Хищные бактерии — надежда на питьевую воду без хлора
В уникальном исследовании, проведённом в водопроводных трубах Швеции, учёные из Лундского университета и местной водной компании проверили, что произойдёт, если исключить хлор из питьевой воды. Результат? Конечно, увеличение количества бактерий, но через некоторое время случилось неожиданное: безвредные хищные бактерии размножились и съели большинство других бактерий. Исследование показывает, что хлор не всегда нужен, если фильтрация эффективна, и что хищные бактерии, возможно, можно будет использовать для очистки воды в будущем.
Внутри стенок труб находится тонкое скользкое покрытие — биоплёнка, которая защищает и поддерживает бактерии. Эти бактерии адаптировались к жизни в присутствии хлора, основная задача которого — убивать бактерии, особенно те, что могут вызвать болезни у людей.
«Хлор — эффективный способ минимизировать рост бактерий, но существует риск потенциального воздействия на здоровье побочных продуктов, образующихся с хлором. Хлор связывают с раком и повреждением плода, поэтому изучение возможности его замены другими методами актуально», — говорит Катрин Пол, доцент кафедры инженерии водных ресурсов и прикладной микробиологии Лундского университета.
Вместе с аспирантом Таге Розенквистом и другими исследователями Пол недавно опубликовала исследование в журнале npj Clean Water. Статья основана на многолетнем мониторинге бактериальной флоры в питьевой воде и трубах в Варберге, Швеция.
В Варберге хлор был удалён в 2020 году после установки ультрафильтрации — фильтра, использующего чрезвычайно мелкое сито для предотвращения проникновения вредных микроорганизмов из озёр и грунтовых вод. Поскольку в питьевую воду попадало очень мало бактерий, хлор был сочтён излишним, хотя последствия для бактериальной флоры были неизвестны.
Исследователи брали пробы воды для анализа в течение шести месяцев, из разных точек сети, несколько раз до прекращения использования хлора и после. В лаборатории были идентифицированы последовательности ДНК всех бактерий в воде, и они были сопоставлены с базами данных.
«Это как если бы открылся новый ресторан. Хлорамин убивает определённые бактерии, но мы видели, что он питает другие. В течение периода мы могли наблюдать, как меняется бактериальный "буфет"», — говорит Пол.
Когда хлор исчез, некоторые типы бактерий «голодали», в то время как другие росли и процветали. Самый большой сюрприз для исследователей произошёл на третьем месяце без хлора, когда было замечено, что количество определённых бактерий резко сократилось. А один особый тип бактерий увеличился: а именно хищная бактерия Bdellovibrio.
«Мы не видели этот конкретный тип бактерий в предыдущих исследованиях этой водопроводной сети. Вероятно, он скрывался в биоплёнке, но теперь получил возможность. Он совершенно безвреден для нас, людей», — говорит Пол.
Оценка того, что хлор стал излишним после введения ультрафильтра, оказалась верной.
Однако основной интерес состоял не в исследовании результатов работы ультрафильтра, который является довольно дорогим решением. Целью было лучше понять скрытую микрофлору в водопроводных трубах. В конечном счёте, можно ли, возможно, добавлять смесь бактерий вместо хлора?
«Требуется больше исследований, чтобы лучше понять, как природа работает в городской и искусственной среде. Мне очень хотелось бы знать, как все питьевые водные бактерии влияют на нас. Они не вредны, но могут ли они быть даже полезными для нас?»
«Таким образом, наш вывод заключается в том, что можно иметь безопасную и чистую питьевую воду без хлора. Мы не наблюдали повышенного риска, что, конечно, было очень важно для водной компании и её клиентов».
Помимо типа ультрафильтрации, использованного в Варберге, существуют другие способы очистки воды без хлора, такие как УФ-свет или биофильтры.
«Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. УФ-свет — эффективный метод, но один из недостатков в том, что лампы потребляют много энергии. Биофильтры часто вообще не требуют энергии, но занимают значительное пространство. Ультрафильтры дороги. Многие водоочистные сооружения в Швеции очищают воду с помощью комбинации методов. Однако наше исследование показывает, что хлор не является обязательным, если у вас есть другие стратегии для контроля и мониторинга бактерий», — заключает Пол.