Method Article
EPA Method 1615 uses an electropositive filter to concentrate enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. This manuscript describes the procedure for collecting samples for Method 1615 analyses.
EPA Method 1615 was developed with a goal of providing a standard method for measuring enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. The standardized sampling component of the method concentrates viruses that may be present in water by passage of a minimum specified volume of water through an electropositive cartridge filter. The minimum specified volumes for surface and finished/ground water are 300 L and 1,500 L, respectively. A major method limitation is the tendency for the filters to clog before meeting the sample volume requirement. Studies using two different, but equivalent, cartridge filter options showed that filter clogging was a problem with 10% of the samples with one of the filter types compared to 6% with the other filter type. Clogging tends to increase with turbidity, but cannot be predicted based on turbidity measurements only. From a cost standpoint one of the filter options is preferable over the other, but the water quality and experience with the water system to be sampled should be taken into consideration in making filter selections.
الفيروسات المعوية الإنسان تكرار داخل الجهاز الهضمي وتنتشر من خلال الفم برازي الطريق. وغالبا ما توجد هذه الفيروسات في مياه الصرف الصحي في تركيزات عالية 1-3. ويمكن أن تستمر في نفايات مياه المجارير 4،5، وفي سطح 6،7، 8-10 الأرض، وتعامل شرب المياه 11. عندما تكون موجودة، وتركيز الفيروس في المياه البيئية في الولايات المتحدة هو عادة منخفضة جدا لقياس المباشر 12،13. وهذا يتطلب أن الفيروسات أن تتركز من كميات كبيرة من المياه. خلال جمع المعلومات القاعدة (ICR) الرصد التي تقوم بها وكالة حماية البيئة الأمريكية (USEPA) 14، وتركيزات فيروس من عينات إيجابية في الماء مصدر من المرافق كبيرة تراوحت البلاد ،009-19،7 الرقم الأكثر احتمالا من وحدات المعدية (MPN) / L. وكانت تركيزات متوسط ومتوسط العينات الإيجابية 0.03 و 0.17 MPN / L للمياه مصدر من مصادر المتدفقة، 0.01إلى 0.07 MPN / L لأولئك من البحيرات والخزانات، و0،04-0،74 MPN / L لأولئك الذين يستخدمون المياه الجوفية 11 (البيانات من قاعدة بيانات الوصول ICR Aux1 18 شهرا بتاريخ 2000/4/25). وتراوحت تركيزات فيروس من عينات إيجابية من دراسة USEPA من المياه الجوفية وطنية ،009-2،12 الوحدات المعدية / L مع الوسيط وتركيزات متوسط 0.13 و 0.29 وحدة المعدية / L 8. وكان تركيز الفيروس في عينات المياه الجوفية إيجابية أعلى من تلك الموجودة في الجداول المتدفقة. الحصول على معظم المرافق باستخدام المياه الجوفية في هذه الدراسات المياه من طبقات المياه الجوفية الواقعة في المناطق الكارستية. هذه، جنبا إلى جنب مع تلك التي تقع في الحجر الجيري والبلورية من المرجح أن يكون تركيزات أعلى من الفيروس في مواقع أخرى 8،15،16 الإعدادات (بكسر حجر الأساس). طرق فيروس USEPA تحدد حجم عينة من 200 L (ICR) إلى 300 L (الطريقة 1615) من المياه السطحية و 1،000 L (ICR) إلى 1،500 L (الطريقة 1615) من المياه الجوفية 17،18. ولكن، حتى مع استخدامأحجام عينة كبيرة، ومعظم عينات المياه السطحية والجوفية سلبية لفيروس 8،11،19،20.
الفيروسات الموجودة في المياه السطحية تشكل خطرا محتملا على الصحة للمستهلكين من مياه الشرب. سطح معالجة المياه القاعدة يتطلب من جميع محطات المعالجة باستخدام المياه السطحية للحد من تركيزات الفيروس عن طريق السجل-4 على الأقل. حتى مع انخفاض سجل-4، يمكن أن تركيزات فيروس المعدية في مصدر مياه صغيرة مثل 0.0044 MPN / L يؤدي إلى إصابة واحدة يوميا على افتراض مثل هذه متوسط التعرض والمعالجة الشروط والمعلمات الاستجابة للجرعة لفيروس الروتا 11،21. خطر من الفيروس في المياه الجوفية غير المعالجة يمكن أن تكون أكبر بسبب نقص العلاج وحدوث الفيروسي. بوركهارت والزملاء ويقدر أن ما يصل إلى 22٪ من التهاب المعدة والأمعاء الحاد في البالغين و 63٪ في الأطفال أقل من خمس سنوات يمكن أن تكون بسبب فيروس في مياه الشرب في المجتمعات باستخدام المياه الجوفية غير المعالجة 19.
USEPA Mوقد تم تطوير ethod 1615 للكشف عن الفيروس المعوي ونوروفيروس خلال الرصد الثالث دورة اللائحة رصد ملوثات غير المنظم في (UCMR3) 22 كمواطن متابعة لنتائج بوركهارت وزملاؤه 19،23. وقد تم تصميم طريقة USEPA في المقام الأول لقياس الفيروس في النظم التي تستخدم المياه الجوفية غير المعالجة، ولكن كانت مكتوبة بشكل عام لتشمل أنواعا المصفوفة المائية الأخرى. الطريقة الجديدة هو مزيج الحفاظ على العديد من المكونات من طريقة الفيروس السابق استخدمت خلال ICR 17، إضافة إجراءات الجزيئية استنادا إلى طريقة بوركهارت وآخرون 19،23، ومجموعات التمهيدي إضافية لنوروفيروس 24. والغرض من هذه الورقة هو وصف الإجراء أخذ العينات والخطوات اللازمة للحفاظ على سلامة العينة أثناء جمع والشحن. يوصف تقييما لطريقة الشامل في Cashdollar وآخرون. 25. هذا البروتوكول يغطي collectio الحقل بسيطن من المياه السطحية والجوفية حيث مضخة وprefilter ليست ضرورية والتي لا تتطلب تعديلات لدرجة الحموضة أو وجود مطهر في الماء لأخذ عينات. يتم وصف متطلبات أكثر تعقيدا أخذ العينات في Fout وآخرون. 17،18.
1. إجراءات أولية
2. إعداد لجمع العينات في الموقع أخذ العينات
3. حقل جمع العينات
4. الشحن من العينات الميدانية
مرشح انسداد مشكلة الرئيسية المحتملة التي يمكن أن يواجهها مع أسلوب 1615. يقلل انسداد معدل تدفق المياه من خلال مرشح. في بعض الحالات وهذا يمكن التغلب عليها عن طريق فتح صمام العالم للسماح بمزيد من التدفق. وفي حالات أخرى سوف تصبح انسداد الفلتر تماما قبل اجتاز حجم المطلوب من خلال ذلك. ويبين الجدول 1 النسبة المئوية للعينات مع انخفاض أحجام بوصفها وظيفة من نوع فلتر، نوع المياه، والتعكر. حدث انسداد مع كل من المياه الجوفية والمياه السطحية العينات، مع مرشح القائمة على ألياف نانوية أكسيد الألومنيوم تفوق مرشح رباعي القائم على أمين لعينات المياه الجوفية في حين كان العكس هو الحال بالنسبة لعينات المياه السطحية. وعموما، كانت 6٪ من العينات التي تم جمعها باستخدام فلتر مقرها أمين-رباعي نقص في حجم حين فشلت 10٪ من العينات التي تم جمعها مع مرشحات تستند ألياف نانوية أكسيد الألومنيوم لتلبية الحد الأدنى المحدد الحجم المطلوب وذلك بسبب انسداد. في أجناسل، وانسداد زاد مع التعكر، ولكن تساهم عدد من مكونات مختلفة لالعكارة وبعض هذه لا تؤدي إلى انسداد. على سبيل المثال، اقتصرت 43٪ من جميع الأحداث التي تحدث انسداد أثناء الدراسة ICR لأنظمة الأنهار اثنين (لا تظهر البيانات). خلال ICR كان الحد الأدنى للحجم المستهدف للمياه السطحية 200 L. وكان متوسط حجم جمعها أثناء الدراسة 217 ± 32 L مع حجم متوسط 208 L (البيانات من قاعدة البيانات وصول 18 شهرا ICR Aux1 بتاريخ 2000/04/25) . وهكذا، فإن حجم كامل يمكن جمع من مياه كثيرة حتى مع turbidities عالية.
وICR المطلوبة العينات لاستخدام prefilter عندما كانت turbidities أكثر من 75 جامعة تايوان الوطنية، ولكن حتى مع وجود prefilter، و 34٪ من العينات التي تم جمعها في المياه مع turbidities أكثر من 75 NTU انسداد. طريقة 1615 توصي استخدام prefilter مع المياه أكثر من 50 NTU. ومع ذلك، منذ نشر أسلوب 1615، كانت عدة خيارات prefilter مختلفة بالإضافة إلى أن مدرجة في طريقةاختبارها. أيا من هذه أدى إلى تحسن كبير في حجم العينة (لا تظهر البيانات).
الشكل 1. أجهزة تصفية قياسي. ويتكون جهاز مرشح القياسي لتناول والسكن التصفية، وحدات التفريغ (انظر المواد التكميلية للحصول على وصف كل وحدة). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
مجموع العينات ل | عدد المعيبة عينات ب | في المئة عينات المعيبة | التعكر (NTU) |
المياه الجوفية باستخدام NanoCeram مرشحات ج | |||
113 | 1 | 1 | <20 |
المياه السطحية باستخدام الفلاتر NanoCeram ج | |||
83 | 12 | 14 | <20 د |
8 | 4 | 50 | 20 - <50 |
6 | 5 | 83 | ≥ 50 د |
مجموع NanoCeram ج | |||
210 | 22 | 10 | ≥ 0 |
المياه الجوفية باستخدام مرشحات 1MDS ج | |||
374 | 75 | 20 | <20 |
2،693 | 27 | 1 ه | <20 ه |
505 | 36 | 7 و | 20 - <50 و |
122 | 19 | 16 ه | 50 - <75 غ |
175 | 60 | 34 ه، و | ≥ 75 ه، و، ز |
إجمالي 1MDS ج | |||
3،869 | 217 | 6 | ≥ 0 |
الجدول 1. تصفية (فلترة) القدرة على عينات من الدراسات التالية التي هي حجم البيانات وتعكر المتاحة: 1) دراسة ICR USEPA في (البيانات من الوصول ICR Aux1 قاعدة بيانات 18 شهرا بتاريخ 4/25/2000)، 2) دراسة USEPA المياه الجوفية 8، 3) USEPA لورانس وويل، MA دراسة (بيانات غير منشورة)، 4) دراسة USEPA نهر المسيسبي (بيانات غير منشورة)، 5) دراسة محطة معالجة مياه الشرب USEPA (بيانات غير منشورة)، 6) USEPA أسلوب 1615 دراسة تقييمية 25، و 7) خلال الأشهر الثلاثة الأولى من UCMR3 الرصد (بيانات غير منشورة). عينات b حيث تم جمع المرشح انسداد قبل الحد الأدنى للكمية المياه المحددة لكل دراسة. هذا كان 200 L للمياه السطحية و 1،500 L للمياه الجوفية، ولكن كان 200 L لمياه المصدر التي كانت الجوفية تحت USEPA ICR و1،893 L لدراسة المياه الجوفية وكالة حماية البيئة. ج القدرة على جمع الحد الأدنى الكامل محدد حجم يختلف بشكل كبير عن عينات جمعها باستخدام NanoCeram والمرشحات 1MDS (P = 0.002) وبين المياه السطحية والمياه الجوفية على حد سواء عموما (P <0.001) ولكل نوع فلتر (P <0.001) باستخدام اختبار مان ويتني الرتبة مجموع. د & #8211، المجموعات غ مع نفس القيمة مرتفع تختلف اختلافا كبيرا (P <0.05) وفقا لكروسكال-اليس تحليل التباين الأحادي في صفوف الاختبار ودان البشرى متعددة مقارنة الداخلي. لجميع الاختبارات الإحصائية المتغير التابع هو حجم مرت من خلال مرشح ككسر من الحد الأدنى المحدد للحجم، ولكن مع الحد الأقصى لقيمة 1.0.
وقد استخدمت أنواع مختلفة مرشح لتركيز الفيروسات من مياه البيئية على مدى 26 عاما. الأساليب الحالية توظف ultrafilters 27، والمرشحات كهربية 13،28،29، والمرشحات الصوف الزجاجي 23، والمرشحات كهربي 30. واستخدمت مرشحات كهربية على نطاق واسع لسنوات عديدة، ولكن شرط لإضافة الملح وتعديل الرقم الهيدروجيني للمياه في حقل قبل أو أثناء أخذ العينات يحد فائدتها 13. إن اختيار المرشح الأكثر عملية لأخذ العينات الحقل مرشحات كهربي. هذه الفلاتر تسمح للأخذ العينات كميات كبيرة من المياه في معدلات تدفق عالية وبدون أي تكييف للمياه. مرشحات الصوف الزجاجي هي الخيار الأقل كلفة، ولكن لديها أبطأ معدلات تدفق من المرشحات كهربي وغير متوفرة تجاريا. توفر Ultrafilters أعلى المبالغ المستردة الفيروس على نطاق واسع لنوعية المياه، ولكن المعدات اللازمة لsampliنانوغرام ليس بسهولة ميدانيا المحمولة والوقت اللازم لجمع عينات هو أطول بكثير 27. مؤخرا تم تطوير الأساليب التي شروطا مسبقة استخدام مرشحات كهربية لتجنب الحاجة إلى تعديل في الميدان، ولكن هذه قد لا تكون قابلة للتطبيق لجمع كميات كبيرة عينة 28،29.
EPA أسلوب 1615 تستخدم مرشحات خرطوشة موجب الشحنة الكهربائية التي تحصل على شحنة موجبة إما من ألياف النانو أكسيد الألومنيوم أو الأمينات الرباعية. مزايا السابق على هذا الأخير هو أنه أقل تكلفة ويجمع بكفاءة الفيروس من المياه على نطاق أوسع من درجة الحموضة الطبيعية تقدر 30،31. ومع ذلك، كل خرطوشة، وكذلك مرشحات الصوف الزجاجي المستخدمة من قبل بوركهارت وزملاؤه تعطي المبالغ المستردة مماثلة من الفيروس المعوي ونوروفيروس من 23،31،32 المياه (Cashdollar، بيانات غير منشورة). توضع المرشحات خرطوشة في جهاز أخذ العينات بسيطة التي تم تصميمها لتسهيل عملية جمع العيناتوالحد من التلوث أثناء أخذ العينات.
الأساليب القياسية لا تقدر بثمن عندما يتم إجراء دراسات كبيرة باستخدام المختبرات التحليلية المتعددة. EPA أسلوب 1615 على إجراءات وإرشادات لتقليل اثنين من القضايا الرئيسية جمع العينات التي يمكن أن تؤثر البيانات التي تم جمعها خلال هذه القياسية دراسات كاذبة النتائج الإيجابية الناجمة عن التلوث أثناء جمع العينات أو من مكونات جهاز تطهيرها بشكل كاف، وانسداد المسام مرشح من قبل عناصر في الماء يجري عينات.
مثلما الفيروسات المعوية يمكن أن ينتشر من شخص إلى شخص وذلك بسبب عدم كفاية النظافة الصحية، ويمكن إدخال الفيروسات في عينات من أيدي سيئة غسلها أو اليدين بقفازات الملوثة 33. ومن الضروري أن العينات فهم الطرق المحتملة للتلوث واستخدام تقنية العقيم خلال أخذ العينات. يجب أن يفهموا أن أخذ العينات والقفازات وتستخدم في المقام الأول لحماية العينات من التعرض وليس إلى protect الجهاز من التلوث. يجب غسل اليدين قبل ويجب أن تؤخذ في بداية أخذ العينات والرعاية أثناء الارتداء من القفازات لمنع يد لقفاز التلوث. العينات مع التهاب المعدة والأمعاء أو الجهاز التنفسي أعراض لا يجب أن جمع العينات، كما يمكن تسليط الفيروسات المعوية أو النوروفيروس في مستويات عالية.
ثانيا، يجب توخي الحذر لمنع المرحل من الفيروس من الأحداث أخذ العينات السابقة. لتقليل هذا مصدر محتمل للتلوث، تم تعديل جهاز أخذ العينات في أسلوب 1615 من أن من ICR بعدم بما في ذلك منظم الضغط والضغط متر بين مدخل وحدة سكنية خرطوشة. تمت إزالة هذه المكونات بسبب الضغوط التي لوحظت خلال أحداث أخذ العينات كانت دائما أقل من الحد الأقصى للتصنيف السكن (على سبيل المثال، 125 رطل لمدة 5 بوصة أغلفة خرطوشة)، ولأن كان من الصعب تطهير. وقد ظهرت المشكلة الأخيرة من خلال استخدام معدات التحكم فارغة في شارعudies اللاحقة لICR 6،20. الدرجة التي تتأثر البيانات ICR غير معروف، ولكن كان صغيرا على الأرجح. كان هناك اثنان فقط كاذبة عينات تقييم الأداء السلبية الإيجابية أثناء الدراسة (لا تظهر البيانات). لمزيد من خفض إمكانية التلوث المرحل، كما أنه من المستحسن أن مدخل وحدة أنابيب الاستعاضة بعد كل حدث أخذ العينات. ومن المهم بشكل خاص لضمان التطهير الكافي إذا تم استخدام الجهاز للحصول على جودة أو أداء الرقابة التي كان المصنف مع الفيروس. قبل إجراء التطهير، ينبغي قياس تركيز الكلور الحر عن أي خسارة أثناء التخزين. وبالإضافة إلى التغييرات في تكوين جهاز المذكورة أعلاه، فإنه من الضروري أن يتم تشغيل الفراغات المعدات العادية لإثبات أن التطهير فعال. طريقة 1615 الولايات التي يتعين القيام بها الفراغات المعدات التي تستخدم الأجهزة التي تم تطهيرها بعد استخدامها لضوابط للفيروسات المصنف، وبالتالي تبسيطالإجراء من خلال القضاء على الحاجة لتمرير حل للفيروسات المصنف من خلال الجهاز قبل التطهير. تم زيادة تركيز مطهر إلى 0.525٪ هيبوكلوريت لأسلوب 1615، كما يلزم هذا التركيز على حد سواء لتعطيل أي الفيروسات قابلة للحياة على المعدات وأن تتحلل الأحماض النووية. لذلك، يجب تحليل الفراغات المعدات باستخدام كل ثقافة الخلية والمقايسات QPCR.
وكانت كلا النوعين من المرشحات كهربي تخضع للانسداد خلال الدراسات الواردة في الجدول 1. وهناك عدد غير معروف من العينات مع انخفاض أحجام قد يكون بسبب أخطاء أخذ العينات، مثل القراءة الخاطئة للعدادا أو توقف في وقت مبكر المتعمد لأخذ العينات لتلبية أخرى الموعد النهائي، خاصة بالنسبة للمياه مع التعكر قراءات أقل من 20 NTU. درجة انسداد تعتمد على حد سواء على نوع الفلتر ونوعية المياه المعلمات. توفر Prefilters قدرا من التحسن، ولكن إذا ما استخدمت، ينبغي معالجتها وتحليلهابشكل منفصل عن فلتر كهربي. التوصية الحالية لUCMR3 هي أن يتم جمع عينة من دون prefilters باستخدام مرشحات القائمة على ألياف نانوية أكسيد الألومنيوم اثنين إذا لا يقل عن نصف حجم يمكن جمعها باستخدام فلتر الأول.
The authors have nothing to disclose.
الكتاب أشكر العديد من موظفي وكالة حماية البيئة التي جعلت رصد أجريت خلال ICR والمساهمات UCMR3 ممكن، والمحققين القيادي التالية من دراسات أخرى ذكرت وكالة حماية البيئة: دانيال Dahling، ألفريد دوفور، أندري إيغوروف، سوزان Glassmeyer، Asja Korajkic، ريتشارد ليبرمان، روبرت Safferman، وتيم وايد. وشانون غريفين ومايكل وير لمراجعة ناقدة هذه المخطوطة. الكتاب أشكر الأشغال المائية الهندي هيل لاستخدام واحد من المنازل مضخة لإثبات جمع العينات. وعلى الرغم من مراجعة هذا العمل من قبل وكالة حماية البيئة وافق للنشر، قد لا تعكس بالضرورة سياسة الوكالة الرسمية. لا يشكل ذكر أسماء تجارية أو منتجات تجارية تأييد أو توصية للاستخدام.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1-L polypropylene bottle | Nalgene | 2104-0032 | |
Aluminum foil squares | Cole-Parmer | 06275-40 | |
Autoclave | Steris | Amsco Lab Series | |
Bubble wrap | U.S. Plastics | 50776 | |
Closable bag | Uline | S-12283 | |
Closable bag | Fisher Scientific | S31798C | |
Commercial ice packs | Cole-Parmer | 06345-20 | |
Cool safe box | Diversified Biotech | CSF-BOX | |
Gauze sponge | Fisher Scientific | 22-415-469 | |
Graduated cylinder | Cole-Parmer | 06135-90 | 4-L or larger |
Hype Wipe | Fisher Scientific | 14-412-56 | |
iButtons temperature data logger | Maxim | DS1921G | |
Insulated storage and transport chest | Fisher Scientific | 11-676-12 | |
Packing tape | U.S. Plastics | 50083 | |
Portable chlorine colorimeter II test kit | Hach | 5870062 | |
Portable pH and temperature probe | Omega | PHH-830 | |
Portable turbidity meter | Omega | TRB-2020-E | |
PTFE thread tape | Cole-Parmer | 08270-34 | Use on all threaded connections |
Pump, Centrifugal Magnetic Drive | Cole-Parmer | 72010-20 | |
Reduction nipple | Cole-Parmer | 06349-87 | |
Sodium hypochlorite (NaClO) | Use locally available household bleach | ||
Sodium thiosulfate (Na2S2O3) | Sigma Aldrich | 217247 | |
Surgical gloves | Fisher Scientific | 19-058-800 | |
Waterproof marker | Fisher Scientific | 22-290546 | |
Media | Composition | ||
0.525% sodium hypochlorite (NaClO) | Prepare a 0.525% NaClO solution by diluting household bleach 1:10 in dH2O. Store 0.525% NaClO solutions for up to 1 week at room temperature. | | |
[header] | |||
1 M sodium thiosulfate (Na2S2O3) pentahydrate | Prepare a 1 M solution by dissolving 248.2 g of Na2S2O3 in 1 L of dH2O. Store sodium thiosulfate for up to 6 months at room temperature. |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved