سامانه مدیریت نشریات علمی دانشگاه شهید بهشتی

دهقان, ریحانه, پیری, خسرو, عبدلی, اصغر. (1404). بررسی روند تغییرات اندوتوکسین از منبع تامین آب آشامیدنی تا آب خروجی از تصفیه خانه (مطالعه موردی: رودخانه جاجرود). , 23(3), 547-562. doi: 10.48308/envs.2023.1302
ریحانه دهقان; خسرو پیری; اصغر عبدلی. "بررسی روند تغییرات اندوتوکسین از منبع تامین آب آشامیدنی تا آب خروجی از تصفیه خانه (مطالعه موردی: رودخانه جاجرود)". , 23, 3, 1404, 547-562. doi: 10.48308/envs.2023.1302
دهقان, ریحانه, پیری, خسرو, عبدلی, اصغر. (1404). 'بررسی روند تغییرات اندوتوکسین از منبع تامین آب آشامیدنی تا آب خروجی از تصفیه خانه (مطالعه موردی: رودخانه جاجرود)', , 23(3), pp. 547-562. doi: 10.48308/envs.2023.1302
دهقان, ریحانه, پیری, خسرو, عبدلی, اصغر. بررسی روند تغییرات اندوتوکسین از منبع تامین آب آشامیدنی تا آب خروجی از تصفیه خانه (مطالعه موردی: رودخانه جاجرود). , 1404; 23(3): 547-562. doi: 10.48308/envs.2023.1302

بررسی روند تغییرات اندوتوکسین از منبع تامین آب آشامیدنی تا آب خروجی از تصفیه خانه (مطالعه موردی: رودخانه جاجرود)

فصلنامه علوم محیطی
مقاله 1، دوره 23، شماره 3، 1404، صفحه 547-562    اصل مقاله (934.67 K)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.48308/envs.2023.1302
نویسندگان
ریحانه دهقان؛ خسرو پیری* ؛ اصغر عبدلی
گروه تنوع زیستی، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
چکیده
سابقه و هدف: هدف از این مطالعه بررسی آلودگی اندوتوکسین به تفکیک اندوتوکسین کل، اندوتوکسین آزاد و متصل به ذرات از سرچشمه رودخانه جاجرود تا سد لتیان و ورودی آب این سد به تصفیه خانه تا آب خروجی و تصفیه شده به منظور شناسایی منبع و سرنوشت انواع اندوتوکسین، شناسایی نقاط کلیدی و بحرانی این آلاینده نوظهور در طول مسیر رودخانه جاجرود و همچنین تاثیر اجرای فرآیندهای تصفیه برکاهش اندوتوکسین تولید شده در هر مرحله و اطمینان از سطح پایین اندوتوکسین در آب آشامیدنی خروجی است؛ تا بر اساس آن نقاط کلیدی و بحرانی فعالیت اندوتوکسین شناسایی و مدیریت گردد.
مواد و روش‌ها: نمونه برداری در فصل پاییز 1401در طول رودخانه جاجرود با در نظر گرفتن اثر فعالیت‌های انسانی، ورود فاضلاب به رودخانه، عمق آب و مسیر رودخانه از ایستگاه‌های آب نیک، بین آب نیک و فشم، فشم، بین فشم و لواسان، لواسان، دریاچه سد لتیان، خروجی آب بعد از دریاچه سد و سعید آباد و همچنین آب ورودی سد لتیان، به تصفیه خانه از آب خام ورودی، آب ورودی کلرزنی شده، آب جداسازی، صافی‌ها، اختلاط سریع و در نهایت آب خروجی از تصفیه خانه انجام شد. جهت نمونه برداری از بطری‌های شیشه ای تیره رنگ استفاده شد. نمونه‌ها در جای خنک نگهداری شد و بلافاصله به آزمایشگاه منتقل گردید. جهت اندازه گیری فعالیت اندوتوکسین ابتدا خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب نمونه برداری اندازه گیری شد. سپس برای اندازه گیری اندوتوکسین به تفکیک اندوتوکسین کل، آزاد و متصل به ذرات از کیت LAL (Kinetic -Chromogeni LaL kit, Bioendo ™ KC0828 ) برای تعیین کمیت اندوتوکسین‌ باکتری‌های گرم منفی استفاده شد.
نتایج و بحث: نتایج این پژوهش نشان داد سطح فعالیت اندوتوکسین در آب رودخانه جاجرود در ایستگاه‌های مختلف نمونه برداری متفاوت بود. میزان اندوتوکسین کل بین Eu/ml 53 تا 85 متغیر بود. اندوتوکسین آزاد و اندوتوکسین متصل به ذرات در ایستگاه‌های مختلف مقدار متفاوتی داشت. بیشترین میزان اندوتوکسین آزاد و متصل به ذرات به ترتیب در ایستگاه‌های خروجی دریاچه سد لتیان و دریاچه سد لتیان مشاهده شد. فعالیت اندوتوکسین کل، آزاد و متصل به ذرات در طی فرآیند تصفیه نیز متغیر بود. میزان اندوتوکسین کل در طی فرآیندهای مختلف بین Eu/ml 0.6 تا 9.4 مشاهده شد. بیشترین فعالیت اندوتوکسین آزاد در آب صافی‌های ته نشینی مشاهده شد در حالی که فعالیت اندوتوکسین متصل به ذرات در آب اختلاط سریع نسبت به سایر نمونه‌ها بیشتر بود. همچنین یک فرآیند کلیدی که نقش مهمی در میزان فعالیت اندوتوکسین هم در طی فرآیند تصفیه و هم در آب خروجی از تصفیه خانه فرآیند کلرزنی است. زیرا در طی این فرآیند ترکیب جامعه میکروبی تغییر خواهد کرد و بدین ترتیب با کاهش و یا افزایش باکتری‌های گرم منفی می‌تواند بر افزایش یا کاهش اندوتوکسین موثر باشد. همچنین میزان کلر آزاد در آب تصفیه شده نیز یکی از موارد حائز اهمیتی است که می‌تواند بر میزان اندوتوکسین پس از خروج از تصفیه خانه موثر باشد. از سوی دیگر کلرزنی سبب لیزسلولی می‌شودکه می‌تواند سطح اندوتوکسین آزاد و متصل به ذرات را نیز افزایش دهد. از جمله ایستگاه‌های کلیدی در طول رودخانه جاجرود نیز با توجه به نتایج به دست آمده آمده ایستگاه‌های نزدیک به مناطق مسکونی هستند که شامل فشم و لواسان زیرا این مناطق با توجه به سطح آلودگی بالایی که دارند محیط مناسبی را برای جامعه میکروبی و باکتری‌های گرم منفی ایجاد می‌کنند.
نتیجه گیری: پیشنهاد می‌شود مطالعات عمیق‌تری در مورد تفاوت در جوامع میکروبی در طول رودخانه جاجرود و تعیین سطح نسبی باکتری‌های گرم منفی به خصوص در نقاط بحرانی با آلودگی بیشتر انجام گردد.
کلیدواژه‌ها
آب آلوده؛ اکوسیستم آبی؛ باکتری هتروترف؛ خصوصیات شیمیایی و فیزیکی آب
عنوان مقاله [English]
Investigating the process of endotoxin changes from the drinking water supply source to the water leaving the treatment plant (Case study: Jajrud River)
نویسندگان [English]
Reyhane Dehghan؛ Khosro Piri؛ Asghar Abdoli
Department of Biodiversity, Institute of Environmental Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]
Background and purpose: The purpose of this study is to investigate endotoxin contamination by separating total endotoxin, free endotoxin, and attached particles from the source of the Jajrud River to the Letian dam and the water inlet of this dam to the treatment plant to the outlet and treated water to identify the source and fate of the types Endotoxin is the identification of the key and critical points of this emerging pollutant along the Jajroud river route, as well as the effect of the implementation of purification processes to reduce the endotoxin produced at each stage and ensure the low level of endotoxin in the outgoing drinking water; to identify and manage the key and critical points of endotoxin activity based on that.
Materials and methods: Sampling in the autumn season of 1401 along the Jajroud River, taking into account the effect of human activities, the entry of sewage into the river, the water depth, and the course of the river from Ab Nik stations, between Ab Nik and Fashm, Fashm, Between Fashm and Lavasan, Lavasan, Letian dam lake, the water outlet after the dam lake and Saeed Abad, as well as the inlet water of Letian dam, to the treatment plant from incoming raw water, chlorinated incoming water, separation water, filters, rapid mixing and Finally, the water was discharged from the treatment plant. Dark glass bottles were used for sampling. The samples were kept cool and immediately transferred to the laboratory. The physical and chemical properties of the sampled water were first measured to measure the activity of endotoxin. Then, the LAL kit (Kinetic-Chromogeni LaL kit, Bioendo ™ KC0828) was used to measure endotoxin by separating total, free, and bound endotoxin.
Results: This research showed that the level of endotoxin activity in Jajrud River water differed in different sampling stations. The amount of total endotoxin varied between 53 and 85 Eu/ml. Free endotoxin and endotoxin bound to particles had different values in other stations. The highest amount of free endotoxin attached to particles was observed in the outlet stations of Letyan Dam Lake and Letyan Dam Lake, respectively. The activity of total endotoxin, free and bound to endotoxin, was also variable during the purification process. The amount of total endotoxin during different processes was observed between 0.6 and 9.4 Eu/ml. The highest activity of free endotoxin was observed in the water of sedimentation filters, while the activity of endotoxin bound to particles in rapid mixing water was higher than in other samples. Also, the chlorination process is a critical process that plays an important role in the amount of endotoxin activity both during the treatment process and in the water leaving the treatment plant. Because during this process, the composition of the microbial community will change, and thus, by reducing or increasing Gram-negative bacteria, it can increase or decrease endotoxin. Also, the amount of free chlorine in purified water is one of the essential things that can affect the amount of endotoxin after leaving the treatment plant. On the other hand, chlorination causes lyses, which can increase free endotoxin bound to particles. According to the results, among the key stations along the Jajrud River are the stations close to the residential areas, which include Fasham and Lavasan because these areas, due to the high level of pollution they have, provide a suitable environment for the microbial community and They create gram-negative bacteria.
Conclusion: It is suggested to carry out more in-depth studies on the difference in microbial communities along the Jajrud River and to determine the relative level of gram-negative bacteria, especially in critical points with more pollution.
کلیدواژه‌ها [English]
polluted water, aquatic ecosystem, heterotrophic bacteria, chemical and physical properties of water
مراجع

Anderson, W. B., Slawson, R. M., & Mayfield, C. I. (2002). Review/Synthèse A review of drinking-water-associated endotoxin, including potential routes of human exposure. Canadian journal of microbiology, 48(7), 567-587.https://doi.org/ 10.1139/w02-061.
Anderson, W. B., Mayfield, C. I., Dixon, D. G., & Huck, P. M. (2003). Endotoxin inactivation by selected drinking water treatment oxidants. Water research, 37(19), 4553-4560. https://doi.org/ 10.1016/j.watres.2003.08.016
Buttke, T. M., & Ingram, L. O. (1975). Comparison of lipopolysaccharides from Agmenellum quadruplicatum to Escherichia coli and Salmonella typhimurium by using thin-layer chromatography. Journal of Bacteriology, 124(3), 1566-1573. https://doi.org/10.1128/jb.124.3.1566-1573.1975
Can, Z., Wenjun, L., Wen, S., Minglu, Z., Lingjia, Q., Cuiping, L., & Fang, T. (2013). Endotoxin contamination and control in surface water sources and a drinking water treatment plant in Beijing, China. Water research, 47(11), 3591-3599. https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.04.009.
Gorbet, M. B., & Sefton, M. V. (2005). Endotoxin: the uninvited guest. Biomaterials, 26(34), 6811-6817. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2005.04.063
Haas, C. N., Meyer, M. A., Paller, M. S., & Zapkin, M. A. (1983). The utility of endotoxins as a surrogate indicator in potable water microbiology. Water research, 17(7), 803-807. https://doi.org/10.1016/ 0043-1354(83)90075-1.
Huang, H., Wu, Q. Y., Yang, Y., & Hu, H. Y. (2011).

Effect of chlorination on endotoxin activities in secondary sewage effluent and typical Gram-negative bacteria. Water research, 45(16), 4751-4757. https://doi.org/10.1016/j.watres.2011.06.013.
Luzio, N. D., & Friedmann, T. J. (1973). Bacterial endotoxins in the environment. Nature, 244(5410), 49-51. https://doi.org/10.1038/244049a0.
Mirjani, M., Soleimani, M., & Salari, V. (2020). An Investigation of the Potential of Vibrio fischeri Bacterium for Monitoring of Oil Pollution in Aqueous Media. JWSS-Isfahan University of Technology, 24(1), 95-106. (In Persian with English abstract). 10.47176/jwss.24.1.41151.
OHKOUCHI, Y., ISHIKAWA, S., TAKAHASHI, K., & ITOH, S. (2007). Factors associated with endotoxin fluctuation in aquatic environment and characterization of endotoxin removal in water treatment process. Environmental Engineering Research, 44, 247-254.https://doi.org/10.11532/ proes1992.44.247.
Rasuli, L., Dehghani, M. H., Aghaei, M., Mahvi, A. H., Mubarak, N. M., & Karri, R. R. (2022). Occurrence and fate of bacterial endotoxins in the environment (air, water, wastewater) and remediation technologies: an overview. Chemosphere, 303, 135089. https://doi.org/10.1016/ j.chemosphere.2022.135089.
Rapala, J., Lahti, K., Räsänen, L. A., Esala, A. L., Niemelä, S. I., & Sivonen, K. (2002). Endotoxins associated with cyanobacteria and their removal during drinking water treatment. Water research, 36(10), 2627-2635. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(01)00478-X.

Simazaki, D., Kubota, R., Suzuki, T., Akiba, M., Nishimura, T., & Kunikane, S. (2015). Occurrence of selected pharmaceuticals at drinking water purification plants in Japan and implications for human health. Water research, 76, 187-200. https://doi.org/10.1016/76.
Simazaki, D., Hirose, M., Hashimoto, H., Yamanaka, S., Takamura, M., Watanabe, J., & Akiba, M. (2018). Occurrence and fate of endotoxin activity at drinking water purification plants and healthcare facilities in Japan. Water research, 145, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.08.009.
Sykora, J. L., & Keleti, G. (1981). Cyanobacteria and endotoxins in drinking water supplies. In The water environment: algal toxins and health (pp. 285-301). Boston, MA: Springer US. https://doi.org/ 10.1007/978-1-4613-3267-1_21
Trent, M. S., Stead, C. M., Tran, A. X., & Hankins, J. V. (2006). Invited review: diversity of endotoxin and its impact on pathogenesis. Journal of endotoxin research, 12(4), 205-223. https://doi.org/10.1177/ 096805190601200402
Zamani, M., Pourmadadi, M., Ebrahimi, S. S.,

Yazdian, F., & Shayeh, J. S. (2022). A novel labeled and label-free dual electrochemical detection of endotoxin based on aptamer-conjugated magnetic reduced graphene oxide-gold nanocomposite. Journal of Electroanalytical Chemistry, 908, 116116. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2022.116116.
Zhang, J., Khan, I., Zhang, Q., Liu, X., Dostalek, J., Liedberg, B., & Wang, Y. (2018). Lipopolysaccharides detection on a grating-coupled surface plasmon resonance smartphone biosensor. Biosensors and Bioelectronics, 99, 312-317. https://doi.org/10.1016/j.bios.2017.07.048.
Zhang, C., Tian, F., Zhang, M., Zhang, Z., Bai, M., Guo, G., ... & Wang, L. (2019). Endotoxin contamination, a potentially important inflammation factor in water and wastewater: A review. Science of The Total Environment, 681, 365-378. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.05.036

آمار
تعداد مشاهده مقاله: 5,609
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,985