 31 7

8 Profiler for rent drikkevand Aalborg Kim: 18 ml -1 (22 C) Aarhus Kim: 21 ml -1 (22 C) Sønderborg Kim: 16 ml -1 (22 C) Gammelt vand i PEX rør (Aalborg) >400 kim ml Slide af 31 Profiler Drikkevand forurenet med spildevand Aalborg 1: Aarhus 1: Sønderborg 1: Drikkevand forurenet med overfladevand Aalborg 1 mg overfladejord L -1 TC/EC < ml Slide af 31 8

9 Perspektiver Stort potentiale for brug af mikrobielle hurtigmetoder i danske vandforsyninger Early warning -eventuelt At-Line monitering m.m. DDS og egenkontrol -særlige kontrolpunkter, reparationsarbejde m.m. Screening af materialer, overflader, biofilm Hurtig etablering af forureningsprofiler Kritisk: udvælgelse af velegnede metoder + validering under dansk forhold 0 Slide af 31 Sektion for Miljøteknologi Institut for Kemi og Bioteknologi Aalborg Universitet Slide af 31 9