Putkistossa piilee pöpöjä - vesijohtoverkoston puhdistus vaikutti veden laatuun

KTL:n ympäristöterveyden osastoryhmässä on tutkittu vesijohtoverkoston puhdistuksen vaikutusta kuluttajien saaman veden laatuun. Verkosto puhdistettiin vettä juoksuttamalla, huuhtelulla tai mekaanisesti. Joissakin verkostoissa puhdistus toistettiin vuoden kuluttua.

Vesilaitokselta lähtevä talousvesi sisältää vielä erilaisia liuenneita orgaanisia ja epäorgaanisia aineita. Vesijohtojen materiaalejakin voi liueta verkostoveteen. Ne taas voivat saostua putkistoon. Vedessä olevat mikrobit kykenevät käyttämään veteen liuenneita aineita ravinteinaan. Mikrobitoiminta voi aiheuttaa putkiston seinämien korroosiota. Liuennut materiaali voi myöhemmin saostua uudelleen ja jopa tukkia putkistoa. Lisääntyessään mikrobit muodostavat biofilmin putkien sisäpinnoille. Biofilmi heikentää jälkidesinfiointiaineiden vaikutusta suojaten verkostoon mahdollisesti päässeitä patogeenisia mikrobeja. Täten biofilmi ja saostunut epäorgaaninen materiaali heikentävät yhdessä veden laatua. Veteen voi myös kertyä mikrobien aineenvaihdunnan tuotteina haitallisia aineita, kuten nitriittiä tai desinfioinnin sivutuotteita.

Vesi viipyy verkostossa

Talousveden kulutus henkeä kohti on jatkuvasti vähentynyt muuttuneiden kulutustottumusten myötä. Jakeluverkostot on kuitenkin yleensä mitoitettu kasvavan kulutuksen mukaisesti. Tällöin veden viipymä verkostossa kasvaa. Tämä taas vaikuttaa kuluttajien saaman veden laatuun. Vaikka vesi olisikin laadultaan moitteetonta vesilaitokselta lähtiessään, se ei enää välttämättä ole yhtä hyvää kuluttajan käyttöpisteessä. Viipymän aikana verkostossa tapahtuu erilaisia kemiallisia ja mikrobiologisia prosesseja, jotka huonontavat veden laatua.

Vesilaitokset joutuvat käyttämään raakavetenään hyvinkin erilaisia vesiä. Mikrobiologinen ja kemiallinen turvallisuus ovat vesilaitoksista lähtevän veden perusvaatimuksia. Vesi ei myöskään saa olla jakeluverkostoa ja vesikalusteita korrosoivaa. Vesilaitoksilta lähtevän korkealaatuisenkin veden ominaisuudet muuttuvat kuitenkin jakeluverkostossa. Nitriittiä kertyy veteen, maku- ja hajuongelmia voi tulla. Mahdollisimman kontrolloitu desinfektiokemikaalien käyttö on pyrkimyksenä nykyisessä vedenkäsittelyssä. Tämä edellyttää hyvää jaettavan veden laatua ja virheetöntä jakeluverkoston kuntoa (ei esim. vuotoja).

Mikrobien kasvu vesijohtojen pinnoilla muuttaa huomattavasti veden laatua jakeluverkostossa. Pintakasvun (biofilmi, saostumat) merkitystä suomalaisissa vedenjakeluverkostoissa on aiemmin tutkittu niukalti. Projekti tuotti tietoa verkostoveden ja saostumien mikrobiologiasta/kemiasta sekä vedenjakeluverkoston mikrobien kyvystä muodostaa biofilmikasvustoja.

Saostumien poisto puhdisti veden vuodeksi

Saostumat osoittautuivat mikrobien kasvun ydinpaikoiksi. Sakkoihin oli pesiytynyt bakteereja (sädesienet mukaan lukien) ja sieniä. Sakan bakteerien joukossa oli myös koliformisia bakteereja sekä ympäristömykobakteereja, joista osa voi olla ihmiselle patogeenisia. Koliformisia bakteereja löydettiin vain sakoista, ei vesinäytteistä. Myös nitrifikaatiobakteerit kasvoivat merkittävimmin sakoissa, joissa biofilmin mikrobit suojautuvat tehokkaasti esim. desinfektiokemikaaleilta. Sakat ovat siis merkittävä vesihygieninen riski.

Saostumien poisto paransi veden mikrobiologista laatua verkostossa ainakin vuodeksi eteenpäin. Tulokset osoittivat mikrobien kolonisoivan pinnat nopeasti, joten vaikutus veden laatuun ei johdu yksinomaan verkoston mikrobikasvun vähenemisestä. Ilmeistä on, että pinnoille muodostuvasta uudesta kasvustosta ei vapaudu mikrobeja veteen esimerkiksi paineenvaihtelujen yhteydessä siinä määrin kuin vanhoista saostumista.

toisen palstan alkuun

Veden klooripitoisuus ja mikrobiologia

Verkoston olot eivät tutkimuksen mukaan estä mikrobien kasvua. Veden biologinen stabiilisuus ei myöskään riitä rajoittamaan mikrobikasvua. Tutkimuksessa todettiin, että veden ikääntyessä verkostossa eri mikrobiryhmien pitoisuudet ja mikrobiaktiivisuudet nousivat klooripitoisuuksien laskiessa.

Trihalometaanipitoisuus määritettiin vesilaitoksilta lähtevästä ja verkoston vedestä ennen puhdistusta ja saostumien poiston jälkeen. Pitoisuudet eivät ylittäneet terveysperusteisia raja-arvoja. Verkostossa trihalometaanipitoisuudet laskivat. Syynä luultavasti oli trihalometaanien adsorbtio vedestä saostumiin, sillä pitoisuudet verkostossa eivät laskeneet saostumien poiston jälkeen yhtä alas kuin ennen saostumien poistoa.

Mikrobit valtasivat puhtaat paikat

Veden mikrobiologiselle laadulle on merkittävää, kuinka mikrobit voivat vallata puhtaat pinnat ja miten nopeasti eri mikrobiryhmät niillä kasvavat. Tätä tutkittiin verkostoon asennetuilla biofilmikeräimillä. Tulokset osoittivat mikrobien kolonisoivan nopeasti PVC-pinnan ja lisääntyvän niin, että biofilmin bakteerit saavuttivat maksimimääränsä jopa kuukaudessa. Hidaskasvuisetkin bakteerit, kuten mykobakteerit ja nitrifikaatiobakteerit, ottivat nopeasti paikkansa biofilmiyhteisössä. Biofilmien muodostus oli nopeampaa verkostojen ääripäissä, missä veden mikrobipitoisuudet ovat suurimmat ja klooripitoisuudet alhaisimmat.

Vesijohtoverkostojen mikrobiyhteisöjen rakennetta ei tunneta juuri lainkaan. Mikroyhteisöjen rakenteella saattaa olla merkitystä patogeenien mikrobien esiintymiseen saostumissa. Projektissa kehitettiin ns. fosfolipidianalytiikka verkoston mikrobiyhteisöanalyysiin sopivaksi. Tällä analytiikalla pystytään tutkimaan mikrobiyhteisön rakennetta suoraan näytteestä ilman mikrobien eristämistä puhdasviljelmiksi. Kaikkia mikrobeja ei nykytekniikoin edes pystytä viljelemään.

Fosfolipidianalyysi osoitti eri verkostojen sakkojen mikrobiyhteisörakenteen olevan erilaisia. Tällä voi olla merkitystä mm. patogeenimikrobien esiintymiseen ja biofilmin koko toimintaan. Mikrobiyhteisön diversiteetti oli suurempi vanhoissa saostumissa kuin vuoden sisällä kertyneissä saostumissa. Eri verkostoista kerättyjen mikrobiyhteisöjen rakenne uusissa kertymissä oli hyvin samanlainen. Gramnegatiiviset bakteerit olivat yleisin mikrobiryhmä ja ensimmäinen kolonisoija. Näihin mikrobeihin kuuluu potentiaalisia patogeenilajeja kuten Aeromonas ja Pseudomonas.

Sameuden ja mikrobien välinen riippuvuus

Verkostoveden mikrobipitoisuuden jatkuvaan seurantaan ei ole yksinkertaista rutiinianalytiikkaa. Tulokset osoittivat sameuden ja mikrobipitoisuuden korreloivan keskenään. Sameuden automaattinen seuranta antaa siis tietoa myös veden mikrobiologiasta. Sameuden äkkinäinen muutos heijastuu eri mikrobien pitoisuuden kasvuna vedessä. Mikrobit ovat peräisin saostumista. Sameuden nousuun saattaa myös sisältyä infektioriskin kasvu, mikäli verkostojen biofilmeihin on pesiytynyt patogeeneja.

Tutkimuksessa saatiin ensituntuma Suomessa vesijohtoverkostojen saostumien monipuoliseen tutkimiseen. Loppuraportti tutkimuksen tuloksista on valmisteilla. Jatkotutkimuksissa tulisi paneutua syvällisemmin mikrobien kasvuun ja biofilmien muodostukseen vaikuttamiseen. Biofilmien muodostuminen tulisi estää vesilaitosteknisin keinoin (biologisesti stabiilin veden tuotto) ja vedenjakeluverkostoon kohdistuvin (mm. puhdistus) toimenpitein.

Leena Korhonen, KTL
(017) 201 372, leena.korhonen@ktl.fi