Microbial Growth on Indoor Artificial Turf and Assessment of Suitable Disinfection Methods

Abstract

Bakterievekst i kunstgress er et problem, spesielt på grunn av at nyere generasjoner av kunstgress (4G) inneholder organisk fyll istedenfor gummigranulat. Det organiske fyllet er mer miljøvennlig, men inneholder ikke bakteriehemmende stoffer og kan til og med tilføre næringsstoffer som vil øke bakterieveksten. Dette kan resultere i infeksjoner for dens brukere, noen til og med livstruende. Derfor ble bakterieveksten i Flatåshallens innendørs kunstgressbane analysert over en firukersperiode etter initielle tester og desinfeksjonsmidler er testet på gressflekker in vitro. Her ble det tatt prøver fra fire ulike steder på banen: område A (i midten av straffefeltet), område B (midt mellom straffefeltet og straffeboksen), område C (midtlinjen) og område D (sidelinjen nærmest inngangen). Prøvene ble samlet med ESWAB 480CE som ble brukt innenfor en 10x10 ramme. Det ble samlet 10 paralleller fra hvert område. Prøvene ble testet på et spektrofotometer ved 600 nm og inokulert ved 37°C på tryptic soy agar (TSA) plater. Koloniformede enheter (CFU) ble telt etter to dager inokulering. Resultatene fra både spektrofotometer og CFU metoden viste at det var område D og A som retrospektivt hadde høyest grad av forurensning og de var derfor valgt å gå videre med i 4-ukers testen. I denne perioden ble det gjennomsnittlig funnet mellom 4 650 og 20 500 CFU per dm2. Dette tallet er sannsynligvis underestimert på grunn av den lave mengden stoff fanget opp av prøvepinnen. Andre faktorer som kan ha økt usikkerheten ved forsøket var trykket som ble brukt ved prøvetaking, at mengden bakterier sannsynligvis ikke vil være jevnt fordelt utover banen og at bomullsdotten ikke nådde områder dypt i gresset. Basert på resultatene var det ikke en akkumulering av bakterier over tid, men sannsynligvis en korrelasjon med vedlikehold (børsting) av banen og høy kontaminering, sannsynligvis på grunn av at det børstes opp eksisterende mikroorganismer til overflaten og luften. I CFU metoden var det ofte en gul bakteriekoloni som dominerte område A mens hadde område D mer variasjon. Soppvekst var også gjennomgående gjennom hele testperioden og var ofte observert på tester av område D. Prøvene burde ha blitt fortynnet med transportmedium istedenfor vann for å ikke føre til celledød, som vil skape usikkerhet i testen. Spektrofotometeret ble brukt ved 420 nm, 500 nm, 600 nm and 660 nm i 4-ukers perioden, og selv om metoden hadde sine begrensinger, ga den allikevel en indikasjon på den sammenlagte totale kontamineringen. Desinfeksjonstesten ble gjort to ganger in vitro med tre kjemiske substanser og UV lys, brukt på individuelle gressflekker. Prøver fra område A, B, C og D i Flatåshallen ble inokulert i TSB og separert fra mediet etter fire dager. Bakteriekulturen ble tilsatt et vannbad som gressflekkene ble dyppet i. På grunn av soppvekst ved første test, ble prosessen gjentatt, men denne gangen ved å isolere ren bakteriekultur fra de første prøvene. Gressflekkene ble desinfisert ved å bade dem i etanol og klorin mellom testene. Testene ble utført ved å bruke hydrogenperoksid (1,5%), natriumhypokloritt (1,5%) og sitronsyre (1,5%) som ble sprayet på grasflekkene med en kollisjonsdyse ved 1-2 meter avstand på 10 sekunder. UV lyset (6W, 254 nm) ble sveipet over gressflekken på 5 sekunder med en høyde på 10 cm. Alle desinfiseringsmetodene utenom UV-lys virket å ha en positiv men utilfredsstillende effekt på både sopp og bakterier.

Bacterial growth in artificial grass is a concern, particularly due to the latest generations of artificial turf (4G) contain organic infill instead of rubber granulate. The organic infill is more environmentally friendly but does not contain bacteria inhibitory substances and might even provide nutrition for the bacteria to grow. This might result in infections to its users, some even life threatening. Therefore, microbial growth Flatåshallen’s indoor turf was analyzed within a 4-week period after an initial testing, and disinfection methods were tested on turf pieces in vitro. This included taking samples from four areas of the pitch: area A (Middle of the penalty area), area B (Midway between the penalty box and halfway line), area C (On the midway line) and Area D (the sideline closest to the entrance). The samples were collected using a ESWAB 480CE within a 10x10 cm frame collecting 10 parallels from each area. The samples were analyzed with a spectrophotometer at 600 nm and inoculated at 37°C on tryptic soy agar (TSA) plates. Colony forming units (CFU) were counted two days after inoculation. The results for both methods showed that area D and A had the highest amount of contamination and were therefore chosen for the 4-week testing period. During this period there were found averages of between 4 650 and 20 500 CFUs per dm2 in the chosen areas. This is likely an underestimation due to the low amount of matter the swab picks up. Other factors that played a role in the uncertainty when collecting samples were the pressure applied during sample collection, that bacteria likely was not evenly spread out on the field and that the swab did not reach areas deep in the grass. Based on the results there was not an accumulation of bacteria over time, but probably a correlation between maintenance (brushing) of the grass and high contamination, likely due to stirring up existing microorganisms into the air and surface. In the CFU method there seemed to be yellow bacteria colonies dominating area A, while area D tended to have more variation. Fungal growth was also prevalent in the tests and seemed more dominating within area D than area A. The samples should have been diluted with transport media instead of water as the latter could lead to cell death and inaccuracy. The spectrophotometer was used at 420 nm, 500 nm, 600 nm and 660 nm in the 4-week period, and while the method had its limitations, it provided an indication of the total degree of contamination. The disinfectant test was done twice in vitro with three chemical substances and UV light on individual grass offcuts. Samples from area A, B, C and D from Flatåshallen were inoculated in TSB and then separated from the media after four days. The bacteria culture was inserted into a water bath that the pieces were dipped in. Due to fungal growth in the first test, the process was repeated by isolating pure bacteria from the samples collected. The offcuts were soaked in ethanol and sodium hypochlorite to disinfect them between tests. The tests were done using hydrogen peroxide (1,5%), sodium hypochlorite (1,5%) and citric acid (1,5%), and these were sprayed on the grass with a collision nozzle with 1-2 m distance for 10 seconds. The UV light (6W, 254 nm) was swept across the piece for five seconds with a height about 10 cm. All disinfectant methods except UV-light resulted in a positive, but unsatisfying effect on both fungi and bacteria.