ניתוח איכות מים באמצעות אורגניזמים מחוון

אינדיקטורים הם אורגניזמים הניתנים לזיהוי בקלות שנוכחותם מתואמת ישירות לפתוגנים אחד או יותר המזהמים סביבה. על מנת להיחשב אינדיקטור מתאים, אורגניזם חייב לעמוד בחמשת הקריטריון הבא:

1. האורגניזם אינדיקטור חייב להיות נוכח כאשר הפתוגן קיים, ואת האורגניזם אינדיקטור חייב להיעדר כאשר הפתוגן נעדר.
2. הריכוז של האורגניזם האינדיקטור חייב לתאם עם הריכוז של הפתוגן. עם זאת, האורגניזם אינדיקטור תמיד צריך להימצא במספרים גבוהים יותר.
3. האורגניזם אינדיקטור צריך להיות מסוגל לשרוד קל יותר וארוך יותר בסביבה מאשר הפתוגן.
4. זיהוי עבור האורגניזם מחוון צריך להיות קל, בטוח, וזול.
5. האורגניזם אינדיקטור צריך להיות יעיל עבור כל סוגי המים.

רוב האינדיקטורים הם אורגניזמים אנטריים או וירוסים, אשר נמצאים בדרך כלל במערכות העיכול של יונקים ומערכות העיכול של העופות בדם חם, המעניקים קשר ישיר לזיהום צואה. עם זאת, אינדיקטורים רבים יכולים להיות חוסר יעילות עקב מתאם לקוי עם פתוגנים מסוימים. שניים מהאורגניזמים המקובלים ביותר הם Escherichia coli ו coliforms בשל הצמדות צואת שלהם, וקלות בניתוח מעבדה.

Colilert היא גישה מוגדרת של טכנולוגיית מצע (DST) לזיהוי סימולטני, זיהוי ספציפי ואישור עבור E. coli ו coliforms הכולל בדגימות מים. טכניקת מעבדה זו משתמשת בחומרים מזינים מצע ספציפיים לכל מסלול חילוף החומרים של אורגניזמים אינדיקטור, מונים רק מיקרואורגניזמים הרצויים, אשר משחררים אות כאשר החיידקים משנים את המתחם. בנוכחות קוליפורם, החומרים המזינים האורתו-ניטרופיניל-β-D-גלקטופיראנוסיד (ONPG) עוברים הידרוליזה על ידי האנזים β-גלקטוזידאז של קוליפורם. תרכובת המוצר, אורתו-ניטרופיניל, היא כרומוגן המשחרר אות צבע, והופך את המים לצהובים(איור 1).

איור 1. סכמטי מראה אורתו-ניטרופיניל משחרר אות צבע, הפיכת המים צהובים.

בנוכחות E. coli, מתילומליפריל-β-D-glucuronide (MUG) מנוכר על ידי אנזים glucuronidase של החיידקים, המייצר מוצר מתילומבליפרון כי פלואורסים כחולים-ירוקים תחת אור אולטרה סגול (איור 2).

איור 2. סכמטי המציג את מתילום-בליפריל-β-D-glucuronide (MUG) מנגיש על ידי אנזים glucuronidase של החיידק, לייצר מוצר מתילומברליפרון כי פלואורסים כחול-ירוק תחת אור אולטרה סגול.

קולירט יכול להתבצע כמבחן היעדר נוכחות (P-A) כדי לציין אם האורגניזמים קיימים במדגם או לא. בדיקה זו הושלמה על ידי המסת המצע לדגימות מים 100 מ"ל, דגירה ב 35 ± 0.5 °C (24 °F), וצפייה באותות הצבע. ניתן לכמת את נוכחות האינדיקטורים גם על ידי שימוש במערכת הקובעת את המספר ה סביר ביותר (MPN) עבור כל אורגניזם. הליך זה כרוך בהמסת המצע לדגימות מים של 100 מ"ל החתומות למגש המכיל 49 בארות גדולות ו -48 בארות קטנות. המגש הוא דגירה ב 35 ± 0.5 °C (5 °F) עבור 24 שעות, ולאחר מכן הבארות המכילות שינויי צבע חיוביים נספרים. היחס בין בארות גדולות לקטנות המכילות אותות חיוביים מיושר לתרשים MPN המספק את הכימות לנוכחות של כל אורגניזם אינדיקטור נוכח. תקנות מי השתייה בארצות הברית מחייבות כי אפס קוליפורמים יהיו נוכחים ב-100 מ"ל של מי שתייה.

אורגניזמים אינדיקטור מועסקים כדי לקבוע במהירות ובזול זיהום סביבתי. בדיקות קולירט משמשות לניתוח איכות המים עבור מקורות שתייה, פנאי ושפכים. איכות המים חייבת לעמוד בסטנדרטים משפטיים שנקבעו על ידי הסוכנות להגנת הסביבה (EPA) ומחלקות הרגולציה של המדינה על מנת להתקבל כמשאב לצריכה אנושית ו/או סביבתית.

בדיקות קולירט משמשות גם מבחינה אסטרטגית כסמני איזון המוניים במחקר סביבתי, וניתן לנתח נתונים אלה יחד עם בדיקות סביבתיות אחרות כדי למדוד את המתאם בין התוצאות. ביצוע בדיקת P-A Colilert פשוטה נותן אינדיקציה אם מדגם מזוהם, אשר ניתן לנתח לצד תוצאות המחקר. אם מדגם P-A מראה כי יש זיהום במים, אז דגימות המים בשימוש במחקר עשוי להיות גם זיהום שמוביל לתוצאות לא ברורות, בעוד מגש MPN Quanti מספק כימות בסיסי עבור זיהום הנוכחי. לדוגמה, ניתן להשתמש באורגניזמים המחוון כדי לתאם כימותי מחוון עם מספר הפתוגנים שנמצאו בדגימת מים. אם מגש quanti מונה מספרי אינדיקטור נמוכים, זה מרמז כי מדגם המים צריך גם לחוות מגמות דומות עם רמות פתוגן נמוכות.