Mikrobiologiczne kryteria oceny sanitarnej wody

Gospodarka energetyczna, wodna i ściekowa Mikrobiologiczne kryteria oceny sanitarnej wody Podczas analizy mikrobiologicznej wody niemożliwe jest badanie wszystkich organizmów chorobotwórczych, dużo łatwiej jest analizować mikroorganizmy wskaźnikowe. Badania mikroflory jelitowej ustaliły stałe występowanie trzech rodzajów bakterii wskaźnikowych, świadczących o kontakcie wody z fekaliami lub ściekami. Są to: pałeczki okrężnicy (Escherichia coli), paciorkowce kałowe z typowym gatunkiem Enterococcus faecalis, beztlenowce przetrwalnikujące Clostridium perfringens Escherichia coli jest najbardziej wiarygodnym wskaźnikiem, ponieważ jej obecność wskazuje na świeże zanieczyszczenie i możliwość wystąpienia towarzyszących jej bakterii chorobotwórczych pochodzenia jelitowego. Escherichia coli należy do bakterii tzw. grupy coli. W jej skład wchodzą drobnoustroje z rodzaju Escherichia, Enterobacter, Citrobacter i Klebsiella. Wykrywa się je na podłożach z laktozą po inkubacji w temperaturze 37 C. Bakterie grupy coli typu kałowego (termotolerancyjne) to głównie szczepy Escherichia coli i tylko nieliczne szczepy z rodzajów Enterobacter, Citrobacter i Klebsiella, które mają zdolność do fermentacji laktozy w temperaturze 44 C. Paciorkowce kałowe (enterokoki) żyją w środowisku wodnym dłużej w stosunku do Escherichia, są bardziej odporne na działanie chloru, zdają egzamin jako wskaźniki czystości kąpielisk. Obecność Clostridium perfringens, z uwagi na przetrwalnikowanie tych bakterii jest wskazówką, że zanieczyszczenie fekaliami miało miejsce pewien czas wcześniej. Uważa się, że gatunek ten może być dobrym wskaźnikiem zanieczyszczenia wód pierwotniakami Giardia i Cryptosporidium. Bakterie wskaźnikowe spełniają rolę ostrzegawczą przed zakażeniami, ponieważ występuje istotna zależność pomiędzy ich liczebnością w wodzie a ilością mikroorganizmów chorobotwórczych. Bakterie pełniące rolę wskaźników sanitarnych powinny spełniać następujące warunki: muszą być stale obecne w przewodzie pokarmowym człowieka, co zawsze pozwala wykrywać zanieczyszczenia wody, liczebność bakterii wskaźnikowych w jelicie człowieka musi być duża, 1

do grupy organizmów wskaźnikowych powinny należeć formy nieprzetrwalnikujące, co umożliwia wykrycie świeżego fekalnego zanieczyszczenia wody, ich identyfikacja musi być możliwa przy użyciu łatwo dostępnych metod, długość życia bakterii wskaźnikowych w środowisku zewnętrznym musi być większa niż długość życia gatunków chorobotwórczych, nie powinny się one rozmnażać w środowisku wodnym Podstawowe wymagania mikrobiologiczne A. Wymagania mikrobiologiczne, jakim powinna odpowiadać woda Lp. Parametr Najwyższa dopuszczalna wartość Liczba Objętość próbki [ml] mikroorganizmów [jtk] 1 Escherichia coli 0 100 2 Enterokoki 0 100 B. Wymagania mikrobiologiczne, jakim powinna odpowiadać woda wprowadzana do jednostkowych opakowań Lp. Parametr Najwyższa dopuszczalna wartość Liczba Objętość próbki [ml] mikroorganizmów [jtk] 1 Escherichia coli 0 250 2 Enterokoki 0 250 3 Pseudomonas aeruginosa 0 250 4 Ogólna liczba mikroorganizmów w (36±2) C po 48h 20 1 5 Ogólna liczba mikroorganizmów w (22±2) C po 72h 100 1 Dodatkowe wymagania mikrobiologiczne, jakim powinna odpowiadać woda Lp. Parametr Najwyższa dopuszczalna wartość w próbce wody Liczba Objętość próbki [ml] mikroorganizmów [jtk] 1 Bakterie grupy coli 0 100 2 Ogólna liczba mikroorganizmów w 50 1 (36±2) C po 48h 3 Ogólna liczba mikroorganizmów w 100 1 (22±2) C po 72h 4 Clostridium perfringens 0 100 2

Jakość bakteriologiczna wody do picia oceniana jest w Polsce na podstawie liczebności czterech grup wskaźnikowych: bakterii grupy coli, bakterii grupy coli typu fekalnego, paciorkowców kałowych oraz clostridiów redukujących siarczyny (w przypadku wody pochodzącej z ujęć powierzchniowych). Według stosowanych w Polsce kryteriów w 100 ml wody podawanej do sieci wodociągowej nie może być ani jednej komórki bakterii uznanych za wskaźnikowe. Podobne normy jakości wody obowiązują w Unii Europejskiej. Drugim ważnym kryterium jakości wody przeznaczonej do spożycia jest ogólna liczba bakterii psychrofilnych i mezofilnych w 1ml wody. Według stosowanych w Polsce kryteriów w wodzie do picia liczebność bakterii psychrofilnych nie powinna przekraczać 100 komórek w 1 ml, natomiast bakterii mezofilnych 50 komórek w 1 ml wody. W przypadku psychrofili hodowle inkubuje się w temperaturze 22 C przez 72 h, a mezofili w 36 C przez 48 h. W niższej temperaturze rosną przede wszystkim niechorobotwórcze bakterie wodne. Gramujemne bakterie wodne wytwarzają jednak lipopolisacharydy ściany komórkowej, które mogą działać toksycznie, tak jak enterotoksyny bakterii chorobotwórczych. Z tego powodu ich liczba powinna być również monitorowana. Ze względów zdrowotnych, bardziej niebezpieczna jest ponad normatywna liczba bakterii rosnących w 36 C, ponieważ mogą być wśród nich również bakterie chorobotwórcze. Duża ich liczba w badanej próbce wody może świadczyć o źle przebiegających procesach uzdatniania. Drobnoustroje chorobotwórcze przenoszone drogą wodną Bakterie Bezwzględnie chorobotwórcze: Gram-ujemne pałeczki z rodzaju Salmonella np. pałeczka duru brzusznego Salmonella typhi, duru rzekomego Salmonella paratyphi Gram-ujemne pałeczki z rodzaju Shigella, wywołujące czerwonkę bakteryjną Przecinkowiec cholery Vibrio cholerae (Vibrio comma) Prątki gruźlicy Mycobacterium tuberculosis Krętki z rodzaju Leptospira wywołujące żółtaczkę bakteryjną Oportunistyczne (względnie chorobotwórcze): Z rodzaju Pseudomonas, Aeromonas, Klebsiella, Flavobacterium, Enterobacter, Proteus 3

Pałeczki te wchodzą w skład normalnej flory jelitowej i nie są w zasadzie chorobotwórcze, o ile bytują w przewodzie pokarmowym ludzi i zwierząt. W pewnych przypadkach jednak bakterie te przedostają się z przewodu pokarmowego do innych narządów i wówczas mogą się stać przyczyną wielu chorób, np. zapalenia układu moczowego, zapalenia dróg oddechowych, a także posocznicy. Wirusy Np. wirus polio wywołujący porażenie dziecięce, enterowirusy wywołujące schorzenia jelit. Pierwotniaki Np. Giardia lamblia wywołuje chorobę giardiozę, Entamoeba histolytica wywołuje amebozę itd. Większość pasożytniczych pierwotniaków produkuje cysty, które nie są w stanie przetrwać poza organizmem gospodarza w niekorzystnych warunkach środowiskowych. Gdy warunki te ulegają poprawie z cyst rozwijają się tzw. trofozoity, postacie wegetatywne występujące u człowieka. Robaki pasożytnicze Np. glista ludzka, tasiemce, przywry. Pasożyty ludzkie w zasadzie nie wchodzą w zakres badań mikrobiologicznych, jednakże z innymi patogenami stanowią poważne zagrożenie zdrowia człowieka. Infekcyjną postacią robaków pasożytniczych są jaja. Są one bardzo odporne na działanie czynników zewnętrznych oraz trudno je wyeliminować ze ścieków przez chlorowanie. Bakterie chorobotwórcze i potencjalnie chorobotwórcze występujące w wodach powierzchniowych Woda nie jest dla bakterii chorobotwórczych naturalnym środowiskiem. Trafiają one bezpośrednio do wody z chorego organizmu ludzi lub zwierząt, lub pośrednio przez ścieki, a także z gleby skażonej bakteriami patogennymi. Woda jest jedynie przenośnikiem bakterii i to tylko w okresie, w jakim organizmy te mogą przetrwać. Jednak dane epidemiologiczne wskazują, że woda może być nadal przyczyną wielu zachorowań o charakterze jelitowożoładkowym. Zachorowanie może nastąpić przez picie nieuzdatnionej lub zanieczyszczonej wody, ale również na skutek kąpieli. Bakteriami patogennymi, które wraz z odchodami i ściekami, a także spływami z pól, mogą się dostać do wody, są głównie mikroorganizmy związane z chorobami przewodu pokarmowego ludzi i zwierząt, jak również bakterie występujące u nosicieli, szczególnie dotyczy to nosicielstwa stwierdzonego u zwierząt. 4

Rodzaj Escherichia Rodzaj Escherichia należy do Enterobacteriaceae tzn. rodziny pałeczek jelitowych. E. coli to bakterie gram-ujemne, nie zarodnikujące, na ogół ruchliwe, typowi mieszkańcy jelita grubego ludzi i zwierząt. Ich fizjologiczna rola polega na wykorzystaniu resztek pokarmowych, syntetyzowaniu witamin z grupy B i K, oraz antagonistycznym wpływie na inne, obce pod względem ekologicznym drobnoustroje. Escherichia coli to bakteria potencjalnie chorobotwórcza chociaż zamieszkuje jelito grube przez cały okres życia osobniczego człowieka. Dostając się do organizmu, pałeczki okrężnicy wywołują zapalenie dróg moczowych, dróg żółciowych, otrzewnej i opon mózgowych. Wyróżnia się 5 głównych grup serologicznych szczepów E. coli wywołujących biegunki przenoszone przez żywność i wodę. Są wśród nich szczepy enteropatogenne (EPEC), enterotoksyczne (ETEC) powodujące 90% zakażeń dróg moczowych i tzw. biegunkę podróżną; enteroinwazyjne (EIEC) oraz enterokrwotoczne (EHEC). Enterococcus faecalis Paciorkowce kałowe należą do grupy ziarniaków gram-dodatnich. Bakterie tego gatunku są kuliste lub owalne, na ogół nieruchome, występują w postaci pojedynczych komórek, dwoinek lub krótkich łańcuszków. Na ogół nie są chorobotwórcze, jednak niektóre szczepy mogą wywołać zakażenia dróg moczowych, zapalenie otrzewnej oraz zakażenie ran. Charakteryzują się większą opornością na środki dezynfekcyjne (np. chlor) niż bakterie grupy coli, oraz dłuższą przeżywalnością w wodzie niż np. Salmonella. Clostridium perfringens Są to beztlenowe laseczki przetrwalnikujące, gram-dodatnie. Bakterie tego gatunku są bardzo rozpowszechnione w przyrodzie, wykrywa się je w glebie, w wodzie, ściekach, kurzu, mleku oraz 5

przewodzie pokarmowym człowieka i zwierząt. Poza jelitem występują w postaci przetrwalników, a ich czas przeżycia jest nieporównywalnie dłuższy od innych bakterii chorobotwórczych. Clostridium perfringens to tzw. laseczka zgorzeli gazowej, produkująca w warunkach beztlenowych silną egzotoksynę. Gatunek Clostridium perfringens jest też odpowiedzialny za liczne zatrucia pokarmowe. Pseudomonas aeruginosa Są to pałeczki gram-ujemne, urzęsione, oksydazododatnie, nieprzetrwalnikujące, wytwarzają żółto- lub niebieskozielony barwnik fluoresceinę oraz niebieski niefluoryzujący barwnik fenazynowy piocyjaninę. Z uwagi na zabarwienie materiału ropnego, zasiedlonego przez te bakterie, nadano im nazwę pałeczki ropy błękitnej. Bakterie Pseudomonas aeruginosa są chorobotwórcze dla roślin, owadów, ludzi i zwierząt. Są bardzo często przyczyną tzw. zakażeń szpitalnych, szczególnie na oddziałach intensywnej terapii i chirurgii. Są czynnikiem etiologicznym schorzeń oczu, uszu i zakażeń przyrannych u ludzi kąpiących się w wodach śródlądowych. Za chorobotwórczość odpowiedzialne są wytwarzane przez nie egzotoksyny i toksyczne enzymy, takie jak enterotoksyna, leukocydyna oraz enzymy proteolityczne. Rodzaj Aeromonas Bakterie z rodzaju Aeromonas to pałeczki gram-ujemne, fermentujące, oksydazododatnie, urzęsione. Aeromonas hydrophila występuje głównie w środowisku, w naturalnych zbiornikach wodnych, u ujścia rzek do morza lub w wodach morskich, przebywają również w zlewach, wannach i innych wilgotnych miejscach, a także w wodzie destylowanej. Bakterie te izolowane są często z ryb, mleka i produktów mlecznych, warzyw, a nawet butelkowanej wody mineralnej. Mogą się rozwijać w szerokim zakresie temperatury od 5 do 42ºC. Obserwowane są 4 typy zakażeń powodowanych przez te pałeczki: zapalenie tkanki łącznej, posocznica, ostra choroba biegunkowa podobna do cholery oraz różne zakażenia ran, układu moczowego i inne. 6

Rodzaj Vibrio Przecinkowce gram-ujemne, fermentujące, oksydazododatnie, urzęsione. Do rodzaju tego należy 20 gatunków, z czego 10 chorobotwórczych dla człowieka. Vibrio cholerae jest czynnikiem etiologicznym epidemii cholery. Występuje w wodzie. Objawy (biegunka) pojawiają się czasem już po 15-30 min od zakażenia, najczęściej po spożyciu zanieczyszczonej wody. Niektóre gatunki z rodzaju Vibrio wywołują także zakażenia pozajelitowe, do których dochodzi podczas kąpieli w skażonej wodzie. Rodzaj Mycobacterium Rodzaj Mycobacterium obejmuje gatunki chorobotwórcze dla ludzi i zwierząt, jak również drobnoustroje saprofityczne występujące w glebie i wodzie. Należą tu promieniowce wydłużone, pręcikowate (prątki), proste lub lekko wygięte, gram-dodatnie, kwasoodporne, zawierające w ścianie duże ilości lipidów i woski. Wyróżnia się prątki odpowiedzialne za klasyczną typową postać gruźlicy płucnej człowieka (Mycobacterium tuberculosis). Gatunki Mycobacterium bovis (typ bydlęcy) mogą być przyczyną gruźlicy odzwierzęcej u ludzi. Mycobacterium avium (prątki gruźlicy ptasiej) na ogół były uważane za niechorobotwórcze dla ludzi. Obecnie zakażenia wywołane przez gatunki należące do grupy MAIC (Mycobacterium avium intracellulare complex) należą są najczęstszych zakażeń u chorych z AIDS i innych pacjentów z obniżoną odpornością. Staphylococcus aureus Gronkowce są szeroko rozpowszechnionymi w środowisku, gramdodatnimi ziarniakami. Występują na skórze ludzi i zwierząt, w powietrzu, wodzie i ściekach. Wchodzą w skład naturalnej mikroflory bakteryjnej skóry, błon śluzowych jamy ustnej, nosa i górnych dróg oddechowych. Są względnymi beztlenowcami. Najbardziej chorobotwórczy spośród gronkowców Staphylococcus aureus gronkowiec złocisty, wytwarza 7

pozakomórkowe toksyny i czynniki zjadliwości, takie jak np.: hialuronidaza, enterotoksyny, koagulaza, białko A. Rodzaj Francisella Są to gram-ujemne drobne pałeczki. Rezerwuarem są gryzonie (myszy i szczury) głównie bytujące w pobliżu wód. Epidemie mogą wystąpić w wyniku zanieczyszczenia studni lub wód powierzchniowych wydalinami lub rozkładem padłych zwierząt. Pałeczki te są chorobotwórcze dla zwierząt domowych i dzikich, ptaków, a także dla ludzi, jako choroby odzwierzęce. Tularemię wywołuje Francisella tularensis. W warunkach naturalnych choroba ta przenoszona jest przez owady kłujące (kleszcze) oraz drogą pokarmową. Zakażenie następuje najczęściej przez picie zanieczyszczonej wody studziennej lub nieuzdatnionych wód powierzchniowych. Stwierdzono możliwość zakażenia w czasie kąpieli. Bakterie te mogą przetrwać w wodzie ponad 3 miesiące. Zakażenia tularemią może wywołać nawet 50 komórek bakteryjnych jeśli przeniknęły przez uszkodzoną skórę, błony śluzowe lub wskutek inhalacji. Rodzaj Legionella Bakterie z rodzaju Legionella to tlenowe, gram-ujemne, małe pałeczki występujące powszechnie w naturalnym środowisku wodnym i w glebie. Pałeczki Legionella stanowią grupę drobnoustrojów, która od kilku lat brana jest pod uwagę jako czynnik chorobotwórczy w badaniach sanitarno-epidemiologicznych wody. Nazwa legioneloza obejmuje klasyczne postacie płucne choroby legionistów i gorączki Pontiac oraz pozapłucne zakażenia wywołane przez bakterie należące do rodziny Legionellaceae. Zachorowania te związane są zwykle z systemami wodociągowymi, grzewczymi oraz klimatyzacyjnymi, które w postaci aerozoli rozpylają bakterie. Stanowią one główne źródła zakażenia ludzi (zakażenie następuje jedynie przez wdychanie aerozolu). Pałeczki Legionella izolowane są z różnych zbiorników wody, zwłaszcza z wody stojącej zawierającej muł i osad denny. Bakterie te stwierdzono również w wodzie bieżącej, zwłaszcza prowadzonej przez stare wodociągi, zbudowane z żeliwnych rur. Bakterie z rodzaju 8

Legionella wykazują dużą zdolność adaptacji do zmiennych warunków środowiska. Nie należą one do sanitarnych bakterii wskaźnikowych. Rodzaj Listeria Pałeczki gram-dodatnie, dość rozpowszechnione w środowisku naturalnym. Występują powszechnie w glebie, wodzie i na roślinach, zasiedlają ścieki oczyszczone biologicznie. Pałeczki listerii występują powszechnie u zwierząt dziko żyjących i hodowlanych. Źródłem tych bakterii są często krowy, owce, króliki, psy, ptaki, drobne gryzonie i owady, niewłaściwej jakości kiszonki. Również woda morska oraz osady denne są bardzo często zanieczyszczone tą pałeczką. Bakterie te występują również u ludzi zdrowych, w przewodzie pokarmowym, w układzie oddechowym, bez żadnych objawów chorobowych. Szczepy z gatunku Listeria monocytogenes wywołują objawy zakażenia u ludzi i zwierząt, które niezależnie od lokalizacji są określane nazwą listerioza. Pałeczki listerii mogą powodować liczne choroby jak: poronienia, zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych, zmiany skórne, zapalenie spojówek, węzłów chłonnych, szpiku i kości, płuc oraz zapalenie żołądkowo-jelitowe. W ciągu ostatniej dekady Listeria monocytogenes, obok takich drobnoustrojów jak Escherichia coli, Salmonella lub Shigella, została uznana za jeden z najgroźniejszych patogenów żywności. Zachorowania na listeriozę są powodowane zanieczyszczeniem żywności i bezpośrednią transmisją bakterii ze środowiska naturalnego do człowieka. Bakterie te w glebie przeżywają 295 dni. Mogą kolonizować układ pokarmowy po spożyciu zanieczyszczonych glebą jarzyn, zanieczyszczonego mleka lub sera. Rodzaj Salmonella Bakterie Salmonella to należące do rodziny Enterobacteriaceae pałeczki gram-ujemne, zwykle ruchliwe, nieprzetrwalnikujące. Są chorobotwórcze dla ludzi i niektórych zwierząt. U człowieka pałeczki Salmonella mogą powodować ostre choroby zakaźne takie jak: dur brzuszny wywołany przez Salmonella typhi oraz dur rzekomy wywołany przez Salmonella paratyphi A, B i C, oraz zatrucia pokarmowe typu 9

zakaźnego (salmonellozy). Rezerwuarem zarazka jest chory człowiek lub nosiciel, materiałem zakaźnym wydaliny, ścieki lub zakażona żywność, głównie jaja, drób i mięso. Rodzaj Shigella Do rodzaju Shigella zalicza się nieruchliwe pałeczki gram-ujemne, chorobotwórcze dla ludzi; stanowią czynnik etiologiczny epidemii czerwonki bakteryjnej i innych zaburzeń o charakterze zatruć pokarmowych. Pałeczki Shigella, które dostają się do gleby, mogą przedostać się do wody, szczególnie studziennej. W wodzie przeżywają od 6 do 39 dni. Najwięcej zachorowań, często o charakterze sezonowym (czerwiec, lipiec) dotyczy dzieci najmłodszej grupy wiekowej (1-4 lat). Zakażenia może się przenosić drogą bezpośrednią (ręce) lub pośrednio poprzez zanieczyszczoną wodę czy żywność. Rodzaj Yersinia Bakterie z rodzaju Yersinia to gram-ujemne, małe ziarniakopałeczki, szeroko rozpowszechnione w środowisku lądowym i wodnym. Rezerwuarem jest człowiek, zwierzęta hodowlane i domowe oraz ścieki zawierające bakterie pochodzące od chorych i nosicieli. Jersinioza jest zaliczana do chorób zakaźnych człowieka i zwierząt. Do zakażenia najczęściej dochodzi drogą pokarmową. Dane z niektórych krajów wskazują, że częstość zachorowań żołądkowo-jelitowych wywołanych przez pałeczki Yersinia przekracza, zwłaszcza w okresie zimowym, liczbę zachorowań wywołanych przez pałeczki Shigella i Salmonella. Yersinia enterocolitica charakteryzuje się wysoką przeżywalnością w wodzie. Czas przeżycia tych bakterii w wodzie powierzchniowej i wodzie wodociągowej zależy od pory roku i stopnia zanieczyszczenia innymi bakteriami i wynosi 87 dni. Dotychczas obowiązujące w Polsce normy czystości wody wodociągowej i wód powierzchniowych nie przewiduje badań w kierunku pałeczek Yersinia. 10