Πόσιμο νερό Χαρακτηριστικά-Επεξεργασία Απόστολος Βανταράκης Αναπλ.Καθηγητής Υγιεινής (Ph.D, M.Sc.)
Of all our natural resources, water has become the most precious...in an age where man has forgotten his origins and is blind even to his most essential needs for survival, water along with other resources has become the victim of his indifference Rachel Carson, Silent Spring. 2
21 Οκτωβρίου ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΗΜΕΡΑ ΝΕΡΟΥ 21 Μαρτίου 3
Στοιχεία WHO για τις υδατογενείς επιδημίες Κάθε 8 δευτερόλεπτα ένα παιδί πεθαίνει από μια υδατογενή ασθένεια Κάθε χρόνο περισσότεροι από 5.000.000 άνθρωποι πεθαίνουν από ασθένειες που σχετίζονται με μη ασφαλές πόσιμο νερό ή ανεπαρκή επεξεργασία Αν παρέχεται επαρκή επεξεργασία του νερού τότε: 200.000.000 λιγότερα περιστατικά γαστρεντερίτιδας 2.100.000 λιγότεροι θάνατοι από διάρροια 4
Κόστος από την εμφάνιση υδατογενών επιδημιών Στις Η.Π.Α το ετήσιο κόστος στην κοινωνία της εμφάνισης γαστρεντερίτιδας υπολογίστηκε το 2005 400.000 εκατομμύρια δολάρια (χωρίς επίσκεψη στο γιατρό) 5.000 εκατομμύρια δολάρια (με επίσκεψη στο γιατρό) 900 εκατομμύρια δολάρια (για αυτούς που χρειάζονται νοσηλεία) Οι υπολογισμοί αυτοί δεν περιέχουν τους θανάτους που σχετίζονται με τις ασθένειες αυτές (ειδικά σε παιδιά και μεγαλύτερους ενήλικες) 5
Γενική αρχή Το νερό που προορίζεται για ανθρώπινη κατανάλωση ή χρήση δεν πρέπει να περιέχει παθογόνους μικροοργανισμούς ή μικροοργανισμούς δείκτες μόλυνσης με περιττωματικές ουσίες ή συγκεντρώσεις χημικών ουσιών που μπορεί να προκαλέσουν βλάβη στην υγεία του ανθρώπου 6
Προέλευση του πόσιμου νερού Υπόγεια νερά Επιφανειακά νερά Όμβριο νερό Θαλασσινό νερό 7
Οδηγίες για την ποιότητα του πόσιμου νερού 1. Οδηγία για την ποιότητα του πόσιμου νερού από την WHO (3η έκδοση) 2002 2. 98/83 EC οδηγία για την ποιότητα του πόσιμου νερού (3/11/98). Η οδηγία ισχύει για την Ελλάδα από 1/1/2004 8
Τι ονομάζεται όμως πόσιμο νερό; ΟΔΗΓΙΑ 98/83/ΕΚ TOY ΣΥΜΒΟΥΛΙΟΥ της 3ης Νοεμβρίου 1998 (σχετικά με την ποιότητα του νερού ανθρώπινης κατανάλωσης) το νερό, είτε στη φυσική του κατάσταση είτε μετά από επεξεργασία, που προορίζεται για πόση, μαγείρεμα, προπαρασκευή τροφής ή άλλες οικιακές χρήσεις, ανεξάρτητα από την προέλευση του και από το εάν παρέχεται από δίκτυο διανομής, από βυτίο, ή σε φιάλες ή δοχεία το νερό που χρησιμοποιείται στις επιχειρήσεις παραγωγής τροφίμων για την παρασκευή, επεξεργασία, συντήρηση ή εμπορία προϊόντων ή ουσιών που προορίζονται για ανθρώπινη κατανάλωση, εκτός αν οι αρμόδιες εθνικές αρχές κρίνουν ότι η ποιότητα του νερού δεν μπορεί να επηρεάσει την υγιεινή των τροφίμων στην τελική τους μορφή 9
Στόχος της νέας Κοινοτικής Οδηγίας: Επαναθεώρηση των τιμών των χημικών και βιολογικών παραμέτρων και όπου είναι απαραίτητο η ενίσχυσή τους με τα τελευταία επιστημονικά δεδομένα (WHO Guidelines, Scientific Committee on Toxicology and Ecotoxicology) Αυξημένη διαφάνεια των αποτελεσμάτων Αναφορά σε ISO/CEN πρότυπα Υποχρεωτικές συχνές αναφορές της ποιότητας του νερού που παρέχεται στους καταναλωτές Υποχρεωτική ενημέρωση του καταναλωτή για την ποιότητα του νερού και τα μέτρα που λαμβάνονται για την εναρμόνιση με την κοινοτική οδηγία 10
Νέα οδηγία 98/83 Κύριες αλλαγές της νέας Οδηγίας είναι: Μόλυβδος: μείωση του ορίου από 50 µg/l σε 10 µg/l, 15 χρόνια μεταβατική περίοδος για την αντικατάσταση των σωλήνων πόσιμου νερού Φυτοφάρμακα: Τιμές για ξεχωριστές ουσίες και για συνολικά κατακρατούμενα (0.1µg/l, /0.5µg/l) συν συντηρητικά, και για ορισμένα πιο αυστηρές τιμές (0.03µg/l) Χαλκός: τιμή που μειώθηκε από 3 σε 2 mg/l Εισήχθησαν τιμές-όρια για νέες ουσίες όπως τα τριαλομεθάνια, τρι-χλωροαιθάνια και τετραχλωροαιθάνια, βρώμιο, ακρυλαμίδιο κ.λ.π. 11
Το υγιεινό νερό για να είναι κατάλληλο προς πόση και οικιακή χρήση Το νερό πρέπει να είναι καθαρό, άχρωμο, διαυγές, άοσμο και χωρίς δυσάρεστη γεύση Η θερμοκρασία του νερού δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 12 C??? την ώρα της διανομής Το νερό πρέπει να είναι μέσης σκληρότητας (80-150 ppm CaCO3) στη γεύση) Το ph πρέπει να είναι 7-7.5 Να μην περιέχει δηλητηριώδεις ή τοξικές ουσίες και ενώσεις μετάλλων Η περιεκτικότητα σε αμμωνία, νιτρώδη, νιτρικά και χλωριούχα άλατα να είναι ελάχιστη και να μην υπερβαίνει τα επιτρεπόμενα όρια Η παροχή του νερού να είναι μόνιμη, χωρίς διακοπή και σε επαρκή ποσότητα Να είναι απαλλαγμένο από παθογόνους μικροοργανισμούς 12
Κύκλος του νερού στη φύση 13
ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ 1. Συλλογή νερού σε δεξαμενές 2. Αερισμός (Αφαίρεση γεύσεων και οσμών) 3. Προσθήκη θειικού αργιλίου 4. Καθίζηση κροκίδων και άλλων υλικών 5. Διήθηση (μέσα από στρώματα άμμου) 6. Απολύμανση 14
1. Συλλογή νερού σε δεξαμενές από: Γεωτρήσεις Πηγές Λίμνες Ποτάμια Αφαλάτωση Όμβριο 15
2. Αερισμός (Αφαίρεση γεύσεων και οσμών) Το νερό αερίζεται δηλαδή εμπλουτίζεται με οξυγόνο Αυτό επιτυγχάνεται με στροβιλισμό (μέσα από κανάλια) και ψεκασμό του νερού στον αέρα (υπό μορφή πιδάκων) Στόχος είναι η αποβολή δυσάρεστων δυσοσμιών (π.χ. μούχλα) και η πρόσληψη του οξυγόνου από το νερό 16
3. Προσθήκη θειικού αργιλίου Προσθήκη Θειικού αργιλίου, Al2(SO4)3 στο ακατέργαστο νερό. Έντονη ομοιογενής ανάδευση του μίγματος σε μεγάλες δεξαμενές Χημική αντίδραση του αργιλίου με τις βάσεις του νερού (ουσίες σαν τη baking soda). Παραγωγή ζελατινώδους (jelly-like) ιζήματος υδροξειδίου του αργιλίου που παγιδεύει τις ακαθαρσίες. Το ίζημα που σχηματίζεται αποτελείται από πολύ μικρά σωματίδια που ονομάζονται microfloc. Al2(SO4)3 14H2O Aluminum Sulfate + 3Ca(HCO3)2 2Al(OH)3 Calcium Bicarbonate Aluminum Hydroxide + 3CaSO4 Calcium Sulfate + 6CO2 Carbon Dioxide + 14H2O Water 17
4. Καθίζηση κροκίδων και άλλων υλικών Η ανάδευση παρέχει μέγιστη επαφή των κροκίδων και προκαλεί την παραγωγή μεγαλύτερων και βαρύτερων σωματιδίων. Μετά από 20-30 λεπτά, το ίζημα είναι εμφανές (macrofloc) και θα μοιάζει σαν ίνες γυαλιού ή μαλλιού, που χωρίζονται από καθαρό νερό. Στη συνέχεια γίνεται καθίζηση σε δεξαμενές 18
Δεξαμενές καθίζησης Καθίζηση είναι η απομάκρυνση των στερεών από το νερό με τη βαρύτητα Ο σχεδιασμός των δεξαμενών αποσκοπεί στη μείωση της θολερότητας Υπάρχουν 3 δεξαμενές συνήθως ίσου μεγέθους που συγκρατούν ανάλογα με την περίσταση περίπου έως και 1.4 εκ γαλόνια νερού Τα περισσότερα στερεά συλλέγονται ως λάσπη και η οποία χρησιμοποιείται σαν λίπασμα 19
Το ίζημα κατακάθεται στη βάση της δεξαμενής μετακινείται 20
5. Διήθηση (μέσα από στρώματα άμμου) Το νερό διηθείται μέσα από μικροσκοπικά σωματίδια Συνήθως χρησιμοποιούνται φίλτρα στρώματα παχιάς άμμου (6 ίντσες), λεπτής άμμου (18 ίντσες), και ενεργού άνθρακα. Καθώς το νερό προχωράει από τα φίλτρα μικρά σωματίδια περίπου 1 μm παραμένουν. Τα φίλτρα αυτά χρειάζονται καθάρισμα και τακτικό πλύσιμο. Για την απομάκρυνση των σωματιδίων, τα φίλτρα πλένονται (backwashed) για να απομακρυνθεί ίζημα κάθε 60-72 ώρες. Η διαδικασία που ονομάζεται "backwashing" διαρκεί 3-5 λεπτά Περίπου, 200.000 γαλόνια νερού χρησιμοποιούνται για το πλύσιμο των φίλτρων, ενώ ανακυκλώνεται. 21
Το νερό περνάει μέσα από φίλτρα (στρώματα άνθρακα, χώμα και αμμοχάλικο) που παγιδεύει και μετακινεί τα εναπομείναντα σωματίδια 22
6. Απολύμανση νερού Α. Χλώριο Β. Όζον Γ. Υπεριώδη ακτινοβολία 23
Α. Χλωρίωση Προσθήκη μιας συγκέντρωσης χλωρίου ή χλωραμίνης στην παροχή νερού, όπου η οξειδωτική δυνατότητα αυτής της χημικής ουσίας καταστρέφει τους μολυσματικούς παράγοντες στο νερό. Το χλώριο μπορεί αποτελεσματικά να εξουδετερώσει τα βιολογικά παθογόνα όπως τα βακτηρίδια και τη Legionella, Δεν είναι αποτελεσματική ενάντια σε κύστεις π.χ. που παράγονται από το Cryptosporidium ή τη Giardia Η χλωρίωση γίνεται συνήθως με χλωριωτήρες Άλλες χημικές ουσίες όπως το βρώμιο και το ιώδιο μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να απολυμάνουν το νερό μέσω της ίδιας σχεδόν διαδικασίας με τη χλωρίωση, αν και δεν χρησιμοποιούνται συχνά. 24
Β. Όζον Η επεξεργασία με όζον έχει τυπικά χρησιμοποιηθεί σε εμπορικές και βιομηχανικές εφαρμογές μεγάλης κλίμακα. Εντούτοις, υπάρχει μια πρόσφατη αύξηση στον αριθμό των μονάδων όζοντος που σχεδιάστηκαν για χρήση σε ένα σπίτι ή σε μια επιχείρηση. Η επεξεργασία με όζον οξειδώνει οργανικές ουσίες όπως το χλώριο. Μια γεννήτρια όζοντος μετατρέπει το οξυγόνο σε όζον. Όπως και με τη χλωρίωση, χρειάζεται να οριστούν κατάλληλες συγκεντρώσεις και ο χρόνος επαφής που είναι απαραίτητα για την απολύμανση. Το όζον είναι αποτελεσματικό για την επεξεργασία των παθογόνων όπως τα κοπρανώδη κολοβακτηριοειδή και η Legionella, αλλά δεν είναι αποτελεσματικό εναντίον κύστεων όπως το Cryptosporidium ή Giardia lamblia 25
Φθορίωση Το μη επεξεργασμένο νερό περιέχει φθόριο εντούτοις το Center for Disease Control (CDC) συστήνει την οριοθέτηση ενός επιθυμητού επιπέδου 26
Γ. Υπεριώδη ακτινοβολία Η υπεριώδη ακτινοβολία έχει χρησιμοποιηθεί από παλιά στην επεξεργασία του νερού. Ο σύγχρονος τρόπος επεξεργασίας με μονάδες υπεριώδους φωτός συνεπάγονται τη χρήση μιας λάμπας υπεριώδους φωτός τοποθετημένης σε ένα δοχείο, γύρω από το οποίο ρέει το μη επεξεργασμένο νερό. Η UV ακτινοβολία καταστρέφει το γενετικό υλικό των παθογόνων όπως τα κοπρανώδη κολοβακτηρίδια και η Legionella που τα εμποδίζει να αναπαράγονται. Η UV επεξεργασία του νερού δεν είναι αποτελεσματική για την καταστροφή των κυστών 27
ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΟΙ ΤΡΟΠΟΙ Μικροδιήθηση Φίλτρα με μέγεθος πόρου μικρότερο από 0.2 μm για την παρεμπόδιση εισόδου των μικροοργανισμών. Τα κεραμικά φίλτρα και ο στερεός άνθρακας χρησιμοποιούνται συνήθως στη μικροδιήθηση. Τα κεραμικά φίλτρα έχουν πλεονέκτημα ότι μπορούν να πλυθούν και να επαναχρησιμοποιηθούν πολλές φορές πριν χάσουν την αποτελεσματικότητά τους Η μικροδιήθηση είναι αποτελεσματική για την επεξεργασία νερού που περιέχει ποικιλία βιολογικών μολυσματικών παραγόντων 28
Απόσταξη Η απόσταξη παράγει υψηλής ποιότητας, επεξεργασμένο νερό μέσω θέρμανσης του επεξεργασμένου νερού έως ότου αρχίζει και αχνίζει. Ο ατμός ταξιδεύει μέσω μιας σπείρας συμπύκνωσης, όπου ψύχεται και συμπυκνώνεται πάλι σε υγρό σε ξεχωριστό διαμέρισμα. Τυπικά, οι μολυσματικοί παράγοντες που υπάρχουν όταν το νερό μετατρέπεται σε ατμό καταστρέφονται Η συντήρηση μιας μονάδας συνήθως συνεπάγεται καθαρισμό του βραστήρα. Η απόσταξη προστατεύει από πολλούς μικροοργανισμούς Η απόσταξη δεν είναι συνήθως αποτελεσματική για ουσίες όπως το βενζόλιο και το ραδόνιο, που παράγουν βλαβερά αέρια Οι ενεργειακές απαιτήσεις της απόσταξης και ο σχετικά μικρός χρόνος διαδικασίας περιορίζει τη χρήση του από την Π.Ο.Υ στο σπίτι και σε διάφορες εμπορικές αγορές. Μερικές αποστακτικές μονάδες έχουν επίσης εγκριθεί για την μείωση του βιολογικού φορτίου 29
Ανάστροφη Ώσμωση Η ανάστροφη ώσμωση (RO) είναι μια τεχνολογία επεξεργασίας που βοηθάει στην παραγωγή υψηλής ποιότητας νερού. Η διαδικασία λειτουργεί μέσω της πίεσης του νερού κάτω από υψηλή πίεση εναντίον μιας ημιπερατής μεμβράνης μέσω της οποίας γίνεται η ανταλλαγή ιόντων. Με την απομάκρυνση των ιόντων, τα μόρια νερού σχηματίζουν ένα εμπόδιο που επιτρέπει σε άλλα μόρια νερού να περάσουν αποκλείοντας τους μολυσματικούς παράγοντες. Απομάκρυνση των ιόντων γίνεται κατά 85%-95%, και ένα λίτρο μπορεί συνήθως να παραχθεί από 2-4 λίτρα μη επεξεργασμένου νερού, ανάλογα με την αρχική ποιότητα του νερού. Η συντήρηση περιλαμβάνει την αντικατάσταση της μεμβράνης του φίλτρου κάθε 2 με 3 χρόνια, και το φίλτρο του άνθρακα κάθε 6-12 φορές το χρόνο. Η RO είναι αποτελεσματική για τη μείωση ενός μεγάλου αριθμού μολυσματικών παραγόντων, μέσω της οποίας τυπικά δεν χρησιμοποιείται για τη μείωση βιολογικών παθογόνων. 30
Το νερό αποθηκεύεται σε δεξαμενές σε διάφορα σημεία της πόλης Το δίκτυο διανομής φέρνει το νερό στους καταναλωτές 31
Μικροβιολογικές παράμετροι για το πόσιμο νερό με την νέα Οδηγία Παράμετρος Παραμετρική τιμή (αριθμός/100 ml) Escherichia coli (E. coli) 0 Εντερόκοκκοι 0 32
Χημική εξέταση ύδατος Ολικό ποσό διαλυμένων και αιωρούμενων ουσιών στο νερό (ανώτερα επιτρεπόμενα 500 mg/λίτρο) Ολική σκληρότητα ύδατος (περιεκτικότητα ενώσεων ασβεστίου) Διοξείδιο άνθρακος ύδατος Ιώδιο και φθόριο ύδατος Αμμωνία Νιτρώδη άλατα Νιτρικά άλατα Θειικά άλατα Φωσφορικά άλατα Χλωριούχα άλατα Υδρόθειο BOD5 Βαρέα μέταλλα Σίδηρος 33
Χημικές παράμετροι για το πόσιμο νερό Παράμετρος Παραμετρική τιμή Μονάδα Σημειώσεις Ακρυλαμίδιο 0,10 ^g/1 Σημείωση 1 Αντιμόνιο 5,0 ^g/1 Αρσενικό 10 ^g/1 Βενζόλιο 1,0 ^g/1 Βενζο-α-πυρένιο 0,010 ^g/1 Βόριο 1,0 mg/1 Βρωμικά άλατα 10 ^g/1 Κάδμιο 5,0 ^g/1 Χρώμιο 50 ^g/1 Σημείωση 3 Χαλκός 2,0 mg/1 Σημείωση 3 Κυανιούχα άλατα 50 ^g/1 1,2-διχλωροαιθάνιο 3,0 ^g/1 Επιχλωρυδρίνη 0,10 ^g/1 Φθοριούχα άλατα 1,5 mg/1 Μόλυβδος 10 ^g/1 Υδράργυρος 1,0 ^g/1 Νικέλιο 20 ^g/1 Σημείωση 3 Νιτρικά άλατα 50 mg/1 Σημείωση 5 Νιτρώδη άλατα 0,50 mg/1 Σημείωση 5 Παρασιτοκτόνα 0,10 ^g/1 Σημειώσεις 6 και 7 Σύνολο παρασιτοκτόνων 0,50 ^g/1 Σημειώσεις 6 και 8 Πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες 0,10 ^g/1 Άθροισμα συγκεντρώσεων συγκεκριμένων ενώσεων σημείωση 9 Σελήνιο 10 ^g/1 Τετραχλωροαιθένιο και Τριχλω-ραιθένιο 10 ^g/1 Άθροισμα συγκεντρώσεων συγκεκριμένων παραμέτρων Ολικά τριαλογονομεθάνια 100 ^g/1 Άθροισμα συγκεντρώσεων συγκεκριμένων ενώσεων σημείωση 10 0,50 ^g/1 Σημείωση 1 Βινυλοχλωρίδιο Σημείωση 2 Σημείωση 1 Σημειώσεις 3 και 4 34
ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ Παράμετρος Παραμετρική τιμή Μονάδα Τρίτιο 100 becquerel/1 Ολική ενδεικτική δόση 0,10 msv/έτος 35
Δείκτες ποιότητας νερού
Γενική αρχή Το νερό που προορίζεται για ανθρώπινη κατανάλωση ή χρήση δεν πρέπει να περιέχει παθογόνους μικροοργανισμούς ή μικροοργανισμούς δείκτες μόλυνσης με περιττωματικές ουσίες ή συγκεντρώσεις χημικών ουσιών που μπορεί να προκαλέσουν βλάβη στην υγεία του ανθρώπου 37
Αιτίες υδατογενών επιδημιών Πολλοί μολυσματικοί παράγοντες προκαλούν συμπτώματα οξείας γαστρεντερίτιδας: Παράσιτα (Cryptosporidium parvum, Giardia lamblia, Cyclospora και Entamoeba histolytica) Βακτήρια (Salmonella, Shigella, Campylobacter, Vibrio cholera, εντεροπαθογόνος E.coli, Aeromonas, Yersinia, Clostridium perfrigens) Ιοί (Enteroviruses, Rotaviruses, Parvoviruses, Noroviruses, Adenoviruses, Caliciviruses, Astroviruses) Πολλοί από αυτούς τους παθογόνους μικροοργανισμούς μεταδίδονται υδατογενώς, η από άνθρωπο σε άνθρωπο, ή από τα ζώα στους ανθρώπους ή τροφιμογενώς ή μέσω υδατοσταγονιδίων 38
Παράγοντες που οδηγούν στην εμφάνιση υδατογενών επιδημιών Α) Αναπτυσσόμενες χώρες: Η επεξεργασία του νερού και των αποβλήτων είναι συνήθως ανεπαρκής Β) Ανεπτυγμένες χώρες: Ελλείψεις στην επεξεργασία νερού και στα συστήματα ύδρευσης Ανθρωπογενείς επιδράσεις στις πηγές νερού Εμφάνιση ανθεκτικών στελεχών μικροοργανισμών Γ) Βιομηχανοποιημένες χώρες: Νεοαναδυόμενοι μικροοργανισμοί έχουν εμφανιστεί ( Cryptosporidium, Giardia, Cyclospora) που έχουν μεγάλη ανθεκτικότητα σε χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία νερού και στην ανάπτυξη ανθεκτικών σε αντιβιοτικά παθογόνων στελεχών Λιγότερη ανοσία σε παθογόνα (εξαιτίας καλύτερων συνθηκών χλωρίωσης και μεγαλύτερο ποσοστό ανοσοκατασταλμένων ατόμων) Ανθρωπογενείς αλλοιώσεις των συστημάτων νερού έχουν προκαλέσει ευτροφισμό, αλλαγές στη δομή της αλυσίδας τροφίμων 39
Η μετάδοση υδατογενών ασθενειών καθορίζεται από: Παράγοντες που σχετίζονται με τους μικροοργανισμούς Την ικανότητα του μικροοργανισμού να επιβιώνει και να πολλαπλασιάζεται στο περιβάλλον Την περίοδο που χρειάζονται οι μικροοργανισμοί να γίνουν μολυσματικοί (άλλοι γίνονται άμεσα, άλλοι χρειάζονται κάποιο χρόνο) Την μολυσματική δόση Παράγοντες που σχετίζονται με τα χαρακτηριστικά του ξενιστή Ανοσολογική ικανότητα του πληθυσμού (φυσική ή τεχνητή μέσω εμβολιασμού) Διατροφή Κατάσταση υγείας Ηλικία Φύλο Προσωπική Υγιεινή Υγιεινή τροφίμων 40
Επιβίωση παθογόνων σε διαφορετικά περιβάλλοντα Επιβίωση παθογόνων (χρόνος σε ημέρες) Οργανισμός Φρέσκα νερά Θαλασσινό νερό Χώμα Ιοί 11-304 11-871 6-180 Σαλμονέλλα <10 <10 15-100 Χολέρα 30 +285 <20 Κοπρανώδη κολοβακτηριοειδή <10 <6 <100 Κύστεις πρωτοζώων 176 1 χρόνος +75 Αυγά Ascaris 1.5 έτος 2 έτη 1-2 έτη 41
Προβλήματα στην αξιολόγηση των υδατογενών επιδημιών (Ι) Η έκθεση σε υδατογενείς μικροοργανισμούς συμβαίνει συνήθως σε σπίτια ή σε μικρές κοινότητες και δεν μπορεί να διαπιστωθεί σε καθημερινή βάση. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορούν να εξαχθούν συμπεράσματα σε μεγάλη κλίμακα γιατί η έκθεση μπορεί να διαφέρει στα γειτονικά σπίτια. Επίσης η ποιότητα του πόσιμου νερού, συνήθως αξιολογείται στο σημείο της κατανάλωσης (π.χ. βρύση), που σημαίνει ότι μπορεί να διαφέρει σημαντικά. Οι υδατογενείς ασθένειες είναι συνήθως μη ειδικές όπως το μεγαλύτερο ποσοστό των διαρροιών. Συνεπώς είναι δύσκολο να βρεις την αιτία σε μια τέτοια επιδημία που μπορεί να προκύψει (ειδικά όταν είναι δύσκολο να την αξιολογήσεις) 42
Προβλήματα στην αξιολόγηση των υδατογενών επιδημιών (ΙΙ) Σε περιοχές που η εξάπλωση τέτοιων ασθενειών είναι μεγάλη (π.χ. σε ορισμένες αναπτυσσόμενες χώρες με φτωχές συνθήκες επεξεργασίας νερού), η έκθεση σε διάφορους παθογόνους μικροοργανισμούς συμβαίνει συχνά μέσω διαφόρων ανταγωνιστικών μηχανισμών. Αυτοί οι μηχανισμοί περιλαμβάνουν έκθεση σε πόσιμο νερό, μολυσμένο φαγητό, επαφή άτομο με άτομο, και έλλειψη υγιεινής νερού και είναι δύσκολο να καθορίσεις την συμβολή κάθε μιας από αυτές τις αιτίες Για πολλές από τις υδατογενείς ασθένειες, δεν υπάρχουν μελέτες εκτίμησης κινδύνου που να δείχνουν ξεκάθαρα τον κίνδυνο. 43
Παραδοσιακά ορισμένοι μικροοργανισμοί-δείκτες έχουν χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της παρουσίας παθογόνων μικροοργανισμών Χρησιμοποιούνται τρεις ομάδες δεικτών: Γενικοί μικροβιολογικοί δείκτες Ομάδα μικροοργανισμών (όπως τα ετερότροφα βακτήρια ή τα ολικά κολοβακτηριοειδή) που καταδεικνύουν την ικανότητα της διαδικασίας χλωρίωσης του νερού Δείκτες κοπρανώδους ρύπανσης (E.coli) Ομάδα μικροοργανισμών (όπως οι βακτηριακές ομάδες θερμοανθεκτικών βακτηρίων ή E.coli) που καταδεικνύουν την παρουσία κοπρανώδους μόλυνσης Μικροοργανισμοί μοντέλα Ομάδα μικροοργανισμών που δείχνουν την παρουσία και την συμπεριφορά παθογόνων όπως η E.coli σαν δείκτης για τη Salmonella και οι FRNA βακτηριοφάγοι σαν μοντέλα για την παρουσία ιών εντερικής προέλευσης 44
Οι μικροοργανισμοί Δείκτες οφείλουν να πληρούν ορισμένους όρους: Να είναι μετρήσιμοι στα περιβαλλοντικά δείγματα με εύκολες και μη δαπανηρές τεχνικές που ωστόσο πρέπει να είναι ακριβείς και επαναλήψιμες. Να είναι ανθεκτικοί στις περιβαλλοντικές πιέσεις Να υπάρχουν σε ικανό αριθμό στο περιβαλλοντικό δείγμα χωρίς να πολλαπλασιάζονται ή να υφίστανται σημαντικές γενετικές αλλαγές ώστε να επιτυγχάνεται ικανοποιητικά η εκτίμησή τους Να έχουν σταθερή και αποκλειστική σχέση με την πηγή των παθογόνων Να έχουν σταθερά χαρακτηριστικά 45
Για τον έλεγχο της μικροβιολογικής ποιότητας των νερών χρησιμοποιούνται οι παρακάτω βακτηριακοί δείκτες: 1) Oλικά κολοβακτηριοειδή 2) Kοπρανώδη βακτηριοειδή 3) Kοπρανώδεις στρεπτόκοκκοι. 46
Περιλαμβάνουν όλα τα αερόβια και προαιρετικώς αναερόβια gram αρνητικά μη σπορογόνα βακτηρίδια τα οποία ζυμώνουν την λακτόζη και παράγουν αέριο όταν επωασθούν στους 350C για 48 ώρες Περιλαμβάνουν τα είδη Escherichia, Citrobacter, Klebsiella και Enterobacter Όλοι αυτοί οι μικροοργανισμοί δεν αποικίζουν απαραιτήτως τον γαστρεντερικό σωλήνα των θερμόαιμων ζώων γι αυτό ο δείκτης αυτός έχει τεθεί υπό αμφισβήτηση και αρκετοί ερευνητές δεν τον χρησιμοποιούν πλέον για τον έλεγχο της κοπρανώδους ρύπανσης των νερών. 47
Αποτελούν υποομάδα των ολικών κολοβακτηριοειδών και ευρίσκονται κυρίως στον γαστρεντερικό σωλήνα των θερμόαιμων ζώων. Διαφέρουν από τα ολικά κολοβακτηριοειδή από την ικανότητά τους να αναπτύσσονται σε υψηλές θερμοκρασίες. Το συχνότερο μέλος αυτής της ομάδας είναι το E.coli αλλά δυνατόν να περιλαμβάνει και διάφορα είδη Klebsiella ή Enterobacter. 48
Η ύπαρξή τους στο νερό σημαίνει την ρύπανσή του από κόπρανα των θερμόαιμων ζώων 2) Οι S.faecalis και S.faecium φαίνεται να προέρχονται κυρίως από τα ανθρώπινα κόπρανα 3) Ο S.bovis, S.equinus και S.avium υπάρχουν σε μεγάλες πυκνότητες στα κόπρανα ζώων 4) Οι εντερόκοκκοι αποτελούν σημαντικό βακτηριακό δείκτη για τον έλεγχο της κοπρανώδους ρύπανσης των επιφανειακών νερών. 49
Τονίζεται ο μεγάλος χρόνος επώασης (24-48 ώρες) για την τεκμηρίωση της ρύπανσης του νερού. Άντ αυτού προτείνεται η ανεύρεση και καθιέρωση ταχύτερων μεθόδων του τύπου dipstick που θα χρησιμοποιούνται σαν γρήγορες δοκιμές της μικροβιακής ρύπανσης των νερών κολύμβησης. Εάν υπάρχει ρύπανση θα εμφανίζεται αλλαγή του χρώματος του stick πράγμα που θα οδηγεί σε συστηματικότερο έλεγχο των νερών κολύμβησης Με τους εν χρήσει δείκτες κοπρανώδους ρύπανσης δεν ελέγχεται η παρουσία παθογόνων που προσβάλλουν το δέρμα, τα αυτιά, τη μύτη και τον ρινοφάρυγγα. Άρα πρέπει να ελέγχονται και δείκτες μη εντερικοί που να έχουν σχέση με μόλυνση των περιοχών αυτών. 50
Δεν υπάρχουν επιδημιολογικά τεκμηριωμένες μελέτες που να συσχετίζουν το μικροβιακό φορτίο του νερού κολύμβησης με τα συμπτώματα που εμφανίζονται στους κολυμβητές. Σε ορισμένες περιοχές βρέθηκε να συσχετίζεται η πυκνότητα των εντεροκόκκων με τα νοσήματα των κολυμβητών, σε αντίθεση με τα κολοβακτηριοειδή στα οποία δεν ανεβρέθηκε παρόμοια συσχέτιση. Έτσι όταν η πυκνότητα των εντερόκοκκων στο νερό κολύμβησης ήταν αυξημένη οι κολυμβητές εμφάνιζαν οξείες γαστρεντερίτιδες σε αναλογία 1 προς 50. Σε άλλους τα συμπτώματα του αναπνευστικού συστήματος βρέθηκε να συσχετίζεται με άλλους βακτηριακούς δείκτες εκτός των εντερόκοκκων. Άλλα σημεία διαφωνίας μεταξύ των ερευνητών αποτελούν η συχνότητα ελέγχου των μικροοργανισμών δεικτών. Τέλος με τις χρησιμοποιούμενες μεθόδους δεν είναι δυνατόν ο διαχωρισμός της πηγής προέλευσης των δεικτών (ανθρώπινης ή ζωικής) η γνώση της οποίας θα οδηγούσε σε λήψη μέτρων για την μείωση της ρύπανσης. 51
52
To C.perfingens είναι ένα υποχρεωτικά αναερόβιο σπορογόνο βακτηρίδιο του εντέρου και αποτελεί έναν καλό δείκτη κοπρανώδους ρύπανσης Οι σπόροι του είναι γενικά περισσότερο ανθεκτικοί στις περιβαλλοντικές πιέσεις απ ότι οι αερόβιοι εντερικοί δείκτες με αποτέλεσμα να επιβιώνουν στο περιβάλλον περισσότερο από τους παθογόνους μικροοργανισμούς. Η ανεύρεσή του δεν αποδεικνύει πρόσφατη περιττωματική ρύπανση Έχει βρεθεί ότι η καμπύλη επιβίωσης του C.perfingens είναι η ίδια με αυτή του κρυπτοσποριδίου με αποτέλεσμα το βακτηρίδιο αυτό να θεωρείται ένας δείκτης που προλέγει την πιθανή ύπαρξη ζωντανών ωοκύστεων κρυπτοσποριδίου στο νερό. 53
Tα είδη Bacteroides είναι μη σπορογόνα υποχρεωτικά αναερόβια βακτήρια που υπάρχουν στην ανθρώπινη γαστρεντερική οδό σε μεγάλη αναλογία (67-78%) ενώ στα κόπρανα που δεν προέρχονται από ανθρώπους η αναλογία της ομάδας αυτής είναι εξαιρετικά χαμηλή (7-11%) Τα Bacteroides που εμφανίζουν μια στοιχειώδη αντοχή στο οξυγόνο επιβιώνουν μερικές μέρες στο περιβάλλον. Ο έλεγχος της ομάδας αυτής είναι δύσκολος εκτός εάν χρησιμοποιηθούν μοριακές τεχνικές. 54
Το υδάτινο περιβάλλον ρυπαίνεται με περισσότερους από 100 διαφορετικούς τύπους ιών δια των αποβλήτων (ιός ηπατίτιδας Α, calici-ιοί, αδενοϊοί, rota-ιοί, entero-ιοί) Πολλοί ερευνητές βεβαιώνουν ότι οι δείκτες αυτοί δεν δίνουν πληροφορίες για την ύπαρξη ή την τύχη των ιών εντερικής προέλευσης στο υδάτινο περιβάλλον για διάφορους λόγους o κυριότερος των οποίων είναι ότι οι ιοί δεν αδρανοποιούνται εύκολα υπό την επίδραση διαφόρων περιβαλλοντικών παραγόντων (φως ώσμωση κλπ) σε αντίθεση με τους βακτηριακούς δείκτες ρύπανσης. Έτσι οι εντερικής προέλευσης ιοί είναι δυνατόν να επιβιώσουν στο θαλασσινό νερό μέχρι και 130 ημέρες ενώ οι βακτηριακοί δείκτες ρύπανσης δεν επιβιώνουν πάνω από δύο εβδομάδες. 55
Τρεις τύποι βακτηριοφάγων έχουν προταθεί σαν ειδικοί δείκτες ιϊκής ρύπανσης, οι σωματικοί κολιφάγοι, οι F ειδικοί φάγοι RNA (F-specific) (20) και οι φάγοι του Bacteroides fragilis. Το μέγεθος, η δομή και η επιβίωση αυτών των φάγων είναι παράμετροι όμοιοι με αυτούς των εντεροϊών οι βακτηριοφάγοι είναι ιοί που μολύνουν τα βακτήρια και είναι παρόντες όπου υπάρχουν κολοβακτηριοειδή οι κολιφάγοι είναι ιοί που μολύνουν τα κολοβακτηρίδια. Επειδή οι κολιφάγοι δεν αναπαράγονται εκτός του ξενιστή τους και έχουν δεδομένα χαρακτηριστικά επιβίωσης αποτελούν έναν καλό δείκτη κοπρανώδους ρύπανσης διακρίνονται σε δύο ομάδες τους σωματικούς φάγους και τους F ειδικούς φάγους (RNA-F-specific). 56
Οι F ειδικοί φάγοι δεν βρίσκονται συχνά σε ανθρώπους και ζώα. Συχνά ανευρίσκονται στα απόβλητα, πράγμα που συνηγορεί υπέρ του πολλαπλασιασμού τους στο σύστημα αποβλήτων. Οι F-ειδικοί φάγοι προτάθηκαν σαν βοηθητικοί δείκτες των κοπρανωδών κολοβακτηριοειδών για την επισήμανση ύπαρξης ιϊκής εντερικής ρύπανσης στο υδάτινο περιβάλλον : α) γιατί είναι πλέον ανθεκτικοί στη χλωρίωση και αδρανοποίηση από περιβαλλοντικούς παράγοντες σε σχέση με τα κολοβακτηριοειδή β) η μέθοδος που χρησιμοποιείται για την αρίθμησή τους είναι άμεση, γρήγορη, φθηνή, εύκολη και ακριβής γ) υπάρχουν σε υψηλές πυκνότητες τόσο στα επεξεργασμένα όσο και στα μη επεξεργασμένα (19-25) λύματα δ) δεν υπάρχει κίνδυνος να μολυνθούν οι διενεργούντες τον έλεγχό τους όπως συμβαίνει με τον έλεγχο των ιών ε) δεν πολλαπλασιάζονται στα στόμια εκβολής ποταμών. 57
Οι φάγoι του Bacteroides fragilis ανευρίσκονται αποκλειστικά στα ανθρώπινα κόπρανα και απόβλητα. Έτσι δεν ανιχνεύεται σε περιβαλλοντικά δείγματα που έχουν μολυνθεί από κόπρανα άγριων ζώων. Η ύπαρξή του μόνο στα ανθρώπινα κόπρανα μαζί με την έλλειψη ικανότητός του να πολλαπλασιάζεται στο υδάτινο περιβάλλον ή στο ίζημα καθιστά το φάγο αυτό ένα εξαιρετικό δείκτη ενδεικτικό της ανθρώπινης κοπρανώδους ρύπανσης. Ο χρόνος επιβίωσής του στο θαλασσινό νερό δεν είναι γνωστός σε αντίθεση με τον χρόνο επιβίωσης των κολιφάγων (αρκετούς μήνες). 58
Οι αδενοϊοί αποτελούν τους μοναδικούς ιούς που περιέχουν DNA ενώ οι υπόλοιπο περιέχουν RNA. Ιδιαίτερα οι αδενοϊοί 40 και 41 αποτελούν σημαντικό αιτιολογικό παράγοντα γαστρεντερίτιδας σε παιδιά μετά από rota-ιούς. Διάφοροι ερευνητές στην Ευρώπη υποστηρίζουν οι αδενοϊοί αποτελούν έναν καλό δείκτη ανθρώπινης ιϊκής ρύπανσης διότι: απομονώνονται συχνά από το υδάτινο περιβάλλον ο αριθμός τους είναι σταθερά υψηλότερος απ ότι ο αριθμός των εντεροιών στα μη επεξεργασμένα λύματα(32, 33, 34) επιβιώνει για μεγαλύτερο χρόνο στο θαλασσινό νερό (2-3 φορές μεγαλύτερο χρονικό διάστημα σε σχέση με τους polio ιούς ή τον ιό της ηπατίτιδας). 59
ΜΗ ΕΝΤΕΡΙΚΟΙ ΔΕΙΚΤΕΣ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΚΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΝΕΡΩΝ ΚΟΛΥΜΒΗΣΗΣ Ταξινομούνται: 1) σ αυτούς που προσβάλλουν τα μάτια, τα αυτιά και το ανώτερο αναπνευστικό 2) σ αυτούς που προκαλούν δερματίτιδες. ΜΗ ΕΝΤΕΡΙΚΟΙ ΔΕΙΚΤΕΣ 1) 2) 3) 4) Staphylococci Pseudomonas aeruginosa Aeromonas hydrophila, Candida albicans. Από τους δείκτες αυτούς θα πρέπει σύμφωνα με την πρόταση της Παγκόσμιας Οργάνωσης Υγείας να επιλεγεί ένας τουλάχιστον, ανάλογα με τις τοπικές ανάγκες και τις δυνατότητες που υπάρχουν. 60
Eίναι κυρίως ανθρωπογενούς προέλευσης και είναι πολύ διαδεδομένοι στη φύση Eίναι πολύ ανθεκτικά βακτήρια και επιβιώνουν θαυμάσια στο περιβάλλον έξω από τον άνθρωπο Ο S.aureus έχει προταθεί ως δείκτης ρύπανσης του θαλασσίου νερού και των κολυμβητικών δεξαμενών επειδή είναι περισσότερο ανθεκτικός στο αλάτι και στο χλώριο από άλλα βακτήρια ενοχοποιείται για επιμολύνσεις τραυμάτων των κολυμβητών και για φλεγμονές στα μάτια και τα αυτιά Η κύρια πηγή των σταφυλοκόκκων στο θαλάσσιο νερό είναι οι ίδιοι οι κολυμβητές που αποικίζονται από αυτό το βακτήριο στο δέρμα, στη μύτη και σε άλλα σημεία του σώματός τους. Γι αυτό η πυκνότητα των σταφυλοκόκκων στο νερό έχει σχέση με τον αριθμό των κολυμβητών σε μια συγκεκριμένη περιοχή και χρονική περίοδο. 61
Βακτήριο πολύ διαδεδομένο. Βρίσκεται στο έδαφος, στο νερό, στα απόβλητα, στα φυτά, στο έντερο των θηλαστικών Δεν είναι τυπικό βακτήριο του θαλασσίου νερού, αλλά μπορεί να μολύνει το θαλάσσιο νερό με την απόρριψη σ αυτό νερών άλλης προέλευσης, όπως το νερό των ποταμών κλπ. Προκαλεί δερματίτιδα, λοιμώξεις των αυτιών και των ματιών σε άτομα που κολυμπούν σε νερά που έχουν ρυπανθεί. Η δερματίτιδα από ψευδομονάδα είναι μία θυλακίτις που συνήθως συνδέεται με P.aeruginosa οροτύπων 09 ή 011 Η ωτίτιδα και η επιπεφυκίτιδα από P.aeruginosa είναι πιο συχνή σε άτομα που βυθίζουν το κεφάλι στο νερό Οι πιθανότητες μόλυνσης από P.aeruginosa αυξάνονται όταν παρατηρείται μεγάλος αριθμός κολυμβητών και το νερό έχει υψηλή θερμοκρασία. 62
Μέχρι να βρεθούν καταλληλότεροι μικροβιολογικοί δείκτες, ο έλεγχος βακτηριολοκών δεικτών κοπρανώδους ρύπανσης (κοπρανώδη κολοβακτηριοειδή και στρεπτόκοκκοι) και μη κοπρανώδους ρύπανσης (S.aureus, P.aeruginosa) καθώς και ο έλεγχος κολιφάγων (σωματικοί και F-ειδικοί) θα έδινε μία ικανοποιητική λύση στον γενικότερο έλεγχο της μικροβιολογικής ποιότητας των νερών. Βέβαια με την ολοένα και πιο εκτεταμένη χρήση μοριακών τεχνικών (π.χ. PCR), η ανίχνευση παθογόνων μικροοργανισμών απευθείας στα περιβαλλοντικά δείγματα (νερό, λύματα) γίνεται πιο προσιτή λύνοντας σημαντικά προβλήματα στην εκτίμηση του κινδύνου που εκτίθεται ο ανθρώπινος πληθυσμός. 63