Occurrence and Survivability of Escherichia coli and Enterococci in Waters Used as Bathing Areas

• Autorzy: Budzińska K. , Szejniuk B. , Michalska M. , Berleć K.

Warianty tytułu

PL

Występowanie i przeżywalność Escherichia coli i enterokoków w wodach wykorzystywanych jako kąpieliska

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Bathing waters during the holiday season are used with great frequency for recreational purposes. It should be noted that they are subject to microbiological contamination, and therefore pose a serious health risk to the people using them. In accordance with the above, study which was undertaken aimed at assessing the purity status of water used for bathing purposes and determining the survival time of Escherichia coli and Enterococcus faecalis bacteria in the test water. Water samples were taken from three bathing areas of the Koronowo Reservoir: Samociążek (batching area I), Pieczyska (bathing area II), Kręgiel (bathing area III) three times in the months of July, August and September. The number of indicator bacteria Escherichia coli and enterococci was determined in the water samples. Additionally, each time the samples were taken, the water temperature and the number of bathers were measured. The determination of the number of Escherichia coli and enterococci bacteria in the tested water samples was performed by membrane filtration. Two strains of Escherichia coli ATCC 25922 and Enterococcus faecalis ATCC 19433 were used in studies to determine the survival time. Changes in the number of indicator bacteria were determined by usage of MPN method (most probable number of bacteria). The analyzes indicated that the water tested was characterized by significant microbiological contamination, because in July the occurrence of E.coli bacteria was recorded at an average of 3697 cfu/100 ml (bathing area I) to 4539 cfu/100 ml (bathing area II). Additionally, in the samples of water taken from the bathing area III, the number of these bacteria was high and amounted to 3836 cfu/100 ml. However, in August the number of these bacteria decreased and ranged from 2062 cfu/100 ml (bathing area I) to 3327 cfu/100 ml (bathing area III). In the case of enterococci, it was found that the majority of these microorganisms were isolated from water from bathing area I in July and their number was 412 cfu/100 ml and from the bathing area III in August – 404 cfu/100 ml. In the remaining samples of the analyzed water, the number of enterococci didn’t exceed the normative value of 400 cfu/100 ml. It was indicated that in September the water from all the examined bathing areas met the microbiological requirements specified in the applicable legal acts. The obtained results proved that the number of indicator bacteria was determined by the temperature of water and the number of bathers. In accordance to regression equations, it was found that Escherichia coli and Enterococcus faecalis lasted longer in water at temperature of 4°C respectively: 45 and 52 days, while at temperature of 20°C their survival time was 52 and 26 days. The study indicated the necessity to perform permanent sanitary control of water used for bathing purposes in the aspect of epidemiological threats.

PL

Wody kąpieliskowe w sezonie wakacyjnym wykorzystywane są z dużą częstotliwością w celach rekreacyjnych. Należy podkreślić, że ulegają one zanieczyszczeniu mikrobiologicznemu, w związku z czym stanowią poważne zagrożenie zdrowotne dla korzystających z nich osób. W związku z powyższym podjęto badania, których celem była ocena stanu czystości wody wykorzystywanej w celach kąpieliskowych oraz ustalenie w badanej wodzie czasu przeżywalności bakterii Escherichia coli i Enterococcus faecalis. Próbki wody pobierano z trzech kąpielisk Zalewu Koronowskiego: Samociążek (kąpielisko I), Pieczyska (kąpielisko II), Kręgiel (kąpielisko III) trzykrotnie w miesiącach lipcu, sierpniu oraz we wrześniu. W próbkach wody oznaczono liczbę bakterii wskaźnikowych Escherichia coli i enterokoków. Dodatkowo przy każdym poborze próbek dokonywano pomiaru temperatury wody oraz liczbę kąpiących się osób. Oznaczenie liczby bakterii Escherichia coli oraz enterokoków w badanych próbkach wody przeprowadzono metodą filtracji membranowej. W badaniach dotyczących ustalenia czasu przeżywalności wykorzystano dwa szczepy Escherichia coli ATCC 25922 oraz Enterococcus faecalis ATCC 19433. Zmiany liczebności bakterii wskaźnikowych oznaczono metodą NPL (najbardziej prawdopodobna liczba bakterii). Przeprowadzone analizy wykazały, że badana woda charakteryzowała się znacznym zanieczyszczeniem mikrobiologicznym, ponieważ w miesiącu lipcu odnotowano występowanie bakterii E. coli średnio na poziomie od 3697 cfu/100 ml (kąpielisko I) do 4539 cfu/100 ml (kąpielisko II). Ponadto w próbkach wody pobranych z kąpieliska III liczba tych bakterii była wysoka i wynosiła 3836 cfu/100 ml. Z kolei w sierpniu liczba tych bakterii zmniejszyła się i kształtowała się w zakresie od 2062 cfu/100 ml (kąpielisko I) do 3327 cfu/100 ml (kąpielisko III). W przypadku enterokoków stwierdzono, że najwięcej tych drobnoustrojów wyizolowano z próbek wody z kąpieliska I w lipcu, liczba ich wynosiła 412 cfu/100 ml oraz z III kąpieliska w miesiącu sierpniu – 404 cfu/100 ml. W pozostałych próbkach analizowanej wody liczba enterokoków nie przekroczyła wartości normatywnej 400 cfu/100 ml. Wykazano, że w miesiącu wrześniu woda ze wszystkich badanych kąpielisk spełniała wymagania mikrobiologiczne określone w obowiązujących aktach prawnych. Uzyskane wyniki dowiodły, że liczba bakterii wskaźnikowych determinowana była temperaturą wody i liczbą kąpiących się osób. Na podstawie równań regresji ustalono że bakterie Escherichia coli i Enterococcus faecalis dłużej przeżywały w wodzie o temperaturze 4°C odpowiednio: 45 i 52 dni, natomiast w temperaturze 20°C czas ich przetrwania wynosił 52 i 26 dni. Przeprowadzone badania wskazują na konieczność ciągłego monitoringu wody wykorzystywanej w celach kąpieliskowych w aspekcie zagrożeń epidemiologicznych.

Słowa kluczowe

EN

bathing water; indicator bacteria; survivability; Escherichia coli; Enterococcus faecalis

PL

woda kąpieliskowa; bakterie wskaźnikowe; przeżywalność; Escherichia coli; Enterococcus faecalis

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: Tom 20, cz. 1
• Strony: 309--325
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Budzińska K.

• University of Science and Technology in Bydgoszcz

autor

Szejniuk B.

• University of Science and Technology in Bydgoszcz

autor

Michalska M.

• University of Science and Technology in Bydgoszcz

autor

Berleć K.

• University of Science and Technology in Bydgoszcz

Bibliografia

• 1. Alm, EW, Burke, J., Spain, A. (2003). Fecal indicator bacteria are abundant in wet sand at freshwater beaches. Water Research, 37, 3978-3982.
• 2. An, Y.J., Kampbell, D.H., Breidenbach, G.P. (2002). Escherichia coli and total coliforms in water and sediments at lake marinas. Environmental Pollution, 120, 771-778.
• 3. Attoui, B., Toumi, N., Messaoudi, S., Benrabah, S. (2016). Degradation of water quality: the case of lain west of Annaba (northeast of Algeria). Journal of Water and Land Development, 31, 3-10.
• 4. Berninger, K., Koskiaho, J., Tattari, S. (2012). Constructed wetlands in Finnish agricultural environments: balancing between effective water protection, multi-functionality and socio-economy. Journal of Water and Land Development, 17, 19-29.
• 5. Boehm AB, & Soller J.A. (2011). Risks associated with recreational waters: Pathogens and fecal indicators. In: Meyers R.A. (Ed.), Encyclopedia of Sustainability Science and Technology. New York: Springer.
• 6. Boehm, A.B., & Sassoubre, L.M. (2014). Enterococci as indicators of environmental fecal contamination. In: Gilmore M.S., Clewell, D.B. Ike Y., Shankar N. (Ed.). Enterococci from commensals to leading causes of drug resistant infection. Boston.
• 7. Byappanahalli, M., & Fujioka, R. (2004). Indigenous soil bacteria and low moisture may limit but allow fecal bacteria to multiply and become a minor population in tropical soils. Water Science and Technology, 50, 27-32.
• 8. Byappanahalli, M.N., Shively, D.A., Nevers, M.B., Sadowsky, M.J., Whitman R.L. (2003). Growth and survival of Escherichia coli and enterococci populations in the macro-alga Cladophora (Chlorophyta). FEMS Microbiology Ecology, 46, 203-211.
• 9. Craig D.L., Fallowfield H.J., Cromer N.J. (2004). Use of microcosms to determine persistence of Escherichia coli in recreational coastal water and sediment and validation with in situ measurements. Journal of Applied Microbiology, 96, 922-930.
• 10. Crowther, J., Kay, D., Wyer, M.D. (2001). Relationships between microbial water quality and environmental conditions in coastal recreational waters: the Fylde coast, UK. Water Research, 35, 4029-4038.
• 11. Dz. U. 2011 nr 86 poz. 478. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 8 kwietnia 2011 r. w sprawie nadzoru nad jakością wody w kąpielisku i miejscu wykorzystywanym do kąpieli.
• 12. Dz. U. 2015 poz. 1510. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 3 lipca 2015 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie prowadzenia nadzoru nad jakością wody w kąpielisku i miejscu wykorzystywanym do kąpieli.
• 13. Frączek, K., Grzyb, J., Chmiel, M.J. (2015). Ocena zagrożenia bakteriologicznego w wodach powierzchniowych w rejonie eksploatowanego składowiska odpadów komunalnych. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 49, 37-45.
• 14. Imamura, G.J., Thompson, R.S., Boehm, A.B., Jay, J.A. (2011). Beach wrack is a reservoir for fecal indicator bacteria along the California coast. FEMS Microbiology Ecology, 77, 40-49.
• 15. Kostecki, M., Smyłła, A., Starczyńska, A. (2000). Ocena stanu sanitarnego wody antropogenicznego zbiornika wodnego Dzierżno Duże. Archiwum Ochrony Środowiska, 26, 57-73.
• 16. Kubera, Ł., & Małecka-Adamowicz, M. (2017). Ocena stanu sanitarnobakteriologicznego zbiornika wodnego „Balaton” zlokalizowanego w centrum Bydgoszczy. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 57, 63-73.
• 17. Lleò, M.M., Bonato, B., Benedetti, D., Canepari, P. (2005). Survival of enterococcal species in aquatic environments. FEMS Microbiology Ecology, 54, 189-196.
• 18. Mote, B.L., Turner, J.W., Lipp, E.K. (2012). Persistence and growth of the fecal indicator bacteria enterococci in detritus and natural estuarine plankton communities. Applied Environmental Microbiology, 78, 2569-2577
• 19. Niewolak, S., & Gotowska-Płachta, A. (1999). Ocena stopni zanieczyszczenia i stanu sanitarno-bakteriologicznego Jeziora Hańcza. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 2, 265-278.
• 20. Olańczuk-Neyman, K. (2003). Mikrobiologiczne aspekty odprowadzania ścieków do przybrzeżnych wód morskich. Inżynieria Morska i Geotechnika, 2, 55-62.
• 21. Olivieri, A.W., Boehm, A.B., Sommers, C.A., Soller, J.A., Eisenberg, J.N., Danielson, R. (2007). Development of a protocol for risk assessment of separate storm water system microorganisms. Water Environment Research Foundation. Alexandria.
• 22. Reeves, R.L., Grant, S.B., Mrse, R.D., Copil Oancea, C.M., Sanders, B.F., Boehm, A.B. (2004). Scaling and management of fecal indicator bacteria in runoff from a coastal urban watershed in Southern California. Environmental Science and Technology, 38, 2637-2648
• 23. Sercu, B., Van De Werfhorst, L.C., Murray, J., Holden, P.L. (2009). Storm drains are sources of human fecal pollution during dry weather in three urban southern California watersheds. Environmental Science and Technology, 43, 293-298.
• 24. Soller, J.A., Bartrand, T., Ashbolt, N.J., Ravenscroft, J., Wade, T.J. (2010). Estimating the primary etiologic agents in recreational freshwaters impacted by human sources of faecal contamination. Water Research, 44, 4736-4747.
• 25. Stojek, N.M. (2010). Enterobacteriaceae oraz inne Gram-ujemne bakterie w wodzie z wodociągów zagrodowych. Medycyna Środowiskowa, 13, 1-10.
• 26. Viau, E.J., Lee, D., Boehm, A.B. (2011). Swimmer risk of gastrointestinal illness from exposure to tropical coastal waters contaminated with terrestrial runoff. Environmental Science and Technology, 45, 7158-7165.
• 27. Walters, S.P., Thebo, A.L., Boehm, A.B. (2011). Impact of urbanization and agriculture on the occurrence of bacterial pathogens and stx genes in coastal waterbodies of central California. Water Research, 45, 1752-1762.
• 28. Wcisło, R., & Chróst, R. (2000). Survival of Escherichia coli in Freshwater. Polish Journal of Environmental Studies, 9, 215-225.
• 29. Whitman, R.L., & Nevers, M.B. (2003). Foreshore sand as a source of Escherichia coli in nearshore water of a Lake Michigan beach. Applied Environmental Microbiology, 69, 5555-5562
• 30. Zimoch, I., & Paciej, J. (2013). Znaczenie kontroli jakości wód powierzchniowych wykorzystywanych do rekreacji na przykładzie województwa śląskiego. Ochrona Środowiska, 35, 15-18.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).