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npj Clean Water volume 4, Numero articolo: 48 (2021) Citare questo articolo
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Dettagli sulle metriche
Le soluzioni di cloro sono ampiamente utilizzate per la produzione di acqua potabile biologicamente sicura. La capacità dei sistemi di trattamento dell'acqua potabile al punto di utilizzo [POU] ha guadagnato interesse in luoghi in cui i sistemi di trattamento centralizzati e le reti di distribuzione non sono pratici. Questo studio ha studiato l’attività antimicrobica e anti-biofilm di tre disinfettanti a base di cloro (ioni ipoclorito [OCl-], acido ipocloroso [HOCl] e soluzioni attivate elettrochimicamente [ECAS]) da utilizzare in applicazioni POU per acqua potabile. L'attività antimicrobica relativa è stata confrontata nell'ambito di test in sospensione battericida (BS EN 1040 e BS EN 1276) utilizzando Escherichia coli. L'attività anti-biofilm è stata confrontata utilizzando il noto Pseudomonas aeruginosa sessile all'interno di un reattore a biofilm del Center for Disease Control [CDC]. HOCl ha mostrato la maggiore attività antimicrobica contro l'E. coli planctonico a> 50 mg L−1 di cloro libero, in presenza di carico organico (albume di siero bovino). Tuttavia, l’ECAS ha mostrato un’attività anti-biofilm significativamente maggiore rispetto a OCl e HOCl contro i biofilm di P. aeruginosa a ≥ 50 mg L−1 di cloro libero. Sulla base di queste prove, i disinfettanti in cui HOCl è la specie di cloro dominante (HOCl ed ECAS) sarebbero appropriati disinfettanti alternativi a base di cloro per le applicazioni POU sull'acqua potabile.
Una delle principali fonti di malattie umane è rappresentata dal consumo di acqua biologicamente contaminata1. Ciò è particolarmente rilevante per i paesi a basso reddito (ovvero il reddito nazionale lordo [RNL] pro capite è <1.025 dollari) e per i paesi meno sviluppati (46 paesi a basso reddito che affrontano gravi ostacoli strutturali allo sviluppo sostenibile) dove circa il 30% della popolazione, in media, avere accesso ai servizi igienico-sanitari di base2. Ciò è in contrasto con i paesi a reddito medio-alto (RNL pro capite $ 4.036 – $ 12.475) e ad alto reddito (RNL pro capite > $ 12.476) che utilizzano prevalentemente sistemi centralizzati di trattamento dell’acqua potabile per garantire la produzione e la fornitura di acqua biologicamente sicura3. Il ruolo principale della disinfezione dell’acqua potabile è quello di controllare i microrganismi patogeni e di garantire che l’acqua trattata sia biologicamente sicura da bere. Il cloro, sotto forma di ipoclorito di sodio [NaOCl], è il disinfettante più comune grazie al basso costo e alle efficaci proprietà antimicrobiche4. La presenza di cloro residuo (0,5–5 mg L−1) all'interno delle reti di ridistribuzione limita la ricrescita microbica, contribuendo a mantenere l'acqua biologicamente sicura nel punto di consegna3. Organismi indicatori come Escherichia coli, coliformi totali, Enterococchi e Clostridium perfingens3,5, che suggeriscono la presenza di materiale fecale, vengono monitorati per garantire l'efficacia dei processi di trattamento di disinfezione. Il limite raccomandato per questi organismi indicatori nell'acqua trattata è zero CFU 100 mL−1, a causa della loro potenziale natura patogena3,5. Sfortunatamente, l’uso di disinfettanti a base di cloro dà luogo alla formazione di sottoprodotti della disinfezione [DBP]6,7 come i trialometani8 e gli acidi aloacetici9. È noto che tali sottoprodotti presentano proprietà mutagene e cancerogene10 e sono pertanto altamente indesiderabili.
Point-of-use [POU] drinking water treatment systems do not require distribution networks and therefore negate the need to maintain residual chlorine levels. The World Health Organization recommends free chlorine concentrations of between 0.2 and 0.5 mg L−1 at point of delivery and use3. The use of conventional chlorine-based disinfectants, such as hypochlorite (OCl-), within POU water disinfection requires the storage and transportation of hazardous chemicals and can also cause the formation of harmful DBPs and the deterioration of taste and odour11. Ultraviolet and ozone are well established as disinfection technologies within both decentralised/POU12,13 and large scale drinking water treatment14,3.3.CO;2-1." href="/articles/s41545-021-00139-w#ref-CR15" id="ref-link-section-d222113761e520"15, but an added benefit of implementing electrochemcially activated solutions [ECAS] is it has capability to be used externally to water treatment systems as part of food production16,17 or in healthcare settings18,19. A limited number of studies have compared ECAS against commonly used chlorine agents for decentralised disinfection applications20,21. Although these preliminary studies were promising, neither study reported the pH of the ECAS studied or their effectiveness against biofilms./p>