ewaluacja różnych organizmów wskaźnikowych
DESCRIPTION
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka. Ewaluacja różnych organizmów wskaźnikowych. Dr.rer.nat.et med.habil. Hans-Christoph Selinka, Federalna Agencja Środowiska , Berlin, Niemcy. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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?
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
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?
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
Budowa bakteriofagów i ludzkich wirusów patogenicznych
Images: courtesy of J.Y. Scro
Wirus DNA
Wirus RNA
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
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.
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
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
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
potrzeba wskaźników wirusowych!
Zakład doświadczalny UBA Berlin-Marienfelde
A
B
C
A
B
C
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
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)
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
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
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
Adenowirusy i norowirusy w wodach używanych do celów rekreacyjnych
(lustracja 6-miesięczna)
PROJECT 513648-VIROBATHE, PERIOD 2 ACTIVITY REPORT
AdenoAdenowiruswirus NoroNorowiruswirus
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
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
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
WIRUSY WSKAŹNIKOWE
POCHODZENIE KAŁOWE
WIRUSY REFERENCYJNE
- ROZRZEDZONE W SYSTEMACH WODNYCH–
WIRUSY REFERENCYJNE
- PODATNOŚĆ NA DEZYNFEKCJĘ -
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
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
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
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 (2) 4,4 x 104 pfu/100 ml 0 pfu/500 ml
Fagi (3) 4,8 x 104 pfu/100 ml 2 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
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
Korelacja między bakteriofagami i wirusami
de Roda Husman et al., 2005
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
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
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
Biowskaźniki obecności ludzkich wirusów patogenicznych
Bakteriofagi:
- Bakteriofagi somatyczne (DNA)
- bakteriofagi F+-specyficzne (RNA)
Domniemane wirusy wskaźnikowe:
- Adenowirus - Rotawirus
- Polyomawirus - Norowirus
- Torque teno wirus
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
• Nie będzie uniwersalnego wskaźnika wirusowego
• Idea: różne wskaźniki do różnych celów
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
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.
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka
Odpowiedniość wskaźników wirusowych (2)
Dziękuję!
EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka