Ewaluacja różnych organizmów wskaźnikowych Dr.rer.nat.et med.habil. Hans-Christoph Selinka, Federalna Agencja Środowiska, Berlin, Niemcy 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 Wirus RNA Wirus DNA Images: courtesy of J.Y. Scro 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) 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 Bacteriophage Bacteria potrzeba wskaźników wirusowych! EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka

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

Nasi współpracownicy – wirusy Colifagi somatyczne 138 (CP 138); 70 (150) nm; (“fag T4-podobny“) Colifagi somatyczne 241 (CP 241); 28 nm („fag φX174-podobny“) F+RNA fag MS2 25 nm (prototypowy RNA fag) Norowirus 35-40 nm RNA wirus (obecny sezonowo) Adenowirus 70-90 nm DNA wirus (obecny stale) EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka

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

stężenia incydentalne Dlaczego musimy znać stężenia podstawowe? stężenia stałe stężenia szczytowe stężenia incydentalne fluktuacja sezonowa EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka

Cechy charakterystyczne wskaźników bakteryjnych i wirusowych 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 EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka

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

Wirusy referencyjne w procedurach dezynfekcji Colifagi 138 Colifagi 241 Bakterie Bakteriofagi referencyjne muszą być dobierane uważnie! EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka

Badanie terenowe: „Filtracja gruntowa, rzeka Jamuna “ 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 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 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 Organizmy Stęż. w rzece Stęż. w studni Adenowirusy 3,6*104 kopii genomu /100 ml Negatywne w 500 ml Norowirusy 5,4*104 kopii genomu / 100 ml Wirusy żółtaczki A Pozytywne w 100 ml w 1000 ml Wirusy żółtaczki E EU Twinning Project PL06/IB/EN/01, Component 2, Activity 2.3, Warsaw, March 09-13, 2009 Selinka

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

Korelacje między bakteriami, fagami i wirusami ludzkimi 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) 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

Odpowiedniość wskaźników wirusowych (1) 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 (2) * 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

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