| Abstract
| - We studied biofilm formation on stainless steel occurring in a drinking water distribution system which operated at two different temperature (20 °C and 37 °C at pH = 8.25 - 8.5), in order to isolate the effect of temperature from water quality and operational parameters. A surface conditioning step found to occur on this material was monitored as a function of time until adhesion of bacterial colonies using microscopic methods: SEM (scanning electron microscopy), AFM (atomic force microscopy); spectroscopic methods: PM-IRAS (polarization modulation infrared reflection absorption spectroscopy), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), EDX (Energy dispersive X-ray spectroscopy) and an electrochemical method: RDE (rotating disk electrode). Correlation between surface analyses, the age of the sample and the influence of temperature have been observed before bacterial adhesion. An initial conditioning step of surface has been observed in cold water. During a period varying from 1 to 8 days, superficial acidic functions are grafted on surface until proteins adsorption. After this period, independent microcolonies of bacteria were attached on the substrate, reaching a 2-3 μm in length which has been estimated after 12 days. On the other hand, the first step was reduced down to 2 days in tepid water, during which carbonates, acidic functions, proteins and polymers were detected. A greater richness of bacteria was imaged in the biofilm and a limited spatial variation was deduced from the determination of its thickness. This latter was found to be constant over a 3-month period and equals to 4 μm at 20 °C. The combination of these different techniques allows to describe the successive steps in biofilms formation on stainless steel in drinking water.
- Nous avons suivi la formation d'un biofilm sur l'acier inoxydable (AISI 316) immergé dans un circuit d'eau potable pour deux températures (20 °C et 37 °C à pH = 8,25 - 8,5), à l'aide de techniques de caractérisation par spectroscopies : PM-IRAS (infrarouge de surface), XPS (spectroscopie des photons électrons X) ; par une analyse élémentaire : EDX (les rayons X à dispersion d'énergie) ; par microscopies : MEB (microscopie électronique à balayage) et AFM (microscopie à force atomique) ; et enfin, par électrochimie : RDE (voltammétrie sur électrode à disque tournant). Une étape de conditionnement de la surface de l'acier inoxydable a été mise en évidence, que nous avons suivie en fonction de la durée d'immersion et de l'influence de la température, et ce jusqu'à l'adhésion des premières colonies de bactéries. En eau froide (20 °C), l'étape de conditionnement varie de 1 à 8 jours, durant lesquels on détecte la présence de fonctions acides organiques superficielles adsorbées et ensuite viennent les liaisons peptidiques. À partir d'une dizaine de jours, on dénote la présence de polymères à la surface, et enfin des bactéries dont les longueurs sont comprises entre 2-3 μm, au bout de 12 jours. En revanche, cette étape de conditionnement se réduit à 2 jours en eau tiède (37 °C), durant lesquels des carbonates, des fonctions acides superficielles et des fonctions peptidiques sont détectables. Une grande variété de bactéries a été imagée dans le biofilm, incluant vraisemblablement des légionelles. Une épaisseur limite de 4 μm a aussi été estimée pour une durée de 3 mois dans une eau froide. La combinaison de ces différentes techniques permet de mettre en évidence une succession d'étapes avant l'adhésion bactérienne sur l'acier en eau potable.
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