Förekomst av cyanobakterier kan orsaka stora problem vid beredning av dricksvatten, då bakterierna kan producera såväl toxiner som luktämnen. En komplicerande faktor är att klorering har visat sig kunna störa bakterierna så att nedbrytningsprodukter bildas som inte kan avskiljas vid konventionell dricksvattenberedning. I artikeln har författarna studerat effekten av klorering på kolonier av cyanobakterier, snarare än på enskilda celler. Resultaten visar att högre doser och längre behandlingstider krävs samma effekt, jämfört med enskilda celler, liksom att halten av nedbrytningsprodukter kan tillta.
Av: Ann Elfström Broo
I arbetet har man använt sig av en naturlig stam av cyanobakterier, Microcystis aeruginosa, från en vattenreservoar i Taiwan. Efter isolering och rening odlades cellerna i syntetisk näringslösning enligt gängse metoder. För att erhålla kolonier av olika storlek siktades kulturerna och de undersökta kolonistorlekarna var <37, 37-270 och 270-550 µm. Kloreringsförsök utfördes dels på kolonier i näringslösning, dels i vatten från en sjö som uppvisar regelbundna algblomningar.
För att undersöka effekten av klorering utnyttjades flödescytometri i kombination med infärgning och fluorescensmikroskopering. Man undersökte dels om cellmembranen förstördes genom behandlingen, dels om microcystin (algtoxin) bildades. För att kunna utföra dessa analyser utvecklades en metod för att separera kolonierna till mindre kolonier, eller enskilda celler. Detta gjordes genom att suga upp en viss mängd substrat innehållande kolonier av cyanobakterierna med spruta upprepade gånger och på så sätt dispergera kolonierna.
Resultaten visar att klorering kan inaktivera kolonier av Microcystis celler, på samma sätt som för enskilda celler av cyanobakterier. Däremot observeras en fördröjning, lag-fas, av effekten då bakterierna förekommer i kolonier. Denna observation gjordes oberoende av om miljön var syntetisk näringslösning eller naturligt sjövatten. Det visade sig att kolonierna omgav sig med stora mängder mucilage, eller självproducerat slem av polysackarider, som till viss del skyddar mot oxidation av cellmembranen.
Tiden till dess effekt av kloreringen kunde observeras ökade med storleken på kolonierna och förklaras med att klor måste transporteras in i kolonierna för att kunna utföra sin verkan. Ju större kolonier, desto längre tid innan samtliga celler påverkats. För samma kolonistorlek gav en högre dos klor en kortare lag-fas, dvs. effekten kunde påräknas efter kortare tid. Detta innebär att en högre klordos har större förmåga att oxidera såväl cellbunden mucilage som cellmembran inne i kolonierna.
Jämfört med försöken i näringslösning krävdes en högre dos klor för att erhålla samma avdödande effekt då försöken utfördes i sjövatten. Orsaken var förekomsten av naturligt organisk material. Beroende på mängd och sammansättning hos det organiska materialet förbrukas mer eller mindre av kloret för att oxidera detta, vilket innebär att en mindre mängd klor återstår för nedbrytning av bakterierna.
Generellt konstateras att toxinbildning och nedbrytning av cyanobakterier ökade med högre initial klorkoncentration, men minskade med ökande storlek på kolonierna. I näringslösning medförde lägre doser av klor (0,3-0,5 mg/l) betydande läckage av intercellulärt microcystin, men dosen var inte tillräckligt hög för att också oxidera detta, varför behandlingen innebar högre halter av upplöst toxin. Högre klordoser (1 och 2 mg/l) var dock tillräckliga för att oxidera såväl intra- som extracellulärt microcystin.
I det naturliga sjövattnet observeras ett annat uppförande. För de högre klordoserna erhölls en ökning i upplöst microcystin för samtliga kolonistorlekar, dvs. oxidationsförmågan hos aktuella klordoser var inte tillräcklig. Resultaten förklaras delvis med att även naturligt organiskt material oxideras och förbrukar klor, men sammansättningen och mängden av det cellbundna mucilaget tycks också vara av stor vikt.
Studien visar att klorering medför ökad bildning av algtoxiner, men nedbrytningen av dessa toxiner beror både av den initiala klordosen, storleken på kolonierna och vattnets sammansättning.
Källa: J. Fan, L. Rao, Y-T Chiu, T-F LinImpact of chlorine on the cell integrity and toxin release and degradation of colonial Microcystis. Water Research, 102 (2016), 394-404.
