Confronto tra citometria di flusso e metodi tradizionali per il monitoraggio della qualità microbiologica dell'acqua potabile

Microbiological water quality monitoring of drinking water distribution network have a primary importance regarding consumer health. Currently it is carry out in laboratory by assaying the presence of indicators of fecal contamination, such as E. coli and enterococci, or quality indicators, such as heterotrophic plate count (HPC). However, the use of indicators is not always representative of water quality, moreover the presence of indicators is evaluated relying on plate counts, a slow process that provides retrospective indications. In order to implement alternative methods that allow a faster qualitative evaluation and a more accurate quantitative analysis, the use of a flow cytometry-based probe for monitoring bacterial concentration in drinking water and for the identification of pathogenic indicators was evaluated. In a first phase, the probe have been monitoring the water of an Italian distribution network for five months, at the same time with a sampling plan aimed at researching quality indicators in the laboratory. In a second phase, the probe ability to identify and quantify the presence of pathogen indicators was evaluated, by taking readings of water added with pure bacterial cultures. In particular, efforts have been made to identify the presence of E. coli in drinking water. From the results of the first phase it emerged that cytometry provides more accurate results and allows an understanding of the cellular variation in water that traditional counts do not provide. Through the analysis of cytometric data, in particular the total cell count (TCC) and the percentage of cells with high nucleic acid content (HNA), it is possible to have an idea of the variation of cellular activity in water, related to biofilm or bacterial growth. The comparison also showed that there is no significant correlation between HPC and cytometric data, although they have similar monthly trends, in fact both cytometric data and laboratory analyzes show a quality deterioration during summer months and a partial improvement from September. In the second phase it emerged that the probe could identify typical characteristics of different bacterial culture only at high concentrations. An effective way to identify the presence of E. coli in drinking water has not been found.

Il controllo microbiologico dell’acqua potabile nelle reti di distribuzione è fondamentale nella protezione della salute del consumatore. Ad oggi, ciò è effettuato tramite la rilevazione in laboratorio di microorganismi indicatori di contaminazione patogena, come E. coli ed enterococchi, o indicatori di qualità, come la conta eterotrofa totale psicrofila e mesofila (HPC). Tuttavia, ciò non è sempre rappresentativo della qualità dell’acqua e, inoltre, dato il lungo tempo di incubazione richiesto, fornisce indicazioni retrospettive. Ai fini di implementare metodi alternativi che permettano una valutazione qualitativa più veloce e un’analisi quantitativa più accurata, è stato valutato l’uso di una sonda basata sulla citometria di flusso per il monitoraggio della concentrazione batterica in acqua di rete e per l’identificazione di indicatori patogeni. In una prima fase la sonda ha monitorato per cinque mesi l’acqua di rete di un comune italiano, in contemporanea all’analisi di indicatori di qualità tradizionali in laboratorio. In una seconda fase è stata valutata la capacità della sonda di identificare e quantificare la presenza in acqua di indicatori patogeni, effettuando letture di acqua addizionata con ceppi batterici puri. In particolare, si è cercato di identificare la presenza di E. coli in acqua potabile. Dalla prima fase è emerso che la citometria permette una conoscenza sulla variazione cellulare in acqua che gli indicatori tradizionali non forniscono. Inoltre, attraverso l’analisi dei dati citometrici, è possibile monitorare le variazioni qualitative della popolazione batterica presente in rete. Sia i dati citometrici che le analisi in laboratorio evidenziano un peggioramento di qualità nei mesi estivi e un parziale miglioramento da fine estate. Sebbene gli andamenti mensili siano simili, è risultata l’assenza di correlazione significativa tra HPC e i dati citometrici. Nella seconda fase è emerso come sia possibile riconoscere la presenza di specifici ceppi batterici solo se questi sono presenti in acqua a una concentrazione elevata. Infatti, non è stato trovato un modo efficace per identificare la presenza di E. coli in acqua di rete.