בתעשיית המים משתמשים במושגים Regrowth ו-Aftergrowth כמילים נרדפות לתאר הופעת קוליפורמים (חיידקים אינדיקטורים) בלתי מוסברת, במספרים מעל התקן, במערכת אספקת המים.
הגדרות
Regrowth (Breakthrough) - הופעת קוליפורמים במערכת אספקת המים כתוצאה מהתאוששות חיידקים נפגעי חיטוי אשר הצליחו לשרוד תוך כדי מעבר במתקן הטיפול ולאחר מכן אף להתרבות במערכת. Aftergrowth - הופעת קוליפורמים במערכת אספקת המים כתוצאה מכניסת זיהום חיידקי, שמקורו בשטח פנים הצנרת או ממקורות חיצוניים כמו חיבורי כלאיים בין צינורות. לאחר כניסת הזיהום עלולה להתרחש התרבות חיידקים במערכת.
כיצד מזהים גידול מחדש או מאפייני הגידול מחדש
- העדר או ריכוז נמוך של חיידקים קוליפורמים ביציאה ממתקן הטיפול במים מחד, וריכוז גבוה של קוליפורמים בדגימות שגרתיות ממערכת אספקת המים מאידך.
- העדר או ריכוז נמוך של חיידקים ביציאה ממתקן הטיפול נובעת מכך שהחיידקים נפגעי החיטוי לעתים אינם ניתנים לגילוי על מצעי המזון המקובלים.
- נוכחות קוליפורמים הנמשכת לאורך זמן רב (ייתכן מספר שנים).
מאין נובעת עמידותם לחיטוי של חיידקים המתרבים בתהליך הגידול מחדש?
- התקשרות או היצמדות של חיידקים אל חלקיקים במים כמו גורמי עכירות, אצות, חלקיקי פחם, חד תאיים. החיטוי פועל על משטח ההצמדות ולא על החיידק ובכך משטח ההיצמדות יכול לשמש מגן פיזי לחיידק מפני חיטוי.
- התקשרות או היצמדות של חיידקים לדפנות צנרת ויצירת Biofilm - צברי חיידקים המוגנים יחסית מפני חיטוי בשל מבנם המיוחד.כלוראמינים פועלים בצורה יעילה יותר על ביופילם יחסית לכלור חופשי. קיימת השערה כי כלור חופשי מגיב מהר מאוד עם התרכובות במים ואינו מספיק לחדור לתוך הביופילם.מונוכלוראמין לעומתו, מוגבל מבחינת התרכובות איתן הוא יכול להגיב ולכן מסוגל לחדור טוב יותר לתוך הביופילם.
- הישרדות זנים העמידים בפני חיטוי.
גורמים המשפיעים על גידול מחדש
על פי תוצאת מחקרים רבים ניתן להיווכח, כי עלייה בפוטנציאל הגידול מחדש של חיידקים תלויה בעיקר בגורמים סביבתיים (טמפרטורה וגשמים), נוטריאנטים (זרחן, חנקן, פחמן), מקורות אנרגיה אנאורגניים (ברזל, תרכובות גופרית מחוזרות, מימן, אמוניה וניטריט) ומרחק הובלת המים בצנרת. קיימים גורמים נוספים שהשפעתם יחסית אינה מכרעת כמו pH, תנאי הארה (מקור האור ועוצמתו), מליחות ועוד. הבעיה המרכזית בבעיית הגידול מחדש שנחקרה בעיקר על חיידקים אינדיקטוריים, היא פוטנציאל הגידול המצוי במים. פוטנציאל גידול זה עלול להיות מנוצל על-ידי חיידקים פתוגניים מסוגים שונים העלולים לפגוע בבריאות הציבור. במשך השנים פותחו מספר שיטות לקביעת גידול מחדש במים:
- ספירת מושבות חיידקים על מצע מזון.
- מיקרוסקופ אפיפלורסנטי - ספירת חיידקים ישירה.
- טורבידימטר ממוחשב - קביעת קצב גידול מקסימלי על בסיס שינוי בעכירות המים הנבדקים.
- בדיקת ATP - קביעת ריכוז ATP במים המצביעה על פעילות בקטריאלית.
- בדיקת AOC - שיטה עקיפה לקביעת פחמן אורגני זמין לחיידקים, המתבצעת באמצעות ניצול פחמן אורגני זמין על-ידי שני סוגי חיידקים מסוימים במים הנבדקים.
- בדיקת BDOC - שיטה עקיפה לקביעת פחמן אורגני זמין לחיידקים, המבוססת על מדידות ירידת פחמן אורגני מסיס במים בצורה דינמית.
שרידה וגידול מחדש של חיידקים פתוגניים במים
במסגרת לימודי לתואר שני בטכניון בחיפה, בפקולטה להנדסה אזרחית, השטח להנדסת הסביבה ומשאבי מים, ביצעתי מחקר בנושא זה. המחקר בוצע בהנחייתו של פרופ' י' קוט והוגש בשנת 1993. החיידק הפתוגני שנבחר לשם ביצוע המחקר היה: Shigella Sonnei, השיגלה תוקפת את שכבת הליפופוליסכרידים שבדפנות תאי מערכת העיכול ומביאה לסימפטומי הדיזנטריה שהם: הפרעות במערכת העיכול, כאבי בטן, שלשולים דמיים וחום. חיידקי השיגלה מועברים דרך מים ומזון (כרוב, מילון, פפאיה, סרטנים ופירות ים). ידוע כי האדם הינו בעל החיים היחיד החולה בדיזנטריה מהידבקות בחיידק זה, ויתרה מכך ידוע כי על מנת לחלות דרושים בסך הכל כמה מאות חיידקי שיגלה.
המים בארץ עשירים יחסית בחומר אורגני (ירדן, כינרת), מובלים בטמפרטורות יחסית גבוהות, לאורך קילומטרים רבים ומאפשרים לחיידקי קוליפורם ואולי גם לחיידקים פתוגנים לשרוד או לגדול מחדש. בשנים 1985 ו-1989 דווח בישראל על חדירת חיידקי שיגלה סוני למערכות מים אשר כתוצאה מכך חלו אלפי אנשים. הדבר מצביע על כך שחיידקים פתוגניים שרדו במי אספקה.
מטרת המחקר הייתה לעקוב אחר התנהגות שיגלה סוני במים באיכויות שונות, במים מזוקקים שלוש פעמים ובמי כינרת ולבחון מהו משך ההישרדות והגידול מחדש בתנאי מליחות שונים ובריכוזי חומר אורגני ממקורות שונים. כמו כן לבדוק האם ריכוז התחלתי של חיידקים משפיע על משך ההישרדות והגידול מחדש והאם הכלרה כטיפול מקדים במים לפני זריעת החיידקים, תומכת בהישרדות ובגידול מחדש.
התוצאות שהתקבלו במחקר הצביעו על מידת היכולת של שיגלה סוני לשרוד או לגדול במים באיכויות שונות וכן הוסיפו מידע לאחראים לאספקת מים כיצד לנהוג כדי למנוע הישרדות או גידול מחדש של חיידקים פתוגנים ככלל במי האספקה.
במהלך המחקר נבחנו השפעות המדדים הבאים:
- איכות המים: מי כינרת גולמיים לפני טיפול. מים מזוקקים שלוש פעמים.
- טיפולים במים כשלב מקדים לפני זריעת החיידקים:
- תוספת ריכוזי NaCI.
- תוספת טריפטון - חומר אורגני שמקורו בחלבון קזאין מעוכל.
- תוספת מיצוי אצות - חומר אורגני שמקורו בתערובת אצות.
- טיפול בכלור - תמיסת היפוכלוריט. לאחר זמן המגע, בוצעה דכלורינציה ורק לאחריה נזרעו חיידקי השיגלה.
נמצא בין היתר כי הלחץ האוסמוטי במי כינרת מאפשר פוטנציאל הישרדות לשיגלה סוני, אך אינו מאפשר גידול מחדש. לעומת זאת, ריכוז החומר האורגני הזמין במי כינרת אינו משמעותי להארכת ההישרדות וליצירת גידול מחדש של שיגלה סוני. עוד נמצא כי תוספת למים של חומר אורגני זמין (טריפטון) בריכוז נמוך גורמת לגידול מחדש ולהארכת ההישרדות של שיגלה סוני.
התוצאות העיקריות במחקר הצביעו על כך שמים שהכילו חומר אורגני ולאחר מכן עברו כלורינציה ודכלורינציה, הפכו להיות בעלי פוטנציאל הישרדות וגידול מחדש גבוה יותר, יחסית לאותם המים שלא עברו כלורינציה (ראה גרף). ההכלרה בוצעה באמצעות תמיסת היפוכלוריט והחיידקים הוכנסו לאחר הדכלורינציה. יש לשער כי פעולת ההכלרה שמתבצעת במים המכילים חומר אורגני, גורמת לחומר האורגני להיות זמין יותר לחיידקים על-ידי פירוקו לתת-חלקיקים ובכך לאפשר את תופעת הגידול מחדש.
