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.
וירוסי enteric אדם לשכפל בתוך מערכת העיכול ומתפשטים באמצעות מחזור הצואה-פה. וירוסים אלה נמצאים לעתים קרובות בשפכים בריכוזים גבוהים 1-3. הם יכולים להתמיד בשפכי ביוב 4,5, ובמשטח 6,7, קרקע 8-10, והתייחסו שתיית מים 11. כאשר קיימים, הריכוז של וירוס במים הסביבתיים בארה"ב בדרך כלל נמוך מדי למדידה ישירה 12,13. זה דורש שוירוסים להיות מרוכזים מכמויות גדולות של מים. במהלך איסוף המידע כלל (ICR) ניטור שנערך על ידי הסוכנות האמריקנית להגנת הסביבה (USEPA) 14, ריכוזי הווירוס של דגימות חיוביות במי המקור של כלי עזר גדולים נעו בפריסה ארצית .009-19.7 מספר הסביר ביותר של יחידות זיהומיות (MPN) / L. ריכוזי חציון והממוצעים של דגימות חיוביות היו 0.03 ו 0.17 MPN / L למי מקור מנחלים זורמים, 0.010.07 MPN / L למי מאגמים ומאגרי מים, ו0.04-0.74 MPN / L של אלה המשתמשים groundwaters 11 (נתונים מבסיס נתוני גישת 18 חודש מיום ICR Aux1 2000/04/25). ריכוזי וירוס של דגימות חיוביות ממחקר USEPA של groundwaters הלאומי נעו .009-2.12 יחידות מדבקות / L עם חציון וריכוזים ממוצעים של 0.13 ו0.29 יחידות מדבקות / L 8. הריכוז של וירוס בדגימות מי תהום חיוביות היה גבוה יותר מאלו בנחלים זורמים. רוב המתקנים באמצעות מי תהום במחקרים אלה הושגו מים מאקוויפרים הממוקמים באזורי הקארסט. אלה, יחד עם אלה הממוקמים באבן גיר וגבישי הגדרות (סלע שבר) עשויים להיות להם ריכוזי וירוס גבוהים יותר מאשר בהגדרות אחרות 8,15,16. שיטות וירוס USEPA לציין כרכי דגימה של 200 L (ICR) 300 L (שיטת 1,615) של מים עיליים ו1,000 L (ICR) ל -1,500 ליטר (שיטת 1,615) של מי תהום 17,18. עם זאת, אפילו עם השימוש בכרכי מדגם גדולים, רוב דגימות פני השטח ומי תהום הן שליליות לנגיף 8,11,19,20.
וירוסים הנמצאים במים עיליים מהווים סיכון בריאותי פוטנציאלי לצרכנים של מי שתייה. Surface טיפול במים כלל מחייב את כל מתקני הטיפול באמצעות מים עיליים להפחתת ריכוזי נגיף על ידי לפחות 4 log-. אפילו עם ירידת 4 log-, ריכוזי וירוס מדבקים במי מקור קטנים כמו .0044 MPN / L עלולים להוביל לזיהום אחד ליום בהנחה כגון תנאי חשיפה וטיפול ממוצע ופרמטרי תגובת המינון לרוטה-וירוס 11,21. הסיכון מהווירוס בgroundwaters שלא טופל עלול להיות גדול עוד יותר בשל חוסר הטיפול והתרחשות ויראלי. Borchardt ועמיתים מעריכים כי עד 22% מקיבה והמעיים חריפים במבוגרים ו -63% בילדים פחות מחמש שנים יכולות להיות בגלל הווירוס במי שתייה בקהילות באמצעות groundwaters שלא טופל 19.
USEPA Method 1,615 פותח כדי לזהות enterovirus וnorovirus במהלך מחזור הניטור השלישי של תקנת הניטור המזהם ללא פיקוח (UCMR3) 22 כלאומי מעקב לממצאי Borchardt ועמיתי 19,23. שיטת USEPA נועדה בעיקר למדידת וירוס במערכות באמצעות groundwaters שלא טופל, אך נכתבה באופן כללי יותר לכוללת סוגים אחרים מטריצת מים. השיטה החדשה היא היברידית שימור מרכיבים רבים משיטת הווירוס הקודמת שימשה במהלך ICR 17, התוספת של נהלים מולקולריים המבוססת על השיטה של Borchardt et al. 19,23, וערכות פריימר נוספות לnorovirus 24. מטרת מאמר זה היא לתאר את הליך דגימה ואת הצעדים הדרושים כדי לשמור על שלמות המדגם במהלך איסוף ומשלוח. הערכה של השיטה הכוללת מתוארת בet al Cashdollar. 25. פרוטוקול זה מכסה collectio שדה פשוטn של מים עיליים והקרקע שבה משאבה וprefilter אינם נחוצות ושבו התאמות אינן נדרשות לpH או הנוכחות של חומר חיטוי במים שנדגמו. דרישות הדגימה מורכבות יותר מתוארות בet al Fout. 17,18.
1. נהלים ראשוניים
2. הכנה לאוסף דוגמאות באתר הדגימה
אוסף דוגמאות 3. שדה
4. משלוח של דוגמאות שדה
סתימת מסנן היא בעיה פוטנציאלית גדולה שניתן נתקלה עם שיטת 1615. סתימה מקטינה את קצב הזרימה של מים דרך המסנן. בחלק מהמקרים ניתן להתגבר על ידי פתיחת שסתום הגלובוס כדי לאפשר זרימה גדולה יותר. במקרים אחרים המסנן להיות סתום לחלוטין לפני הנפח הנדרש עבר דרכו. טבלת 1 מציגה את אחוז הדגימות עם כרכים מופחתים כפונקציה של סוג המסנן, סוג מים, ועכירות. סתימה התרחשה עם דגימות שניהם מי תהום ומים עיליים, עם המסנן מבוסס nanofiber תחמוצת האלומיניום יעלה בביצועי המסנן האמין מבוססת הרבעונים לדגימות מי תהום ואילו ההפוך היה במקרה של דגימות מים עיליות. בסך הכל, 6% מהדגימות שנאספו באמצעות המסנן אמין מבוסס רבעונים היו לקויים בהיקף גדול, תוך 10% מהדגימות שנאספו עם המסננים המבוססים על תחמוצת אלומיניום nanofiber לא עמדו במינימום הנדרש שצוין הנפח עקב סתימה. בgeneral, סתימה גדל עם עכירות, אבל מספר הרכיבים שונים תורם לעכירות וחלק מאלה לא יובילו לסתימה. לדוגמא, 43% מכל האירועים המתרחשים סתימה במהלך מחקר ICR היו מוגבלים לשתי מערכות נהר (מידע לא מוצג). במהלך ICR מינימום נפח היעד למים עיליים היה 200 ל 'הנפח הממוצע שנאסף במהלך המחקר היה L 217 ± 32 עם נפח ממוצע של 208 L (נתונים מבסיס נתוני גישת 18 חודש מיום ICR Aux1 2000/04/25) . לפיכך, מלא נפח ניתן לאסוף ממים רבים אפילו גבוה turbidities.
ICR נדרש דוגמים להשתמש prefilter כאשר turbidities היה מעל 75 NTU, אבל גם עם prefilter, 34% מהדגימות שנאספו במים עם turbidities מעל 75 NTU סתום. שיטה 1,615 ממליצה על השימוש בprefilter עם מים מעל 50 NTU; עם זאת, מאז פרסום השיטה 1615, מספר אפשרויות prefilter שונות בנוסף לכך רשום בשיטה היונבדק. אף אחד מאלה הביא לשיפור משמעותי בנפח דגימה (מידע לא מוצג).
איור 1. מכשירי סינון רגילים. מנגנון המסנן הסטנדרטי מורכב מהצריכה, בית המסנן, ומודולים פריקה (ראה נוספים חומרים לתיאור של כל מודול). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
סה"כ דוגמאות | מספר b דוגמאות הלקויה | דוגמאות לקויות אחוזים | עכירות (NTU) |
מי תהום באמצעות NanoCeram ג מסננים | |||
113 | 1 | 1 | <20 |
מים עיליים באמצעות ג מסנני NanoCeram | |||
83 | 12 | 14 | <20 ד |
8 | 4 | 50 | 20 - <50 |
6 | 5 | 83 | ≥ 50 ד |
סה"כ ג NanoCeram | |||
210 | 22 | 10 | ≥ 0 |
מי תהום באמצעות ג מסנני 1MDS | |||
374 | 75 | 20 | <20 |
2,693 | 27 | 1 דואר | <20 דואר |
505 | 36 | 7 ו | 20 - <50 f |
122 | 19 | 16 דואר | 50 - <75 g |
175 | 60 | 34 E, F | ≥ 75 E, F, G |
ג סה"כ 1MDS | |||
3,869 | 217 | 6 | ≥ 0 |
קיבולת סינון טבלת 1. דוגמאות מהמחקרים הבאים שממנו נפח הנתונים ועכירות זמינים:. 1) מחקר ICR של USEPA (נתונים מבסיס נתוני גישת 18 חודש מיום 4/2 ICR Aux15/2000), 2) מחקר מי תהום USEPA 8, 3) USEPA לורנס וואל,, 4) USEPA נהר המיסיסיפי מחקר מחקר MA (נתונים שלא פורסמו) (נתונים שלא פורסמו), 5) מחקר מתקן לטיפול במי שתיית USEPA (נתונים שלא פורסמו), USEPA שיטת 1,615 מחקר הערכה 25, ו -6) 7) בשלושת החודשים הראשונים של ניטור UCMR3 (נתונים שלא פורסם). דוגמאות b בי המסנן סתום לפני ההיקף המינימאלי של מים שנקבעו לכל מחקר נאסף. זה היה 200 L למים עיליים ו1,500 L לgroundwaters, אבל היה 200 L למי מקור שהיו מי תהום מתחת לICR USEPA ו1,893 L לחקר תהום USEPA. ג היכולת לאסוף המינימום המלא צוין נפח הוא שונה באופן משמעותי ל דגימות שנאספו באמצעות NanoCeram ומסנני 1MDS (P = 0.002) ובין מים העיליים וgroundwaters שתי כולל (P <0.001) ולכל סוג מסנן (P <0.001) באמצעות בדיקת מאן-ויטני הדרגה הסכום. d & #8211; g קבוצות עם אותו הערך עילי שונות באופן משמעותי (P <0.05) על פי ניתוח קרוסקל-ווליס דרך אחת של שונות במבחן דרגות וPairwise השוואת הנוהל המרובים של דאן. לכל המבחנים הסטטיסטיים המשתנה התלוי הוא הנפח עבר דרך המסנן כחלק של המינימום שצוין הנפח, אבל עם ערך מקסימאלי של 1.0.
סוגי מסנן שונים לריכוז וירוסים ממים הסביבתיים כבר בשימוש במשך השנים 26. שיטות קיימים כיום מעסיקות 27 ultrafilters, מסנני אלקטרו 13,28,29, מסנני צמר זכוכית 23, ומסנני electropositive 30. מסנני אלקטרו היו בשימוש נרחב במשך שנים רבות, אך דרישה לתוספת של מלח והתאמת pH המים בתחום לפני או במהלך הדגימה מגבילה את השימושיות שלהם 13. בחירת המסנן המעשית ביותר לדגימת שדה היא מסנני electropositive. מסננים אלה מאפשרים הדגימה של כמויות גדולות של מים בספיקה גבוהה וללא כל תניה של המים. מסנני צמר זכוכית הם האופציה הפחות יקרה, אבל יש לי ספיקות איטיות יותר ממסנני electropositive ואינם זמינים באופן מסחרי. Ultrafilters לספק ההחלמה הווירוס הגבוהה ביותר על פני טווח גדול של איכות מים, אך הציוד דרוש לשם sampling לא מתקיים שדה נייד ואת הזמן הנדרש כדי לאסוף דגימות הוא הרבה יותר 27. שיטות לאחרונה פותחו כי שימוש preconditioned מסנני אלקטרו, כדי למנוע את הצורך בהתאמה בתחום, אבל אלה לא יכולים להיות ישימים לאיסוף כרכי מדגם גדול 28,29.
EPA שיטה 1,615 משתמשת במסנני מחסנית electropositive אשר להשיג מטען החיובי שלהם משני nanofibers תחמוצת אלומיניום או אמינים רבעונים. היתרונות של הראשונה על פני האחרונה הוא שזה פחות יקר ויעילות אוסף וירוס ממים על פני טווח רחב יותר של pH הטבעי ערכי 30,31; עם זאת, כל מחסנית, כמו גם את מסנני צמר זכוכית בשימוש על ידי Borchardt ועמיתים לתת החלמה דומה של enterovirus וnorovirus מ23,31,32 מים (Cashdollar, נתונים שלא פורסמו). מסנני מחסנית ממוקמים לתוך מנגנון דגימה פשוט שנועד לפשט את איסוף דגימותולהפחית את הזיהום במהלך דגימה.
שיטות סטנדרטיים הן לא יסולא בפז, כאשר מחקרים גדולים שנערכו באמצעות מעבדות אנליטיות מרובות. EPA שיטת 1,615 קובעת נהלים והדרכה כדי למזער את שתי סוגיות אוסף מדגם גדולות שיכול להשפיע על נתונים שנאספו במהלך אלה סטנדרטיים לימודים-שווא תוצאות חיוביות הנובעות מזיהום במהלך איסוף דגימה או מרכיבים כראוי חיטוי מכשיר, והסתימה נקבוביות סינון לפי רכיבים ב שנדגמו המים.
בדיוק כפי שניתן להפיץ וירוסי enteric אדם לאדם בשל היגיינה לקויה, יכולים להיות הציגו וירוסים לתוך דגימות מהידיים או כפות הידיים שטפו היטב עם כפפות מזוהמות 33. זה חיוני כי דוגמים להבין את המסלולים האפשריים של זיהום ולהשתמש בטכניקת ספטית בדגימה. דוגמים צריכים להבין כי כפפות משמשות בעיקר כדי להגן על סמפלר מחשיפה ולא protect המנגנון מזיהום. יש לשטוף ידיים לפני תחילת הדגימה ויש להקפיד במהלך עוטת כפפות כדי למנוע יד לכפפת זיהום. דוגמים עם סימפטומים במערכת עיכול או בדרכי הנשימה אסור לאסוף דגימות, כפי שהם יכולים להיות שפיכת enteroviruses או noroviruses ברמות גבוהות.
שנית, יש להקפיד כדי למנוע שריד של וירוס מאירועי דגימה קודמים. כדי למזער את המקור פוטנציאלי של זיהום, מנגנון הדגימה בשיטה 1,615 שונה מזה של ICR על ידי לא כולל ווסת לחץ ומד לחץ בין הכניסה ומודול דיור מחסנית. רכיבים אלו הוסרו בגלל הלחצים שנצפו במהלך אירועי דגימה תמיד היו מתחת לדירוג המרבי הדיור (למשל, 125 psi למבני מחסנית 5 אינץ ') ובגלל שהם היו קשים לחיטוי. הבעיה האחרונה הודגמה באמצעות פקדים ריקים ציוד בstudies לאחר ICR 6,20. המידה שבה זה השפיע על נתוני ICR אינם ידוע, אך עשוי קטן; היו רק שתי דוגמאות שליליות חיוביות כוזבות הערכת ביצועים במהלך המחקר (מידע לא מוצג). כדי לצמצם את האפשרות של זיהום שריד נוסף, מומלץ גם שצינורות מודול הכניסה יוחלפו לאחר כל אירוע דגימה. זה חשוב במיוחד על מנת להבטיח חיטוי נאות אם המנגנון שימש לבקרת איכות או ביצועים שנזרעה עם וירוס. קודם לביצוע חיטוי, הריכוז של כלור חופשי יש למדוד לכל אובדן במהלך האחסון. בנוסף לשינויים בתצורה של המנגנון שתואר לעיל, הוא חיוני, כי חסר ציוד רגיל לרוץ להפגין החיטוי כי הוא יעיל. שיטת 1,615 מנדטים שחסרי ציוד להתבצע באמצעות מנגנונים שכבר לחטא לאחר שמשמש לבקרת וירוס-זרע, ובכך לפשטההליך על ידי ביטול הצורך לעבור פתרון וירוס זרע באמצעות המנגנון לפני החיטוי. הריכוז של חומר חיטוי הוגדל ל .525 היפוכלוריט% לשיטה 1615, כפי שנדרש ריכוז זה הן כדי להשבית כל וירוסי קיימא על הציוד ולהשפיל חומצות גרעין. לכן, חסר ציוד חייב להיות מנותח בשתי תרבית תאים ומבחני qPCR.
שני הסוגים של מסנני electropositive היו כפופים לסתימה במחקרים שדווחו בטבלה 1. מספר לא ידועים של דגימות עם כרכים מופחתים אולי בשל טעויות דגימה, כגון הבנה מוטעית של totalizer או עצירה מוקדמת מכוונת של דגימה לפגוש עוד מועד אחרון, במיוחד למים עם קריאות עכירות פחות מ -20 NTU. התואר של סתימה תלוי הן בפרמטרי סוג המסנן ואיכות מים. Prefilters לספק מידה מסוימת של שיפור, אבל אם משתמש בו, צריך להיות מעובד ומנותחבנפרד ממסנן electropositive. ההמלצה הנוכחית לUCMR3 היא שהמדגם ייאסף ללא prefilters באמצעות מסננים מבוססי nanofiber תחמוצת אלומיניום שני אם לפחות מחצית מהנפח יכול להיות שנאסף באמצעות המסנן הראשון.
The authors have nothing to disclose.
המחברים מודים אנשי המשרד לאיכות הסביבה רבים שתרומות שנעשו הניטור שנערך בICR וUCMR3 האפשרי, החוקרים הבאים הראשיים של מחקרים אחרים דיווחו EPA: דניאל "יהקירת', אלפרד דופור, אנדריי Egorov, סוזן Glassmeyer, Asja Korajkic, ריצ'רד ליברמן, רוברט Safferman, וטים ווייד; ושאנון גריפין ומייקל וייר ללאור כתב היד הזה. המחברים מודים עבודות המים ההודים היל לשימוש באחד מבתי משאבתם להפגין איסוף דגימה. למרות שעבודה זו נסקרה על ידי USEPA ואושרה לפרסום, זה לא בהכרח משקף את מדיניות הסוכנות רשמית. אזכור של שמות מסחריים או מוצרים מסחריים אינו מהווה אישור או המלצה לשימוש.
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