חבל הירדן

פירוק המשאבה בתחנת מנשה
כתב וצילם: אלכסיי פרץ

המשאבה הראשית בתחנת מנשה תוכננה בשנת 1965 ונבנתה בהתאמה מלאה (Tailor made) לתחנה ספציפית זו. המשאבה היא צנטריפוגלית אופקית, מקטגוריית ציוד שאיבה כבד (Large Scale Pumps), בעלת קוטר יניקה וסניקה 1800 מ"מ. במשאבה מותקן מאיץ עם כפות שמתכווננות באמצעות מערכת הידרו-מכנית ייחודית. המשאבה תוכננה ויוצרה על ידי מפעל Riva Calzoni, איטליה, נמנה כיום עם החברות המרכיבות את קונצרן Voith.
בהפעלות מתוכננות של "תחנת מנשה" התגלתה תקלה במערכת ויסות הכפות של המשאבה הראשית. תקלה זו הינה תקלה משביתה ליחידת השאיבה.
במהלך יולי 2015 סיימו צוותי חבל הירדן, בליווי מפקח של חברת Voith, פירוק מלא של המשאבה. זו הפעם הראשונה שפירוקים בהיקף זה בוצעו מעת הקמת התחנה.
הפירוק המלא של המשאבה הראשית היווה אתגר מכני-הנדסי מורכב מפאת ייחודיות הציוד ומורכבות מבנה המשאבה. במהלך הפירוקים נתגלתה במלואה מורכבות המכלולים המכניים של המשאבה הראשית. לפי המידע שהתקבל ממפקח חברת Voith, המשאבה מהדגם הקיים בתחנה נבנתה במפעל היצרן פעם אחת בהיסטוריה, וחלק מהרעיונות ההנדסיים הכלולים בה פותחו ויושמו רק עבור משאבה ספציפית זו. עבודת הפירוק נמשכה 6 שבועות. מבנה המשאבה חייב את עובדי חבל הירדן לתכנן וליישם פתרונות טכניים ייעודיים לפתרון בעיות במהלך העבודה ולשיפור תהליכי הפירוק השונים.
החלקים שפורקו נארזו ונשלחו למפעל היצרן באיטליה, שם הם ישופצו ולאחר מכן יוחזרו לארץ להתקנתם.
החזרת המשאבה לזמינה צפויה בתחילת הרבעון השני של שנת 2016.

הפחתה של היווצרות טריהלומתנים במי "המוביל הארצי"
היערכות חבל הירדן על ידי יישום כלור דיאוקסיד
מאת: ד"ר סמיר חטוקאי

מי כנרת המסופקים לשתייה ב"מוביל הארצי" עוברים סינון ב"מפעל הסינון המרכזי" ב"אתר אשכול", ולאחריו חיטוי, כנדרש בתקנות בריאות העם למניעת תחלואה מפתוגנים שמקורם במים. התועלת בחיטוי מי שתייה באמצעות כלור הינה עצומה וכיום כמעט שאין לו תחליף, אך הוא מייצר חומרי לוואי בלתי רצויים בחיטוי מים שמכילים חומרים אורגניים מומסים, הקיימים במי הכינרת. הכלור מגיב עם חלק מהחומרים האורגניים ונוצרים חומרים הנקראים טריהלומתנים, החשודים כתורמים לעלייה באחוז התחלואה בסוגים מסוימים של סרטן. יש להדגיש שהפוטנציאל לתחלואה יכול להתממש רק לאחר ששותים מים המכילים טריהלומתנים בריכוז מעל המותר בתקן מי שתייה (100 מיקרוגרם/ליטר) במשך שנים רבות. 
 
חברת "מקורות" מקיימת כל השנים באופן קבוע מעקב אחר התפתחות טריהלומתנים לאורך "המוביל הארצי" ובמערכות אספקת המים בתחומי מרחב הצפון ומרחב המרכז. הנתונים שמתקבלים מראים שבנקודות מסוימות הערכים גבוהים אבל מספר החריגות מועט, והם מקבלים פתרון באמצעות שינוי מקור המים או מיהול המים במים שבהם ריכוז טריהלומתנים נמוך.

נוצר חשש אמיתי שהערכים של טריהלומתנים שיתקבלו במערכות אספקת המים יהיו מעל המותר בתקנות ו"מקורות" תידרש לפעול למתן פתרון. לפיכך ביצעה חברת "מקורות" סקר לבחינה של התפתחות טריהלומתנים במי "המוביל הארצי" ובדיקה של אמצעים להפחתה שלהם בשלוש מערכות אספקת מים: חיפה, עפולה וחבר (תענכים) (איור 1). העבודה בוצעה במשותף על ידי שתי חברות התכנון: "תה"ל מהנדסים" ו-CDM האמריקאית, שהינה חברה מובילה בתחום זה בארה"ב ובעולם. במסגרת העבודה הוכנה דיאגרמה המאפשרת הערכה של התפתחות טריהלומתנים כתלות בגיל המים עבור שלושה תרחישי איכות מים שונים להתפתחות טריהלומתנים: תרחיש איכות מים גרועה, תרחיש איכות מים טובה ותרחיש איכות מים ממוצעת (איור 2). בדיאגרמה הוצבו קווים התוחמים את הערכים של טריהלומתנים המתקבלים עבור שלושת מערכות האספקה: חיפה, עפולה וחבר. כך לדוגמה, במים באיכות גרועה ביציאה ממאגר מים מסוננים כבר מתפתחים טריהלומתנים בריכוז של כמעט 50 מיקרוגרם/ליטר. לאחר כ-120 שעות ריכוזם עולה מעל 100 מיקרוגרם/ליטר - הריכוז המרבי המותר במי שתייה.

יישום כלור דיאוקסיד כמחטא ראשי במי "המוביל הארצי" עלה לאורך כל העבודה כחלופה טובה להפחתה של היווצרות טריהלומתנים. כלור דיאוקסיד כמחטא אינו יוצר טריהלומתנים כפי שעושה הכלור, אך מייצר כלוריט שריכוזו מוגבל ל-1 מג"ל במי שתייה. כלור דיאוקסיד אינו יכול לשמש כמחטא יחיד מכיוון שהוא דועך מהר מאוד, לכן בכל מקרה צריך יהיה להוסיף כלור שיישאר כמחטא במערכת האספקה. הוספה של כלור דיאוקסיד עשויה, בפעולת החמצון שלו, להמיר חלק מהחומרים האורגניים לחומרים שאינם מגיבים עם כלור ליצירה של טריהלומתנים. בנוסף, יישום של כלורדיאוקסיד ורק לאחר מכן יישום של כלור, מפחית את "גיל המים" ליצירת טריהלומתאנים בנוכחות כלור. היתרון של כלור דיאוקסיד הוא בכך שהמתקנים קיימים ב"אתר אשכול" ויישומו נעשה כמחמצן מקדים לסינון. בנוסף - לחבל הירדן קיים ידע וניסיון רב שנים בעבודה איתו כמחטא נוסף לכלור.

בחבל הירדן נעשתה בדיקה בתנאי מעבדה, המדמה תרחיש של הוספה של כלור דיאוקסיד בכניסה למאגר מים מסוננים והוספה של כלור ביציאה מהמאגר. התקבלו תוצאות מעניינות ומבטיחות. במינונים של כלור 1.2 ו-1.5 מג"ל ללא כלור דיאוקסיד התפתחו טריהלומתנים עד לערך של 70 מיקרוגרם/ליטר, וזאת בהתאמה למה שמתקבל בשטח בתרחיש איכות מים גרועה (איור 3). לעומת זאת, כשכלור דיאוקסיד במינונים 0.3, 0.4 ו-0.5 מג"ל יושם כמחטא ראשי, ולאחר שש שעות (מדמה את זמן השהיה במאגר מים מסוננים) הוסף למים כלור במינון 1.0 מג"ל, הערכים שהתקבלו היו סביב 40 מיקרוגרם/ליטר, כלומר צמצום של כ-40% בריכוז טריהלומתנים. ניסויים נוספים ייעשו בהמשך גם במינונים גדולים יותר של כלור דיאוקסיד.

חבל הירדן נערך בשטח ומכין ב"מפעל הסינון המרכזי" את מערכות כלור דיאוקסיד לתוכנית הפעלה המחודשת של "מפעל הסינון המרכזי" בשנת 2016. בנוסף תוכן תוכנית מדוקדקת למעקב אחר התפתחות טריהלומתנים, כלוריט כלורט (תוצרי לוואי של כלור דיאוקסיד) ותופעות נוספות שעלולות להתפתח בשטח. העבודה תיעשה בהשתתפות אנשי מקצוע מחבל הירדן, מרחב הצפון, המעבדה המרכזית ויחידת איכות מים במטה. הצלחתו של יישום כלור דיאוקסיד בהפחתה של תריהלומתנים תהיה בעלת תועלת רבה מאוד, מאחר שעלויות השקעה במתקנים תהיה נמוכה יחסית מאחר שהם כבר קיימים, עלויות התפעול גם הן עשויות להיות נמוכות בהשוואה לחלופות טיפול אחרות, והחשוב ביותר הוא שמי הכנרת ימשיכו להוות מקור חשוב כמי שתייה איכותיים ובמחיר תחרותי.

מפה של מערכת מוביל המים הארצי ושלוש מערכות אספקת מים שנבדקו בסקר להפחתה של היווצרות טריהלומתנים: חיפה, עפולה וחבר (תענכים)
איור: - תה"ל CMD

דיאגרמה לחיזוי התפתחות טריהלומתנים כתלות בגיל המים עבור שלושה תרחישים שונים לאיכות מים: איכות מים גרועה, איכות מים טובה ואיכות מים ממוצעת
 איור: תה"ל CMD

טכנולוגיות חדישות לזיהוי ביומולקולארי של חיידקים במים


מאת: ד"ר עודד סוואד, ד"ר דנה עטיה גליקין, ד"ר דלית ויזל אוחיון, יחידת המעבדה המרכזית ואגן ההיקוות, חבל הירדן

בשנה האחרונה התחלנו לבחון במעבדה המרכזית של "מקורות" היתכנות שימוש בטכנולוגיות חדישות לזיהוי ביומולקולארי של חיידקים ומיקרואורגניזמים אחרים במי שתייה, בשפכים, במתקני קידוח ובממברנות התפלה. הטכנולוגיות מבוססות על שימוש במכשירים מקבוצת ה-RT qPCR, כמו זה המופעל בשנים האחרונות במעבדה המרכזית. הטכנולוגיה מאפשרת לבצע, תוך מספר שעות, הכפלה סימולטנית של מקטעי DNA פי מיליארדים, וזיהוי של המקטעים הייחודיים לחיידקים השונים. החידוש הינו שבמקום לחפש הימצאות של מיני חיידקים מסוימים המהווים אינדיקציה לזיהום מי שתייה בשפכים (למשל - חיידקי המעיים א. קולי או סטרפטוקוקוס צואתי), הטכנולוגיות החדישות שאנו בוחנים כרגע מאפשרות לסרוק, לזהות ולכמת את כל אוכלוסיות החיידקים בדוגמה. שיטות אלו, הנקראות "טכנולוגיות הדור הבא של ריצוף DNA"
(NGS - Next Generation Sequencing), צפויות להוביל את תחום הזיהוי המיקרוביאלי בעשור הבא בתעשייה וברפואה. שיטות ה-NGS יאפשרו לזהות אוכלוסיות ומיני חיידקים ומיקרואורגניזמים אחרים שאינם ידועים כלל למדע, ואשר עשויה להיות להם חשיבות גדולה כגורמי מחלות או כמשתתפים, מזיקים או מועילים, בתהליכים מיקרוביאליים בטבע ובמתקנים תהליכיים הנדסיים.

לאחרונה הצלחנו להדגים, תוך שימוש בטכנולוגיות NGS, את היכולות החזקות של השיטה. למשל, בסקר שערכנו בחודש אוקטובר 2015, מצאנו שאוכלוסיית החיידקים שגרמה לאילוח הממברנות במתפיל אשדוד החדש כללה יותר מ-300 מיני חיידקים, שהדומיננטי ביניהם היה ממשפחת ה-Rhodobacteraceae. מיני חיידקים ממשפחה זו ידועים כמצויים במי הים התיכון, ונמצאו, במחקר שערכנו לפני מספר שנים במסגרת פרויקט "מגנ"ט ביופאולינג", כגורם אילוח ראשי במתפיל פלמחים. באופן דומה אפיינו לאחרונה בטכנולוגיית NGS את אוכלוסיות החיידקים המצויות במתקני התפלה בערבה, ואיששנו בדרך זו את התצפיות הקודמות שלנו מבדיקות המעבדה הרגילות, לפיהן החיידקים הנפוצים ביותר בממברנות של מתפילים אלו הינם ממינים מפרקי גופרית וברזל. במחקר NGS נוסף, שאנו עורכים ביחד עם פרופ' אריאל קושמרו מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב, הצלחנו לאחרונה לזהות את אוכלוסיות החיידקים הגורמות לאילוח בקידוחים בערבה (איור 1). בעבודות שדה אלו היו שותפים גם צבי יצחק וד"ר שרון זמורה נחום ממרחב הדרום.

ביחד עם יחידת "ווטק" ועם יחידת איכות המים, אנו בוחנים כעת את האפשרות להשתתף בפרויקטים לאומיים ובין-לאומיים, שיאפשרו מימון של פיתוח והטמעת שיטות NGS במעבדה המרכזית של "מקורות". מימוש התוכנית יאפשר לנו לבצע בשנים הקרובות סקרים ביומולקולריים נרחבים במקורות מים, במתקני טיפול ובמערכות האספקה. בעתיד נוכל אף לנצל טכנולוגיה זו לבידוד ולגידול תרביות חיידקים ממינים מועדפים, למטרות ביומניפולציה: במתקני טיפול ננסה לדכא התפתחות של אוכלוסיות מיקרואורגניזמים מזיקות ולעודד במקומן התרבות של אוכלוסיות אחרות, המועילות לתהליכי הטיהור, הסינון וההתפלה.



טכנולוגיות חדישות לזיהוי ביומולקולארי של חיידקים במים

דיאגרמות של אוכלוסיות החיידקים שזוהו בסקרים שערכנו בשנתיים האחרונות בשלושה קידוחים בערבה (גרופית 4, עידן 5 ושיזף 2) בעזרת טכנולוגיית NGS ועיבוד בתוכנות ביואינפורמטיקה ייעודיות. חלק ממיני החיידקים שנמצאו בדוגמאות (מסומנים באיור התחתון בנקודות אדומות), הראו בניסויי מעבדה שערכנו יכולת מוגברת ביצירת אילוח.

הסמכת מעבדות "מקורות"

מאת: מִנהלת המעבדות הארצית – ד"ר רם פורת, מנהל יחידת המעבדות ואגן ההיקוות; ד"ר ליליה סימחוביץ, הכימאית הארצית; ד"ר דלית ויזל אוחיון, הבקטריולוגית הארצית; אביטל לירן, מנהלת איכות המעבדות ושירות הלקוחות; כרמית עודי זילכה, מנהלת מעבדת אגן ההיקוות; אורית שולטו, מנהלת מעבדת ראש העין; אורלי הורוביץ, מנהלת מעבדת אשקלון; אלבינה נירנברג, מנהלת מעבדת השפד"ן; עליזה מויאל, מנהלת מעבדת אילת

לחברת מקורות שש מעבדות ברחבי הארץ: המעבדה המרכזית ב"אתר אשכול", מעבדת אגן ההיקוות ב"אתר ספיר", מעבדת ראש העין, מעבדת אשקלון, מעבדת אילת ומעבדת השפד"ן. מעבדות אלו מהוות את מערך בקרת האיכות של המים שמספקת החברה. כמות הבדיקות הגדולה הנדרשת לבקרה יומיומית של איכות המים הארצית, כמתחייב מהתקנות ומהצרכים התפעוליים, דורשת הפעלה של שש המעבדות התפעוליות בפריסה כלל ארצית, מ"אתר ספיר" בצפון הארץ ועד לאילת בדרום. מעבדות "מקורות" זמינות 365 ימים בשנה, 7 ימים בשבוע, 24 שעות ביממה לביצוע בדיקות איכות מים במוצר המזון הרגיש והנפוץ ביותר, מי שתייה, כמו גם לביצוע בדיקות מים בשלבים חיוניים של תהליכי הטיפול במים לחקלאות ולתעשייה. במעבדות מבוצעות בדיקות כימיות, בקטריולוגיות וביולוגיות במי שתייה, מים עיליים, מי תהום, שפכים, קולחים, בוצות, מי ים ומים מותפלים.

החל ב-2006, שש המעבדות של "מקורות" מוסמכות על ידי "הרשות הלאומית להסמכת מעבדות" לפי תקן ISO 17025. הסמכה זו נדרשת כתנאי להכרה על ידי משרד הבריאות במעבדות, לבדיקת פרמטרים הכלולים בתקנות בריאות העם במים, קולחים ושפכים.

אחת למספר שנים מתבצעים במעבדות מבדקים של משרד הבריאות, ואחת לשנתיים -  מבדקים מקיפים על ידי "הרשות הלאומית להסמכת מעבדות". במבדקים אלו נבחנים ההיבטים המקצועיים והניהוליים של המעבדות לפי דרישות תקן ה-ISO. כל מבדק אורך בין יום ליומיים, על ידי מספר בוחנים במקביל, הבודקים הן את איכות ביצוע הבדיקות המעבדתיות והן את הקיום המעשי של נהלי העבודה הכלליים על ידי טכנאי המעבדה והמנהלים.

ניהול המעבדות ושמירה על ההסמכה לפי תקן ה-ISO דורש עבודה יומיומית לאורך כל השנה. העבודה כוללת כיולים ובקרות איכות בביצוע כל בדיקה אנליטית, רענון מתמיד של העובדים והמנהלים בנוהלי השיטות ובנוהלי העבודה הכלליים, וביצוע מבדקים פנימיים תדירים על ידי עובדים ומנהלי המעבדות בתוך כל מעבדה ובין מעבדות. התקן מחייב גם ביצוע מבחני ביקורת בהם אנו בודקים מדגמים "נעלמים", והשוואת תוצאות בדיקות המעבדות שלנו לתוצאות הבדיקות של מעבדות אחרות בעולם (איור 1). מינהלת המעבדות (שחבריה הינם מחברי מאמר זה) מתכנסת אחת לרבעון לדיון של יום שלם בסוגיות ניהול ותפעול המעבדות לפי תקן ה-ISO, ואחת לשנה מופץ, לפי דרישות התקן, "דו"ח סקר הנהלה". בכל שנה מתקיים דיון על בסיס דו"ח סקר ההנהלה, בו מוצגים להנהלה הראשית תוצאות המבדקים הפנימיים והחיצוניים, אי ההתאמות בביצוע השיטות האנליטיות ובביצוע נוהלי העבודה הכלליים, וסטאטוס ביצוע הפעולות המתקנות.

בחודש יוני השנה עברנו בהצלחה רבה את מבדקי ההכרה על ידי משרד הבריאות במעבדה המרכזית ובמעבדות שפד"ן, ראש העין ואילת (המבדק במעבדת אשקלון נדחה לשנה הבאה). בדצמבר 2013 עברו כל המעבדות בהצלחה רבה את מבדק "הרשות הלאומית להסמכת מעבדות". בשבועות הקרובים (דצמבר 2015) יערכו בכל המעבדות מבדקי הסמכה דו-שנתיים נוספים על ידי הרשות להסמכה, ואנו בטוחים שנקבל גם בהם, כפי שקיבלנו במבדקים בעבר, ציונים טובים מאד. 





תוצאות המעבדה הכימית המרכזית של "מקורות" במבדקים בין-לאומיים. בכל מבדק מועברים על ידי מנהלי התוכנית הבין-לאומית לכ-200 מעבדות ברחבי העולם מדגמים "נעלמים", לבדיקת שורה של מדדי איכות מים. תוצאות הבדיקה של כל חומר מכל מעבדה מוחזרות באינטרנט למנהלי התוכנית, ומושוות על ידם לתוצאות הבדיקות של שאר המעבדות. באיור ניתן לראות שמאז שנת 2000 התוצאות שלנו היו בטווח 20 האחוזים העליונים של התוצאות מכל המעבדות הבין לאומיות (רובן בארה"ב) המשתתפות בתוכנית.





מכשור מתקדם במעבדות "מקורות".
מימין - מכשיר ה-ICP-MS החדש המשמש במעבדה המרכזית לביצוע בדיקת מתכות כבדות לפי התקנות החדשות לאיכותם של מי השתייה.
צילום: רם פורת
משמאל - מכשיר  LC/MS/MS, המשמש במעבדה המרכזית לבדיקת ריכוזי מיקרו-מזהמים אורגניים במי שתייה ובמי ה שקיה חקלאית.
צילום: גדי זעירא

הטמעת שיטה מהירה למדידה של רעלני אצות כחוליות מהכנרת
מאת: גדי זעירא, ד"ר ליליה סימחוביץ, מרינה גולדשטיין, ירון פיטקובסקי, ד"ר בוני אזולאי, יחידת המעבדה המרכזית ואגן ההיקוות, חבל הירדן

האצות הכחוליות מיקרוציסטיס (Microcystis aeruginosa) ואפניזומנון (Aphanizomenon ovalisporum, איור 1) מופיעות בכנרת בעונות שונות של השנה. המיקרוציסטיס מסוגלת לייצר רעלנים מיקרוציסטיניים והאפניזומנון - את הרעלן צילינדרוספרמופסין. בריכוזים גבוהים, שני סוגי הרעלנים עלולים להיות רעילים לאדם וליונקים אחרים. ריכוז של 1 מק"ג מיקרוציסטין LR  לליטר אומץ כתקן הישראלי, והוא מקובל בעולם כסָף לשימוש יומיומי במים ללא סכנה של השפעות בריאותיות ארוכות טווח. ערך תקן זהה מומלץ גם עבור הרעלן צילינדרוספרמופסין.

ב"מוביל הארצי" ובמפעלי המים טבריה ואלומות מסולקים המושבות והתאים של שתי האצות באופן אבסולוטי בתהליכי החיטוי, ההפתתה, השיקוע והסינון. בניטור שערכנו בעשורים האחרונים הראינו שבמפעלי המים של "מקורות", שני סוגי הרעלנים מנוטרלים ומסולקים לחלוטין בתהליכי ההכלרה והסינון.

השנה התחלנו להטמיע במעבדה המרכזית של "מקורות" שיטה אנליטית מהירה, שתסייע בעריכת סקרים סביבתיים באירועים של פריחות כחוליות בכנרת. בשיטה זו (ELISA – Enzyme Linked Immune Sorbent Assay) הזיהוי והכימות של הרעלנים נעשה על ידי נוגדנים ספציפיים המסומנים בצבעים פלורוסנטיים זוהרים. ניתן לבצע בשיטה זו עשרות בדיקות בו זמנית, בפלאטת בארות וספקטרופוטומטר ייעודי (איור 2), שנרכש השנה במסגרת הפרויקט.

במהלך פרויקט ההטמעה של השיטה בשנת 2015, ניצלנו פריחה סתווית אופיינית של האצה הכחולית החוטית אפניזומנון (איור 1) בכנרת. במהלך הפריחה (700 חוטי אצה למ"ל באוקטובר) דגמנו מים מהאגם באתר השאיבה "ספיר", ומי גלם מהכנרת שנשאבו למפעל הסינון בטבריה ולמפעל הסינון אלומות. בתקופה זו לא נשאבו מים ל"מוביל הארצי", ולכן לא יכולנו לבחון את השפעת הטיפולים במתקני המוביל על סילוק הרעלן, אולם במפעלים טבריה ואלומות בדקנו את ריכוזי הרעלן גם במים המסופקים לשתייה, לאחר תהליכי הסינון והחיטוי.

כל הדוגמאות נבדקו - הן בשיטה המעבדתית התקנית, במכשיר HPLC והן בשיטה המהירה שהטמענו השנה, באמצעות ערכות ה-ELISA. מהתוצאות (איור 3) עולה: 1) היה מתאם טוב בין תוצאות הבדיקות בשיטה התקנית (HPLC) לתוצאות בערכות המהירות מהסוג ELISA; 2) כפי שהראנו בכל הפריחות העונתיות של אצות כחוליות בכנרת בעשור האחרון, הרעלן צילינדרוספרמופסין מסולק לחלוטין מהמים לאחר טיפולי הסינון והחיטוי.

המסקנה האופרטיבית העולה בשלב זה של הפרויקט, לאחר כשנה אחת של עבודה, הינה שניתן יהיה להשתמש בערכות ה-ELISA שהטמענו על מנת לבצע בעתיד סקרים מהירים ונרחבים של רעלנים במערכת האספקה, במקרים של פריחות אצות כחוליות בכנרת.
 

תמונה מיקרוסקופית של האצה הכחולית החוטית אפניזומנון (תמונה עליונה) ופריחה בכנרת של האצה הכחולית המושבתית מיקרוציסטיס (שתי תמונות תחתונות). שני מיני האצות מסוגלים לייצר רעלנים.

מכשיר ספקטרופוטומטר לקריאת פלטות בשיטת  ELISA במעבדה המרכזית של מקורות. הזיהוי והכימות של רעלני האצות הכחוליות נעשה בו-זמנית ב- 96 דוגמאות ב"בארות" זעירות בפלאטה, באמצעות נוגדנים ספציפיים המסומנים בצבעים פלורוסנטיים זוהרים.

ריכוזי הרעלן צילינדרוספרמופסין, המיוצר ע"י האצה הכחולית אפניזומנון, במי הכנרת בתחנת ספיר ובמי הגלם ובמים המסופקים ממפעלי טבריה ואלומות באוקטובר 2015. עמודות אדומות – מדידה בשיטה המעבדתית התקנית במכשיר HPLC. עמודות כחולות – מדידה מהירה בערכת ELISA. התקן המומלץ לצילינדרוספרמופסין במי שתייה - 1 מקג"ל. ריכוז הרעלן בדוגמאות המים המסופקים לאחר טיפול היה מתחת לסף הגילוי בשתי השיטות.

לזרות אור על איכות המים: פטנט חדש ל"מקורות" ולחברת "רילטק" – הטמעת אלגוריתם מתקדם במד בליעת-אור לגילוי מהיר של זיהום במי שתייה

מאת: תהילה אשרי, מרינה גולדשטיין, ד"ר ליליה סימחוביץ', יחידת המעבדה המרכזית ואגן ההיקוות, חבל הירדן
ד"ר שי עזרא, יחידת איכות המים; סיוון בלייך, יחידת "ווטק"; פרופ' ברק פישביין, הטכניון

בשנת 2015 הגישה "מקורות" בקשה הקדמית לרישום פטנט  (Provisional Patent) על פיתוח מערכת אלגוריתמים חדשנית לזיהוי מהיר והתרעה על חדירת זיהום למי שתייה. המערכת מבוססת על אפיון הבליעה הספקטרלית של  תכולת החומרים המומסים במי השתייה המסופקים. האלגוריתם הוטמע במד בליעת אור מתקדם של חברת RealTech הקנדית, וייבחן בשנה הבאה בתחנות ניטור פעילות ב"מוביל הארצי". האתגר העיקרי של השיטה הינו להצליח לזהות, באמצעים ספקטרליים, חדירה של מזהמים למים, על רקע ההשתנות הרגעית וארוכת הטווח של מקורות המים בתחנות הניטור בשדרת-האספקה המרכזית.

במחקר - המתבצע כחלק מעבודת הדוקטורט של תהילה אשרי בחבל הירדן ובטכניון, והממומן על ידי קרן קנדה-ישראל ועל ידי המדען הראשי - נלמדו ביצועי המכשיר במעבדה המרכזית של "מקורות". במסגרת ניסויים ערכי בליעת האור בתחום העל-סגול (UV) של מים מבארות, ממתקני התפלה ומי כנרת המטופלים במפעל הסינון המרכזי של "המוביל הארצי". נבחנו גם תמהילים של סוגי מים אלו, המדמים  מצבים אופייניים של ערבוב מים ממקורות שונים במערכת אספקת המים הארצית. בניסויי המשך הוספו למי-רקע אלו מזהמים אופייניים בריכוזים נמוכים ונבדקה השפעת הוספת החומרים על בליעת הקרינה באורכי הגל בתחום העל סגול. בהמשך לניסויי המעבדה הותקן והופעל המכשיר בתחנה פעילה של "המוביל הארצי", המנטרת מים בתמהילים משתנים ממקורות שונים: מי כנרת מסוננים, מי מתפיל-חדרה ומים מבארות שונים. על בסיס מדידות אלו פותח האלגוריתם הייחודי, אשר הוגש והתקבל השנה כפטנט הקדמי.

ייחודו של האלגוריתם שפיתחנו הוא יכולתו לזהות, על רקע ההשתנות הרגעית וארוכת הטווח של תמהילי מי תהום, מים מותפלים ומי מוביל מהכנרת, ערכי בליעה החורגים מההשתנות הנורמאלית והעשויים להעיד על חדירה של זיהום למערכת המים הארצית. האלגוריתם בודק בכל דקה את מידת המתאם בבליעת האור בתחום ה-UV בין המדידה האחרונה ובין מקדמי הבליעה האופייניים לשלושת מקורות המים (מי קידוחים, מים מותפלים ומי "המוביל הארצי" מהכנרת). מידת ההתאמה מומרת לווקטור מתמטי בעל 225 ממדים. וקטור זה נבחן באמצעות שיטת (SVM (Support Vector Machine למידת התאמתו לווקטורים היסטוריים של מקורות המים הלא מזוהמים, האופייניים לאותה תחנת הניטור. רצף של חריגות בערכי הווקטורים מהתחום המותר ייצור התרעה לחדר הבקרה על אפשרות של חדירת זיהום למים.

בניתוח שערכנו ל-12,500 מדידות ספקטרליות בתמהילי מים שונים - עם וללא תוספת ריכוזים נמוכים של מזהמים – זיהתה המערכת שפיתחנו 99.95% ממקרי הזיהום בבחינת מדידה בודדת ואת כל אירועי הזיהום. לא פחות חשוב מכך, כמות התרעות השווא על זיהום במי שתייה ממקורות שונים (שהיו למעשה נקיים) עמדה על פחות מחצי אחוז בבחינת מדידה בודדת ולא התקבלו כלל התרעות שווא בבחינת אירועי איכות מים. תוצאות אלו נראות מבטיחות והן מאפשרות להמשיך בשנה הבאה לשלב בחינה ותיקוף של המכשיר המשודרג, לאחר הטמעת האלגוריתם בתוכנת ההפעלה שלו בתחנות פעילות נוספות של מפעל אספקת מי השתייה הארצי.






איור 1
צג המכשיר של חברת RealTech (איור ימני), שבו הוטמע האלגוריתם שפותח ב"מקורות". המכשיר מסוגל למדוד את בליעת האור בתחומי אורכי הגל העל-סגולים (UV באיור השמאלי)




איור 2
דוגמא לעקרון השיטה: השתנות בליעת האור בתחום העל-סגול של מי מוביל ארצי מטופלים מהכנרת (NWC, קוו כחול), ועליית בליעת האור האופיינית (בעיקר ב- 210 ננומטר) לאחר הוספת חומר מזהם בריכוזים של 1 ו- 3 מ"ג לליטר (קוו אדום וקוו ירוק, בהתאמה)

כתבה במהדורת שבת בערוץ 1 - פעילותה של "מקורות" במשק המים בישראל -  חבל הירדן ומרחב מרכז