Überwachung von Risiken für die öffentliche Gesundheit
In den Gewässern der USA, Kanadas und anderer Länder wird die Wasserqualität überwacht, um die Gesundheit der Allgemeinheit zu schützen. Eine überwachte Schadstoffart ist die bakterielle Verunreinigung. In den USA ist der fäkalcoliforme Test einer der neun Tests für die Wasserqualität, die in einem von der US-EPA verwendeten Verfahren die Gesamtbewertung der Wasserqualität bilden. Der Test auf fäkale Koliformen sollte nur zur Beurteilung des Vorhandenseins von fäkalen Stoffen in Situationen verwendet werden, in denen fäkale Koliforme nicht fäkalen Ursprungs sind. Die EPA hat eine Reihe von verschiedenen Methoden zur Analyse von Proben auf Bakterien zugelassen.
AnalyseBearbeiten
Bakterien vermehren sich schnell, wenn die Bedingungen für das Wachstum richtig sind. Die meisten Bakterien wachsen am besten in einer dunklen, warmen, feuchten Umgebung mit Nahrung. Wenn sie auf festen Medien gezüchtet werden, bilden einige Bakterien bei ihrer Vermehrung Kolonien, die groß genug werden können, um gesehen zu werden. Durch Züchten und Zählen von Kolonien fäkaler coliformer Bakterien aus einer Wasserprobe kann die ursprünglich vorhandene Bakterienmenge bestimmt werden.
Die Membranfiltration ist die Methode der Wahl für die Analyse von fäkalen Coliformen in Wasser. Die zu untersuchenden Proben werden durch einen Filter mit einer bestimmten Porengröße (meist 0,45 Mikrometer) geleitet. Die im Wasser vorhandenen Mikroorganismen bleiben auf der Filteroberfläche. Der Filter wird in eine sterile Petrischale mit einem Selektivmedium gegeben, das Wachstum der gewünschten Organismen wird gefördert, während andere Nicht-Zielorganismen unterdrückt werden. Jede Zelle entwickelt sich zu einer separaten Kolonie, die direkt gezählt werden kann, und die Größe des anfänglichen Inokulums kann bestimmt werden. Typischerweise werden Probenvolumina von 100 ml für den Wassertest verwendet und filtriert, mit dem Ziel, einen endgültigen wünschenswerten Koloniedichtebereich von 20 bis 60 Kolonien pro Filter zu erreichen. Kontaminierte Quellen müssen möglicherweise verdünnt werden, um eine „zählbare“ Membran zu erreichen. Der Filter wird auf eine Petrischale mit M-FC-Agar gelegt und 24 Stunden lang bei 44,5 °C bebrütet. Diese erhöhte Temperatur schockt nicht-fäkale Bakterien und unterdrückt ihr Wachstum. Wenn die fäkalen Kolonien wachsen, produzieren sie eine Säure (durch die Fermentation von Laktose), die mit dem Anilinfarbstoff im Agar reagiert und den Kolonien ihre blaue Farbe verleiht.
Neuere Methoden zum Nachweis von Coliformen basieren auf spezifischen Enzymsubstraten als Indikatoren für Coliforme. Diese Assays verwenden einen Zucker, der mit einem Farbstoff verbunden ist, der bei Einwirkung des Enzyms beta-Galaktosidase eine charakteristische Farbe erzeugt. Das Enzym beta-Galaktosidase ist ein Marker für Coliforme im Allgemeinen und kann durch Hydrolyse von enzymspezifischen Glykosiden wie o-Nitrophenyl-beta-D-Galaktose bestimmt werden. Assays enthalten typischerweise einen zweiten Zucker, der mit einem anderen Farbstoff verbunden ist, der bei Einwirkung des Enzyms beta-Glucuronidase ein fluoreszierendes Produkt erzeugt. Da E. coli sowohl Beta-Galactosidase als auch Beta-Glucuronidase produziert, ermöglicht eine Kombination von zwei Farbstoffen die Unterscheidung und Quantifizierung von Coliformen und E. coli im gleichen Topf.
In jüngster Zeit wurde die Chemie hinter enzymatischen Nachweisverbindungen so aktualisiert, dass die anzeigende Komponente redoxaktiv ist, im Gegensatz zum üblichen chromogenen Format, wodurch fäkale Indikatorbakterien wie E. coli und E. faecalis ohne Probenvorbehandlung elektrochemisch nachgewiesen werden können. Da die Farbe der Nachweissubstanz keine Rolle spielt, ist der Nachweis auch in stark gefärbten Matrices möglich.
EPA-TestanforderungenBearbeiten
Die 1989 von der EPA verabschiedete Total Coliform Rule (TCR) führte zu erheblichen Änderungen bei der Überwachung öffentlicher Wassersysteme. Die Testanforderungen für Trinkwasser unter der TCR sind gegenüber früheren Anforderungen deutlich erhöht und damit gründlicher. Nicht nur die Anzahl der routinemäßigen Coliform-Tests wurde erhöht, insbesondere für kleinere Wasserversorgungsunternehmen, sondern die Vorschrift verlangt auch automatische Wiederholungstests von allen Quellen, die einen positiven Gesamtcoliform-Wert aufweisen (bekannt als getriggerte Quellwasserüberwachung).
Seit 2009 arbeitet die EPA an Überarbeitungen der TCR. Zu den Themen, die von der Behörde in Betracht gezogen werden, gehören Probenahmeorte, Häufigkeit und Zeitpunkt der Probenahme, Analysemethoden und Korrekturmaßnahmen, die von öffentlichen Wassersystemen ergriffen werden müssen.