Toxiner från cyanobakterier, det vi fordomdags kallade blågröna alger, kan ha stor hälsopåverkan. I de senaste dricksvattenföreskrifterna från WHO (2011) finns mikrocystin LR listat med ett riktvärde på <1 μg/l. I kommentarerna till detta riktvärde säger WHO att också andra toxiner är kritiska men att det bara finns vetenskapliga underlag för att bedöma mikrocystin LR för närvarande.
Av: Kenneth M Persson
Bakgrund
Toxiner från cyanobakterier, det vi fordomdags kallade blågröna alger, kan ha stor hälsopåverkan. I de senaste dricksvattenföreskrifterna från WHO (2011) finns mikrocystin LR listat med ett riktvärde på <1 μg/l. I kommentarerna till detta riktvärde säger WHO att också andra toxiner är kritiska men att det bara finns vetenskapliga underlag för att bedöma mikrocystin LR för närvarande.
I en intressant studie av två australiska ytvattentäkter har Ho och medarbetare (2012) undersökt fyra olika metaboliter (toxiner) från cyanobakterier och hur de omsätts i råvattnet och bryts ned biologiskt. Cyanobakterier är organismer som har utvecklats för att anpassa sig till nästan alla miljöer på jorden, i synnerhet vatten. När förhållanden är gynnsamma för de, kan de blomma i dricksvattentäkter och producera ett antal metaboliter. Några av dem kan ge smak och lukt och orsaka estetisk störning (t.ex geosmin) medan andra påverkar människors hälsa (t.ex. cyanotoxiner som saxitoxiner och mikrocystiner, respektive cylindrospermopsin). Studier har utvärderat enskilda metaboliters omsättning i vatten men få forskare har undersökt omsättningen av metaboliterna i grupp, som nu Ho och medarbetare gjort. I huvudsak är cyanobakteriernas metaboliter biologiskt nedbrytbara, men det finns motstridiga rapporter avseende hur mycket som omsätts och bryts ned i ytvattnen. Vissa forskare har indikerat att biologisk nedbrytning av cylindrospermopsin (CYN) bara kan ske i vatten där det tidigare varit blomningar med Cylindrospermopsis raciborskii, medan andra inte ens kunnat se detta, det vill säga fastän att ett vatten tidigare haft blomning, finns det likväl inga organismer som kan bryta ned CYN, åtminstone inte under 40 dygn.
Ho och medarbetare argumenterar för att sådana motsägelsefulla studier tyder på att andra faktorer än tidigare exponering av metaboliter påverka den biologiska nedbrytningen. En sådan faktor är vattnets temperatur. Data antyder att temperaturintervallet för effektiv biologisk nedbrytning av geosmin, mikrocystin och CYN är mellan 11 och 30°C, med snabbare nedbrytning vid högre temperaturerna i de flesta fall, men vissa har också redovisat ett temperaturoptimum kring 22-25°C, med minskande nedbrytning när vattentemperaturen är högre eller lägre än detta optimum. En annan faktor är mängden mikroorganismer i vattnet. Med ökande mängd biomassa verkar omsättningen och nedbrytningen av metaboliter gå snabbare.
Försöken
Ho och medarbetare undersökte hur cyanobakteriemetaboliter (geosmin, mikrocystin-LR (MCLR) saxitoxiner och CYN) kunde omsättas biologiskt. De försökte också att isolera och karakterisera organismer som klarade av att bryta ned metaboliter. Man studerade råvatten vid två olika årstider från två olika ytvatten. Vatten togs från Myponga Reservoir (grumlighet = 1 NTU, DOC = 12,8 mg/L, UV-absorbans vid 254 nm = 0,494 cm-1, pH = 8,0) och floden Murray vid Swan Reach (grumlighet = 81 NTU, DOC = 7,6 mg/l, UVabs = 0,095 cm-1, pH = 7,6) i södra Australien. I båda ytvattnen hade förekommit toxinbildande blomningar av cyanobakterier, inklusive Anabaena circinalis (som bildar geosmin och saxitoxiner) och Microcystis aeruginosa (som bildar mikrocystiner). Dessutom hade floden Murray också haft blomningar av C. raciborskii (som bildar CYN). Utvärderingen gjordes som satsvisa biologiska nedbrytningsförsök, där levande vatten från de två olika ytvattnet hämtades till 2L reaktorer, som doserades med vattenlösningar med de olika metaboliter. Prover togs ut från reaktorerna vid olika tillfällen under som längst 25 d och nedbrytningshastigheterna för de olika metaboliterna mättes.
Saxitoxiner kunde inte omsättas i Myponga Reservoar-vatten, medan mikrocystin-LR (MCLR) och geosmin var biologiskt nedbrytbart i detta vatten. Likaså var cylindrospermopsin (CYN) biologiskt nedbrytbart i floden Murray vatten. De olika metabiloterna kunde omsättas olika lätt: MCLR> CYN> geosmin> saxitoxiner. Vattentemperatur och årstid hade också betydelse. När ytvatten hämtades på hösten innehöll vattnet en rikare flora som kunde omsätta metaboliter snabbare än när ytvatten hämtades på vintern. Likaså gick nedbrytningen snabbare vid 24°C än vid 14°C. Nedbrytningsresultaten redovisas i tabell 1.
Tabell 1
Av metaboliterna utvärderas bara de saxitoxiner som hade detekterats i Myponga Reservoirs vatten (resultat visas ej). Ingen nedbrytning kunde detekteras. Detta tyder på att inga organismer i Myponga Reservoir klarade av att bryta ned de saxitoxiner som förekom där. Det kan också vara så att organismerna var för få eller hindrades av någon miljöfaktor. Inga studier finns än om att saxitoxiner är biologiskt nedbrytbara i sötvatten. En studie finns som beskriver nedbrytning i marin miljö.
Parallellt med inkubering av levande vatten genomfördes referensmätningar med autoklaverat vatten. Nedbrytningen av metaboliter i sterilt vatten var i princip noll. Detta visade att metaboliter från cyanobakterier omsätts biologiskt i vatten.
Nedbrytningen av CYN undersöktes bara för River Murray, då denna nyligen hade drabbats av blomningar av CYN-producerande cyanobakterier. Något sådant hade inte förekommit i Mypongareservoaren. Ingen nedbrytning av CYN kunde detekteras under vintern, och för hösten kunde nedbrytning mätas bara för den högre inkubationstemperaturen. Detta tyder på att de organismer som orsakar CYN-nedbrytning påverkas av temperatur och årstid.
En mikrocystinnedbrytande bakterie isolerades från Mypongaprovet. Denna organism kunde vid odling omsätta fyra mikrocystinvarianter inom 4 timmar. Bakterien fick beteckningen TT25. Vid en 16S rRNA-analys av dess DNA visade författarna att den till 99% överensstämde med en Sphingopyxis sp. Bakterien var tålig mot kopparsalter, som ofta doseras i australiska råvattenmagasin för att motverka algtillväxt.
Resultaten
Resultaten är delvis tillämpliga för Sverige, även om australiska vattentemperaturer på vintern mera liknar svenska sommartemperaturer. Att det finns organismer som kan bryta ned mikrocystin och andra metaboliter från cyanobakterier är lovande och bör kunna undersökas också för svenska vatten. På samma sätt som bioreaktorer används för järn- och manganoxidation i vattenverk, bör det vara möjligt att försöka använda bioreaktorer för omsättning av cyanobakteriers metaboliter. Därvid är kanske särskilt de stora långsamfiltren och den konstgjorda infiltrationen med sina långa uppehållstider intressanta. Att följa upp hur de fungerar mikrobiellt och inte bara hydrauliskt är väl ett forskningsområde som pockar på uppmärksamhet. Intensifierade mätningar av hur metaboliter och toxiner omsätts i vatten och mark bör vara det första steget på denna forskningsväg.
Källa: Lionel Ho, Tim Tang, Paul T. Monis och Daniel Hoefel: Biodegradation of multiple cyanobacterial metabolites in drinking water supplies. Chemosphere 87 (2012) 8BCC1761-3531-4FF5-B740-D1400F52C41D–1154
Artikeln från Chemosphere finns att köpa här.
