Indikatororganism
Indikatororganismer används som en proxy för att övervaka förhållanden i en viss miljö, ekosystem, område, livsmiljö eller konsumentprodukt. Vissa bakterier , svampar och helmintägg används för olika ändamål.
Typer
Indikatorbakterier
Vissa bakterier kan användas som indikatororganismer i särskilda situationer, till exempel när de finns i vattendrag. Indikatorbakterier i sig är kanske inte patogena men deras närvaro i avfall kan indikera förekomst av andra patogener. I likhet med hur det finns olika typer av indikatororganismer finns det också olika typer av indikatorbakterier. De vanligaste indikatorerna är totala kolibakterier, fekala koliformer, E. coli och enterokocker. Förekomsten av bakterier som vanligtvis finns i mänsklig avföring, kallade koliforma bakterier (t.ex. E. coli ), i ytvatten är en vanlig indikator på fekal kontaminering . De sätt med vilka patogener som finns i fekalt material kan komma in i fritidsvatten inkluderar, men är inte begränsade till, avloppsvatten, septiska system, avrinning i städer , kustnära rekreationsavfall och boskapsavfall.
Av denna anledning testar sanitetsprogram ofta vatten för närvaron av dessa organismer för att säkerställa att dricksvattensystem inte är förorenade med avföring. Denna testning kan göras med flera metoder som vanligtvis innebär att man tar prover av vatten, eller att stora mängder vatten passerar genom ett filter för att prova bakterier, och sedan testar man för att se om bakterier från det vattnet växer på selektiva medier som MacConkey - agar . MacConkey-agar tillåter bara tillväxt av gramnegativa bakterier och bakterierna kommer att växa olika beroende på hur den metaboliserar laktos eller dess brist på förmåga att metabolisera den. Alternativt kan provet testas för att se om det använder olika näringsämnen på sätt som är karakteristiska för koliforma bakterier.
Koliforma bakterier som väljs ut som indikatorer på fekal kontaminering får inte finnas kvar i miljön under långa tidsperioder efter utflöde från tarmen, och deras närvaro måste vara nära korrelerad med kontaminering av andra fekala organismer. Indikatororganismer behöver inte vara patogena.
Icke-koliforma bakterier, såsom Streptococcus bovis och vissa clostridier , kan också användas som ett index för fekal kontaminering.
Förekomsten av indikatorbakterier mäts i en mängd olika ekosystem och ibland vid sidan av andra mätningar. I de stora sjöarna genomfördes en studie som testade både koncentrationer av fekala indikatorbakterier (FIB) och patogengenmarkörer. FIB som mättes i denna studie inkluderade fekala koliforma bakterier, E. coli och enterokocker. FIB samlades in via membranfiltrering och seriella utspädningsmetoder, vilket gav prover som kunde odlas och användas för att köra PCR och amplifiera de patogena generna i fråga. Bland de 22 provtagningsplatserna analyserades 165 prover och E. coli-koncentrationer visade sig variera från mindre än 2 till 26 000 CFU/100 ml, enterokocker varierade från mindre än 2 till 31 000 CFU/100 ml och fekala koliforma bakterier varierade från mindre än bakterier till 950 CFU/100 ml.
Ett annat exempel på indikatorbakterier som mäts i säkerhetssyfte är i Malibu, Kalifornien. Delstaten Kalifornien kräver att stränder med fler än 50 000 besökare per år övervakas för FIB. Höga FIB-koncentrationer som översteg vad som anses acceptabelt av EPA observerades i Malibu Lagoon och andra Malibu stränder. Mätning av höga nivåer av FIB leder till en sökning för att fastställa vad källan/källorna är. Potentiella källor till FIB i Malibu-området inkluderar avfall från avloppsreningssystem, avrinning från lokal utveckling och avfall från vilda djur. Vanliga FIB mättes inklusive enterokocker som presenterade sig i nivåer så höga som 242 000 MPN/100 ml i reningssystem på plats. Mätningen av FIB är utbredd och används i syfte att tillhandahålla säkra vatten.
I Texas mättes förekomsten och distributionen av FIB, i synnerhet fekala koliformer och E. coli, i strömmar som tar emot utsläpp från Dallas Fort Worth International Airport och det omgivande området. Dessa bäckar som tar emot avfallet är hem för vattenlevande liv, som används för rekreationsändamål och som fiskeplatser. Olika standarder finns för att säkerställa säkerheten för alla organismer som finns i ekosystemet, inklusive människor. E. coli används som en indikator på osäker eller under standard vattenkvalitet för rekreationsbruk i Texas. Standarderna för E. coli-nivåer som förklarar att rekreation i kontakt är osäker är ett geometriskt medelvärde på över 126 cfu/100mL eller över en fjärdedel av proverna som mäter nivåer större än 394cfu/100mL. Olika platser testades, några visade sig överskrida acceptabla nivåer av E. coli och stödde därför inte rekreationsanvändning. Detta är ännu ett exempel på hur testning av indikatorbakterier används för att avgöra om vattenförekomster är säkra för olika användningsområden, särskilt rekreationsbruk.
Indikatorsvampar
Penicillium- arter, Aspergillus niger och Candida albicans används inom läkemedelsindustrin för testning av mikrobiella gränsvärden, bedömning av biobelastning, metodvalidering, antimikrobiella utmaningstester och kvalitetskontrolltester. När de används i denna egenskap Penicillium och A. niger kompendiella mögelindikatororganismer.
Mögelsvampar som Trichoderma , Exophiala , Stachybotrys , Aspergillus fumigatus , Aspergillus versicolor , Phialophora , Fusarium , Ulocladium och vissa jästsvampar används som indikatorer på inomhusluftens kvalitet.
Metagenomiska tekniker möjliggör sekvensering av hela populationer av mikroorganismer i en enda operation. Med metagenomisk sekvensering är det möjligt att använda hela samhället av svamporganismer, eller mykobiomet i marken eller vattnet i ett visst område som en biologisk indikator på antropogen aktivitet, såsom avloppsvatten från ett tätortsområde eller gödningsmedel och avrinning av bekämpningsmedel från en jordbruksmässigt.
Sammansättningen av svampsamhällen har visat sig vara en bra indikator på miljöegenskaper som pH, höjd och vattentemperatur. Chauvet använde denna metod för att ta ekosystemomfattande mätningar av dessa variabler med hjälp av ett nätverk av övervakningsstationer vid 27 strömmar i sydvästra Frankrike.
Cudowski et al . provtagna svampar i vattnet i Augustow-kanalen i östra Polen. De tog många standardmått på vattenkvalitet - temperatur, syremättnad, pH och nivåer av upplöst kväve, organiskt kol och svavel. De identifierade arter med mikroskopiska metoder och RFLP-analys. De hittade 38 svamparter, inklusive 12 hyphomycetiae och 13 potentiella patogener, som tillhörde antingen dermatofyterna eller släktingar till C. albicans. Cudowski et al. fann att de kunde avgöra om ett vattenprov hade tagits från den naturliga (sjöliknande) eller konstgjorda delen av kanalen. De fann också att de tre huvudgrupperna av svampar som de hittade, hyphomycetes, dermatofytes och Candida-släktingar, kunde förutsäga många av deras vattenkvalitetsmätningar, som bildade två kluster i en redundansanalys.
Bouffand et al . använde Arbuscular Mycorhizzal Fungi (AMF), en asexuell kladd av svampar som bildar symbiotiska relationer med växternas rotsystem, som indikatorer för att bedöma markens funktion och biologisk mångfald på många platser över hela Europa. De tog jordprover i olika klimatzoner (atlantiska, kontinentala, medelhavsområden, alpina) och tre markanvändningsregimer (odling, gräsmark, skogsbruk) och sekvenserade DNA från svamparna som marken innehöll. De hittade åtta indikatorarter för markens pH: fyra som endast fanns när pH var lägre än 5, tre för pH > 5 och en för pH > 7. De hittade åtta indikatorer för markanvändning: två för skog, fem för jordbruks- och gräsmark och en för båda. De hittade också en indikatorsvamp som fanns när markens organiskt kol var högt och en annan när det var lågt.
Indikator helmintägg
Helmintägg (eller ägg) är en bra indikatororganism för att bedöma säkerheten för sanitet och återanvändningssystem för avloppsvatten för resursåtervinning eftersom de är de mest miljöresistenta patogenerna av alla patogener ( virus , bakterier , protozoer och helminter) och kan i extrema fall överleva i flera år i jord. Vanligtvis finns helmintägg i vatten, jord och matkällor som är förorenade med fekalt material som kommer från avloppsvatten och slam.
Helmintägg som är indikerade i avloppsvatten och slam kommer från jordöverförda helminter (STH) som inkluderar Ascaris lumbricoides (Ascaris), Anclostoma duodenale och Necator americanus (hakmask) och Trichuris trichiura (piskmask). Ascaris och piskmask som identifieras i återanvändbara avloppssystem kan orsaka vissa sjukdomar och komplikationer om de intas av människor och grisar. Hakmaskar kommer att plantera och kläcka sina larver i jorden där de växer tills de är mogna. När krokmaskäggen är fullt utvecklade infekterar de organismer genom att krypa genom organismens hud.
Enligt Världshälsoorganisationen , för att inte orsaka betydande infektioner från helmintägg, är det bara tillåtet att vara ≤1 helmintägg per liter som används för jordbruk och bevattning. Det är mer sannolikt att se högre koncentrationer av helmintägg i jorden, avloppsvattnet och slam från underutvecklade länder som har problem med sanitetsmetoder. Exempel inkluderar Tunisien, Peru, Ghana, Vietnam och mer.
Tekniken som används för testning beror på typen av prov. När helmintäggen är i slam används processer som alkalisk efterstabilisering, syrabehandling och anaerob rötning för att minska mängden helmintägg i områden där det finns en stor mängd. Dessa metoder gör det möjligt för helmintägg att ligga inom hälsokraven på ≤1 helmintägg per liter. Uttorkning används för att inaktivera helmintägg i fekalt slam. Denna typ av inaktivering uppstår när avföring lagras mellan 1-2 år, en hög total torrhalt (>50-60%) är närvarande, föremål som löv, kalk, jord etc. tillsätts och vid en temperatur av 30 ℃ eller högre.
Se även