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L'analisi della qualità dell'acqua è fondamentale per salvaguardare l'integrità delle risorse idriche. La presenza di microrganismi indicatori è correlata alla presenza di materia fecale, che può contenere agenti patogeni che causano malattie. Gli organismi indicatori possono quindi essere utilizzati per valutare la sicurezza dell'approvvigionamento idrico.
La contaminazione fecale nell'acqua rappresenta un rischio significativo per la salute delle piante, degli animali e dell'uomo, poiché gli agenti patogeni gastrointestinali vengono rilasciati in numero molto elevato nelle feci. Tuttavia, il monitoraggio dei campioni d'acqua per ogni tipo di agente patogeno unico associato all'inquinamento fecale non è fattibile. Il rilevamento degli organismi indicatori fornisce un modo semplice, rapido ed economico per rilevare la contaminazione fecale nelle risorse idriche.
Questo video illustrerà i principi alla base dell'utilizzo di organismi indicatori per valutare la qualità dell'acqua, come testare i campioni d'acqua raccolti e l'interpretazione e la quantificazione dei dati risultanti.
Per essere utilizzati come indicatori di qualità dell'acqua, gli organismi devono soddisfare cinque criteri specifici. In primo luogo, dovrebbe essere rilevabile nell'acqua in cui è presente l'agente patogeno e assente quando l'agente patogeno è assente. In secondo luogo, il numero di organismi indicatori deve corrispondere ai livelli di agenti patogeni. Dovrebbe anche essere più duro e persistere più a lungo nell'ambiente rispetto all'agente patogeno. Infine, il rilevamento dovrebbe essere facile, sicuro, economico ed efficace in tutti i tipi di acqua.
Due dei gruppi di indicatori batterici più comuni sono i coliformi totali e i coliformi fecali, tipicamente E. coli. I coliformi totali possono essere trovati nell'intestino dei mammiferi, ma possono anche essere presenti naturalmente nel suolo e nelle acque superficiali. I coliformi fecali sono un sottogruppo che risiede interamente all'interno dei tratti gastrointestinali di mammiferi e uccelli e viene continuamente versato nelle feci. I coliformi sono vulnerabili agli stessi stress di molti comuni agenti patogeni intestinali, come il trattamento dell'acqua o bassi livelli di nutrienti, la loro presenza in un campione d'acqua è un utile indicatore della potenziale presenza di agenti patogeni. Sia i coliformi totali che l'E. coli sono facilmente rilevabili in laboratorio.
Per la rilevazione, al campione vengono aggiunti substrati chimici che i coliformi metabolizzano, determinando un cambiamento di colore. Per i coliformi totali, l'ONPG aggiunto viene convertito in nitrofenolo, facendo ingiallire l'acqua. Per i coliformi fecali, E. coli converte MUG in un prodotto metil-umbelliferone che emette fluorescenza blu-verde sotto la luce ultravioletta. Nella sua applicazione più semplice, il test del substrato può confermare la presenza o l'assenza di coliformi presenti nell'acqua al momento del campionamento.
A differenza di questo metodo qualitativo, il numero di coliformi totali per campione può essere stimato utilizzando un vassoio partizionato specializzato. Dopo che il substrato reattivo è stato sciolto, il campione d'acqua viene aggiunto a un vassoio contenente pozzetti grandi e piccoli e quindi incubato. Vengono contati i pozzetti che mostrano il cambiamento di colore e il rapporto tra pozzetti piccoli e grandi che dimostrano segnali colorimetrici positivi è allineato a un grafico che indica una quantità. Le forniture di acqua potabile negli Stati Uniti devono contenere zero coliformi totali per 100 ml.
Ora che abbiamo familiarità con i principi dell'utilizzo degli organismi indicatori per identificare e quantificare la contaminazione dell'acqua, diamo un'occhiata a come questo viene effettuato in laboratorio.
Una volta raccolti i campioni, portarli in laboratorio per i test. Per iniziare, apri una bottiglia di plastica da 100 ml. I flaconi possono contenere una piccola quantità di reagente tiosolfato di sodio in polvere che viene utilizzato per garantire la neutralizzazione di qualsiasi cloro che potrebbe essere presente. Aggiungere 100 ml di campione d'acqua nel flacone. Aprire un tubo a cuscino contenente il substrato nutritivo e versare il contenuto nel campione d'acqua all'interno della bottiglia. Tappare e sigillare il flacone, quindi agitare energicamente, capovolgendo ripetutamente il flacone fino a quando il substrato non è completamente sciolto. Quindi, incubare il flacone del reagente del campione a 35 ? C per 24 ore.
Osservare il cambiamento di colore giallo nella miscela campione-reagente. Il colore giallo indica la presenza di coliformi. Nessun cambiamento di colore indica che i coliformi sono assenti. Infine, esporre la miscela campione-reagente alla luce ultravioletta e osservare. La fluorescenza blu, in combinazione con un cambiamento di colore giallo, indica che E. coli è presente. Nessuna fluorescenza indica un'assenza.
Il numero più probabile, o MPN, può essere determinato anche per i campioni. Aprire una bottiglia e aggiungere 100 ml di campione d'acqua. Aprire il tubo del cuscino del substrato nutritivo e versare il contenuto nel campione d'acqua nella bottiglia. Tappare e sigillare la bottiglia. Agitare energicamente, capovolgendo ripetutamente fino a quando il substrato non è completamente sciolto. Aprire con cautela il vassoio premendo i bordi nella parte superiore e tirare indietro la linguetta della carta. Applicare una pressione costante per mantenere il vassoio aperto. Versare la miscela campione-reagente nel vassoio e sigillare. Incubare il vassoio a 35 ? C per 24 ore.
Osservare il cambiamento di colore nel vassoio di miscelazione campione-reagente. Conta il numero di pozzetti grandi e piccoli che sono diventati gialli per indicare la presenza di coliformi. Quindi, esporre il vassoio del campione e dei reagenti alla luce ultravioletta e osservare la fluorescenza blu. Conta il numero di pozzetti grandi e piccoli che segnalano la presenza positiva di E. coli.
Utilizzando il foglio MPN fornito, quantificare la concentrazione per ciascun organismo indicatore presente in 100 mL di acqua. Trova il numero di piccoli pozzetti positivi lungo la parte superiore della tabella e il numero di grandi pozzetti positivi sull'asse del lato sinistro. L'intersezione dei due darà una cifra che rappresenta il numero più probabile, che è il numero stimato di organismi per 100 ml.
I test di rilevamento dei coliformi totali e di E. coli vengono utilizzati per verificare la presenza di contaminanti in una varietà di campioni d'acqua.
L'acqua destinata al consumo umano, o potabile, viene regolarmente testata per la contaminazione. Affinché l'acqua sia considerata sicura, dovrebbe contenere meno di 1 coliformi per 100 ml. Qui, l'acqua di un rubinetto è stata raccolta e testata per la contaminazione totale da coliformi o E. coli, come precedentemente dimostrato. I risultati hanno determinato se una fonte d'acqua era sicura per il consumo.
Un altro campione comunemente testato è quello delle acque reflue trattate. L'acqua deve essere testata per garantire che sia sicura per il rilascio nell'ambiente o per il riutilizzo per uso umano. Poiché erano previsti alti livelli di contaminazione prima del trattamento, il campione grezzo di acque reflue è stato diluito a 1:100.000. Questi campioni sono stati poi sottoposti a test di rilevamento di coliformi totali ed E. coli e sono stati calcolati i valori di MPN. Il valore sicuro dopo la lavorazione dovrebbe essere zero batteri indicatori rilevabili.
Hai appena visto l'introduzione di JoVE al test della qualità dell'acqua utilizzando organismi indicatori. A questo punto è necessario comprendere come analizzare i campioni d'acqua per verificare la presenza di E. coli e altri coliformi e come quantificare il grado di contaminazione presente. Grazie per l'attenzione!
