بررسی کاربری نانوسیل در گندزدایی استخرهای شنا

مقالات نانوسیل

بررسی کاربری نانوسیل    در گندزدایی استخرهای شنا
چكيده:

گستره وسيعي از ميكروارگانيسمها مي توانند در آب و محيط استخر وجود داشته باشند. برخي از اين ميكروارگانيسمها مي توانند بالقوه و بالفعل سلامتي شناگران را مورد تهديد قرار دهند. بسياري از اين مخاطرات را مي توان با اعمال گندزدايي موثر و مناسب از بين برد و در اين راستا تا كنون از كلرو تركيبات آن در گندزدايي استخر استفاده شده است. بايد توجه داشت كه مقالات و انتشارات اخيربر توليد تركيبات جانبي ناشي از گندزدايي با كلر و اثرات سوء آن تاكيد دارد. به منظور رفع مشكلات بهداشتي ناشي ازكلر و تركيبات جانبي آن، استفاده از مواد و تركيبات گندزداي جايگزين نظير پراكسيد هيدروژن مورد توجه قرار گرفته است. اين مطالعه تاثير نانوسيل (هيدروژن پراكسيد و نقره) بر ميكروارگانيسمهاي شاخص درگندزدايي استخرمطالعه شد. نتايج دال بر اين است كه اين گندزدا بطور موثر در دوز باقيمانده 20 ميلي گرم در ليتر قادر به تامين رهنمودهاي ميكروبي ارائه شده توسط سازمان بهداشت جهاني مي باشد.

مقدمه :

گستره وسيعي از ميكروارگانيسمها مي توانند در آب و محيط استخر وجود داشته باشند. برخي از اين ميكروارگانيسمها مي توانند بالقوه و بالفعل سلامتي شناگران را مورد تهديد قرار دهند. بر اساس انتشارات اخير سازمان بهداشت جهاني، بيماريها و عفونتهاي مختلف مي توانند نه تنها از طريق مدفوع بلكه از راه هايي نظير استفراغ، مخاط، بزاق و پوست در آب استخر منتشر شده و سلامتي شناگران را تهديد كند(WHO, 2006).

آب استخر و محيط اطراف آن ممكن است توسط فرد بيمار آلوده شده و زمينه انتقال آن را به افراد سالم استفاده كننده از استخر فراهم سازد. بسياري از اين مخاطرات را مي توان با اعمال گندزدايي موثر و مناسب از بين برد.

كلر و تركيبات آن بطور گسترده اي در گندزدايي آب استخر استفاده شده است. استفاده گسترده كلر و تركيبات آن در اين زمينه عمدتا به دليل سهولت كاربري و مسايل اقتصادي بوده است. با اين حال بايد توجه داشت كه مقالات و انتشارات اخيربر توليد تركيبات جانبي ناشي از گندزدايي با كلر و اثرات سوء آن تاكيد دارد. در يك مطالعه بر روي 114 استخر در آمريكا، نشان داده شد كه متوسط غلظت كلروفرم در اين استخرها به ميزان 67.1 و حداكثر آن 313 ميكروگرم در ليتر بوده است. در يك مطالعه نيز نشان داده شد كه افراد غير بالغ و بالغ به ترتيب 37 و 16 ميلي ليتر از آب استخر را در حين شنا بطور ناخودآگاه وارد سيستم گوارشي خود مي سازند(Sandel, 1990). بنابراين مواجه شناگران حرفه اي و افرادي كه شنا ورزش غالب آنها است، بطور قابل ملاحظه اي زياد است.

مشكلات تنفسي ناشي از كاربري كلر در استخرهاي شنا نيز بخوبي مورد تحقيق قرار گرفته است. تماس هاي حاد و مزمن كاركنان استخر و بروز عوارض تنفسي و حساسيتها در موارد بسياري گزارش شده است(Nemery et al., 2003). كوهل هامر و همكاران تاثير افزايشي تركيبات ناشي از گندزدايي كلر در استخرهاي شنا را بر تب يونجه نشان دادند(Kohlhammer et al., 2006). در استخرهاي شنا كه با كلر گندزدايي مي شوند، اين تركيبات جانبي مخاطره آميز از طريق بلع، استنشاق ميست، جذب پوستي به بدن وارد مي شوند.

به منظور رفع مشكلات بهداشتي ناشي ازكلر و تركيبات جانبي آن، استفاده از مواد و تركيبات گندزداي جايگزين مورد توجه قرا گرفته است. در سال 1995، تاثير كمپلكس پراكسيدهيدروژن و نقره در غيرفعالسازي اشريشياكلي مورد مطالعه قرار گرفت(Pedahzur et al. 1995). عدم وجود سميت و تركيبات جانبي و تاثير مناسب اين گندزدا بر ميكروارگانيسمهاي هدف، از مزاياي كاربري آن در گندزدايي آب استخر تلقي مي شود. مواجه با 30 ميكروگرم در ليتر از نقره، 30 ميلي گرم در ليتر پراكسيد هيدروژن و تر كيب اين دو به ترتيب 2.87، 0.65، و 5 لوگ كاهش در غيرفعالسازي باكتريها داشته است(Pedahzur et al. 1995).

در پژوهشي ديگر اثر هم افزايي يون نقره و پراكسيد هيدروژن بر غيرفعال سازي اشرشيا كلي K-12 مطالعه شد و سه لوگ كاهش صورت پذيرفت(Pedahzur et al. 1997). از آنجايي كه مطالعات موردي بر روي تاثير كمپلكس پراكسيد هيدروژن و نقره در گندزدايي استخرهاي شنا وجود نداشت، اين مطالعه هدف اصلي خود را بر بررسي تاثير اين گندزدا بر ميكروارگانيسمهاي هدف متمركز نمود.

مواد و روشها: تهيه محلول گندزداي پراكسيد هيدروژن و نقره

در اين مطالعه از محصول تجاري نانوسيل به عنوان منبع پراكسيد هيدروژن و نقره استفاده شد. اين محصول توسط شركت كيميافام فرموله و توليد مي گردد و حاوي 50 درصد پركسيد هيدروژن و 0.05 درصد نقره مي باشد. نقره به عنوان نگهدارنده و پايدارساز و كاتاليست و تشديد كننده اثر پراكسيدهيدروژن عمل مي كند.

استفاده ازنانوسيل در گندزدايي استخر

كارامدي نانوسيل در گندزدايي دو استخر شناي خصوصي مورد ارزيابي واقع شد. يكي از استخرهاي شنا در محيط روباز قرار داشت و در فصل تابستان مورد استفاده قرار مي گرفت و استخر ديگر در محيط بسته و در تمام فصول مورد بهره برداري قرار مي گرفت. حجم آب استخرهاي شناي روبسته و روباز به ترتيب 31.2 و 27 متر مكعب بود. بايد خاطر نشان كرد كه قبل از شروع مطالعه استخرها تميز و با آب پر شدند و قبل از اعمال نانوسيل هيچ گندزدايي مورد استفاده قرار نگرفت. شمارش ميكروبي بعد از چند روز استفاده از استخر انجام و گندزدايي با نانوسيل صورت پذيرفت و آزمونهاي ميكروبي بطور دوره اي انجام شد. بطور كلي دوز نانوسيل براي گندزدايي استخر از 20 تا 70 ميلي گرم در ليتر توصيه شده است. در اين تحقيق هدف تعيين دوز نانوسيل به منظور حصول به بهترين كيفيت ميكروبي بود. بنابراين به تدريج دوز گندزدا افزايش يافت تا اينكه شاخصهاي ميكروبي مربوطه به حد بهينه رسيد. از اين دوز به عنوان دوز مبنا در ساير تكرارها نيز براي شروع كار استفاده شد. در طي پژوهش قبل از اعمال گندزدا و جبران يا افزايش دوز، نمونه برداري ميكروبي براي تعيين دانسيته ميكروارگانيسمهاي هدف قبل از گندزدايي انجام مي شد. همواره دوز مورد نياز براي جبران غلظت مصرف شده اعمال مي گرديد و پس از 24 ساعت باقيمانده نانوسيل اندازه گيري و نمونه هاي ميكروبي اخذ مي گرديد. باقيمانده نانوسيل در آب استخر با استفاده از كيت تعيين پراكسيد هيدروژن HYP-1 شركت هك اندازه گيري شده است. پس از انازه گيري مقدار باقيمانه گندزدا دوز جبراني محاسبه و اعمال مي گرديد.

شاخصهاي ميكروبي و آزمونهاي انجام شده

در اين تحقيق شاخصهاي ميكروبي معرفي شده از سوي سازمان بهداشت جهاني در آخرين نشريات منتشر شده اين سازمان اندازه گيري و پايش شده است. ذيلا مختصرا به معرفي اين شاخص ها و روش تعيين آنها در اين تحقيق اشاره شده است.

شمارش باكتريهاي هتروتروف (HPC): اين شاخص را مي توان به عنوان معياري در خصوص وضعيت كل باكتريهاي يك استخر پذيرفت. اين شاخص بطور كلي وضعيت كيفيت ميكروبي استخر را نشان مي دهد. اين شاخص همچنين براي ارزيابي فعاليتهايي كه به منظور بهسازي كيفي آب استخر انجام مي شوند نيز بكار مي رود. اين شاخص بر طبق روش 9215B كتاب "Standard Methods for the examination of Water and Wastewater " با استفاده از پليت كانت آگار و به روش پور پليت صورت پذيرفته است.

• كليفرمهاي مقاوم به حرارت: اين شاخص به منظور سنجش و پايش آلودگي مدفوعي در آب استخرهاي شنا بكار مي رود. اندازه گيري اين شاخص براساس روش تخمير چند لوله اي كتاب "Standard Methods for the examination of Water and Wastewater " انجام شده است.

• سودوموناس آئروژينوزا: اندازه گيري روتين و دوره اي اين شاخص در آب استخرهاي شنا ازسوي سازمان بهداشت جهاني توصيه شده است. در اين تحقيق سودوموناس آئرو‍ژينوزا با استفاده از كيت سنجش ميلي پور با شماره كاتالوگ MHA000P2P تعيين گرديد.

• استافيلوكوكوس اورئوس: گرچه اندازه گيري روتين اين شاخص توصيه نشده ولي تعيين آن براي بررسي كيفيت ميكروبي زماني كه مشكلات بهداشتي در خصوص آب استخر مورد نظر باشد، انجام خواهد شد. براي تعيين آن در اين پژوهش از محيط كشت زير بر طبق روش USP استفاده شد.

Baird-Parker Agar Base با EY(Egg Yolk) Tellurite Enrichment

نتايج:

بر اساس يافته هاي حاصل از آزمونهاي ميكروبي در استخر روبسته، تغييرات شاخصهاي ميكروبي در برابر دوز باقيمانده گندزدا در شكلهاي 1 تا 3 ارائه شده است. همچنانكه در شكل 1 ملاحظه مي شود، بار رسيدن غلظت باقيمانده نانوسيل به 20 ميلي گرم در ليتر، كاهش سريعي در HPC رخ داده است. و در مقادير غلظت بيشتر اين شاخص به صفر تقليل يافته است. نتايج حاصل از سنجشهاي ميكروبي در استخر روباز در اشكال 4 تا 6 قابل ملاحظه است. به منظور تامين شاخصهاي ميكروبي گفته شده، سعي بر حفظ غلظت باقيمانده نانوسيل در حد 30 ميلي گرم در ليتر بود و پس از آن مقدار باقيمانده براي مطالعه كارامدي گندزداي تحت مطالعه بطور متناسب كاهش و افزايش مي يافت. همچنانكه در شكل 4 نيز ملاحظه مي شود، مقدار HPC با كاهش غلظت باقيمانده از30 ميلي گرم در ليتر، افزايش داشته است. با اين حال با رساندن غلظت باقيمانده نانوسيل به 30 ميلي گرم در ليتر، مقدار شاخص مزبور به صفر رسيده است. علاوه بر اين گرچه با كاهش غلظت باقيمانده از 30 به 20 ميلي گرم در ليتر، شاخص افزايش نشان داده ولي كماكان كمتر از 200 CFU/mL توصيه شده توسط سازمان بهداشت جهاني است. همچنانكه در شكل 5 و 6 ديده مي شود، مقادير سودوموناس آئروژينوزا و استافيلوكوكوس اورئوس با تقليل باقيمانده از 30 به 15 ميلي گرم در ليتر افزايش نشان داد ولي مقادير هر دو شاخص با تامين باقيمانده نانوسيل به ميزان 20 ميلي گرم در ليتر به صفر رسيد. در خصوص كليفرمهاي مقاوم به حرارت دوز باقيمانده 20 ميلي گرم در ليتر براي تامين مقدار رهنمودي سازمان بهداشت جهاني كافي بود.

بحث و نتيجه گيري:

طبق رهنمود سازمان بهداشت جهاني، مقدار HPC در استخر شنا بايد كمتر از 200 CFU/mL باشد. بنابراين طبق يافته هاي اين پژوهش، حفظ باقيمانده نانوسيل به ميزان 20 ميلي گرم در ليتر براي تامين اين رهنمود كافي است. گرچه امروزه كليفرم كل به عنوان يك شاخص تلقي نمي شود، روند تغييرات در شكل 2 مويد اين است كه افزايش دوز باقيمانده نانوسيل به نحو موثر در كاهش اين گونه از باكتريها عمل مي كند. همچنانكه در شكل 2 نيز ملاحظه مي شود، تغيير خاصي در مقدار كليفرمهاي مقاوم به حرارت وجود نداشته است. سازمان بهداشت جهاني براي كليفرمهاي مقاوم به حرارت كه نماينده آلودگي مدفوعي است، مقادير كمتر از يك در صد ميلي ليتر را توصيه نموده كه بنظر مي رسد بخوبي با حفظ دوز باقيمانده نانوسيل به ميزان 20 ميلي گرم در ليتر قابل تامين باشد. همچنانكه در شكل 3 ديده شد با افزايش باقيمانده نانوسيل به 20 ميكروگرم در ليتر به شدت از مقدار سودوموناس آئروژينوزا كاسته شد و به صفر رسيد. بايد توجه كرد كه توصيه سازمان بهداشت جهاني براي استخرهايي كه بطور پيوسته گندزدايي مي شوند در خصوص سودوموناس آئروژينوزا مقدار كمتر از يك در صد ميلي ليتر مي باشد. بنابراين با حفظ مقدار باقيمانده نانوسيل به ميزان 20 ميلي گرم در ليتر و بيشتر مي توان كيفيت ميكروبي خوبي را در استخرهاي شنا انتظار داشت. در ضمن اين تركيب گندزدا تركيبات جانبي مخاطره آميز توليد ننموده و ايجاد حساسيتهاي پوستي و چشمي نمي نمايد. از آنجايي كه تركيبات تجاري با پايه پراكسيد هيدروژن خاصيت جلبك كشي ندارند، استفاده از يك تركيب جلبك كش براي استخرهاي روباز براي جلوگيري از رشد جلبك ضروري است.

منابع:

APHA. (2003). Standard methods for the examination of water and wastewater, 21 ed. American Public Health Association, Washington.

Block, D., (2000), Disinfection, Sterilization, and Preservation, Lippincott Williams & Wilkins; 5 edition.

Borgmann-Strahsen, R. (2003). Comparative assessment of different biocides in swimming pool water. Int. Biodeterior. Biodegrad., 51(4): 291-297.

Dufour, A. P.; Evans, O.; Behymer, T.D.; Cantú, R. (2006). Water ingestion during swimming activities in a pool: A pilot study. J Water Health, 4: 425-430.

Kohlhammer, Y.; Döring, A.; Schäfer, T.; Wichmann, H.-E.; Heinrich J. (2006). Swimming pool attendance and hay fever rates later in life. Allergy ,61 (11): 1305–1309.

Nemery, B.; Hoet, P.H.M.; Norwak, D. (2002). Indoor swimming pools water chlorination and respiratory health. European Respiratory Journal, 19: 790-793.

Pedahzur,R.; Lev, O.; Fattal, B.; Shuval, H.I. (1995). The interaction of silver ions and hydrogen peroxide in the inactivation of E.coli: a preliminary evaluation of a new long acting residual drinking water disinfectant. Water Sci. Technol., 31(5-6): 123-129.

Pedahzur,R.; Shuval, H.I.; Ulitzur, SA. (1997). Silver and hydrogen peroxide as potential drinking water disinfectant:their bactericidal effects and possible modes of action. Water Sci. Technol., 35(11-12): 87-93.

Sandel, B.B. (1990). Disinfection by-products in swimming pools and spas. Olin Corporation Research Center, Report CNHC-RR-90-154, Arch Chemical, Charleston.

WHO (2006). Guidelines for safe recreational water environments Vol. 2: swimming pools and similar environment. WHO press, France.