Esistono diverse migliaia di nomi di microrganismi che vivono nell'acqua. Questi includono vari batteri, funghi e altri. Sono parte integrante della diversità biologica del pianeta e svolgono funzioni importanti.

Quali sono i microrganismi presenti nell'acqua?

Se cerchiamo di classificare i microrganismi dell'acqua, possiamo dividerli in gruppi:

1. Le alghe blu-verdi o cianobatteri sono parte integrante di ogni corpo idrico e costituiscono il 60% di tutti i microrganismi.
2. Microrganismi patogeni e condizionatamente patogeni: virus, batteri, funghi, protozoi.
3. Organismi relativamente sicuri che possono essere presenti nell'acqua e non causano malattie pericolose.

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Tipi di microrganismi nell'acqua

L'acqua contiene una vasta gamma di microrganismi, ciascuno con caratteristiche uniche e implicazioni per la qualità dell'acqua. I tipi più comuni includono:

1. Batteri: Si tratta di organismi unicellulari che possono essere benefici o dannosi. I batteri patogeni, come l'E. coli e la Salmonella, possono causare gravi malattie se presenti in concentrazioni elevate. Tuttavia, molti batteri svolgono ruoli benefici, come la scomposizione della materia organica e l'aiuto nel ciclo dei nutrienti.

2. I virus: I virus sono molto più piccoli dei batteri e possono riprodursi solo all'interno di una cellula ospite. I virus trasportati dall'acqua, come i norovirus e l'epatite A, possono causare malattie gastrointestinali e altri problemi di salute. A causa delle loro dimensioni ridotte e della resistenza a molti trattamenti idrici convenzionali, possono essere difficili da individuare e rimuovere.

3. Protozoi: Si tratta di organismi unicellulari che possono essere a vita libera o parassitari. Alcuni protozoi, come Giardia e Cryptosporidium, possono causare malattie gastrointestinali e sono resistenti alla disinfezione con cloro, il che li rende un problema per la sicurezza dell'acqua.

4. Funghi: I funghi nell'acqua includono lieviti e muffe, che possono contribuire alla formazione di biofilm e possono causare problemi di sapore e odore. Sebbene non siano tipicamente patogeni, alcuni funghi possono produrre micotossine che potrebbero rappresentare un rischio per la salute in condizioni specifiche.

4 tipi di agenti patogeni presenti nell'acqua

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Microrganismi presenti nell'acqua di fiume

L'acqua fluviale supporta una gamma diversificata di microrganismi grazie al suo ambiente dinamico e ricco di nutrienti. I batteri sono prevalenti nei sistemi fluviali e comprendono ceppi benefici e dannosi. I batteri benefici contribuiscono alla decomposizione della materia organica e al ciclo dei nutrienti, che sono essenziali per mantenere l'ecosistema del fiume. Tuttavia, si possono trovare anche batteri patogeni come l'E. coli e le Vibriospecie, soprattutto in caso di contaminazione da deflusso agricolo, acque reflue o rifiuti industriali, con potenziali rischi per la salute.

Oltre ai batteri, l'acqua dei fiumi può contenere vari virus, compresi i virus enterici come i norovirus e gli adenovirus. Questi virus spesso provengono da rifiuti umani e animali e possono rappresentare un pericolo per la salute se l'acqua viene utilizzata a scopo potabile o ricreativo senza un trattamento adeguato. Anche i protozoi, come Giardia e Cryptosporidium, sono comunemente presenti nell'acqua dei fiumi. Questi microrganismi sono noti per causare malattie gastrointestinali e sono resistenti ai metodi di disinfezione standard. Infine, i fiumi possono ospitare vari tipi di alghe, tra cui le alghe blu-verdi o cianobatteri, così come le alghe verdi e le diatomee. Mentre alcune alghe sono benigne, altre possono causare fioriture algali che hanno un impatto negativo sulla qualità dell'acqua e producono tossine dannose sia per la vita acquatica che per gli esseri umani.

Ruolo dei microrganismi nell'acqua

I microrganismi svolgono un ruolo cruciale negli ecosistemi acquatici, contribuendo al ciclo dei nutrienti e al mantenimento dell'equilibrio ecologico. I batteri benefici decompongono la materia organica, riciclano i nutrienti e aiutano a purificare l'acqua decomponendo le sostanze inquinanti. Anche i protozoi e i funghi svolgono un ruolo importante nella decomposizione di materiali organici e nella scomposizione di composti complessi. Le alghe, compresi i cianobatteri, contribuiscono alla produzione di ossigeno attraverso la fotosintesi, supportando la vita acquatica. Tuttavia, alcuni microrganismi, soprattutto quelli patogeni, possono comportare rischi per la salute se presenti in concentrazioni elevate.

Quale tipo di acqua ha la più alta concentrazione di microrganismi?

Questo articolo analizza gli indicatori microbici nell'acqua, le malattie infettive umane causate dall'acqua, i dettagli delle apparecchiature e dei filtri relativi alla crescita eccessiva, i metodi di disinfezione dell'acqua e i modi per prevenire la crescita eccessiva.

Quale tipo di acqua ha la più alta concentrazione di microrganismi? Microrganismi nell'acqua

Lo spettro dei microrganismi presenti nell'acqua e la loro capacità di sopravvivenza è molto elevato. Possiedono le seguenti caratteristiche:

1. Resistenza alla temperatura: nell'Antartico sono stati trovati fino a 100 batteri per grammo d'acqua e alcuni microrganismi possono effettuare la fotosintesi a 75°C nelle sorgenti calde.
2. Resistenza agli ambienti acidi e alcalini, nonché all'alcol: solo il 70% dei batteri viene distrutto dagli alcoli.
3. Resistenza ai sali: i batteri e i lieviti possono vivere nel lago antartico Don Juan, dove il contenuto di sale è 13 volte superiore a quello dell'acqua di mare.
4. Resistenza alle radiazioni ionizzanti: D. radiodurans può sopravvivere fino a 10.000 Gy (per gli esseri umani, una dose letale di radiazioni è di 5 Gy, per l'Escherichia coli è di 2000 Gy).

Le acque superficiali di fiumi e laghi sono caratterizzate da microrganismi putrefattivi (B. fluorescens, B. aquatile, B. violaceum, P. vulgaris, muffe fungine, ecc.)

Organizziamo le fonti d'acqua in ordine crescente in base alla prevalenza di microrganismi:

• Acqua di pozzi artesiani profondi
• Ghiaccio fuso - alcuni batteri e spore fungine possono sopravvivere al congelamento.
• Le precipitazioni atmosferiche raccolgono polvere e microrganismi dall'aria.
• I corpi idrici salini presentano una minore diversità microbica a causa del danneggiamento delle membrane cellulari di molti microbi presenti nell'acqua, causato dai sali.
• I corpi idrici superficiali come fiumi, laghi, stagni e pozzi presentano la più alta diversità di specie microbiche.

I batteri moderni che vivono nell'acqua sono in grado di decomporre non solo i rifiuti biologici, ma svolgono anche funzioni importanti nella scomposizione dei rifiuti organici tossici delle imprese. Alcuni batteri possono anche concentrare i metalli pesanti tossici. Queste funzioni microbiche sono utilizzate negli impianti di trattamento delle acque.

Le acque naturali, soprattutto quelle di superficie, contengono sempre alcuni microrganismi. Il maggior numero di microrganismi si trova in genere nei corpi idrici superficiali stagnanti.

Indicatori microbici

Il consumo di acqua contaminata da microrganismi, sia per scopi potabili che tecnici, deve essere evitato. L'acqua richiede la disinfezione per rimuovere questi microbi dannosi. Il grado di contaminazione dell'acqua da parte dei microrganismi è determinato da diversi indicatori:

• Ossidabilità - questo indicatore caratterizza la quantità di forti ossidanti utilizzati per abbattere le particelle organiche e i microrganismi in un determinato volume d'acqua. Si tratta di un indicatore indiretto, in quanto non solo le cellule dei microrganismi, ma anche le impurità organiche come i fenoli vengono ossidate.
• Conta microbica totale - si tratta del numero di colonie che crescono su un terreno nutritivo in 1 ml di acqua a temperatura elevata per un certo tempo (24 o 72 ore).
• Coli-titer - è il volume minimo di acqua (in millilitri) che contiene un batterio coliforme.
• Coli-index - è il numero di batteri coliformi presenti in 1 litro di liquido.

È importante notare che gli indicatori normativi per l'acqua potabile sono disponibili qui.

Malattie infettive dell'uomo

L'elenco delle malattie infettive diffuse attraverso l'acqua è molto ampio. Secondo la classificazione dell'Organizzazione Mondiale della Sanità, ci sono 17 malattie principali tra queste. Parleremo brevemente di quelle che si trovano sul territorio dell'Ucraina.

Diarrea

La diarrea è una delle principali cause di morte dei bambini sotto i cinque anni nei Paesi poveri (528 mila bambini ogni anno). Secondo le statistiche ufficiali, in Ucraina si registrano ogni anno 50-60 mila casi di diarrea infantile, di cui muoiono 20-30 bambini.

È caratterizzata da feci acquose che si presentano più di tre volte al giorno (ad eccezione dei bambini piccoli). Di solito è causata da infezioni che possono essere provocate da virus, batteri, parassiti ed elminti. La diffusione di questi microrganismi pericolosi avviene spesso attraverso l'acqua potabile e il cibo contaminati, nonché attraverso le scarse condizioni igienico-sanitarie (la diarrea è chiamata "malattia delle mani sporche" nel linguaggio comune). Altri sintomi possono variare a seconda dell'agente patogeno. Il pericolo maggiore della diarrea è che è accompagnata da disidratazione, diminuzione dell'apporto di nutrienti e intossicazione dell'organismo.

In Ucraina, l'acqua proveniente da sistemi di approvvigionamento idrico centralizzati è per lo più sicura, perché il cloro è efficace contro tutti i tipi di microrganismi presenti nell'acqua. Le fonti più comuni di acqua contaminata sono pozzi, pozzi poco profondi e corpi idrici superficiali.

Oltre all'acqua contaminata da feci umane e animali, l'infezione può verificarsi anche attraverso carne lavorata in modo improprio, verdure sporche e altro ancora.

Il colera

Il colera è una malattia altamente pericolosa causata dal batterio Vibrio cholerae, presente nell'acqua contaminata da materia fecale. La malattia è caratterizzata da una diarrea acquosa acuta e può portare a una grave disidratazione e alla morte in poche ore, se non viene trattata.

Sebbene alcune persone non sviluppino sintomi o ne manifestino solo di lievi, possono comunque trasportare i batteri e infettare altre persone attraverso le loro feci, il che rende la malattia un importante problema di salute pubblica.

L'ultima grande epidemia di colera in Ucraina si è verificata nel 2011 nella regione di Donetsk, dove sono stati registrati 33 casi. È fondamentale garantire che le fonti d'acqua siano adeguatamente trattate e protette dalla contaminazione fecale, per evitare la diffusione di questa malattia mortale.

Febbre tifoidea

La febbre tifoide è un'infezione batterica dell'intestino e del flusso sanguigno. I suoi agenti causali sono la Salmonella typhi e la Salmonella paratyphi. Le modalità di trasmissione più comuni sono l'acqua potabile e il cibo contaminati, oltre al contatto con persone infette.

I sintomi della malattia includono una temperatura elevata persistente di 39-40 °C, mal di testa, costipazione o diarrea, macchie rosate sul petto e ingrossamento del fegato e della milza. Si manifestano 1-3 settimane dopo l'infezione.

L'incidenza globale del tifo è stimata in circa 17 milioni di casi all'anno. In Ucraina vengono segnalati casi isolati, con una media di 10-25 casi all'anno.

Leptospirosi

Si tratta di un'infezione gastrointestinale nell'uomo e negli animali. Nella fase iniziale di questa malattia, i sintomi includono spesso mal di testa e dolori muscolari, arrossamento degli occhi, brividi, ittero, emorragia sotto la pelle e le membrane mucose, diarrea e vomito ed eruzione cutanea. Le emorragie polmonari sono una manifestazione comune.

La leptospirosi è causata dai batteri patogeni Leptospira spp. L'infezione avviene attraverso il contatto diretto con l'urina di animali infetti o con oggetti contaminati come acque di superficie, suolo e piante. Le leptospire possono entrare nell'organismo attraverso la pelle e le membrane mucose di occhi, naso e bocca.

Pertanto, le modalità di trasmissione più comuni sono l'acqua potabile e il nuoto nei corpi idrici superficiali, oltre al contatto con animali infetti.

Non esistono statistiche precise sull'incidenza della leptospirosi, ma è presente in tutto il mondo. Il tasso di incidenza è stimato tra lo 0,1 e l'1% per 100.000 persone in climi moderati. L'aumento del rischio di infezione si registra durante le inondazioni e i disastri naturali.

La leptospirosi in Ucraina è stagionale - in primavera e in estate, quando le persone trascorrono del tempo vicino ai corpi idrici. Il numero stimato di casi all'anno in Ucraina varia da 400 a 500 persone.

Campilobatteriosi

Questa è una delle cause più comuni di diarrea. I batteri Campylobacter hanno solitamente una forma a bastoncino o a spirale. Attualmente, questo genere di batteri comprende 17 specie e 6 sottospecie di batteri. Le più comuni sono C. jejuni ed E. coli. Quest'ultimo è comunemente chiamato batterio intestinale.

Il periodo di incubazione in questo caso dura solitamente 2-5, raramente fino a 1-10 giorni dal momento dell'infezione.

I sintomi comuni includono diarrea (a volte con sangue nelle feci), febbre, nausea e vomito, dolore addominale e debolezza. Di solito, i sintomi scompaiono entro 3-6 giorni.

Di solito, la guarigione avviene completamente e senza complicazioni, ma questo patogeno è molto pericoloso per i bambini piccoli, gli anziani e le persone con stati di immunodeficienza.

Le complicazioni possono includere infezioni del sangue, epatite, pancreatite e, in alcuni casi, danni sistemici più complessi al sistema nervoso e muscolo-scheletrico.

Epatite

Due tipi di questo virus sono trasmessi attraverso l'acqua: A ed E. L'infezione avviene consumando acqua o alimenti (spesso frutta e verdura) contaminati da materia fecale. È anche possibile infettarsi attraverso il contatto ravvicinato con una persona infetta.

L'epatite A è una malattia infettiva acuta, nota anche come "malattia di Botkin" e "ittero". Il periodo di incubazione è di 2-6 settimane e il decorso della malattia può durare da 1 a 4 settimane. I sintomi includono: un caratteristico colore giallastro della pelle, febbre (nei primi 3-5 giorni), debolezza generale e perdita di appetito, feci pallide, dolore addominale acuto e, raramente, insufficienza epatica.

I bambini di solito hanno un decorso lieve o asintomatico della malattia, che è pericolosa per coloro che li circondano. È importante capire che più la persona è anziana, più è difficile tollerare la malattia. È particolarmente pericolosa per gli anziani e le persone con immunodeficienza.

Vale la pena notare che nel gennaio 2017 si è verificata un'epidemia di epatite A a Mykolaiv, con 93 casi segnalati. La causa dell'infezione è stata il consumo di acqua della rete idrica non adeguatamente disinfettata. La prevalenza dell'epatite A ed E in Ucraina è stimata in diverse migliaia di casi all'anno.

L'epatite E è meno comune e i focolai della malattia sono rari nei Paesi civilizzati, ma sono possibili casi isolati. I sintomi e le conseguenze sono simili a quelli dell'epatite A, ma in questo caso la malattia raramente progredisce verso una forma cronica.

Rari casi isolati di questo virus si verificano in Ucraina.

Attualmente non esiste un trattamento per i virus dell'epatite, in quanto il sistema immunitario umano è in grado di sconfiggerli da solo.

Dermatomicosi

La dermatomicosi si riferisce a una varietà di infezioni fungine che colpiscono i piedi, il cuoio capelluto e la pelle del corpo. I sintomi includono chiazze rosse, prurito, secchezza e desquamazione della pelle. I funghi sono diffusi in tutto il mondo e possono essere contratti attraverso il contatto con acqua stagnante proveniente da fonti superficiali, docce e piscine pubbliche, condivisione di asciugamani con una persona malata e contatti ravvicinati.

Per evitare la contaminazione fungina dell'acqua, si utilizzano disinfettanti efficaci che contengono cloro. Per eliminare le spore fungine sulle superfici, è necessaria un'asciugatura accurata.

Il trattamento della dermatomicosi dipende dalla gravità della malattia e comprende farmaci antimicotici orali locali o sistemici.

Cianobatteri

I cianobatteri, noti anche come alghe blu-verdi, non sono patogeni in sé, ma alcune specie producono tossine che possono essere pericolose. Le persone possono essere colpite da queste sostanze quando bevono o fanno il bagno in acqua contenente cianobatteri.

I cianobatteri possiedono caratteristiche sia batteriche che vegetali (alghe), in quanto sono in grado di effettuare la fotosintesi.

Il decorso delle malattie causate dai prodotti metabolici dei cianobatteri dipende dal tipo di batterio predominante e dal modo in cui l'acqua colpisce gli esseri umani.

Gli effetti tossici sono determinati dal tipo di esposizione (acqua potabile o balneazione) e dal tipo di tossina:

1. Le epatotossine che colpiscono il fegato sono prodotte da alcuni ceppi di Microcystis, Anabaena, Oscillatoria, Nodularia, Nostoc, Cylindrospermopsis e Umezakia;
2. Le neurotossine sono prodotte da Aphanizomenon e Oscillatoria;
3. I batteri gastro e nefrotossici includono Cylindroapermopsis raciborski.

Non tutte le specie batteriche producono tossine pericolose e non si può affermare che tutti i tipi di tossine siano già noti.

I batteri più comuni formano una pellicola sulla superficie dell'acqua, ma se la loro diffusione è intensa (come nel fiume Dnipro), allora occupano l'intera colonna d'acqua, soprattutto vicino alla superficie, poiché richiedono la luce solare per la fotosintesi. La pellicola è la più pericolosa per la salute umana, quindi l'assunzione di acqua viene solitamente effettuata dalle parti profonde del bacino.

La soluzione globale consiste nel ridurre le emissioni di nutrienti, soprattutto fosfati. Inoltre, l'utilizzo su larga scala delle tecnologie di disinfezione e l'ulteriore purificazione dai prodotti di disinfezione sui filtri di assorbimento.

Nelle acque del fiume Dnipro sono diffusi Microcystis e Oscillatoria, epatotossici, Aphanizomenon, neurotossici, e altri batteri, per cui si sconsiglia di nuotare nel fiume Dnipro e di bere acqua senza trattamento preventivo.

Accumulo di tecnologia e dettagli del filtro

È importante capire che nell'acqua di rubinetto disinfettata non ci sono praticamente microrganismi di questo tipo, e l'acqua di pozzo di solito non li contiene, ma può essere contaminata durante il passaggio attraverso la conduttura. Per quanto riguarda l'acqua di superficie, compresa quella dei pozzi, di solito presenta un elevato livello di inquinamento.

Alcuni batteri possono persino distruggere l'acciaio legato, per non parlare delle parti in ferro. Questo si osserva nelle condutture di approvvigionamento idrico centralizzate che sono ricoperte da batteri di ferro, ecc. Questo spiega perché il cloro attivo non raggiunge i consumatori nelle grandi città dell'Ucraina, ma praticamente tutti i campioni d'acqua presentano livelli elevati di sostanze clororganiche più tossiche.

L'intensità dell'accumulo sulle superfici in plastica e ceramica è caratterizzata principalmente dalla loro levigatezza - meno sono le irregolarità su cui i microrganismi possono attaccarsi, meno accumuli si osserveranno.

Disinfezione dell'acqua

Vengono utilizzate diverse tecnologie di disinfezione per distruggere i microrganismi patogeni e innocui che causano la formazione di pellicole sulle superfici che entrano in contatto con l'acqua.

• Disinfezione con composti clorurati. Attualmente non esiste un reagente più efficace per la disinfezione dell'acqua. Il cloro è efficace contro il 99,9% dei microrganismi. Questo metodo è ideale per l'utilizzo nei sistemi di approvvigionamento idrico centralizzati, nell'acqua delle piscine, ecc. Il suo vantaggio principale è un effetto di lunga durata
• Ozono - questo metodo è oggi molto diffuso. Ha anche un'elevata efficienza, ma non ha un effetto prolungato e può produrre prodotti di interazione tossici. Viene utilizzato nell'industria e non è adatto ai sistemi di approvvigionamento idrico centralizzati, alle piscine, ecc.
• Ultravioletti - il vantaggio di questo metodo è l'assenza di reagenti e, di conseguenza, di inquinamento secondario dell'acqua. Tuttavia, purtroppo, questo metodo ha un'efficienza relativamente bassa (90-95%) e requisiti elevati per l'acqua di partenza (trasparenza, colore basso, ecc.). Pertanto, le lampade UV vengono solitamente utilizzate come elemento aggiuntivo in qualsiasi schema di trattamento dell'acqua.
• Osmosi inversa - grazie ai suoi piccoli pori, trattiene il 100% dei batteri e dei virus, quindi si ottiene un liquido sterile in uscita. Questo metodo è ottimale per l'acqua potabile, sia in ambito industriale che residenziale. Per prevenire l'inquinamento secondario, si consiglia di installare una lampada UV dopo il filtro.
• Gli ioni di metalli pesanti danneggiano alcuni microrganismi. Aggiungerli alle soluzioni può rallentare la crescita dei batteri sulle superfici. Per questo, spesso si aggiungono soluzioni di sali d'argento.

Come prevenire la crescita?

Per prevenire la formazione di crescite, si utilizza una combinazione di processi di disinfezione con altre operazioni:

• pre-disinfezione e disinfezione corrente dell'acqua;
• pulizia meccanica;
• disinfezione regolare dei contenitori.

A seconda degli obiettivi, questi metodi vengono solitamente combinati in sequenze diverse.

Ad esempio, nella produzione di acqua in bottiglia, si utilizza acqua disinfettata, che viene versata in un unico contenitore sterile e chiuso ermeticamente.

Nella produzione con erogazione, si utilizza la tecnologia di versare acqua prevalentemente osmotica in contenitori disinfettati e lavati.

Per risolvere il problema della crescita nelle piscine, si utilizzano principalmente disinfettanti a base di cloro, pulizia meccanica delle pareti della piscina e filtrazione dell'acqua su filtri meccanici.

Abbiamo fornito tutte le informazioni che conosciamo sulla diversità microbica dell'acqua. Se ha delle domande, non esiti a scriverle nei commenti.