Coli w kale - Fecal coliform

Fekaluria (British: fekaluria ) jest fakultatywnie beztlenowe , w kształcie pręta , gram-ujemne , nie zarodnikujące bakteria . Bakterie z grupy coli na ogół powstają w jelitach zwierząt stałocieplnych. Bakterie grupy coli typu kałowego są zdolne do wzrostu w obecności soli żółciowych lub podobnych środków powierzchniowych, są oksydazo-ujemne i wytwarzają kwas i gaz z laktozy w ciągu 48 godzin w temperaturze 44 ± 0,5°C. Termin „termotolerancyjna bakteria z grupy coli” jest bardziej poprawny i zyskuje akceptację w porównaniu z „coli bakteriami kałowymi”.

Bakterie z grupy coli obejmują rodzaje wywodzące się z kału (np. Escherichia ) oraz rodzaje niepochodzące z kału (np. Enterobacter , Klebsiella , Citrobacter ). Test ma być wskaźnikiem zanieczyszczenia kałem; a dokładniej E. coli, która jest mikroorganizmem wskaźnikowym dla innych patogenów, które mogą być obecne w kale. Obecność bakterii z grupy coli kałowych w wodzie może nie być bezpośrednio szkodliwa i niekoniecznie wskazuje na obecność kału.

Bakterie kałowe jako wskaźnik jakości wody

Tło

Ogólnie rzecz biorąc, zwiększone poziomy bakterii coli w kale stanowią ostrzeżenie o awarii uzdatniania wody , przerwaniu integralności systemu dystrybucji , możliwym skażeniu patogenami. Gdy poziomy są wysokie, może wystąpić podwyższone ryzyko zapalenia żołądka i jelit przenoszonego przez wodę . Testy na bakterie są tanie, niezawodne i szybkie (inkubacja 1-dniowa).

Potencjalne źródła bakterii w wodzie

Obecność bakterii z grupy coli kałowej w środowiskach wodnych może wskazywać, że woda została zanieczyszczona odchodami ludzi lub innych zwierząt. Bakterie z grupy coli w kale mogą przedostawać się do rzek poprzez bezpośrednie odprowadzanie ścieków pochodzących od ssaków i ptaków, ze spływów rolniczych i burzowych oraz ze ścieków ludzkich . Jednak ich obecność może być również wynikiem materiału roślinnego oraz ścieków celulozowych lub papierniczych .

Ścieki ludzkie

Awaria domowych systemów septycznych może umożliwić bakteriom z grupy coli w ściekach przedostawanie się do zwierciadła wody , warstw wodonośnych , rowów odwadniających i pobliskich wód powierzchniowych . Połączenia kanalizacyjne, które są podłączone do rur kanalizacji deszczowej, mogą również przepuszczać ścieki ludzkie do wód powierzchniowych. Niektóre starsze miasta przemysłowe, szczególnie na północnym wschodzie i środkowym zachodzie Stanów Zjednoczonych , wykorzystują do utylizacji odpadów kombinowany system kanalizacyjny . Kanalizacja ogólnospławna prowadzi zarówno ścieki domowe, jak i deszczowe. W okresach obfitujących w opady kanał ogólnospławny może zostać przeciążony i przelać się do pobliskiego strumienia lub rzeki, omijając oczyszczanie .

Zwierząt

Zwierzęta, zwłaszcza psy , mogą przyczyniać się do skażenia wód powierzchniowych kałem. Spływy z dróg, parkingów i podwórek mogą przenosić odchody zwierzęce do strumieni przez kanały burzowe. Ptaki mogą być znaczącym źródłem bakterii z grupy coli w kale. Łabędzie , gęsi , mewy i inne ptactwo wodne może podnieść poziom bakterii, zwłaszcza na terenach podmokłych , jeziorach , stawach i rzekach.

Rolnictwo

Praktyki rolnicze, takie jak zezwalanie zwierzętom gospodarskim na wypasanie się w pobliżu zbiorników wodnych, rozrzucanie obornika jako nawozu na polach w okresach wilgotnych, stosowanie osadów ściekowych i zezwalanie na pojenie zwierząt gospodarskich strumieniami mogą przyczynić się do skażenia kałami przez bakterie coli.

Problemy wynikające z zanieczyszczenia wody kałem

Zagrożenia dla zdrowia ludzkiego

Według niektórych autorytetów duże ilości bakterii coli w wodzie kałowej nie są szkodliwe, ale mogą wskazywać na wyższe ryzyko obecności patogenów w wodzie. Niektóre wodorozcieńczalne chorobotwórcze chorób, które mogą pokrywać się z fekaluria zanieczyszczeń obejmują infekcje ucha, czerwonka , dur brzuszny , wirusowe i bakteryjne zapalenie żołądka i zapalenie wątroby typu A .

Wpływ na środowisko

Nieprzetworzona materia organiczna zawierająca bakterie coli w kale może być szkodliwa dla środowiska. Rozkład tlenowy tego materiału może obniżyć poziom rozpuszczonego tlenu , jeśli zostanie uwolniony do rzek lub cieków wodnych. Może to obniżyć poziom tlenu na tyle, aby zabić ryby i inne organizmy wodne. Zmniejszenie liczby bakterii coli w kale w ściekach może wymagać użycia chloru i innych środków dezynfekujących lub dezynfekcji UV. Takie materiały mogą zabijać bakterie z grupy coli i choroby. Zabijają również bakterie niezbędne do prawidłowej równowagi środowiska wodnego, zagrażając przetrwaniu gatunków zależnych od tych bakterii. Tak więc wyższe poziomy bakterii coli w kale wymagają wyższych poziomów chloru, zagrażając tym organizmom wodnym.

Usuwanie i leczenie

Coli w kale, podobnie jak inne bakterie, można zwykle zahamować przez gotowanie wody, obróbkę chlorem lub dezynfekcję UV. Dokładne mycie mydłem po kontakcie z zanieczyszczoną wodą może również pomóc w zapobieganiu infekcjom. Podczas badania na obecność bakterii z grupy coli w kale należy zawsze nosić rękawiczki. Gminy, które utrzymują publiczne zaopatrzenie w wodę, zazwyczaj monitorują i leczą bakterie coli w kale. Można go również usunąć za pomocą jodu.

Testowanie

Monitorowanie ryzyka dla zdrowia publicznego

W wodach USA, Kanady i innych krajów jakość wody jest monitorowana w celu ochrony zdrowia ogółu społeczeństwa. Jednym z monitorowanych zanieczyszczeń jest zanieczyszczenie bakteryjne. W Stanach Zjednoczonych badanie na obecność bakterii coli w kale jest jednym z dziewięciu testów jakości wody, które tworzą ogólną ocenę jakości wody w procesie stosowanym przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska. Test na obecność bakterii z grupy coli w kale powinien być stosowany wyłącznie do oceny obecności kału w sytuacjach, w których nie występują powszechnie bakterie z grupy coli pochodzenia kałowego. EPA zatwierdziła szereg różnych metod analizy próbek pod kątem bakterii.

Analiza

Bakterie szybko się rozmnażają, jeśli warunki są odpowiednie do wzrostu. Większość bakterii najlepiej rozwija się w ciemnym, ciepłym, wilgotnym środowisku z jedzeniem. Podczas wzrostu na podłożu stałym niektóre bakterie tworzą kolonie w miarę namnażania się, które mogą urosnąć na tyle, aby można je było zobaczyć. Przez hodowanie i liczenie kolonii bakterii z grupy coli w kale z próbki wody można określić ilość pierwotnie obecnych bakterii.

Filtracja membranowa jest metodą z wyboru do analizy bakterii coli typu kałowego w wodzie. Badane próbki przepuszcza się przez filtr o określonej wielkości porów (zwykle 0,45 mikrometra ). Mikroorganizmy obecne w wodzie pozostają na powierzchni filtra. Filtr umieszcza się na jałowej szalce Petriego z pożywką selekcyjną , pobudza się wzrost pożądanych organizmów, podczas gdy inne organizmy niebędące docelowymi są hamowane. Każda komórka rozwija się w osobną kolonię, którą można bezpośrednio policzyć i określić początkową wielkość inokulum. Zazwyczaj do badania wody i filtrowania będzie używana próbka o objętości 100 ml, w celu osiągnięcia ostatecznego pożądanego zakresu gęstości kolonii od 20 do 60 kolonii na filtr. Zanieczyszczone źródła mogą wymagać rozcieńczenia w celu uzyskania „policzalnej” membrany. Filtr umieszcza się na szalce Petriego zawierającej agar M-FC i inkubuje przez 24 godziny w 44,5°C (112,1°F). Ta podwyższona temperatura szokuje bakterie niekałowe i hamuje ich wzrost. W miarę wzrostu kolonii bakterii coli w kale wytwarzają kwas (poprzez fermentację laktozy), który reaguje z barwnikiem anilinowym w agarze, nadając koloniom niebieski kolor.

Nowsze metody wykrywania bakterii z grupy coli opierają się na określonych substratach enzymatycznych jako wskaźnikach bakterii z grupy coli. Testy te wykorzystują cukier połączony z barwnikiem, który pod wpływem enzymu beta-galaktozydazy wytwarza charakterystyczny kolor. Enzym beta-galaktozydaza jest ogólnie markerem bakterii z grupy coli i może być oznaczany przez hydrolizę glikozydów specyficznych dla enzymu, takich jak o-nitrofenylo-beta-D-galaktoza. Testy zazwyczaj obejmują drugi cukier połączony z innym barwnikiem, który pod wpływem enzymu beta-glukuronidazy wytwarza produkt fluorescencyjny. Ponieważ E. coli wytwarza zarówno beta-galaktozydazę, jak i beta-glukuronidazę , połączenie dwóch barwników umożliwia zróżnicowanie i oznaczenie ilościowe bakterii z grupy coli i E. coli w tym samym naczyniu.

Niedawno zaktualizowano chemię enzymatycznych związków wykrywających, dzięki czemu składnik wskaźnikowy jest aktywny redoks, w przeciwieństwie do bardziej zwykłego formatu chromogenicznego, co pozwala na wykrywanie elektrochemicznie bakterii wskaźnikowych w kale, takich jak E. coli i E. faecalis, bez jakiejkolwiek próbki obróbka wstępna. Ponieważ kolor związku detekcyjnego nie ma znaczenia, umożliwia to detekcję w głęboko zabarwionych matrycach.

Wymagania dotyczące testów US EPA

W 1989 roku amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) opublikowała swoją regułę Total Coliform Rule (TCR), która narzuciła poważne zmiany w monitorowaniu publicznych systemów wodociągowych w całym kraju. Wymagania testowe w ramach TCR z 1989 r. były bardziej szczegółowe niż poprzednie wymagania. Zwiększono wymaganą liczbę rutynowych testów na obecność bakterii z grupy coli, zwłaszcza dla mniejszych zakładów wodociągowych. Rozporządzenie wymagało również automatycznego powtórzenia testów ze wszystkich źródeł, które wykazują całkowity wynik dodatni dla bakterii z grupy coli (znane jako monitorowanie wody w źródle wyzwalanym). W 2013 r. EPA dokonała przeglądu TCR, z niewielkimi korektami w 2014 r.

Zobacz też

Bibliografia

Dodatkowe zasoby