Microbial dynamics in drinking water biofilms

Abstract

El agua de consumo subministrada a través de las redes de distribución deviene alterada durante su circulación en el mismo debido a la actividad microbiana. Estos cambios en la calidad a menudo afectan al sabor, color y al olor. En otros casos, la calidad sanitaria de agua es alterada debido al recrecimiento bacteriano. La masa del agua, es el mayor hábitat de un sistema de aguas potables, aunque la mayoría de cambios significativos en sus propiedades tienen lugar en las superficies de contacto las cuales están colonizadas por microorganismos creciendo en diferentes comunidades microbianas adaptadas a los bajos niveles de nutrientes, altos niveles de cloro, formando biopelículas. Este trabajo demuestra que el agotamiento de cloro en el suministro de agua es clave para la proliferación microbiana en todo el sistema. Un nivel adecuado de cloro (~ 0,5 mg / l) es suficiente para garantizar la ausencia de biopelículas incluso después de eventos de contaminación microbiana o la entrada de carbono orgánico en el sistema. Sin embargo, la reducción de los niveles de cloro, incluso sin la adición de carbono o el aumento de la carga microbiana suspendida, permite el desarrollo de una comunidad unida en aproximadamente 2 semanas. En este escenario, la liberación de células microbianas en la fase acuosa se incrementó 10 veces en la ausencia de cloro. Episodios posteriores de agotamiento del cloro pueden acelerar el desarrollo de las comunidades microbianas con susceptibilidad reducida a la desinfección en los sistemas de agua potable real. Se necesitan enfoques alternativos de desinfección, no sólo para la distribución de agua potable, sino también para el control del crecimiento de biopelículas En este trabajo se ha evaluado la aplicabilidad de una nueva familia de desinfectantes llamados tiol bismuto (BT), que representan una nueva generación de agentes antibacterianos. Estos agentes están basados en el Bismuto, pero su actividad antibacteriana se ha mejorado notablemente en combinación con ciertos compuestos de tiol lipófilos. BTs exhiben efectos residuales más persistentes que el cloro a pesar de su acción relativamente lenta. BTs podrían ser especialmente útiles para los ecosistemas de agua artificiales en las que es muy difícil mantener un nivel constante de cloro libre, tales como sistemas de agua caliente o torres de refrigeración. Los BT tienen efectos residuales más persistentes que el cloro y la hiper-calefacción en los sistemas de agua. Eficiencia del BT aumentó con la temperatura, pero, al igual que los iones de cobre y plata, su acción es relativamente lenta. La combinación de efectos bactericidas y residuales puede prevenir la acumulación de limo en sistemas de agua caliente.

The water supply released into the distribution system is altered during its passage through the system due to a large extent to microbial activity. These quality changes most often result in complaints about taste, odour, and colour. In other cases, the sanitary quality of water is altered due to bacterial regrowth. The water body is the major habitat of drinking water systems, though the most significant changes in drinking water properties are at contact surfaces, which are colonized by microorganisms growing in diverse microbial communities adapted to low nutrient and high chlorine levels, forming biofilms. This work demonstrates that chorine depletion in the water supply is key to microbial proliferation throughout the system. An adequate level of chlorine (~0.5 mg/l) is enough to ensure the absence of biofilms, even after microbial contamination events or the input of organic carbon into the system. However, reducing chlorine levels, even without adding carbon or increasing the suspended microbial load, allows the development of an attached community in approximately 2 weeks. In this scenario, the release of microbial cells into the water phase increased 10-fold in the absence of chlorine. Subsequent episodes of chlorine depletion may accelerate the development of microbial communities with reduced susceptibility to disinfection in real drinking water systems. Alternative disinfection approaches are needed, not only for the distribution of safe water, but also for the control of biofilm growth. In this job has been evaluated the applicability of a new family of disinfectant called bismuth thiol (BT), which represents a new generation of antibacterial agents. These agents are bismuth based, but their antibacterial activity has been enhanced markedly in combination with certain lipophilic thiol compounds. BTs exhibit more persistent residual effects than chlorine despite their relatively slow action. BTs could be especially useful for artificial water ecosystems in which it is very difficult to maintain a constant level of free chlorine, such as hot water systems or cooling towers. BTs have more persistent residual effects than chlorine and hyper-heating in water systems. BT efficiency increased with temperature but, like copper–silver ions, its action is relatively slow. The combination of bactericidal and residual effects may prevent slime build-up in hot water systems.