Σε συνεργασία με το Εργαστήριο Κλινικής Βακτηριολογίας Παρασιτολογίας Ζωονόσων και Γεωγραφικής Ιατρικής του τμήματος ιατρικής του Πανεπιστημίου Κρήτης με Διευθυντή τον Γιάννη Τσελλέντη – http://www.microlab.gr
Μέρος Αʼ
Μέχρι τώρα αναφερθήκαμε στο νερό, στα φυσικοχημικά του χαρακτηριστικά, στην μικροβιολογία του και στους πιθανούς κινδύνους για την Δημόσια Υγεία. Σήμερα θα εξετάσουμε τον τρόπο αντιμετώπισης αυτών των κινδύνων, πως γίνεται η απολύμανση του νερού, με ποιες μεθόδους, ποια τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της κάθε μεθόδου.
Νερό που προορίζεται για ανθρώπινη κατανάλωση πρέπει να είναι απαλλαγμένο από παθογόνους μικροοργανισμούς. Γιʼ αυτό είναι απαραίτητη η συνεχής παρακολούθηση των μικροβιολογικών του χαρακτηριστικών. Θα πρέπει να κατανοήσουμε ότι με μία μικροβιολογική εξέταση του νερού δεν είμαστε σε θέση να εκτιμήσουμε την καταλληλότητα του ή όχι. Το πρόβλημα με τα μικρόβια είναι ότι δεν κατανέμονται ομοιόμορφα μέσα στον χώρο που βρίσκονται. Έτσι, αν μία δεξαμενή νερού έχει 1000 μικρόβια, τότε αυτά δεν βρίσκονται σε ίσες αποστάσεις μεταξύ τους, αλλά είναι δυνατόν σε μία θέση να υπάρχουν 100, σε μία άλλη 50 μαζί ή σε κάποια θέση καθόλου. Κάνοντας λοιπόν μία δειγματοληψία από αυτή την δεξαμενή είναι δυνατόν να μην απομονώσουμε καθόλου μικρόβια και να κρίνουμε ότι το νερό είναι κατάλληλο ενώ στην πραγματικότητα αυτό δεν ισχύει. Όταν γίνεται δειγματοληψία για μικροβιολογική ανάλυση του νερού παίρνουμε πάντοτε υπόψη μας την επιστήμη της στατιστικής. Για να κρίνουμε αν το νερό μίας δεξαμενής, πηγής ή γεώτρησης είναι κατάλληλο χρειάζεται να κάνουμε μία σειρά από δειγματοληψίες ανάλογα με την όγκο το νερού, την αρχική ποιότητα του νερού, τον αριθμό των κατοίκων που πίνουν από το συγκεκριμένο δίκτυο, την ηλικία του δικτύου και ανάλογα με την εποχή του έτους.
Για παράδειγμα, μπορούμε να αναφέρουμε ότι για νερό που τροφοδοτεί 10,000 ανθρώπους χρειάζεται 1 δειγματοληψία ανά μήνα, ενώ για την τροφοδότηση 50,000 χρειάζονται 60 δειγματοληψίες το έτος.
Ενώ η χημική εικόνα του νερού μπορεί να θεωρηθεί σχετικά σταθερή, η μικροβιολογική του εικόνα υφίσταται πολλές διακυμάνσεις (εποχή έτους, κίνδυνος επιμόλυνσης του υδροφόρου ορίζοντα).
Γιʼ αυτό λοιπόν πρέπει να γίνεται τακτικός μικροβιολογικός έλεγχος του νερού ώστε αν κριθεί απαραίτητο να παρθούν συγκεκριμένα μέτρα αντιμετώπισης του προβλήματος. Τέτοια μέτρα είναι η απολύμανση του νερού, αλλά και και η γενικότερη προστασία της πηγής, της γεώτρησης καθώς και του δικτύου υδροδότησης.
Αρχικά, θα πρέπει να αποσαφηνίσουμε την διαφορά των όρων απολύμανση και αποστείρωση. Με τον όρο αποστείρωση εννοούμε την καταστροφή όλων των ζωντανών οργανισμών που υπάρχουν στο νερό, ενώ με τον όρο απολύμανση εννοούμε την καταστροφή των παθογόνων μικροοργανισμών στο νερό.
Η απολύμανση του νερού που προορίζεται για πόσιμο δεν έχει σαν στόχο την εξυγίανση του από τυχόν ρύπανση, αλλά αποτελεί ένα μέτρο προφύλαξης του νερού από παθογόνους μικροοργανισμούς.
Πρέπει όμως πάντα να ελέγχουμε την πιθανότητα δημιουργίας παραπροϊόντων της απολύμανσης. Η απολυμαντική ουσία που χρησιμοποιείται μπορεί να οδηγήσει σε χημική αντίδραση με τα στοιχεία του νερού και τότε να δημιουργηθούν παραπροϊόντα, όπως τα τριαλομεθάνια που έχουν ενοχοποιηθεί για επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία.
Οι περισσότερες απολυμαντικές ουσίες εκτός από την προστασία έναντι των παθογόνων μικροοργανισμών, βοηθούν και με άλλους τρόπους στην βελτίωση της ποιότητας του νερού, όπως με οξείδωση οργανικών ουσιών (πχ σίδηρος, μαγγάνιο), βελτίωση της κροκίδωσης και της διήθησης.
ΑΠΟΛΥΜΑΝΣΗ
Για την απολύμανση του νερού χρησιμοποιούνται συγκεκριμένες χημικές ουσίες οι οποίες επιδρούν στο κύτταρο των μικροοργανισμών με αποτέλεσμα την καταστροφή τους. Ο τρόπος επίδρασης τους στο κυτταρικό τοίχωμα δεν έχει διασαφηνιστεί πλήρως. Ορισμένα απολυμαντικά επιδρούν στην διαπερατότητα του κυτταρικού τοιχώματος, ενώ οι χλωραμίνες και το διοξείδιο του χλωρίου παρεμβαίνουν στον ενζυματικό μηχανισμό. Η απολυμαντική ουσία μειώνει τον αρχικό πληθυσμό παθογόνων μικροοργανισμών κατά την διάρκεια συγκεκριμένου χρόνου επαφής.
Το αποτέλεσμα της απολύμανσης μπορεί να επηρεαστεί από την θολερότητα του νερού, επειδή οι αιωρούμενες οργανικές ή ανόργανες ουσίες παίζουν τον ρόλο ασπίδας προστασίας των παθογόνων μικροοργανισμών.
Επίσης, συγκεκριμένοι μικροοργανισμοί, όπως τα πρωτόζωα, αντέχουν στην χλωρίωση και είναι δυνατόν στην περίπτωση που είναι φορείς παθογόνων βακτηρίων και ιών να τους αποδώσουν στο υδάτινο περιβάλλον, επιβαρύνοντας την μικροβιολογική του εικόνα.
ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΑΠΟΛΥΜΑΝΣΗΣ
Πρωταρχικός σκοπός της απολύμανσης είναι η αναστολή του πολλαπλασιασμού και της επιβίωσης κάθε παθογόνου μικροοργανισμού μέσα στο σύστημα ύδρευσης. Οι βασικοί παράγοντες της απολυμαντικής δράσης (συγκέντρωση απολυμαντικού και χρόνος επαφής) είναι μεταβλητά στοιχεία, διότι η θερμοκρασία, το pH και η θολερότητα του νερού μπορούν να επηρεάσουν την αποτελεσματικότητα της απολύμανσης. Είναι δυνατόν να χρειαστεί να αυξήσουμε την συγκέντρωση ή τον χρόνο δράσης του απολυμαντικού.
Ένα αρχικό φιλτράρισμα στο νερό που πρόκειται να απολυμανθεί, βοηθάει στην κατακράτηση αιωρούμενων στερεών ουσιών και κατά συνέπεια διευκολύνει την διαδικασία της απολύμανσης. Επίσης, μία βοηθητική δεξαμενή νερού μπορεί να βοηθήσει σε μία έκτακτη περίπτωση που θα χρειαστεί μεγαλύτερος χρόνος δράσης της απολυμαντικής ουσίας.
Χλωρίωση
Μία ευρέως διαδεδομένη μέθοδος απολύμανσης είναι η χρήση ελεύθερου χλωρίου, το οποίο είναι τοξικό στους περισσότερους παθογόνους μικροοργανισμούς. Ελεύθερο (ή υπολειμματικό) είναι το χλώριο στην μοριακή του μορφή και τα παράγωγα του (υποχλωριώδες οξύ, υποχλωριώδη ιόντα).
Το χλώριο διατίθεται στο εμπόριο σε αέρια μορφή, σε υγρή (υποχλωριώδες νάτριο) ή σε σκόνη (υποχλωριωδών αλάτων).
Η επιλογή της μορφής που θα χρησιμοποιηθεί για την απολύμανση του νερού εξαρτάται από το κόστος, τις συνθήκες ασφαλείας και τις λειτουργικές ιδιαιτερότητες της εγκατάστασης. Όταν το pH του νερού είναι όξινο (pH<5) το χλώριο παραμένει στην μοριακή του μορφή, ενώ για pH>5 δημιουργείται υποχλωριώδες οξύ.
Το μεγάλο προτέρημα της χλωρίωσης, έναντι άλλων απολυμαντικών ουσιών, είναι η ισχυρή δραστικότητα του σε πολλούς παθογόνους μικροοργανισμούς αλλά και η υπολειμματική του δράση (παραμένει σαν προστατευτικός παράγοντας για αρκετό χρονικό διάστημα μέσα στο νερό).
Ένα πρόβλημα που μπορεί να παρουσιαστεί σε συστήματα ύδρευσης είναι αυτό της προσκόλλησης των μικροοργανισμών σε τοιχώματα των σωλήνων και η δημιουργία biofilms κάνοντας το έργο της απολύμανσης πολύ δύσκολο.
Παραπροϊόντα Χλωρίωσης και Επιπτώσεις στην Δημόσια Υγεία
Η εξέλιξη της τεχνολογίας οδήγησε σε καλύτερες μεθόδους ανίχνευσης των παραπροϊόντων της χλωρίωσης. Χημικές ουσίες διαλυμένες στο νερό (όπως χουμικά, φουλβικά ή υδρόφιλα οξέα, αμινοξέα και υδατάνθρακες) είναι δυνατόν να αντιδρούν με το χλώριο και να δημιουργηθούν τριαλομεθάνια (πχ χλωροφόρμιο). Η ανησυχία για τις πιθανές επιπτώσεις των τριαλομεθανίων στην ανθρώπινη υγεία, άρχισε με την υπόθεση ότι το χλωροφόρμιο είναι καρκινογόνο. Σήμερα όμως μελετώνται και άλλες παρενέργειες (στειρότητα, επίδραση στα νεφρά ή το συκώτι, επίδραση στο νεφρικό ή αιμοποιητικό σύστημα).
Η εκτίμηση της καρκινογένεσης από την χρήση χλωριωμένου νερού γίνεται με επιδημιολογικές μελέτες και με πειράματα σε πειραματόζωα. Η επιδημιολογική μελέτη παρουσιάζει δυσκολίες, διότι δεν υπάρχουν επαρκή στοιχεία για την χρόνια κατανάλωση νερού με τριαλομεθάνια, ενώ παράγοντες όπως κάπνισμα, άγχος, διατροφή, μόλυνση ατμόσφαιρας ή συνθήκες εργασίας πρέπει να αξιολογηθούν.
Συνοπτικά, μπορούμε να πούμε ότι δεν υπάρχουν προς το παρόν σαφείς ενδείξεις για τις επιπτώσεις των τριαλομεθάνια στην ανθρώπινη υγεία.
Χλωραμίνωση
Οι χλωραμίνες παράγονται στο σημείο χρήσης από χλώριο και αμμωνία και βοηθούν στην απομάκρυνση οσμών και γεύσης που αφήνει στο νερό η χλωρίωση.
Έχουν ασθενέστερη απολυμαντική δράση από το ελεύθερο χλώριο, έχουν χημικά σταθερότερη υπολειμματική απολυμαντική δράση και δεν ευνοούν την δημιουργία τριαλομεθανίων. Απαιτούνται όμως μεγαλύτερες εγκαταστάσεις που να επιτρέπουν μεγάλο χρόνο δράσης, ενώ έχουν μειωμένη δραστικότητα έναντι της Legionella, των πρωτόζωων και των ιών.
Γενικά, η χλωραμίνωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν δευτερογενής απολύμανση για την βελτίωση των οργανοληπτικών ιδιοτήτων του χλωριωμένου νερού.
Διοξείδιο του Χλωρίου
Έχει καλή απολυμαντική δράση και δημιουργεί πολύ λίγα παραπροϊόντα, όπως τριαλομεθάνια. Είναι όμως ασταθές αέριο και δεν μπορεί να παραχθεί σε εμπορεύσιμη μορφή, αλλά πρέπει να παράγεται στο σημείο χρήσης κάτω από αυστηρές διαδικασίες ασφαλείας.
Σε σύγκριση με το ελεύθερο χλώριο παρουσιάζει καλύτερη δράση έναντι παθογόνων βακτηρίων και μικρότερη δράση έναντι ιών.
Όζον
Είναι το ισχυρότερο από τα κοινά απολυμαντικά και δεν δημιουργεί τριαλομεθάνια. Η δράση του όμως επηρεάζεται από το pH του νερού, από το μονοξείδιο ή διοξείδιο του άνθρακα και από διάφορες οργανικές ή ανόργανες ουσίες που βρίσκονται στο νερό. Επειδή στη θερμοκρασία και πίεση του περιβάλλοντος είναι ένα ασταθές αέριο, πρέπει να παρασκευάζεται στο σημείο χρήσης. Μετά την εισαγωγή του στο νερό, παραμένει για ένα μικρό χρονικό διάστημα, αρκετό για την απολύμανση και στη συνέχεια αποσυντίθεται.
Το όζον καταστρέφει την βασική δομή του μικροβιακού κυττάρου (μέσω οξειδωτικών αντιδράσεων), εφόσον δεν υπάρχει αυξημένη θολερότητα στο νερό (η οποία προστατεύει τα κύτταρα των μικροοργανισμών).
Υπεριώδης Ακτινοβολία
Αδρανοποιεί βακτήρια και ιούς, ενώ έχει μικρότερη αποτελεσματικότητα έναντι των πρωτόζωων. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε υπόγεια νερά ή νερά προς εμφιάλωση και δεν δημιουργούνται καθόλου παραπροϊόντα όπως τριαλομεθάνια.
Η υπεριώδης ακτινοβολία δεν σκοτώνει μικροοργανισμούς αλλά αδρανοποιεί το πυρηνικό DNA με αποτέλεσμα να μην λειτουργεί ο αναπαραγωγικός μηχανισμός. Εδώ πρέπει να επισημάνουμε το φαινόμενο της φωτοενεργοποίησης (photoreactivation). Η επίδραση του φωτός ορισμένου κύματος είναι δυνατόν να επανεργοποιήσει ορισμένους μικροοργανισμούς οι οποίοι στην συνέχεια θα πολλαπλασιαστούν και θα γίνουν λοιμογόνοι. Αυτό το φαινόμενο παρατηρείται σε ορισμένα βακτήρια (κολοβακτηριοειδή, σιγκέλλες) ενώ δεν παρατηρείται στους ιούς.
Η υπεριώδης ακτινοβολία δεν έχει υπολειμματική δράση γιʼ αυτό πρέπει να χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με άλλες μεθόδους απολύμανσης.
Υπερμαγγανικό Κάλιο
Δεν χρησιμοποιείται ως κύριο απολυμαντικό, αλλά για την διατήρηση της ποιότητας του νερού. Βελτιώνει τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του νερού, όπως την οσμή και το χρώμα, μετά την απολύμανση ενώ βοηθάει στην απομάκρυνση σιδήρου και μαγγανίου.
Η απολυμαντική του δράση είναι καλύτερη σε όξινο περιβάλλον και μπορεί να αντιμετωπίσει προβλήματα από Legionella ή από ιό της πολιομυελύτιδος.
Περιβαλλοντική Υγιεινή & Δημόσια Υγεία 