Ny metodik ger forskarna i Teknisk Mikrobiologi vid Lunds Tekniska Högskola, LTH, möjligheter att noggrant kartlägga bakteriernas funktion i hela dricksvattenkedjan. Ett mål är att skapa bakteriemönster som bibehåller en stabil dricksvattenkvalitet.
Antalet bakterier i vattnet verkar vara ganska konstant efter att det gått igenom långsamfiltret på ett vattenverk. Likaså är bakteriehalterna snabbt uppe i samma nivåer efter att ha gått igenom en UV-desinfektion, när det väl släppts ut på ledningsnätet. Efter fällningen av råvatten i ett vattenverk är halterna någonstans 80 000 – 100 000 bakterier per ml. Samma värde råder i kranvatten. Bekymrande fakta för en vattenverkschef, men lugn; det intressanta är att sammansättningen på bakterierna ändras.
– Det rör sig om en mättad bakteriehalt och är inte så konstigt. Barriärerna i vattenverken är viktiga för att patogener inte ska etablera sig i ledningsnäten och att det blir rätt typ av bakterier i ledningsnäten, berättar Peter Rådström, professor i teknisk mikrobiologi vid LTH.
I ett samarbete över flera institutioner vid LTH arbetar nu forskarna med att kartlägga hur bakterierna arbetar i dricksvattenförsörjningen. Huvuddelen av bakterierna är goda och kan förbättra vattenkvaliteten, några grupper av bakterier är mindre önskvärda. Med DNA-teknik utvecklad i samarbete med Nationellt forensiskt centrum (NFC) i Linköping, tidigare kriminaltekniska laboratoriet, kan bakteriesammansättningen analyseras med ett helt annat djup än tidigare. Nu studerar forskargruppen bakteriernas funktion i såväl ledningsnät som i långsamfilter och konstgjord infiltration.
Allt började med vattenproblem i några områden i Landskrona 2009 – 2011. Bolmentunneln renoverades och reservvattentäkten Ringsjön försörjde kommunen. I några spridda områden kom det efter en tid klagomål på brunt vatten hos konsumenterna, trots att samma dricksvatten gick ut till samtliga abonnenter. Olika förgreningar av ledningsnätet skapade olika kvalitet på vattnet.
Peter Rådström och hans kolleger blev nu intresserade av att titta på hela det bakteriesamhälle som finns i biofilmen. Ett projekt startades tillsammans med Svenskt Vatten Utveckling, NSVA, VA Syd och Sydvatten. Under ett halvår under 2011 samlade forskare in biofilm från vattenmätare hos konsumenter.
– Vi har arbetat med forensisk (kriminalteknisk) DNA-analys och samarbetar med NFC i Linköping. Vi tittar på en viss del av arvsmassan i bakterier och ville gå på djupet och få med så mycket information om bakteriesamhället som möjligt. Det var möjligt tack vare den forensiska analysen, berättar Peter Rådström.
Han förklarar att de redan vid analyserna 2011 fick in cirka 150 procent mer information om bakterierna än vad som varit möjligt tidigare. Ett eget dataprogram utvecklades för att bearbeta resultaten. Informationsmängden som kom in var så omfattande att ett nätverk av superdatorer, som LTH ingår i, fick användas för processandet. Proverna på biofilmen i vattenmätarna togs med en liten svabb. Ett prov innehåller cirka 10-100 miljoner bakterier per kvadratcentimeter.
Forskarlaget arbetar med sju nivåer för att kunna se mönster i bakteriesamhället, från övergripande nivåer ner till bakteriefamilj, släkte och art. Allt material finns tillgängligt att zooma ut och in ur, men ofta behöver man arbeta på de mer övergripande nivåerna för att se mönster. Det är så att säga lätt att missa skogen för alla träd…
En viktig del i arbetet har varit att visa att resultaten är reproducerbara, en grund i all forskning, försöken ska kunna göras flera gånger med samma resultat. En svår uppgift att lösa när alla mätningar i Landskronaprojektet gjordes ute i fält hos olika abonnenter, alla med olika tekniska förutsättningar. Lösningen kom i ett hushåll som begåvats med två parallellt monterade vattenmätare.
– Vi trodde inte innan att precisionen i våra mätningar skulle vara så fantastisk, berättar Peter Rådström.
Utifrån materialet har forskarna kunnat visa hur bakeriesammansättningen i biofilmen i Landskronas ledningsnät ser ut och att de områden som hade problem med vattenkvalitet skilde ut sig tydligt.
– Det var tydligt att sammansättningen i biofilmen i ledningarna var helt annorlunda i de dåliga områdena. De hade också mycket högre turbiditet och järnhalter i vattnet, säger Peter Rådström.
Det är inte enbart välkända bakterier som dyker upp i proverna. Många bakteriegrupper är oklassificerade.
– Det vi vill göra nu är att plocka några av klustren och använda som biomarkörer för stabilt vatten. Då kan vi skapa ett mönster som går att använda för att bibehålla en god vattenkvalitet. Vi måste börja med att hitta rätt biomarkörer och även jämföra med vattenkvaliteten i andra städer.
Forskningsprogrammet kring bakteriesammansättningen i dricksvattnet går nu in i den sista planerade fasen, att korrelera biofilmsdatan med vattenkvalitetet. Att få bättre kontroll på de goda bakterierna innebär stora möjligheter. Peter Rådström pekar till exempel på en grupp (Sphingomonas) som finns i vatten och bryter ned polycykliska aromatiska kolväten och plaster.
De senaste årens resultat från forskningen på ledningsnät presenterades tidigare i vår i en vetenskaplig artikel. Nu går arbetet med ledningsnäten vidare samtidigt som forskning också pågår på långsamfilter och i dammar för konstgjord infiltration. År 2014 delades en av dammarna vid Vombs vattenverk upp i två delar. Den ena delen får ett biologiskt fattigare råvatten som är delvis renat, den andra delen får råvatten direkt från vattentäkten. Nu undersöks hur biofilmen utvecklas i de olika filtren och vilka bakterier som gynnas. Det är inte självklart att det för-renade vattnet ger det bästa resultatet. Syftet är att undersöka värdet av bakteriell rening på dricksvattensidan.
– Hur ska den kemisk/fysikaliska reningen se ut för att optimera den biologiska reningen?, frågar sig Peter Rådström.
Han förväntar sig ha ordentliga resultat av forskningen på infiltrationsdammarna under första halvåret 2016. För närvarande arbetar doktoranden Sandy Chan med provtagningen av sanden i dammarna, som sker noggrant i olika delar av dammarna och på olika nivåer ner till 20 centimeters djup.
Gruppen samlar också prover från långsamfilter i Ringsjöverket, där de fått möjlighet att arbeta med ett nyetablerat filter. Även provtagningen på biofilm från ledningsnät fortsätter. Catherine Paul vid institutionen för Teknisk Vattenresurslära är forskarassistent.
– Vi behöver mycket mer prover för att få fram statistik, eftersom de biologiska skillnaderna är så stora, säger Catherine Paul.
Nu har området utökats och prover tas på vattenmätare och vattenledningar i hela Skåne. Tillvägagångssättet är troligen unikt i världen och är möjligt tack vare att de svenska dricksvattenproducenter visar stort intresse och öppenhet. Forskare med liknande projekt på andra håll i världen är hänvisade till laboratorieförsök i första hand.
– Det har varit otroligt att ha tillgång till riktigt material istället för att bygga i lab. Vi kan få prover från olika ledningstyper med olika diameter, olika tryck och så vidare. Allt påverkar biofilmen, säger Catherine Paul.
Samtidigt innebär metoden att forskarna måste vara på tårna. Enda möjligheten att komma åt biofilmsprover från ledningsnätet är vid akuta ledningsjobb. Studenterna får åka iväg med sin provtagningsutrustning när tillfälle ges.
I framtiden vore det också önskvärt att jämföra resultaten från Skåne med andra delar av landet.
– Det här är bara början på projektet, avslutar Catherine Paul.
