Wsn050811

Очистные сооружения являются неотъемлемой частью систем водоподготовки. Долгое время считалось, что в Германии, где требования к качеству пресной воды очень высоки, такие сооружения вполне справляются со своей задачей. Впрочем, эксперты уже давно указывали на то, что даже в прошедшей полный цикл очистки пресной воде нередко обнаруживается повышенное содержание некоторых биологически активных субстанций, прежде всего, антибиотиков и гормональных препаратов.

Однако с тех пор, как в середине июля в одном из ручьев близ Франкфурта-на-Майне был найден опасный штамм кишечной палочки эшерихии коли, особо остро встала проблема микробиологического загрязнения пресных вод и их очистки. Конечно, речь не идет о том, чтобы водоочистные установки обеспечивали полную стерильность на выходе, но то, что нынешние методы очистки воды от болезнетворных бактерий и прочих патогенных микроорганизмов не всегда эффективны, уже не вызывает сомнений.

Грушевидная ресничная инфузория

Специалист в области молекулярной биологии Вольфганг Айхлер (Wolfgang Eichler), сотрудник ведомства по охране природы, окружающей среды и защите прав потребителей земли Северный Рейн-Вестфалия, некоторое время назад принимал активное участие в одном из научно-исследовательских проектов, главным действующим лицом которого была Tetrahymena pyriformis. Это практически невидимое невооруженным глазом одноклеточное животное - представитель класса ресничных инфузорий - не только распространено в природе в пресноводных водоемах практически повсеместно, но и широко используется как модельный организм в биологических и медицинских исследованиях.

"В принципе эти инфузории имеют форму груши, - говорит Вольфганг Айхлер, - поэтому они и называются Tetrahymena pyriformis, что в переводе с латыни означает Тетрахимена грушевидная. Этот простейший организм является бактериофагом, то есть питается, прежде всего, бактериями, хотя не отказывается и от других органических частиц подходящего размера. У тетрахимены интересный ротовой аппарат: реснички, расположенные возле цитостома, ротового отверстия, образовали особый орган - цилиатуру. Это что-то вроде миниатюрного весла, загоняющего пищу в постоянно открытое ротовое отверстие. То есть грушевидная тетрахимена питается непрерывно, все время, пока живет".

Миллиард бактерий в миллилитре воды

Прожорливость инфузорий и навела ученого на мысль использовать их там, где возникает необходимость избавиться от бактерий, а именно, в воде, прошедшей через очистные сооружения. Вольфганг Айхлер говорит: "В основе идеи лежало осознание того, что применяемые сегодня методы очистки - будь то мембранное фильтрование или ультрафиолетовая стерилизация, а также озонирование, - во-первых, обходятся очень дорого, а во-вторых, не обеспечивают стопроцентную эффективность очистки. На самом деле она составляет 99,9 процентов. Казалось бы, и это тоже очень высокий показатель, но если иметь в виду, что на входе в очистное сооружение в одном миллилитре воды содержится от ста миллионов до миллиарда бактерий, то легко подсчитать, что означает эта самая недостающая одна десятая процента".

Таким образом, в прошедшей очистку воде содержится уйма бактерий, которые попадают затем в ближайшие природные водоемы. А если вспомнить, что в воде обычно присутствуют еще и следы антибиотиков, то становится ясно, сколь высока опасность формирования резистентных штаммов патогенных бактерий. Но могут ли инфузории исправить ситуацию и снизить уровень микробиологического загрязнения сточных вод?

Опыты завершены, впереди испытания

Вместе с Арно Тидтке (Arno Tiedtke), научным сотрудником Института общей биологии и генетики при Мюнстерском университете, Вольфганг Айхлер проверял свою идею в ходе серии лабораторных опытов. В качестве экспериментального корма было использовано три вида бактерий. Ученый говорит: "В заключение мы считаем, что этот метод с высокой долей вероятности можно будет реализовать на практике. Сегодня положение дел таково: лабораторные эксперименты завершены, и я надеюсь, что вскоре мы получим возможность приступить к натурным испытаниям на какой-нибудь модельной водоочистной установке. Тогда и выяснится, функционирует эта идея или нет".

Как должна выглядеть конкретная схема такой очистки, пока не вполне ясно. Либо вода в конце цикла очистки должна будет проходить еще через один дополнительный бассейн с инфузориями, либо в уже существующем бассейне будет установлен содержащий инфузории специальный вращающийся барабан, затянутый мелкоячеистой сеткой, чтобы инфузории не смыло потоком воды. Но уже сейчас ясно, что новый метод очистки имеет ряд преимуществ.

И дешево, и эффективно

Во-первых, он не требует больших расходов, - говорит Вольфганг Айхлер: "Если иметь в виду энергопотребление, то тут, собственно, все ограничивается выращиванием стартовой культуры инфузорий и питанием электропривода вращающегося фильтровального барабана". А во-вторых, такой метод очистки позволит удалять из воды не только бактерии, но и свободно плавающие молекулы ДНК: "Тетрахимена - сластена, она охотно поедает все, что содержит сахар, особенно когда нет бактерий или их мало, - говорит Вольфганг Айхлер. - Но ведь в состав ДНК входит углевод дезоксирибоза - а это ничто иное как моносахарид, то есть, собственно, сахар".

Источником свободно плавающих в воде молекул ДНК являются погибшие и лопнувшие бактерии. Захватывая эти молекулы ДНК, другие бактерии могут обретать нежелательные свойства - например, резистентность к антибиотикам. Поэтому способность инфузорий удалять из воды ДНК имеет очень большое значение. Вопрос лишь в том, смогут ли они ее проявить в условиях реальной водоочистной установки.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева