Jämförelse mellan analysvägar för patogena bakterier och

Av: Jörgen Hanaeus

Standarder som reglerar tillåtna bakteriehalter i dricksvatten utgår vanligen från odling av indikatorbakterier. I allt större utsträckning används nu genteknik för kvantifiering av bakteriehalter, varigenom det blir viktigt att förstå korrelationen mellan de olika metodernas utfall.

Parallella analyser har därför i åtta kampanjer utförts på avloppsvatten i olika behandlingspunkter, i tillhörande recipient och i en referensrecipient. Analyserna har gällt totalantalet bakterier, Escherichia coli, enterokocker och stafylokocker. Därtill undersöktes alla prov beträffande kliniskt relevanta antibiotikaresistenta gener. 

För totalantalet bakterier korrelerade de båda metoderna väl efter mekanisk behandling i avloppsverket (40 000 pe). I recipientfloden gav den gentekniska metoden (qPCR) högre cellantal för E.coli. Mer arbete behövs för att förstå kvaliteten hos de celler(svårodlade, döda?) som utgjorde skillnaden, något som kan utgöra motiv för ändring av standardvärdena.

Antibiotikaresistenta gener återfanns i minst lika hög utsträckning i flodvattnet som i behandlat avloppsvatten.

Bakgrund

I ökande utsträckning analyseras nu bakteriesamhällen i vatten och mark med molekylär genteknik, såsom qPCR (quantitative polymerase chain reaction) eller metagenomik.

Standarder för dricksvatten (WHO 2011) eller badvatten EU (2006) är upprättade utifrån odlingsbaserad teknik (agarplattor) och det finns därför skäl att göra jämförelse mellan odlingsmetod och genteknisk analys.  Ett 40-tal prover har därför under en tvåårsperiod tagits på obehandlat och behandlat avloppsvatten samt på recipientvatten. Därtill har förekomsten av antibiotikaresistenta gener undersökts.

Försök

Försöken har utförts inom det s k Schussenprojektet. Avloppsverket i Eriskirch (40 000 pe) och recipienten, floden Schussen har ingått. Även närliggande flod Argen har ingått och nyttjats som (en mindre belastad) referens; båda floderna mynnar i Lake Constance (Bodensjön) i södra Tyskland.

Avloppsverket har mekanisk och biologisk behandling, följd av fem olika pilotsteg: GAC, sand, ozon och kombinationer därav. Proverna togs vid 8 kampanjer mellan 2012 och 2014; sammansatta dygnsprov

Analysvägarna för odlingsmetod och för genteknisk metod (qPCR) beskrivs i detalj i artikeln.

Totalantalet bakterier har även analyserats med DAPI-färgning och mikroskopi.

Resultat

Totalantalet bakterier i biologiskt och i tilläggsbehandlat (pilotanläggningar) avloppsvatten var av samma storlek, ca 5*10⁶ celler/mL, oavsett analysmetod. Ca 90 % av bakterierna avskiljdes i dessa steg. Recipienten Schussen visade samma eller något högre nivå. Referensfloden Argen visade något lägre nivåer.

För avloppsvattnet efter endast mekanisk behandling gav odlingsmetoden en tiopotens lägre koncentration för totalantalet bakterier.

Skillnaden mellan odlingsmetod och qPCR-metod var märkbar för recipientvattnet, där odlingen gav lägre värden.

Gruppen enterokocker, E.coli och stafylokocker utgjorde ca 5% av totalantalet bakterier.

Koncentrationerna av enterokocker och stafylokocker sjönk under behandlingsstegen i avloppsverket och så även E.coli-halten skattad med odlingsmetod. E.coli bestämd med qPCR-metod visade däremot klart högre värden. Stafylokockerna försvann nästan helt efter verksbehandlingen; särskilt efter pilotanläggningen med ozondosering, men redan efter biosteget var nivån <10/100 mL.

I Schussenvattnet var alla detekterade bakterieslag mindre odlingsbara än vad qPCR-tekniken prognosticerade. Upp till 3,5 log-enheter högre värden detekterades med qPCR.

En jämförelse mellan 48 h, 72 h och 90 h odlingstid för stafylokocker under avloppsvattenbehandlingen resp i Schussen gav alla att antalet ökade med odlingstiden, men marginellt för avloppsvattnet och tydligare för recipientvattnet.

Beträffande antibiotikaresistenta gener undersöktes bla_TEM/E.coli, erm (B)/enterokocker & stafylokocker, erm (A), erm(C) eller erm(43)/stafylokocker. Ingen av dessa korrelerade med de antibiotikaresistenta gener respektive som återfanns i proven, varken i avlopps- eller recipientvatten. 

Slutsatser

För koncentrationerna av totalantalet bakterier, E.coli, enterokocker och stafylokocker var korrelerationen god mellan odlingsmetod och genteknisk metod qPCR i mekaniskt behandlat avloppsvatten. I behandlat avloppsvatten och i det recipientvatten som undersökts gav qPCR högre värden för E.coli än odlingsmetoden, som alltså kan underskatta E.coli-nivån.

De antibiotikaresistenta generna i recipientvattnet var av jämförbar eller något högre koncentration än i det behandlade avloppsvattnet. 

Allmänt är de gentekniska metoderna på bred frammarsch och kan bedömas bli kommersiellt vanligare den närmaste tiden.

Källa:  Hess, S.¹⁾, Lüddeke, P.²⁾, Gallert, C.¹⁾ (2016): Concentration of facultative pathogenic bacteria and antibiotic resistance genes during sewage treatment and in receiving rivers. Water Science & Technology 74.8, pp 1753-1763.

Hela artikeln finns att köpa här.

Författarna från:  

1. Faculty of Technology, Microbiology-Biotechnology, University of Applied Science Emden/Leer Constantiaplatz  4, Emden 26723, Germany.
2. Institute for Lake Research, State Institute for the Environment, Measurements and Conservation in Baden-Württemberg, Argenweg 50/1, Langenargen 88085, Germany.

Kontakt:  stefanie.hess@hs-emden-leer.de