Ewaluacja różnych organizmów wskaźnikowych

Ewaluacja różnych organizmów wskaźnikowych

Dr.rer.nat.et med.habil. Hans-Christoph Selinka, Dr.rer.nat.et med.habil. Hans-Christoph Selinka,

Federalna Agencja ŚrodowiskaFederalna Agencja Środowiska, Berlin, , Berlin, NiemcyNiemcy

EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka

Koncepcja organizmów wskaźnikowych

Od ponad 100 lat bakterie E.coli wykorzystywane są jako“organizmy wskaźnikowe“

w higienie wody do spożycia.

Czy potrzebujemy

dodatkowych wskaźników

mikrobiologicznych?


Cechy charakterystyczne organizmów wskaźnikowych:

- powinny być skorelowane z zanieczyszczeniem fekalnym- powinny być skorelowane z występowaniem patogenów- ich populacja powinna być na tyle duża, by możliwe było

wyizolowanie ich z małych prób wody (100 ml)- do ich oznaczania powinny istnieć metody szybkiego

wykrywania- tani monitoring i bezpieczne metody wykrywania

A co ze “wskaźnikami wirusowymi“,

takimi jak wybrane bakteriofagi,

zwierzęce wirusy zastępcze, czy wybrane wirusy ludzkie?


Budowa bakteriofagów i ludzkich wirusów patogenicznych

Images: courtesy of J.Y. Scro

Wirus DNA

Wirus RNA


Występowanie bakterii wskaźnikowych i colifagów w jeziorze Tegel (Berlin)

0,1

1

10

100

1000

10000

maj

-02

July

Sep

t

Nov

sty-

03

Mar

ch Mai

July

Sep

t

Nov

sty-

04

Mar

ch

May

July

Sep

t.

lis-0

4

pfu

or

cfu

/ 1

00

ml

Coliphages (pfu/100ml) Enterococci (cfu/100ml)

E. coli (cfu/100ml) EU-imperative (E.coli)

EU-Guideline (E. coli, enterococci) detection limit

Poziomy bakteriofagów skorelowane są z występowaniem kałowych bakterii wskaźnikowych E.coli oraz I.E.


Przeżywalność bakterii i wirusów w wodach bieżących

0,01

0,10

1,00

10,00

100,00

1000,00

0 5 10 15 20 25 30

Time (days)

Elim

inat

ion

(%

) CP Ec IE

Bacteriophage Bacteria


potrzeba wskaźników wirusowych!

Zakład doświadczalny UBA Berlin-Marienfelde

A

B

C

A

B

C



Colifagi somatyczne 138 (CP 138); 70 (150) nm;

(“fag T4-podobny“)

Colifagi somatyczne 241 (CP 241); 28 nm

(„fag φX174-podobny“)

F+RNA fag MS225 nm

(prototypowy RNA fag)

Nasi współpracownicy – wirusy

Norowirus 35-40 nm

RNA wirus(obecny sezonowo)

Adenowirus70-90 nm

DNA wirus (obecny stale)

http://viperdb.scripps.edu/Texmol/2ms2.png


http://www.epa.gov/safewater/ccl/index.html

- W opraciu o „Ustawie o bezpieczeństwie wody do spożycia” (Safe Drinking Water Act) US EPA okresowo publikuje aktualizacje listy ( „Zagrożeń kandydujących do listy zanieczyszczeń” - “Contaminant Candidate List“ - CCL) nieuregulowanych rodzajów zanieczyszczeń; służy to ukierunkowaniu badań i zbierania informacji - Lista CCL 1 (1998): 60 rodzajów zanieczyszczeń- Lista CCL 2 (2005): 51 rodzajów zanieczyszczeń (9 mikrobiologicznych / 42

chemicznych)w tym:

- Lista PCCL 3 (2008): 29 mikroorganizmów na wstępnej CCL- Lista CCL 3 (projekt): 11 mikroorganizmów; …Caliciwirusy, wirus żółtaczki typu A, / 91 związków chemicznych

Adenowirusy

Caliciwirusy

Coxsackiewirusy

Echo wirusy


Adenowirusy i norowirusy w wodach używanych do celów rekreacyjnych

(lustracja 6-miesięczna)

PROJECT 513648-VIROBATHE, PERIOD 2 ACTIVITY REPORT

AdenoAdenowiruswirus NoroNorowiruswirus


Dlaczego musimy znać stężenia podstawowe?

stężenia stałe stężenia szczytowe

stężenia incydentalne fluktuacja sezonowa

Wskaźniki bakteryjne

E. coli Łatwe do zmierzenia; pochodzenie kałowe (z kilkoma wyjątkami)

Niska odporność w środowisku; niska odporność na dezynfekcję chlorem;

Coliformy Łatwe do oznaczenia Niektóre coliformy mają pochodzenie niekałowe i mogą rozwijać się w środowisku

Enterococci jelitowe Łatwe do zmierzenia; wskaźnik kałowy (z kilkoma wyjątkami); dłuższy okres przetrwania w środowisku, niż E.coli; bardziej odporne na dezynfekcję, niż E.coli

Występują w stężeniach znacznie niższych, niż E. coli

Wskaźniki wirusowe

Colifagi somatyczne Łatwe do zmierzenia; bakteriofagi DNA; wskaźniki kałowe

Niska odporność na dezynfekcję chlorem;

Colifagi F-specyficzne Bakteriofagi RNA; wskaźniki kałowe; bardziej odporne na dezynfekcję chlorem, niż fagi somatyczne

Metoda wykrywania nieco bardziej skomplikowana; obecne w wodzie w niższych stężeniach, niż fagi somatyczne

Adenowirusy Przedstawiciele ludzkich wirusów patogenicznych; wskaźniki kałowe;

Trudna metoda wykrywania (biologia & wirusologia molekularna); obecne w wodzie w niższych stężeniach, niż fagi somatyczne

Cechy charakterystyczne wskaźników bakteryjnych i wirusowych


WIRUSY WSKAŹNIKOWE

POCHODZENIE KAŁOWE

WIRUSY REFERENCYJNE

- ROZRZEDZONE W SYSTEMACH WODNYCH–

WIRUSY REFERENCYJNE

- PODATNOŚĆ NA DEZYNFEKCJĘ -


Koncepcja patogenów wskaźnikowych i referencyjnych

Desinfektionswirkung von Hypochlorit bei einer Konzentration von 0,1 mg/L am Hahn 7

1,0E+00

1,0E+01

1,0E+02

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

1,0E+07

0,10 1,00 10,00 100,00

Kontaktzeit [min.]

Ko

nze

ntr

atio

n [

KB

E/1

00m

l]

E. Coli

E. faecium

Coliphage 138

Coliphage 241

Bacillus subtilis

Bacillus sub.[6,0 mg/L]

Wirusy referencyjne w procedurach dezynfekcji

Colifagi 241

Colifagi 138


Bakteriofagi referencyjne muszą być dobierane uważnie!

Bakterie

Cel:

Monitoring obecności bakteriofagów i ludzkich

wirusów patogenicznych w studniach w pobliżu

Jamuny

(New Delhi, Indie)

(UBA: Lopez-Pila, Grunert)

Badanie bakteriofagów:

- usuwanie rzędu 3,3 log10 na pierwszym

metrze

- usuwanie rzędu ok. 1,5 log10 na kolejnych

trzech metrach

skuteczne usuwanie wirusów

bakteryjnych przez filtrację gruntową EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka

Badanie terenowe: „Filtracja gruntowa, rzeka Jamuna “

Organizmy Stęż. w rzece Stęż. w studni

Fagi (1) 1,5 x 104 pfu/100 ml 0 pfu/500 ml



Fagi (Średnia) 3,5 x 104 pfu/100 ml 0,13 pfu/100 ml

Współczynnik eliminacji = stęż. w studni / stęż. w rzece

Współczynnik eliminacji w Nizamuddin Site, Delhi =

(0,13 [pfu/100 ml])/(3,5 x 104 [pfu/100 ml])

= 3,4 x 10-6

Organizmy Stęż. w rzece Stęż. w studni

Adenowirusy3,6*104 kopii

genomu /100 ml

Negatywne

w 500 ml

Norowirusy5,4*104 kopii

genomu / 100 ml

Negatywne

w 500 ml

Wirusy żółtaczki A

Pozytywne w 100 ml

Negatywne

w 1000 ml

Wirusy żółtaczki E

Pozytywne w 100 ml

Negatywne

w 1000 ml

-eliminacja bakteriofagów somatycznych

przez filtrację gruntową rzędu 3,4 x 106

- brak przenikania badanych patogenicznych

wirusów ludzkich do studni bakteriofagi mogą zostać wykorzystane jako wirusy referencyjne przy eliminacji ludzkich wirusów patogenicznych przez filtrację gruntową EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka

Badanie terenowe: „Filtracja gruntowa, rzeka Jamuna “

Bakterie a bakteriofagi jako wskaźniki obecności wirusów patogenicznych

Coliformy Colifagi

Skraber et al., 2004


Korelacja między bakteriofagami i wirusami

de Roda Husman et al., 2005


F+-specyficzne colifagi RNA:

- genogrupa I

- genogrupa IV

- genogrupa II

- genogrupa III

odchody inne

ludzkie odchody i ścieki

Pozytywne korelacje między stężeniami fagów genogrupy II,

wskaźnikami bakteryjnymi oraz ludzkimi adenowirusami

Ogorzaly et al., 2009 , (Water Research)

Korelacje między bakteriami, fagami i wirusami ludzkimi


Biowskaźniki obecności ludzkich wirusów patogenicznych

Bakteriofagi:

- Bakteriofagi somatyczne (DNA)

- bakteriofagi F+-specyficzne (RNA)

Domniemane wirusy wskaźnikowe:

- Adenowirus - Rotawirus

- Polyomawirus - Norowirus

- Torque teno wirus


• Nie będzie uniwersalnego wskaźnika wirusowego

• Idea: różne wskaźniki do różnych celów


Odpowiedniość wskaźników wirusowych (1)

* Wskaźniki wirusowe są narzędziem bardzo pomocnym, pod warunkiem, że uwzględni się ich ograniczenia.

* Wskaźniki kałowe nie są wystarczające do przeprowadzenia analizy ryzyka

• “Wskazanie“ korzystnych warunków dla wirusów lub zwiększone stężenia wskaźników bakteriofagowych lub wirusowych musi być zweryfikowane specyficznymi testami na określone ludzkie wirusy patogeniczne; w ten sposób ocena ryzyka będzie poparta dowodami.


Odpowiedniość wskaźników wirusowych (2)

Dziękuję!


Ewaluacja różnych organizmów wskaźnikowych

Documents

Transcript of Ewaluacja różnych organizmów wskaźnikowych