Forskere fremmer ny teknologi til beskyttelse af drikkevand fra Lake Erie algetoksiner

Før vandkrisen i Toledo i 2014 efterlod en halv million indbyggere uden sikkert drikkevand i tre dage, Dr. Jason Huntleys forskning ved University of Toledo fokuserede på bakterier, der forårsager lungebetændelse.

Efter den skadelige algblomstring fik byen Toledos rådgivning om "Drik ikke", mikrobiologen udvidede sine forskningsprojekter til at målrette mod mikrocystin.

"Jeg bor her, og jeg har en ung søn, "sagde Huntley, lektor i UT -afdelingen for medicinsk mikrobiologi og immunologi ved College of Medicine and Life Sciences. "Jeg vil ikke have toksiner i vandet, og jeg er forpligtet til at hjælpe vandrensningsanlægget med at beskytte offentligheden. "

Huntleys forskningslaboratorium har for nylig gjort store fremskridt i sin mission om at skabe et biofilter, der bruger naturligt forekommende Lake Erie -bakterier til at fjerne mikrocystin frigivet af skadelige algblomster fra drikkevand, reducere eller eliminere brugen af ​​klor og andre kemikalier.

"Vi har identificeret grupper af bakterier i Lake Erie, der kan bruges til naturligt at rense vand. Så vidt vi ved, disse bakterier er ikke tidligere blevet brugt til at bekæmpe skadelige algeblomster i andre dele af verden, "Sagde Huntley.

Mikrobiologerne isolerede med succes bakterier fra Erie-søen, der nedbryder mikrocystintoksinet kendt som MC-LR-det mest giftige, mest almindelige og tættest forbundet med leverkræft og andre sygdomme - med en daglig hastighed på op til 19 dele pr. milliard (ppb).

Vandanalytikere og toksikologer måler mikrocystin og andre forurenende stoffer ved hjælp af metriket ppb; en ppb er en del i 1 mia. Disse ppb -tal er vigtige for menneskers sundhed, fordi U.S. Environmental Protection Agency anbefaler, at små børn ikke drikker vand, der indeholder mere end 0,3 ppb microcystin, og voksne ikke drikker vand, der indeholder mere end 1,6 ppb microcystin.

"De bakterier, vi har identificeret, kan nedbryde meget mere toksin, end det blev rapporteret i vandkrisen i 2014, "Huntley sagde." Baseret på registrerede toksinniveauer i Erie -søen i de seneste år, disse satser ville effektivt kunne fjerne mikrocystin fra vandforsyninger. "

Ingen af ​​de 13 mikrocystin-nedbrydende bakterielle isolater har været forbundet med sygdom hos mennesker, så deres brug i fremtidige vandrensende biofiltre er usandsynligt en bekymring for folkesundheden. De identificerede bakterier omfatter Flectobacillus major, Pseudomonas lutea, Agrobacterium albertimagni, Leadbetterella byssophila, Pseudomonas putida, Flectobacillus major, Pseudomonas hunanensis, Runella slithyformis, Porphyrobacter sp., Pseudomonas parafulva, Sphingobium yanoikuyae, Pseudomonas fluorescens og Sphingobium yanoikuyae.

Forskningen er offentliggjort i februar -udgaven af Journal of Great Lakes Research .

Forskere i Australien, Kina og andre lande har også identificeret bakterier, der kan tygge og nedbryde mikrocystin fra algeblomster, imidlertid, Huntley sagde, at disse specifikke typer bakterier ikke blev fundet i nogen af ​​hans Lake Erie -undersøgelser.

Tretten vandprøver, der blev brugt til undersøgelsen, blev indsamlet fra synlige algeblomster i somrene 2014 og 2015 i det vestlige bassin ved Erie -søen. Forskerne tilføjede MC-LR til hver vandprøve hver tredje til fire dage i cirka fire uger, sammen med en kontrolgruppe, der ikke modtog yderligere MC-LR.

Laboratoriet brugte flere metoder til at bekræfte mikrocystins nedbrydningsresultater, herunder massespektrometri og ELISA -testen som er standardmetoden, som vandbehandlingsanlægsoperatører bruger til at måle mikrocystinkoncentrationen i algeblomstersæsonen.

Hans laboratorium er nu i gang med at identificere de enzymatiske veje, bakterierne bruger til at nedbryde mikrocystin.

I øjeblikket, kommunale vandrensningsanlæg fjerner eller nedbryder mikrocystin ved hjælp af metoder såsom chlorering, ozonering, aktivt kul adsorption og flokkulering.

"Disse teknikker er ikke ideelle på grund af høje omkostninger, begrænset effektivitet ved fjernelse, og de fører til produktion af skadelige biprodukter eller farligt affald, "Huntley sagde." Biofiltre er et omkostningseffektivt og sikkert alternativ til brug af kemikalier og andre konventionelle metoder til vandbehandling. "

"Vi er meget begejstrede for forskningen og resultaterne, "sagde Andrew McClure, administrator for byen Toledos Collins Park vandrensningsanlæg. "Vi har haft indledende samtaler med Dr. Huntley om måder, hvorpå vi kan implementere det som en behandlingsteknik i vores anlægs proces."

Huntleys team udvikler og tester biofiltre - vandfiltre, der indeholder de specialiserede bakterier, der nedbryder mikrocystintoksiner fra søvand, når det strømmer gennem filtret. Huntley har et foreløbigt patent på denne teknologi.

Forskningen blev støttet af tilskud fra Ohio Department of Higher Education gennem statens skadelige Algal Bloom Research Initiative, som består af 54 videnskabsteam på universiteter i hele staten, der søger løsninger til at håndtere giftige alger i Erie -søen.