ĆWICZENIA Z GOSPODARKI ENERGETYCZNEJ, WODNEJ I ŚCIEKOWEJ; CZ
ŚĆ MIKROBIOLOGICZNA
Ćwiczenie 4-5
Mikrobiologiczne kryteria oceny sanitarnej wody
Podczas analizy mikrobiologicznej wody niemożliwe jest badanie wszystkich
organizmów chorobotwórczych, dużo łatwiej jest analizować mikroorganizmy wskaz
nikowe.
Badania mikroflory jelitowej ustaliły stałe występowanie trzech rodzajów bakterii
wskaz
nikowych, świadczących o kontakcie wody z fekaliami lub ściekami. Są to:
" pałeczki okrężnicy (Escherichia coli),
" paciorkowce kałowe z typowym gatunkiem Enterococcus faecalis,
" beztlenowce przetrwalnikujÄ…ce Clostridium perfringens
Escherichia coli jest najbardziej wiarygodnym wskaz
nikiem, 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 siÄ™ je na podÅ‚ożach z laktozÄ… 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 kaÅ‚owe (enterokoki) żyjÄ… w Å›rodowisku
wodnym dłużej w stosunku do Escherichia, są bardziej odporne na działanie chloru, zdają
egzamin jako wskaz
niki 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 wskaz
nikiem
zanieczyszczenia wód pierwotniakami Giardia i Cryptosporidium. Bakterie wskaz
nikowe
spełniają rolę ostrzegawczą przed zakażeniami, ponieważ występuje istotna zależność
pomiędzy ich liczebnością w wodzie a ilością mikroorganizmów chorobotwórczych.
Bakterie pełniące rolę wskaz
ników sanitarnych powinny spełniać następujące warunki:
" muszą być stale obecne w przewodzie pokarmowym człowieka, co zawsze pozwala
wykrywać zanieczyszczenia wody,
" liczebność bakterii wskaz
nikowych w jelicie człowieka musi być duża,
1
" do grupy organizmów wskaz
nikowych powinny należeć formy nieprzetrwalnikujące, co
umożliwia wykrycie świeżego fekalnego zanieczyszczenia wody,
" ich identyfikacja musi być możliwa przy użyciu łatwo dostępnych metod,
" długość życia bakterii wskaz
nikowych w środowisku zewnętrznym musi być większa
niż długość życia gatunków chorobotwórczych,
" nie powinny się one rozmnażać w środowisku wodnym
Wymagania bakteriologiczne, jakie powinna spełniać woda przeznaczona do spożycia
przez ludzi
Najwyższa dopuszczalna wartość wskaz
nika
w próbce wody pobranej w miejscu czerpania
przez konsumentów i/lub podawania wody do
Lp. Wskaz
nik jakości wody sieci
Liczba bakterii Objętość próbki [ml]
Escherichia coli lub bakterie grupy coli
1 0 100
typu kałowego (termotolerancyjne)
2 Bakterie grupy coli1) 0 100
3 Paciorkowce kałowe 0 100
Clostridia redukujÄ…ce siarczyny2)
4 0 100
(Clostridium perfringens)
5 Ogólna liczba bakterii w 37°C po 24h 20 1
6 Ogólna liczba bakterii w 22°C po 72h 100 1
1)
Dopuszcza się pojedyncze bakterie wykrywane sporadycznie, nie w kolejnych próbkach; do 5 % próbek w
ciÄ…gu roku
2)
Należy badać w wodzie pochodzącej z ujęć powierzchniowych
Jakość bakteriologiczna wody do picia oceniana jest w Polsce na podstawie liczebności
czterech grup wskaz
nikowych: bakterii grupy coli, bakterii grupy coli typu fekalnego,
2
paciorkowców kałowych oraz clostridiów redukujących siarczyny. Według stosowanych w
Polsce kryteriów w 100 ml wody podawanej do sieci wodociągowej nie może być ani jednej
komórki bakterii uznanych za wskaz
nikowe. 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 20 komórek w 1 ml wody. W przypadku psychrofili
hodowle inkubuje siÄ™ w temperaturze 22°C przez 72 h, a mezofili w 37°C przez 24 h. W
niższej temperaturze rosną przede wszystkim nie chorobotwórcze bakterie wodne. Gram-
ujemne 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 rosnÄ…cych w 37°C, ponieważ mogÄ… być wÅ›ród nich również
bakterie chorobotwórcze. Duża ich liczba w badanej próbce wody może świadczyć o z
le
przebiegajÄ…cych procesach uzdatniania.
Jakość bakteriologiczną wód rekreacyjnych (woda w pływalni) ocenia się na podstawie
liczebności bakterii z grupy coli, bakterii z grupy coli typu fekalnego, gronkowców
koagulazododatnich oraz bakterii mezofilnych. Według stosowanych w Polsce kryteriów w
100 ml wody tego typu nie może być ani jednej komórki bakterii grupy coli, bakterii z grupy
coli typu fekalnego oraz gronkowców koagulazododatnich. Liczebność bakterii mezofilnych w
1 ml nie może przekraczać 100 komórek.
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)
" PrÄ…tki gruz
licy Mycobacterium tuberculosis
" Krętki z rodzaju Leptospira wywołujące żółtaczkę bakteryjną
3
Oportunistyczne (względnie chorobotwórcze):
" Z rodzaju Pseudomonas, Aeromonas, Klebsiella, Flavobacterium, Enterobacter,
Proteus
Pałeczki te wchodzą w skład normalnej flory jelitowej i nie są w zasadzie chorobotwórcze, o
ile bytujÄ… w przewodzie pokarmowym ludzi i zwierzÄ…t. 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 ulegajÄ… poprawie z cyst rozwijajÄ… siÄ™ 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 jelitowo-
żoładkoiwym. Zachorowanie może nastąpić przez picie nieuzdatnionej lub zanieczyszczonej
wody, ale również na skutek kąpieli. Bakteriami patogennymi, które wraz z odchodami i
4
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.
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.
5
Clostridium perfringens
SÄ… to beztlenowe laseczki przetrwalnikujÄ…ce, gram-dodatnie.
Bakterie tego gatunku sÄ… bardzo rozpowszechnione w przyrodzie,
wykrywa się je w glebie, w wodzie, ściekach, kurzu, mleku oraz
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, produkujÄ…ca w warunkach beztlenowych silnÄ… egzotoksynÄ™.
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
 fluoresceinÄ™ oraz niebieski niefluoryzujÄ…cy 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 sÄ… 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. MogÄ… siÄ™ rozwijać w szerokim zakresie temperatury od 5 do 42ºC.
6
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.
Rodzaj Vibrio
Przecinkowce gram-ujemne, fermentujÄ…ce, 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 gruz
licy płucnej człowieka (Mycobacterium
tuberculosis). Gatunki Mycobacterium bovis (typ bydlęcy) mogą być
przyczynÄ… gruz
licy odzwierzęcej u ludzi. Mycobacterium avium (prątki gruz
licy 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, gram-dodatnimi 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
7
gronkowców Staphylococcus aureus  gronkowiec złocisty,
wytwarza 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 zwiÄ…zane sÄ… zwykle z systemami wodociÄ…gowymi,
grzewczymi oraz klimatyzacyjnymi, które w postaci aerozoli rozpylają bakterie. Stanowią one
główne z
ródła zakażenia ludzi (zakażenie następuje jedynie przez wdychanie aerozolu).
8
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
Legionella wykazują dużą zdolność adaptacji do zmiennych warunków środowiska. Nie
należą one do sanitarnych bakterii wskaz
nikowych.
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.
y
ródłem 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
najgroz
niejszych 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 zakaz
ne takie jak: dur
brzuszny wywołany przez Salmonella typhi oraz dur rzekomy wywołany przez Salmonella
9
paratyphi A, B i C, oraz zatrucia pokarmowe typu zakaz
nego
(salmonellozy). Rezerwuarem zarazka jest chory człowiek lub
nosiciel, materiałem zakaz
nym 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
zawierajÄ…ce bakterie pochodzÄ…ce od chorych i nosicieli. Jersinioza jest
zaliczana do chorób zakaz
nych 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