Хищные бактерии могут применить для очистки воды: ученые выяснили, что они уничтожают опасные патогены не хуже хлора

25.06.2023

Открытие исследователи из Швеции сделали случайно, изучая скрытую микрофлору воды в трубах. 

Хлорирование применяется почти на 90% водопроводных станций в мире, однако исследования говорят о потенциальном вреде метода для здоровья.

Что произошло

Шведские ученые выяснили, что в отсутствие хлора хищные бактерии могут уничтожать опасные патогены в водопроводных трубах.

• Обычно питьевую воду очищают в несколько этапов, используя различные фильтры и ультрафиолетовое излучение, но почти всегда добавляют хлор. Исследователи из Лундского университета и специалисты водопроводной компании из города Варберга провели эксперимент, чтобы выяснить, что будет, если отказаться от хлора.
• На первом этапе они зафиксировали рост количества опасных бактерий. Однако постепенно в трубах начали размножаться безвредные для человека хищные бактерии, которые со временем уничтожили большинство патогенов.
• Эта технология, если ее эффективность подтвердится, будет менее энергозатратной, чем использование ультрафиолетового излучения, и дешевле, чем установка существующих громоздких биофильтров.

Детали

Эксперимент начался в Варберге в 2020 году после установки ультрафильтрации — фильтра с чрезвычайно мелкими ячейками, который предотвращает просачивание вредных микроорганизмов из озер и грунтовых вод. Его главной целью было изучение скрытой микрофлоры в водопроводных трубах.

• Поскольку в воду попадало крайне незначительное количество бактерий, хлор сочли излишним. При этом специалисты не знали, каковы будут последствия для микрофлоры.
• В течение нескольких месяцев до и после удаления хлора исследователи брали пробы воды в разных точках сети. Некоторые виды бактерий голодали, в то время как другие росли и процветали. 
• Самым большим сюрпризом для исследователей стал третий месяц без хлора, когда количество некоторых бактерий резко сократилось. При этом колония одного типа бактерий заметно увеличилась. Речь идет о хищной бактерии Bdellovibrio. Ранее исследователи не обнаруживали этот тип бактерий. Предполагается, что они скрывались в биопленке. 
• «Мы пришли к выводу, что можно получать безопасную и чистую питьевую воду без хлора», — заявила доцент Лундского университета Кэтрин Пол, добавив, что необходимы дополнительные исследования.

Контекст

Хлорирование для очистки воды начали применять еще в конце XIX века. Первопроходцами стали города Гамбург (Германия) и Мейдстон (Англия). Это привело к быстрому сокращению распространения болезней, которые могут передаваться через питьевую воду, включая холеру, дизентерию и брюшной тиф. Сейчас хлорирование применяют на 90% водопроводных станций в мире.

• Несмотря на очевидную пользу, у этого метода есть и свои недостатки, особенно если уровень содержания хлора превышен. При его смешении с органическими соединениями образуются потенциально вредные вещества тригалометаны. Они производят свободные радикалы, которые вызывают повреждение клеток.
• Согласно исследованиям, побочные продукты хлора связаны с повышенным риском развития рака мочевого пузыря и прямой кишки. По оценкам экспертов, употребление хлорированной воды увеличивает риск развития рака желудочно-кишечного тракта в течение жизни на 50–100%.
• Употребление хлорированной воды во время беременности может увеличить риск рождения детей с проблемами сердца, расщелиной неба или серьезными дефектами головного мозга.

Существуют две основные альтернативы хлору — ультрафиолетовое облучение и биофильтры.

• Под воздействием УФ-лучей в структуре молекул ДНК происходят химические реакции, которые ведут к необратимым повреждениям. Обработка ультрафиолетом вызывает разрушение структур цитоплазматических мембран и защитных оболочек клеток, в результате чего патогенная микрофлора гибнет.
• Биофильтры — специальные бассейны, где фильтрация сточных вод осуществляется через слой зернистого материала, покрытого биологической пленкой из аэробных микроорганизмов. Загрязняющие вещества сорбируются биопленкой и, под влиянием организмов, окисляются.
• Эти способы также имеют свои недостатки: ультрафиолетовые лампы потребляют много энергии, а биофильтры занимают много места.

В России

По данным Роспотребнадзора, качество водопроводной воды в России постепенно улучшается.

• Специалисты надзорного ведомства ежегодно берут около 1,5 млн проб воды в водопроводных сетях. Если в начале XXI века доля проб, не соответствующих нормам по санитарно-химическим показателям, превышала 9%, то в 2022 году показатель находился уже на уровне около 2,4%. Доля проб, не соответствующих нормам по микробиологическим показателям, снизилась с 20% до 12%.
• Россия находится в середине международного рейтинга «Санитария и питьевая вода», составленного специалистами Йельского и Колумбийского университетов. Лидерами стали Финляндия, Исландия, Нидерланды, Норвегия, Швейцария и Великобритания.