Badania mikrobiologiczne i fizykochemiczne próbek wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi

Transkrypt

1 Badania mikrobiologiczne i fizykochemiczne próbek wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi

2 Rolnictwo Gospodarka komunalna Źródła zanieczyszczeń wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi Transport Przemysł

3 Uzdatnianie wody Chlorowanie Odwrócona osmoza Zmiękczanie Filtracja mechaniczna Filtracja na węglu aktywnym Preparaty chemiczne Usuwanie azotanów Dezynfekcja Wymiana jonowa Odżelaziacze i odmanganiacze Ozonowanie

4

5 KONTROLA JAKOŚCI W Dziale Laboratoryjnym funkcjonuje system zarządzania jakością realizowany poprzez: - spełnienie wymagań normy PN-EN ISO/IEC 17025: 2005 oraz wymagań zawartych w dokumentach Polskiego Centrum Akredytacji - prowadzenie systemu kontroli w oparciu o planowane i nieplanowane audity wewnętrzne, obejmujące swoim zakresem wszystkie elementy działalności badawczej - uczestnictwo cyklicznie w badaniach biegłości i porównaniach międzylaboratoryjnych Laboratoria WSSE w Gdańsku posiadają kwalifikowanych audytorów wewnętrznych.

6 SZKOLENIA ZEWNĘTRZNE i WEWNĘTRZNE Ciągłe doskonalenie poprzez uczestnictwo w szkoleniach dotyczących: bieżącej pracy laboratorium wprowadzania nowych metod badawczych systemu zarządzania laboratorium

7 Ocena PCA z dnia czerwca 2017 roku Podczas oceny PCA potwierdzono kompetencje techniczne w zakresie posiadanej akredytacji AB 562, podkreślając doświadczenie, zaangażowanie i wysokie umiejętności personelu.

8 Ocena PCA z dnia czerwca 2017 roku Dział Laboratoryjny WSSE w Gdańsku otrzymał certyfikat akredytacji dnia 30 listopada 2004 r.

9 RODZAJE BADANYCH PRÓBEK: WODA DO SPOŻYCIA badania parametrów grupy A badania parametrów grupy B zbiornik w środkach transportu powietrznego, wodnego i lądowego WODA Z BASENU KĄPIELOWEGO WODA POWIERZCHNIOWA, KĄPIELISKA WODA MINERALNA, ŹRÓDLANA I STOŁOWA WODA CIEPŁA UŻYTKOWA

10 LABORATORIUM BADAŃ WODY I GLEBY WSSE w GDAŃSKU MIKROBIOLOGICZNE BADANE PARAMETRY CHEMICZNE ORGANOLEPTYCZNE i FIZYCZNE

11 Parametry mikrobiologiczne: bakterie grupy coli Escherichia coli Ogólna liczba mikroorganizmów w temperaturze 22 o C enterokoki Clostridium perfringens (łącznie ze sporami) Legionella sp.

12 Cechy charakterystyczne Escherichia coli Składnik flory bakteryjnej jelita grubego człowieka i zwierząt stałocieplnych, występuje także w wodzie i glebie, może kolonizować skórę i błony śluzowe jamy ustnej oraz układ oddechowy. Wywołuje biegunki, zakażenia układu moczowego, zapalenie opon mózgowych - u osób z obniżoną odpornością, noworodków i osób starszych. Escherichia coli (obraz spod mikroskopu wybarwionych komórek metodą Grama)

13 Escherichia coli Cechy charakterystyczne Najbardziej odpowiedni wskaźnik zanieczyszczenia kałowego wody - niezdolna do namnażania się w wodzie. Wskaźnik nieprawidłowo działającego systemu dezynfekcji wody, świeżego zanieczyszczenia. Wrażliwa na powszechnie stosowane środki dezynfekcyjne. Znajduje się w dużych ilościach w odchodach ludzkich i zwierzęcych, ściekach surowych i oczyszczonych. Występuje, także w wodach naturalnych i glebach niedawno zanieczyszczonych.

14 Cechy charakterystyczne Bakterie grupy coli Grupa tlenowych i beztlenowych bakterii, nie tworzących przetrwalników zasiedlających jelito grube człowieka i zwierząt Pochodzą z wód wzbogaconych w substancje organiczne ze ścieków przemysłowych, z gleby Ich wykrycie świadczy o obecności innych bakterii chorobotwórczych Stwierdzenie ich obecności w wodzie sugeruje nieodpowiednie jej uzdatnienie, wtórne zanieczyszczenie lub nadmierną zawartość substancji odżywczych w uzdatnionej wodzie. Wskaźnik efektywności uzdatniania wody i czystości sieci wodociągowych Citrobacter freundii (obraz spod mikroskopu wybarwionych komórek metodą Grama)

15 Cechy charakterystyczne Ogólna liczba mikroorganizmów w temperaturze 22 o C Blisko związane z człowiekiem bakterie, drożdże i grzyby pleśniowe. Organizmy występujące w wodzie oraz nieliczne glebowe Z reguły nieszkodliwe dla człowieka - gdy występują licznie są wskaźnikiem. zanieczyszczenia organicznego, stwarzającego dogodne warunki dla rozwoju bakterii chorobotwórczych. Wzrost mikroorganizmów na agarze drożdżowym

16 Enterokoki Cechy charakterystyczne Składnik flory przewodu pokarmowego. Mogą wywołać zakażenia dróg moczowych, układu sercowonaczyniowego, zapalenie opon mózgowych. Wrażliwe na zmianę warunków środowiskowych. Wskaźnik kontaktu wody pitnej z zanieczyszczeniami pochodzenia kałowego. Mają podwyższoną odporność na działanie chloru. Przydatne w rutynowej kontroli przeprowadzanej po ułożeniu nowych lub wykonaniu napraw istniejących przewodów wodociągowych. Enterokoki (obraz spod mikroskopu wybarwionych komórek metodą Grama)

17 Clostridium perfringens (łącznie ze sporami) Cechy charakterystyczne Bakterie beztlenowe tworzące formy przetrwalnikowe. Stały składnik mikroflory jelitowej człowieka i zwierząt stałocieplnych. Wskaźnik odległego w czasie, starego zanieczyszczenia wody kałem lub glebą skażoną kałem, przy jednoczesnym braku Escherichia coli i enterokoków. Clostridium perfringens (obraz spod mikroskopu wybarwionych komórek metodą Grama)

18 Clostridium perfringens (łącznie ze sporami) Cechy charakterystyczne Wskaźnik charakterystyczny dla wody wodociągowej pochodzącej z ujęć wód powierzchniowych lub z wód mieszanych (z których część pochodzi z wód powierzchniowych). Powodują zatrucia pokarmowe i zakażenia ran. Bardzo odporne na chlorowanie. Obecność ich może wskazywać na błędy w uzdatnianiu wody.

19 Legionella sp. Cechy charakterystyczne Występuje w wodach śródlądowych, morskich, w glebie i gorących źródłach wody. Liczba gatunków włączanych do rodzaju Legionella stale rośnie - obecnie wyodrębnia się już 50 gatunków i 70 grup serologicznych. Droga zakażenia - inhalacyjna, wdychanie skażonego aerozolu wodnego. Wywołuje chorobę legionistów (ciężkie zapalenie płuc) i gorączkę Pontiac (łagodna postać zakażenia) Legionella pneumophila (obraz spod mikroskopu wybarwionych komórek metodą Grama)

20 Legionella sp. Cechy charakterystyczne Sztucznym rezerwuarem są instalacje wodociągowe ciepłej wody, systemy klimatyzacyjne, obiegi wód chłodniczych, zbiorniki na ciepłą wodę, perlatory zaworów czerpalnych (w tym głowice natryskowe pryszniców), woda w basenach kąpielowych. Rozwijają się w środowisku wodnym powyżej 25 C Optimum rozwoju to temperatura C.

21 Legionella sp. Zapobieganie rozwoju bakterii Utrzymanie temperatury wody zimnej poniżej 20 o C, a w instalacji wody ciepłej powyżej 55 o C. Izolowanie instalacji wody zimnej i wody ciepłej od siebie. Unikanie tworzenia zastoin wody. Likwidacja ślepych odcinków instalacji zasilających. Zapobieganie procesom korozji i tworzenia złogów instalacyjnych. Utrzymanie instalacji w czystości.

22 Metody stosowane w badaniach mikrobiologicznych (Laboratorium Badań Wody i Gleby WSSE w Gdańsku) Escherichia coli, bakterie grupy coli PN-EN ISO : A1: Ogólna liczba mikroorganizmów w temperaturze 22 o C - PN-EN ISO 6222: Enterokoki - PN-EN ISO : 2004 Clostridium perfringens (łącznie ze sporami) - PN- EN ISO 14189: Legionella sp. - PN-EN ISO : 2008.

23 Wymagany czas inkubacji 72h Ogólna liczba mikroorganizmów Czas inkubacji 24 h-72h Escherichia coli, bakterie grupy coli, Clostridium perfringens (łącznie ze sporami) 48h/72h Enterokoki 7-10 dni Legionella sp.

24 Etapy badania mikrobiologicznego Filtracja próbki i redukcja flory towarzyszącej (Legionella sp.) Inkubacja płytek Petriego w cieplarkach Odczyty i analiza cech charakterystycznych wyhodowanych szczepów bakteryjnych Badania potwierdzające uzyskanych hodowli bakteryjnych Obliczanie wyników i sporządzenie sprawozdania

25 Przygotowane stanowisko filtracji i posiewów próbek wody

26 Filtracja próbek wody Filtracja próbki wody przez zatrzymujący mikroorganizmy filtr membranowy. Następnie przeniesienie go na płytkę Petriego z odpowiednim podłożem mikrobiologicznym.

27 Filtracja próbek wody

28 Filtracja próbek wody

29 Metoda płytkowa (posiew wgłębny) Wykonanie analizy Ogólnej liczby mikroorganizmów w 22 o C po 72h. Wprowadzenie 1 ml próbki wody na płytkę Petriego i dodanie do płytki płynnego agaru drożdżowego. Wymieszanie próbki z agarem w celu uzyskania równomiernego rozprowadzenia mikroorganizmów na płytce.

30 Umieszczenie filtrów membranowych na płytkach Petriego z pożywką Dostosowanie składników pożywki do indywidualnych potrzeb poszukiwanych mikroorganizmów

31 Inkubacja i odczyty Inkubacja płytek w odpowiedniej temperaturze przez określony czas (ściśle wg wymagań norm metodycznych). Odczyty wyników po 24/48/72 h, w przypadku Legionella sp. po 7-10 dniach.

32 Wzrost oznaczanych mikroorganizmów na podłożach Wzrost Escherichia coli w postaci fioletowych lub granatowych kolonii na pożywce CCA.

33 Wzrost oznaczanych mikroorganizmów na podłożach Wzrost Enterokoków w postaci czerwonych kolonii na pożywce SB.

34 Wzrost oznaczanych mikroorganizmów na podłożach Wzrost Clostridium perfringens w postaci czarnych kolonii na pożywce TSA.

35 Parametry fizyczne i organoleptyczne: - Barwa - Mętność - Smak - Zapach - Stężenie jonów wodoru ph - Przewodność elektryczna

36 Przykładowe parametry chemiczne: Aniony Azotany, azotyny Żelazo, mangan, ołów, kadm Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne - WWA Cyjanki Halogenowe pochodne węglowodorów THM

37 Metodyki stosowane do analiz fizykochemicznych muszą co najmniej umożliwiać oznaczanie wartości dopuszczalnej (danego parametru) z podaną poprawnością, precyzją i granicą wykrywalności zgodnie z załącznikiem nr 6 rozporządzenia Ministra Zdrowia w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi z dnia 11 grudnia 2017 r. Dz.U poz Charakterystyki metod badań, część B Parametry chemiczne i wskaźnikowe, dla których określono charakterystykę wykonania analizy.

38 Barwę wody wywołują: Barwa - substancje organiczne pochodzące z humusowej frakcji gleby - żelazo i inne metale (w postaci naturalnych zanieczyszczeń i korozji) - ścieki przemysłowe Mocna barwa może wskazywać na tendencję do powstawania ubocznych produktów dezynfekcji wody.

39 Barwę oznacza się metodą spektrofotometryczną, przy użyciu spektrofotometru DR 3900 zgodnie z normą PN-EN ISO 7887: 2012 metoda C Jakość wody. Badanie i oznaczanie barwy Zasada metody opiera się na porównaniu absorpcji badanej próbki wody z absorpcją roztworów wzorcowych zawierających sześciochloroplatynian potasu i chlorku kobaltu, z których sporządzono krzywą wzorcową przy długości fali 410 nm. Wynik wyrażony jest w mg/l Pt. Barwa

40 Mętność Mętność wody powodują: - zawieszone drobiny pochodzące ze źródła wody w następstwie niedostatecznej filtracji lub ponownego przejścia osadów sieci wodociągowej w stan zawiesiny - nieorganiczne zawiesiny w niektórych wodach podziemnych - biofilm w sieci wodociągowej Zawieszone drobiny mogą chronić drobnoustroje przed środkami dezynfekcyjnymi i pobudzać wzrost bakterii Mętność wody najczęściej oznacza się metodą nefelometryczną, przy użyciu mętnościomierza zgodnie z normą PN- EN ISO : Jakość wody. Oznaczanie mętności. Część 1: Metody ilościowe. Mętnościomierz Zasada metody polega na pomiarze promieniowania rozproszonego. Wynik wyrażony jest w nefelometrycznych jednostkach mętności NTU.

41 Smak i zapach Smak i zapach (nieakceptowalny) może pochodzić z: - z naturalnych nieorganicznych i organicznych zanieczyszczeń chemicznych oraz z biologicznych źródeł lub procesów - z zanieczyszczenia chemikaliami syntetycznymi, z korozji lub jako skutek uzdatniania wody (chlorowania) Wskazują na skażenie lub wadliwie działający system uzdatniania lub dystrybucji wody

42 Smak i zapach Smak wody w Laboratorium Badań Wody i Gleby oznacza się metodą polegającą na stwierdzeniu przez zespól oceniający obecności (wyczuwalności) smaku w badanej próbce, w porównaniu jej z wodą odniesienia. Wynik pozytywny przedstawia się jako brak smaku natomiast wynik negatywny jako wyczuwalny smak. Zapach wody w Laboratorium Badań Wody i Gleby oznacza się metodą polegającą na określeniu rodzaju, grupy oraz wyczuwalności zapachu na podstawie badań organoleptycznych wykonanych przez 3-osobowy zespół oceniający. W przypadku próbki bezwonnej wynik przedstawia się jako brak zapachu natomiast obecność zapachu podaje się jako wyczuwalność grupa (rodzaj) np. silny gnilny (siarkowodór).

43 Odczyn ph Prawidłowe ph wody w celu: - Zapewnienia odpowiedniego poziomu klarowania i dezynfekcji wody - Zapobieganiu korozji wodociągów i rur instalacji rozprowadzających wodę w budynkach Odczyn ph najczęściej oznacza się metodą potencjometryczną przy użyciu ph-metru zgodnie z normą PN-EN ISO 10523:2012 Jakość wody. Oznaczanie ph. ph-metr Zasada metody opiera się na pomiarze różnicy potencjału ogniwa elektrochemicznego w układzie elektroda pomiarowa elektroda odniesienia. Potencjał elektrody pomiarowej jest funkcją aktywności jonów wodorowych badanego roztworu.

44 Przewodność elektryczna Przewodność jest wskaźnikiem informującym o stopniu mineralizacji wody (nagły jej wzrost świadczy o przedostawaniu się do niej związków mineralnych). Przewodność wody jako miarę prądu przewodzonego przez jony obecne w wodzie najczęściej oznacza się w konduktometrze poprzez bezpośredni pomiar roztworów wodnych zgodnie z normą PN-EN Jakość wody. Oznaczanie przewodności elektrycznej właściwej. Wynik wyrażony jest w μs/cm w 25ºC.

45 Konduktometr

46 Aniony azotany, azotyny, chlorki, fluorki, siarczany, fosforany Aniony można oznaczać m.in. metodą chromatografii jonowej zgodnie z normą PN-EN ISO :2009 Jakość wody. Oznaczanie rozpuszczonych anionów za pomocą chromatografii jonowej. Część 1: Oznaczanie bromków, chlorków, fluorków, azotanów, azotynów fosforanów i siarczanów. Zasada metody polega na rozdzielaniu i oznaczaniu poszczególnych anionów po ich uprzednim przeprowadzeniu do postaci jonowej. Chromatograf jonowy

47 Azotany Produkt utleniania azotu organicznego przez bakterie obecne w glebie i wodzie w obecności tlenu. Pochodzenie mineralne z gleby nawożonej nawozami azotowymi, z naturalnych pokładów soli, ze ścieków przemysłowych. W procesach uzdatniania wody zawartość azotanów praktycznie nie ulega zmianie. Wzrost ilości azotanów w wodach podziemnych w wyniku nadmiernego stosowania nieorganicznych nawozów azotowych.

48 Azotyny Powstają przez niekompletne utlenienie amoniaku lub azotu organicznego, lub przez redukcję azotanów. Występują w niższych stężeniach niż azotany. Powstają z amoniaku przy napowietrzaniu wody, podczas odżelaziania. Dostają się do wody z opadami atmosferycznymi i ściekami przemysłowymi.

49 ICP-MS oznaczanie metali w wodzie Metale można oznaczać m.in. metodą spektrometrii mas z jonizacją w plazmie indukcyjnie sprzężonej (ICP-MS) - zgodnie z normą PN-EN ISO : Jakość wody. Zastosowanie spektrometrii mas z plazmą wzbudzoną indukcyjnie (ICP-MS). Część 2: Oznaczanie wybranych pierwiastków, w tym izotopów uranu. Zasada metody polega na pomiarze intensywności strumienia jonów powstałych w plazmie, a następnie ich rozdzielenie za pomocą analizatora mas, ze względu na wartość stosunku masy do ładunku.

50 ICP-MS

51 Żelazo i mangan Mangan obecny w wodzie (nawet małe ilości) powoduje namnażanie bakterii manganowych - źródło nieprzyjemnego smaku i zapachu. Mangan powoduje powstawanie ciemnych osadów na urządzeniach sanitarnych Żelazo obecne jest w wodzie w ilościach zależnych od składu mineralnego podłoża. Źródło żelaza w wodzie: ścieki przemysłowe, korozja rur, wody kopalniane Zwiększone ilości żelaza w wodzie mogą powodować rozwój bakterii żelazistych - źródło przykrego smaku i zapachu, zwiększonej barwy i mętności Duże stężenie żelaza i manganu spotyka się w wodach głębinowych.

52 Kadm Kadm dostaje się do wód głównie z : - przemysłu metalurgicznego i cynkowego - elementów wodociągowych zawierających kadm, z metali zanieczyszczonych kadmem oraz z rur wykonanych z tworzyw sztucznych, do których wyrobu używa się jako środków pomocniczych soli metali ciężkich

53 Ołów Ołów dostaje się do wody z: - ścieków przemysłowych - powłok antykorozyjnych stosowanych do zabezpieczenia zbiorników na wodę - rur wodociągowych wykonanych z ołowiu

54 Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne - WWA WWA powstają jako produkty uboczne procesów chemicznych, związanych z silnym ogrzewaniem lub niecałkowitym spalaniem związków organicznych. WWA są słabo rozpuszczalne w wodzie, mogą tworzyć z wodą emulsje, są trwałe pod względem chemicznym i nie ulegają łatwo rozkładowi pod wpływem mikroorganizmów. Do wód podziemnych mogą przenikać przez mało zwarte warstwy filtracyjne gruntu. Oznaczanie WWA w próbkach wody może być wykonana metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) z detekcją fluorescencyjną po ekstrakcji ciecz ciecz.

55 Analiza wielopierścieniowych SPRZĘT I APARATURA węglowodorów aromatycznych - WWA LABORATORIUM BADAŃ WODY i GLEBY

56 Przykładowy chromatogram oznaczanych WWA w wodzie wzorzec kontrolny

57 Cyjanki Stężenia cyjanków w surowej wodzie są niskie, z wyjątkiem awaryjnego zanieczyszczenia przez ścieki przemysłowe. W wodzie do picia cyjanki występują rzadko i w stężeniach znacznie poniżej dopuszczalnych. Cyjanki w Laboratorium Badań Wody i Gleby oznacza się metodą polegającą na mikrodestylacji próbek wody do roztworu pochłaniającego przy użyciu kolumienek do mikrodestylacji i mikroekstrakcji, następnie wywołaniu reakcji barwnej w teście kuwetowym i odczytaniu stężenia cyjanków na spektrofotometrze.

58 Halogenowe pochodne węglowodorów THM THM halogenowe pochodne węglowodorów przedostają się do wody w wyniku jej uzdatniania chlorem. THM - powstają zarówno w miejscu uzdatniania jak i w sieci rozprowadzającej wodę, im dalej płynie woda, tym ich stężenie jest wyższe i tym większa różnorodność. Proces tworzenia trwa do momentu wyczerpania jednego ze składników reakcji: chloru lub substancji organicznej. Im gorsza jest jakość wody poddawanej chlorowaniu, tym więcej może powstawać szkodliwych trihalometanów. THM-y najczęściej oznacza się metodą chromatografii gazowej z detekcją wychwytu elektronów (GC-ECD) zgodnie z normą PN-EN ISO 10301:2002

59 SPRZĘT I APARATURA LABORATORIUM BADAŃ WODY i GLEBY

60 SPRZĘT I APARATURA LABORATORIUM BADAŃ WODY i GLEBY

61 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ