DTU Miljøs nye effektiv metode til at screene drikkevand blev demonstreret under Kulturnatten i Miljøministeriet, hvor besøgende stak fingrene i rent vand før og efter en almindelig håndvask. De tydelige resultater overraskede mange. (Foto: DTU Miljø)

Selv om de traditionelle metoder til overvågning af drikkevandskvalitet er pålidelige, er de blandt andet baseret på langsommelig dyrkning af bakterier. Det tager i bedste fald 12 timer at få resultaterne.

I løbet af den tid kan der være drukket meget vand af hanerne i de danske hjem. Det skete i juni i Tune, hvor et stort antal mennesker blev syge efter et uvejr, der fik kloakvandet til at løbe op gennem gamle brønde, videre gennem jorden til en drikkevandsboring i nærheden og videre ud i vandhanerne.

Kaskader af sommerregn har i år fået kloakkerne til at løbe over i søer og vandløb og i nogle tilfælde også over i drikkevandsboringerne. Det har ført til den såkaldte fækale forurening af drikkevandet og har betydet udstedelse af over 20 kogepåbud eller kogeanbefalinger i Danmark.

Derfor er der brug for klar besked på få sekunder, når uheldet er ude, og det svar kan den nye metode fra DTU Miljø give. Ud over en effektiv screening af drikkevand kan den nye metode også give svar på, om det danske badevand er forsvarligt at tage sig en dukkert i.

Enkel metode

Princippet i AQUA Fingerprint er enkelt og illustrativt. Derfor valgte forskerne fra DTU Miljø at demonstrere metoden i en øvelse på Kulturnatten i år, hvor de besøgende kunne få syn for sagn ved at holde fingrene i rent vand før og efter almindelig håndvask.

Det gav to vandprøver, som forskerne herefter kunne gennemlyse for at finde frem til organiske rester, der viser sig som fluorescerende spor i vandprøven. På den måde fik forskerne et lysspektrum, som et computerprogram oversatte til et 'fingeraftryk' af vandet før og efter håndvask.

AQUA Fingerprint før (øverst) og efter vask. Vandprøverne belyses med bølgelængder mellem 200 og 450 nanometer. Farverne skyldes det lys, der tilbagesendes fra de fluorescerende organiske stoffer i vandet, som i dette tilfælde primært stammer fra skidt på fingrene. Fx er det mørkerøde område på printet for prøven før vask udtryk for en relativt høj koncentration af organisk materiale i vandet. (Foto: DTU Miljø)

»Dette hands-on-forsøg er en enkel måde at vise den metode, vi bruger til at påvise fækal forurening i drikkevand på. Vi måler de fluorescerende stoffer, som deltagerne har på fingrene - det kan være madrester, organisk stof fra sved og andre organiske stoffer - på samme måde, som vi måler, om der er fækal forurening i drikkevand,« forklarer professor Erik Arvin, der leder projektet på DTU Miljø.

Selv om deltagerne holdt fingrene i vandet i kort tid, var der markant forskel på fingeraftrykket før og efter håndvask. Det viser, hvor let de organiske stoffer fra fingrene går i opløsning og kan forurene vandet, og hvor følsom testen er over for forurening med selv små mængder organisk materiale. I forskningsprojektet går forskerne et skridt videre.

»I projektet sammenligner vi spektret for de naturlige organiske drikkevandskomponenter, som har en fluorescerende effekt, med spektret for spildvandskomponenterne. Først dokumenterer vi basisspektret af de naturlige komponenter i drikkevandet ved at se på det lys, der typisk stammer fra nedbrudte plantedele. Derefter laver vi en kunstig kontaminering af vandet ved tilsætning af spildevand og sammenligner fluorescensspektrene for at se, hvordan lyset fra spildevandskomponenterne skiller sig ud,« fortæller Erik Arvin om DTU Miljøs rolle i projektet, som er et samarbejde mellem DTU Miljø, DMU (Aarhus Universitet) og Krüger A/S.

Forskerne anvender traditionelle metoder til at registrere det lys, der tilbagesendes fra de fluorescerende organiske stoffer i vandet. Men der skal bruges omfattende talknuseri og avancerede matematiske metoder for at få mest mulig information ud af fluorescensspektret og opløse det i henholdsvis naturlige delkomponenter, som stammer fra grundvandet, og spildevandskomponenter.

Forskerne sammenligner graferne for det rene drikkevand med grafen, der viser det forurenede vand, der indeholder både naturlige komponenter og spildevandskomponenter. Man leder især efter toppunkter, eller peaks, på graferne for det kontaminerede vand. Det er netop disse peaks, der giver svaret på, om vandet er kontamineret, for findes de ikke i rent vand, er de unikke for spildevandet.

Kommunikation med vandledningen

Metoden er enkel og billig og gør det muligt at lave nye målinger hvert eneste sekund. Og projektets ide virker i praksis. Forskergruppen kan påvise omkring to promille spildevand i drikkevand og svømmebadsvand.

Dette hands-on-forsøg er en enkel måde at vise den metode, vi bruger til at påvise fækal forurening i drikkevand på. Vi måler de fluorescerende stoffer, som deltagerne har på fingrene - det kan være madrester, organisk stof fra sved og andre organiske stoffer - på samme måde, som vi måler, om der er fækal forurening i drikkevand.

- Erik Arvin

»Vi ved ikke præcis, hvilke stoffer der giver udslaget, men fra vores basisspektre ved vi, at de ikke findes i drikkevand. Målet er at udvikle en sensor, der kan spore fækal forurening på få sekunder, og som ikke kun leder efter ét men derimod flere peaks fra spildevandskomponenter. Med flere unikke spildevandspeaks er der større sandsynlighed for at afgøre, om der er spildevand i drikke- eller badevandet,« forklarer Erik Arvin og tilføjer, at sensoren skal virke sammen med flere andre sensorer for at øge pålideligheden:

»Der skal indbygges fx fire forskellige elektroder i sensoren - spildevandselektroden og tre elektroder, der måler henholdsvis ledningsevne, ilt og uklarhed i vandet. Når en reaktion fra en elektrode bliver understøttet af reaktioner fra de andre, så har man flere indikationer på det samme. Det giver en større samlet følsomhed på systemet, som er med til at reducere risikoen for 'falske positive', det vil sige udslag, der indikerer, at noget er galt, men som faktisk skyldes andre faktorer«.

Testen er mest nyttig der, hvor der er meget forurening, så en fremtidig model kan være at sætte adskillige sensorer i vandledningsnettet og tæt på potentielle forureningskilder, så de kan sende beskeder tilbage, når der registreres forurening.

Samtidig kan den være nyttig, når man opholder sig steder i verden, hvor vandforsyningen stammer fra floder, der ofte er meget spildevandsbelastede, fortæller Erik Arvin om perspektiverne for projektet, der løber frem til udgangen af 2010.

Lavet i samarbejde med DTU Avisen.