Aplikace alternativních metod v monitoringu mikrobiální kvality vody
Vedoucí/Supervisor
doc. RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D.
Jazyk/Language
Czech
Abstrakt
V současné době celosvětově stále běžně používané kultivační metody pro rutinní kontrolu mikrobiologické kvality vod, včetně posuzování zdravotní nezávadnosti pitné vody, jsou obecně známy svými zásadními nedostatky. Mezi tyto nedostatky patří zejména časová náročnost při získání výsledků analýzy vzorku i jejich nedostatečná vhodnost při indikaci potenciální přítomnosti virové kontaminace ve vodách. Z těchto důvodů je tato dizertační práce zaměřena na možné alternativní metody detekce mikrobiální kontaminace ve vodách, které by mohly nabídnout řešení zmíněných nedostatků kultivačních metod. Jedná se o metody využívající biosenzory, průtokovou cytometrii a stanovení somatických kolifágů.
Teoretická část práce je věnována legislativnímu rámci v oblasti kvality vod i rizikům spojeným s výskytem patogenních mikroorganismů ve vodách. Dále je popsán základní přístup při kontrole mikrobiologické kvality vody a uveden obecný přehled různých mikrobiologických metod. Významný podíl teoretické části je věnován charakteristice indikátorových mikroorganismů, a to bakterii Escherichia coli a somatickým kolifágům.
Hlavním cílem dizertační práce bylo posoudit možnosti aplikace zvolených metod při kontrole mikrobiologické kvality vody, a to na základě testování různých vzorků vod. V případě metody biosenzoru tomu předcházela spolupráce na jeho vývoji, zejména v oblasti ověřování selektivity senzorových molekul k bakterii Escherichia coli. Dílčím cílem byl sběr cenných screeningových a monitorovacích dat o kvalitě vod v oblastech použitelnosti jednotlivých metod.
Na základě získaných výsledků bylo zjištěno, že žádná z testovaných metod poskytujících výsledky v reálném čase (biosenzor, průtoková cytometrie – přístroj BactoSense) není v aktuálním vývojovém stavu chopna nahradit kultivační metody při kontrole mikrobiologické kvality vod. Vzhledem k tomu, že vývoj biosenzoru nebyl z důvodu nejednoznačné selektivity k bakterii Escherichia coli zcela dokončen, možnosti jeho aplikace nebylo možné na reálných vzorcích vod posoudit. Somatické kolifágy rovněž není vhodné používat jako samostatný ukazatel fekálního znečištění bez souběžného stanovení bakteriálních ukazatelů. Metodu stanovení somatických kolifágů i metodu průtokové cytometrie lze však s výhodou použít např. při provozním monitoringu úpravy vody jako doplněk k bakteriálním indikátorům fekálního znečištění.
Abstract
Currently, the cultivation methods commonly used worldwide for routine monitoring of microbiological water quality, including the assessment of the health safety of drinking water, are generally known for their fundamental shortcomings. These shortcomings mainly include the time-consuming nature of obtaining sample analysis results and their insufficient suitability for indicating the potential presence of viral contamination in water. For these reasons, this dissertation is focused on possible alternative methods for detecting microbial contamination in water that could address the mentioned shortcomings of cultivation methods. These methods involve biosensors, flow cytometry, and the detection of somatic coliphages.
The theoretical part of the dissertation focuses on water quality legislation and the risks posed by pathogenic microorganisms in water. It outlines basics of microbiological water quality monitoring and various microbiological methods. A significant section highlights indicator microorganisms, especially Escherichia coli and somatic coliphages.
The main objective of this dissertation was to evaluate the applicability of the selected methods for monitoring microbiological water quality through the testing of various water samples. In the case of the biosensor method, this was preceded by collaboration on its development, especially in the field of verifying the selectivity of sensor molecules towards the bacterium Escherichia coli. A secondary objective was the collection of valuable screening and monitoring data on water quality in the context of the applicability of the individual methods.
Based on the obtained results, it was found that none of the tested methods providing real-time results are (biosensor, flow cytometry – BactoSense device), in their current developmental state, capable of replacing cultivation methods for monitoring microbiological water quality. Due to the incomplete development of the biosensor, specifically the unresolved selectivity towards Escherichia coli, its applicability to real water samples could not be assessed. Similarly, somatic coliphages are not suitable for use as a standalone indicator of fecal contamination without concurrent determination of bacterial indicators. However, the somatic coliphage detection method and flow cytometry can be advantageously used, for example, in operational monitoring of water treatment as a complement to bacterial indicators of fecal contamination.