Egy magyarországi erőmű vízelőkészítő üzemében fellelhető baktériumok faji szintű azonosítása és biocidekkel szemben mutatott érzékenységük tesztelése

Átírás

1 Egy magyarországi erőmű vízelőkészítő üzemében fellelhető baktériumok faji szintű azonosítása és biocidekkel szemben mutatott érzékenységük tesztelése Grébner Kitti Témavezetők: Kéki Zsuzsa Doktorandusz Majorosné Dr. Tóth Erika adjunktus

2 Bevezetés A pótvízelőkészítő üzem feladata: ultratiszta víz előállítása az erőmű további vízkörei számára Az ultratiszta víz: rendkívül kevés szervetlen és szerves (TOC < 3μg/l) anyagot tartalmaz vezetőképessége < 1 μs/ cm Felhasználása: gyógyszer- és mikroelektronikai iparban, hűtővíz rendszerekben, laboratóriumokban érzékeny analitikai és biológiai munkákhoz

3 Bevezetés Az üzem által rendelkezésünkre bocsátott vízkémiai paraméterek: Bemenő víz Elfolyó víz Összes keménység m.a. m.a. mval/kg Vastartalom (1-6)x10-3 (1-4)x10-3 mg/kg Nátrium tartalom m.a. m.a. mg/kg Kálium tartalom m.a. m.a. mg/kg KMnO 4 fogyasztás 0,3-8 0,2-6 mg/kg Lebegő anyag tartalom m.a. m.a. mg/kg Nitrát tartalom m.a. m.a. mg/kg Szulfát tartalom m.a. m.a. mg/kg Klorid tartalom (2-4)x10-3 (1-3)x10-3 mg/kg Szilikát tartalom (5-30)x10-3 (1-8)x10-3 mg/kg Vezetőképesség 0,1-0,9 0,04-0,08 μs/cm (a kevertágyas ioncserélő gyanta előtti (bemenő) és utáni (elfolyó) csőszakaszon áramló víz paraméterei) (m.a. = koncentrációja a méréshatár alatt van)

4 Bevezetés Felmerülő problémák: vízminőség romlás, csőrendszerben fellépő károsodások Lehetséges ok: a rendszer mikrobiális szennyeződése A baktériumok ipari vizes rendszerekbe bekerülve különböző felületekhez (csövek, tartályok, membránok) kötődhetnek és biofilmet képezve elszaporodhatnak. rendszer egységeinek eltömődése (membránok, csövek, ioncserélő gyanták) korróziós folyamatok Számos baktériumfaj az oligotróf környezethez alkalmazkodva ultratiszta vízű rendszerekben is képes elszaporodni.

5 Bevezetés Az üzem megfelelő és hatékony működése érdekében a mikroorganizmusok eliminálása szükséges. biocidek alkalmazása Jelen munka célja a pótvízelőkészítő üzem finomsótalanvíz tartályában fellelhető baktériumok azonosítása és különböző biocidekre való érzékenységük tesztelése volt.

6 Anyagok és módszerek

7 A vízmintát az üzem finomsótalanvíz tartályából vettük 2009 tavaszán. Finomsótalanvíz-tartály nyersvíz-tartály elõlágyvíz-tartály sótalanvíz-tartály NaOH elõkezelt Duna víz meszes reaktor Üzemi ellátás Ca(OH) 2 kavics szûrõ scavenger kationcserélõ anioncserélõ FeSO 4 NaCl HCl NaOH kevertágy H SO 2 4

8 A minták feldolgozása A vízminták dúsítása (3 féle dúsító leves) Szélesztés (R2A táptalaj, inkubáció) Baktériumtörzsek izolálása, tisztítása (R2A táptalaj) DNS izolálása a törzsekből (NaOH vagy G - spin Genomic DNA Extraction Kit) Amplifikálás (16S rrns génjének kezdeti szakaszának polimeráz láncreakcióval történő felszaporítása) ARDRA: a törzsek 16S rdns-ének amplifikált szakaszának restrikciós enzimekkel [BsuRI (hasítási hely: GG CC) és MspI (hasítási hely: C CGG)] való hasítása a törzsek csoportosítása (az azonos hasítási mintázatú törzsek kerültek egy csoportba), csoport reprezentáns törzsek kiválasztása A 16S rrns gén felszaporított szakaszának szekvenálása (Big Dye Terminator Sequencing Kit) A szekvenciaadatok kiértékelése (GenBank adatbázis)

9 Biocid tesztek Kathon WT (Rohm and Haas): Izotiazolon származék. Hatóanyaga (14%) 5-kloro-2-metil-4-izotiazolin-3-on, és a 2-metil-4- izotiazolin-3-on (3:1 arányú) keveréke. ProClin 150 (Supelco): Izotiazolon származék. Hatóanyaga (1,5%): 5-kloro-2-metil-4-izotiazolin-3-on és 2-metil-4-izotiazolin-3-on (4:1 arányú) keveréke. Bronopol (Sigma): Hatóanyaga: 2-bromo-2-nitro-1,3- propándiol.

10 Biocid tesztek A teszteket 96 lyukú mikrotitráló lemezeken kiviteleztük. A baktériumtörzsek szuszpenziójához (R2A leves) különböző koncentrációkban mértünk biocideket. 4-4 párhuzamos tesztet végeztünk Kontroll: baktérium-szuszpenzió + steril desztillált víz Vak: steril R2A tápleves + steril desztillált víz

11 Eredmények

12 Az egyes nemzetségek megoszlása a vízmintából izolált 60 törzs között: 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% Mycobacterium Leifsonia Burkholderia Mesorhizobium Paenibacillus Porphyrobacter Agrobacterium Methylobacterium Labrys Diverz mikrobaközösség volt jelen a vízmintában. A Gram- pozitív Mycobacterium és Leifsonia nemzetséghez tartozó baktériumok domináltak.

13 A munka során meghatározott baktériumok: részt vehetnek élőbevonatok kialakításában egymás anyagainak felhasználásával, a rendszerben lévő eredetileg csekély szerves anyag átalakításával növekedhetnek, szaporodhatnak a nitrogénkötő szervezetek (pl. Mesorhizobium) kulcsszerepet játszhatnak a közösségek tápanyagellátásában alacsony szerves anyag tartalmú környezetekben anyagcsere folyamataik révén több általunk azonosított baktériumnak (pl. Labrys, Leifsonia, Methylobacterium) szerepe lehet korróziós folyamatok indukálásában, esetleg felgyorsításában

14 Biocid tesztek Az U1 törzs (Mesorhizobium amorphae) esetében mért optikai denzitás értékek a különböző biocid koncentrációk mellett az egyes mérési időpontokban: U1 U1 1 0,8 0,8 0,6 0,4 OD 0,6 0,4 OD 0 0,5 2 Bronopol konc. (mg/l) , idő (óra) 0 0,5 2 5 ProClin konc. (mg/l) idő (óra) 0,2 0 U1 0 0,10,5 1 0,8 0,6 0,4 OD Kathon WT konc. (mg/l) , idő (óra) 0,2 0

15 A vizsgált biocidek legalacsonyabb hatásos koncentrációi az egyes törzsekkel szemben mg/l-ben: törzs Fajnév Bronopol Proclin Kathon WT U2 Mycobacterium mucogenicum nem hat 5 5 U15 Paenibacillus provencensis nem hat 5 5 U42 Labrys methylaminiphilus U10 Burkholderia ambifaria U21 Methylobacterium oryzae U1 Mesorhizobium amorphae U43 Mesorhizobium loti U41 Leifsonia xyli U55 Leifsonia lichenia U5 Porphyrobacter donghaensis 15 0,5 1

16 Összegzés Az üzem finomsótalanvíz tartályából vett vízmintából izolált tenyészthető baktériumokat azonosítottuk. Irodalmi adatok alapján törzseink közül több (pl. Labrys, Leifsonia, Methylobacterium) szerepet játszhat korróziós folyamatok kialakításában. Az alkalmazott biocidek közül a ProClin és a Kathon WT mindegyik vizsgált törzs esetén eredményesnek bizonyult, mérlegelve árukat, Magyarországon való hozzáférhetőségüket és alkalmazásuk engedélyezését, ezen biocidek megfelelő adagolása alkalmas lehet az általunk vizsgált rendszerben található baktériumok szaporodásának visszaszorítására.

17 Köszönet nyilvánítás Köszönöm: Dr. Márialigeti Károly tanszékvezető úrnak, amiért a Mikrobiológiai Tanszéken dolgozhattam. Témavezetőimnek, Kéki Zsuzsának és Majorosné Dr. Tóth Erikának.

18 Köszönöm a figyelmet!