2.10: Анализ качества воды с помощью индикаторных организмов

1. Тест на наличие – отсутствие Colilert (P – A)

1. Откройте пластиковый флакон Colilert объемом 100 мл. В состав флакона входит небольшое количество порошкообразного реактива, который необходим для проведения правильных реакций, не стоит выбрасывать этот порошок.
2. Добавьте 100 мл образца воды в бутылку Colilert.
3. Откройте трубку-подушку, содержащую питательный субстрат, и вылейте содержимое в пробу воды внутри бутылки Colilert.
4. Закройте крышкой и закройте бутылку Colilert. Энергично встряхните бутылку, многократно переворачивая бутылку до полного растворения субстрата.
5. Инкубируйте смесь реагента и воды внутри бутылки при температуре 35 ± 0,5 °C в течение 24 часов.
6. Наблюдайте за изменением желтого цвета смеси реагента и воды для пробы. Желтый цвет указывает на наличие колиформной палочки. Прозрачная вода или отсутствие изменения цвета свидетельствует об отсутствии колиформных бактерий.
7. Подвергните образец реагента/воды воздействию ультрафиолетового света и наблюдайте за синей флуоресценцией. Синяя флуоресценция указывает на присутствие E. coli . Отсутствие флуоресценции указывает на то, что E. coli отсутствует (Рисунок 3).

Рисунок 3. Тест P-A отрицательный (слева), положительный результат на кишечную палочку (в центре) и положительный результат теста E. coli (справа).

2. Colilert MPN: Quanti-tray 2000

1. Откройте бутылку Colilert и налейте 100 мл воды в бутылку Colilert.
2. Откройте трубку-подушку, содержащую питательный субстрат, и вылейте содержимое в пробу воды внутри бутылки Colilert.
3. Закройте крышкой и закройте бутылку Colilert. Энергично встряхните бутылку, многократно переворачивая бутылку до полного растворения субстрата.
4. Осторожно откройте лоток Quanti-tray 2000, сожмя края в верхней части лотка и оттянув язычок для бумаги. Продолжайте сжимать, чтобы лоток был открыт.
5. Налейте смесь реагента и воды в лоток, а затем инкубируйте образец внутри лотка при температуре 35 ± 0,5 °C в течение 24 часов.
6. Наблюдайте за изменением желтого цвета смеси реагента и воды для пробы. Подсчитайте количество больших и малых лунок, которые сигнализируют о положительном присутствии колиформных бактерий. Желтый цвет указывает на наличие колиформной палочки. Прозрачная вода или отсутствие изменения цвета свидетельствует об отсутствии колиформных бактерий.
7. Подвергните образец реагента/воды воздействию ультрафиолетового света и наблюдайте за синей флуоресценцией. Подсчитайте количество больших и малых лунок, которые сигнализируют о положительном присутствии E. coli. Синяя флуоресценция указывает на присутствие E. coli . Отсутствие флуоресценции указывает на отсутствие E. coli.
8. Используйте лист MPN Quanti-tray 2000 (Рисунок 4) для количественного определения концентрации каждого индикаторного организма, присутствующего в 100 мл воды. Используйте электронную таблицу для сравнения соотношения больших и малых положительных лунок, чтобы перечислить присутствие обоих индикаторных организмов.

Рисунок 4. Quanti-tray отрицательный (слева), кишечная палочка положительная (в центре) и E. coli положительная (справа).

Анализ качества воды имеет жизненно важное значение для защиты целостности водных ресурсов. Наличие индикаторных микроорганизмов коррелирует с наличием фекальных масс, которые могут содержать болезнетворные возбудители. Таким образом, индикаторные организмы могут быть использованы для оценки безопасности водных ресурсов.

Фекальное загрязнение воды представляет значительный риск для здоровья растений, животных и человека, поскольку желудочно-кишечные патогены выделяются в очень больших количествах с фекалиями. Тем не менее, мониторинг проб воды на наличие каждого типа уникального патогена, связанного с фекальным загрязнением, невозможен. Обследование индикаторных организмов обеспечивает простой, быстрый и экономичный способ обнаружения фекального загрязнения водных ресурсов.

В этом видео будут проиллюстрированы принципы использования индикаторных организмов для оценки качества воды, способы тестирования собранных проб воды, а также интерпретация и количественная оценка полученных данных.

Чтобы использоваться в качестве индикатора качества воды, организмы должны соответствовать пяти конкретным критериям. Во-первых, он должен быть обнаружен в воде там, где присутствует патоген, и отсутствовать при отсутствии патогена. Во-вторых, количество организмов-индикаторов должно соответствовать уровню патогенов. Он также должен быть более жестким и дольше сохраняться в окружающей среде, чем патоген. Наконец, обнаружение должно быть простым, безопасным и недорогим, а также эффективным на всех типах воды.

Двумя наиболее распространенными группами бактериальных индикаторов являются общие колиформные бактерии и фекальные колиформные, как правило, кишечная палочка. Общее количество кишечных палочек может быть обнаружено в кишечнике млекопитающих, но также может встречаться в природе в почве и поверхностных водах. Фекальные колиформные бактерии являются подмножеством, которое полностью обитает в желудочно-кишечном тракте млекопитающих и птиц и постоянно выделяется с фекалиями. Кишечные палочки уязвимы к тем же стрессам, что и многие распространенные кишечные патогены, такие как очистка воды или низкий уровень питательных веществ, их присутствие в пробе воды является полезным индикатором потенциального присутствия патогенов. Как общие колиформы, так и кишечная палочка легко обнаруживаются в лабораторных условиях.

Для обнаружения в образец добавляются химические субстраты, которые метаболизируются колиформными палочками, что приводит к изменению цвета. При общем количестве колиформных бактерий добавленный ONPG преобразуется в нитрофенол, окрашивая воду в желтый цвет. При фекальных колиформных палочках кишечная палочка преобразует MUG в продукт метил-умбеллиферона, который флуоресцирует сине-зеленым цветом под ультрафиолетовым светом. В простейшем случае испытание субстрата может подтвердить наличие или отсутствие колиформных бактерий, присутствующих в воде на момент отбора проб.

В отличие от этого качественного метода, общее количество колиформных бактерий на образец можно оценить с помощью специализированного секционированного лотка. После того, как реакционноспособный субстрат растворен, образец воды добавляют в лоток, содержащий большие и малые лунки, а затем инкубируют. Скважины, демонстрирующие изменение цвета, подсчитываются, и соотношение малых и больших скважин, демонстрирующих положительные колориметрические сигналы, выравнивается по диаграмме, которая указывает на количество. Запасы питьевой воды в США должны содержать нулевое общее количество колиформных бактерий на 100 мл.

Теперь, когда мы знакомы с принципами использования индикаторных организмов для идентификации и количественной оценки загрязнения воды, давайте рассмотрим, как это осуществляется в лаборатории.

После того, как образцы будут собраны, принесите их в лабораторию для тестирования. Для начала откройте пластиковую бутылку объемом 100 мл. Бутылки могут содержать небольшое количество порошкообразного реагента тиосульфата натрия, который используется для обеспечения нейтрализации любого хлора, который может присутствовать. Добавьте в бутылку 100 мл образца воды. Откройте трубку-подушку, содержащую питательный субстрат, и вылейте содержимое в пробу воды внутри бутылки. Закройте бутылку крышкой и закупорьте, затем энергично встряхните, многократно переворачивая бутылку до полного растворения субстрата. Затем инкубируйте флакон с образцом-реагентом при температуре 35 ? C в течение 24 ч.

Наблюдайте за изменением желтого цвета смеси образца и реагента. Желтый цвет говорит о том, что присутствуют колиформные. Отсутствие изменения окраски свидетельствует об отсутствии колиформных бактерий. Наконец, подвергните смесь образца и реагента воздействию ультрафиолетового света и наблюдайте. Синяя флуоресценция в сочетании с изменением желтого цвета указывает на присутствие кишечной палочки. Отсутствие флуоресценции указывает на отсутствие.

Наиболее вероятное число, или MPN, также может быть определено для образцов. Откройте бутылку и добавьте 100 мл образца воды. Откройте подушкообразную трубку с питательным субстратом и вылейте содержимое в пробу воды в бутылке. Закройте бутылку крышкой и закупорьте. Энергично встряхните, многократно переворачивая, пока субстрат полностью не растворится. Осторожно откройте лоток, сжав края в верхней части, и оттяните язычок для бумаги. Прилагайте постоянное давление, чтобы лоток оставался открытым. Вылейте смесь образца и реагента в лоток и закупорьте. Инкубация лотка при 35 ? C в течение 24 ч.

Наблюдайте за изменением цвета в лотке для смешивания образца и реагента. Подсчитайте количество больших лунок и маленьких лунок, которые стали желтыми, чтобы указать на наличие колиформных бактерий. Далее подвергните лоток с образцом реагента воздействию ультрафиолетового света и наблюдайте за синей флуоресценцией. Подсчитайте количество больших и малых лунок, которые сигнализируют о положительном присутствии кишечной палочки.

Используя предоставленный лист МПН, количественно оцените концентрацию каждого индикаторного организма, присутствующего в 100 мл воды. Найдите количество маленьких положительных лунок в верхней части таблицы и количество больших положительных лунок на левой оси . Пересечение этих двух значений даст цифру, представляющую наиболее вероятное число, которое является расчетным количеством организмов на 100 мл.

Тесты на общую кишечную палочку и кишечную палочку используются для проверки на загрязнение различных проб воды.

Вода, предназначенная для употребления в пищу человеком или пригодная для питья, регулярно проверяется на загрязнение. Для того, чтобы вода считалась безопасной, она должна содержать менее 1 кишечной палочки на 100 мл. Здесь была собрана вода из-под крана и проверена на полное заражение колиформными палочками или кишечной палочкой, как было продемонстрировано ранее. Результаты определили, безопасен ли источник воды для употребления.

Еще один часто тестируемый образец — очищенные сточные воды. Вода должна быть проверена, чтобы убедиться в ее безопасности для выброса в окружающую среду или повторного использования для использования человеком. Поскольку до обработки ожидался высокий уровень загрязнения, образец неочищенных сточных вод был разбавлен до соотношения 1:100 000. Затем эти образцы были подвергнуты тестам на выявление общей колиформной палочки и E. coli, а также рассчитаны значения MPN. Безопасным значением после обработки должно быть ноль обнаруживаемых индикаторных бактерий.

Вы только что посмотрели представление JoVE о тестировании качества воды с помощью индикаторных организмов. Теперь вы должны понять, как проверять образцы воды на кишечную палочку и другие колиформные палочки, а также как количественно оценить степень загрязнения. Спасибо за просмотр!