指標生物による水質分析

水質分析は、水資源の完全性を保護するために不可欠です。指標微生物の存在は、病気の原因となる病原体を含む可能性のある糞便の存在と相関しています。したがって、指標生物は、水供給の安全性を評価するために使用できます。

水中の糞便汚染は、胃腸の病原体が糞便中に非常に多く排出されるため、植物、動物、および人間の健康に重大なリスクをもたらします。しかし、糞便汚染に関連する固有の病原体の種類ごとに水サンプルを監視することは現実的ではありません。インジケーター生物の調査は、水資源の糞便汚染を検出するためのシンプルで迅速、かつ費用対効果の高い方法を提供します。

このビデオでは、指標生物を使用して水質を評価するための原理、収集した水サンプルの試験方法、結果データの解釈と定量化について説明します。

水質指標として利用されるためには、生物は5つの特定の基準を満たす必要があります。まず、病原体が存在する水中で検出可能であり、病原体が存在しないときは存在しない必要があります。第二に、指標となる生物の数は病原体のレベルに対応している必要があります。また、病原体よりも丈夫で、環境中で長く持続するはずです。最後に、検出は簡単、安全、安価で、すべての水タイプで効果的である必要があります。

最も一般的な細菌指標グループの2つは、総大腸菌群と糞便性大腸菌群、通常は大腸菌です。総大腸菌群は哺乳類の腸内に存在しますが、土壌や地表水にも自然に発生することがあります。糞便性大腸菌群は、哺乳類や鳥類の胃腸管内に完全に存在し、糞便中に絶えず排出されるサブセットです。大腸菌群は、水処理や低栄養レベルなど、多くの一般的な腸内病原体と同じストレスに対して脆弱であり、水サンプル中の大腸菌群の存在は、病原体の潜在的な存在を示す有用な指標です。総大腸菌群と大腸菌はどちらも、実験室の設定で容易に検出されます。

検出のために、大腸菌群が代謝するサンプルに化学基質を添加し、色を変化させます。総大腸菌群の場合、添加されたONPGはニトロフェノールに変換され、水が黄色に変わります。糞便性大腸菌群の場合、大腸菌はMUGを紫外線下で青緑色の蛍光を発するメチルウンベリフェロン製品に変換します。最も簡単なアプリケーションでは、基質試験により、サンプリング時に水中に存在する大腸菌群の有無を確認できます。

この定性的な方法とは対照的に、サンプルあたりの総大腸菌群の数は、専用の分割トレイを使用して推定できます。反応性基質を溶解した後、水サンプルを大小のウェルが入ったトレイに加え、インキュベートします。色の変化を示すウェルがカウントされ、正の比色信号を示す小さなウェルと大きなウェルの比率が、量を示すチャートに揃えられます。米国の飲料水供給量は、100mLあたり総大腸菌群をゼロにする必要があります。

指標生物を使用して水質汚染を特定および定量化する原理を理解したところで、これが実験室でどのように行われているかを見てみましょう。

サンプルを採取したら、検査のために実験室に持ち込みます。まず、100mLのペットボトルを開けます。ボトルには、存在する可能性のある塩素を確実に中和するために使用される少量の粉末チオ硫酸ナトリウム試薬が含まれている場合があります。100 mLの水サンプルをボトルに加えます。栄養基質が入ったピローチューブを開き、ボトル内の水サンプルに内容物を注ぎます。ボトルにキャップをして密封し、激しく振って、基質が完全に溶解するまでボトルを反転させます。次に、サンプル試薬ボトルを35°Cでインキュベートします。C for 24 h.

サンプル-試薬混合物の黄色の変化を観察します。黄色は、大腸菌群が存在することを示します。色の変化は、大腸菌群が存在しないことを示しています。最後に、サンプル-試薬混合物を紫外線にさらして観察します。青色の蛍光と黄色の色の変化の組み合わせは、大腸菌が存在することを示します。蛍光がない場合は不在を示します。

最確数(MPN)は、サンプルについても決定できます。ボトルを開けて、100mLの水サンプルを追加します。栄養基質のピローチューブを開き、内容物をボトル内の水サンプルに注ぎます。ボトルに蓋をして密封します。激しく振とうし、基材が完全に溶解するまで反転を繰り返します。上部の端をつまんでトレイを慎重に開き、用紙タブを引き戻します。トレイを開いたままにするために一定の圧力をかけます。サンプルと試薬の混合物をトレイに注ぎ、密封します。トレイを35歳でインキュベートしますか?C for 24 h.

サンプル試薬ミックストレイの色の変化を観察します。大腸菌群の存在を示すために黄色に変わった大きな井戸と小さな井戸の数を数えます。次に、サンプル試薬トレイを紫外線にさらし、青色蛍光を観察します。大腸菌の陽性の存在を示す大小のウェルの数を数えます。

付属のMPNシートを使用して、100 mLの水中に存在する各指示生物の濃度を定量します。テーブルの上部にある小さな正のウェルの数と、左側の軸にある大きな正のウェルの数を見つけます。この 2 つの交差は、100 mL あたりの生物の推定数である Most Probable Number を表す数値になります。

大腸菌群および大腸菌の全検出試験は、さまざまな水サンプルの汚染をチェックするために使用されます。

人間が消費する、または飲用用の水は、汚染について定期的にテストされます。水が安全であると見なされるためには、100mLあたり1つの大腸菌群未満が含まれている必要があります。ここでは、蛇口から水を集め、前に示したように、大腸菌群または大腸菌の全汚染についてテストしました。その結果、水源が安全に消費できるかどうかが判断されました。

一般的に検査される別のサンプルは、処理された廃水です。水は、環境に放出しても安全であるか、または人間が使用するために再利用しても安全であることを確認するために、水をテストする必要があります。処理前に高レベルの汚染が予想されたため、未処理の下水サンプルを1:100,000に希釈しました。次に、これらのサンプルを大腸菌群と大腸菌の全検出テストにかけ、MPN値を計算しました。処理後の安全値は、検出可能な指標細菌がゼロである必要があります。

JoVEの指標生物を使用した水質検査の紹介をご覧になりました。これで、水サンプルの大腸菌やその他の大腸菌群の検査方法と、存在する汚染の程度を定量化する方法を理解できたはずです。ご覧いただきありがとうございます!