CENNI SULLA QUALITA’ MICROBIOLOGICA DELLE ACQUE DESTINATE AL CONSUMO UMANO

Paolo Ghinelli

Introduzione
La Legge
I Controlli
Controllo Microbiologico

La Normativa
Coliformi Totali
Coliformi Fecali
Streptococchi Fecali
Clostridi Solfito-Riduttori
Cariche Batteriche Totali a 22°C e a 37°C
Enterobatteri Patogeni
Pseudomonas Aeruginosa
Staphilococcus Aureus
Colifagi-Enterovirus
Protozoi Patogeni
Elminti Patogeni
Attinomiceti
Miceti

Introduzione

L’Acqua è un bene prezioso ed essenziale per la vita di tutti gli organismi viventi, i quali, seppur in minore o maggior misura, hanno il loro metabolismo sottoposto a ricambio idrico e, quindi, ad interscambio di acqua con l’ambiente.

La Legge

A tutela dell’acqua destinata al consumo umano esiste una legge (D.P.R. 236 del 24-05-1988) che recependo una direttiva CEE del 1980, stabilisce le norme che regolano la protezione, la prevenzione ed i controlli.

I concetti più importanti introdotti dalla legge sono:

• la concentrazione massima ammissibile

• il valore guida, ossia il valore ottimale al quale si deve tendere.

Quando in alcune zone non è possibile rispettare i limiti di concentrazione di determinati parametri analitici, la legge consente alle Regioni di emettere deroghe, limitate nel tempo, escludendo però i parametri tossici.

I Controlli

La legge obbliga sia i gestori degli acquedotti che i Servizi pubblici della prevenzione a controlli periodici sui pozzi, le sorgenti e gli impianti, in base al numero degli abitanti serviti.

In generale per dare un giudizio di potabilità del’acqua si debbono tenere presenti i seguenti parametri:

• Ispezione e studio geofisico del terreno(o studio idrologico se l’acqua, come può avvenire, viene prelevata da falde superficiali o acque di superficie).
• Studio dei caratteri organolettici dell’acqua.
• Studio dei caratteri fisici.
• Studio dei caaratteri chimici.
• Studio dei caratteri batteriologici.

Controllo Microbiologico

Il controllo microbiologico dell’acqua, ha lo scopo di accertare che essa non sia e non possa diventare veicolo di trasmissione di microrganismi patogeni (batteri o virus) d'origine fecale.

Tale contaminazione può avvenire all’origine oppure in fase di distribuzione in rete.

Per verificare il rischio reale di contrarre una malattia infettiva ad interessamento gastrointestinale in una popolazione servita da un sistema idrico, bisognerebbe ricercare tutti i germi potenzialmente patogeni.

A tutt’oggi queste metodologie d'indagine sono poco sviluppate perchè i test ideati per il loro rilevamento sono complessi, lunghi, costosi e spesso non sufficientemente sensibili, soprattutto quando i patogeni sono da ricercare in un mezzo estraneo a quello loro d’origine, come sono appunto le acque destinate al consumo umano.

I germi patogeni localizzati nel tratto gastrointestinale sono emessi con le feci e si ritrovano poi, nelle acque reflue, in quantità variabili in funzione della fluttuazione delle malattie infettive in una popolazione.

Per le difficoltà relative alla loro ricerca, la filosofia che si segue per valutare la possibile presenza di patogeni di provenienza intestinale, è quella di stimare l’eventuale apporto di materiale fecale nel sistema idrico che si tiene sotto controllo.

Si ricorre in altre parole ad indicatori microbici comuni nelle feci d'animali a sangue caldo.

L’indicatore deve comportarsi nell’ambiente esterno allo stesso modo dei patogeni, avere la stessa resistenza ai trattamenti di disinfezione, le procedure per l’isolamento devono essere semplici, ripetibili e capaci di evidenziare tutta o quasi la popolazione dell’indicatore.

Tra gli indicatori di contaminazione fecale dell’acqua potabile utilizzabili sono principalmente presi in esame i Coliformi totali, i Coliformi fecali, gli Streptococchi fecali comuni nella quasi totalità delle feci umane ed animali.

LA NORMATIVA

La normativa vigente in materia d'acque da destinarsi al consumo umano (DPR 236/88) ripartisce in quattro gruppi i controlli microbiologici da eseguire:

COLIFORMI TOTALI

I Coliformi sono indicatori della qualità dell’acqua destinata al consumo umano.

Per Coliformi totali si intende quel gruppo di specie, appartenenti a più di un genere delle Enterobatteriacee (Escherichia, Citrobacter, Klebsiella, Enterobacter e pochi altri) che provocano entro 24-48 h, alla temperatura di 35-37°C, la fermentazione del lattosio con produzione d'acido e gas in terreni idonei.

Si tratta di batteri bastoncellari, grham negativi, non sporigeni, aerobi o facoltativamente aerobi, beta-galattosidasi positivi, ossidasi negativi.

La dimostrazione dei Coliformi non fecali in quanto correlata a specie di maggiore adattabilità all’ambiente esterno e quindi capaci di una più lunga sopravvivenza è meno necessariamente riferibile alla contaminazione fecale recente.

Nelle acque potabili, i Coliformi totali dovrebbero essere assenti nella maggior parte delle analisi (95%). Si tollera una presenza limitata (solo il 5% delle analisi eseguite e non oltre il livello di 3-5 U.F.C./100 ml) in considerazione che in questo gruppo sono compresi germi ambientali quali Serratia (S. fonticola), Rahnella (R. aquatilis), Buttauxiella (B. agrestis) accanto ai generi che si ritenevano in precedenza l’unica espressione d'inquinamento tellurico: Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella, anche se alcuni di loro potevano essere associati occasionalmente alle feci.

Se Coliformi totali sono presenti in assenza di quelli termotolleranti o d'E. coli occorrerebbe identificarne la specie per ipotizzarne l’origine ed eseguire un’accurata ispezione sanitaria.

Il loro ritrovamento, tollerabile alla fonte, non lo è più in rete.

In quest’ultimo caso lo potrebbe essere solo per le acque non trattate, ma unicamente se la loro comparsa fosse contenuta, sporadica e occasionale.

A seguito di due successivi ritrovamenti si dovrebbe pianificare un intervento disinfettivo o installare un impianto di potabilizzazione. Qualora anche questo non raggiungesse lo scopo è obbligatorio varare piani per proteggere meglio la sorgente o trovare altri punti da cui derivare l’acqua.

Il significato da dare alla presenza dei Coliformi totali è dunque quello di superficialità ovvero contatto dell’acqua con l’ambiente esterno, di contaminazione in atto, di presenza di carbonio organico assimilabile che può indurre ricrescita di questi organismi in rete, d'inefficienza della disinfezione.

COLIFORMI FECALI

Ai Coliformi fecali (dei quali si prescrive l’assenza in campioni di 100 ml d'acqua) appartiene un gruppo di batteri costituito in prevalenza da Escherichia coli, lattosio fermentanti con idrolasi termostabili; ma ricadono nel gruppo qualche stipite di Klebsiella, Enterobacter e Citrobacter termotolleranti che abbia acquisito la capacità di svilupparsi a 44±0.5°C.

Coliformi termotolleranti (in precedenza definiti termostabili) possono essere presenti in effluenti industriali o nel terreno a seguito del decadimento delle piante, o, più in generale, della sostanza organica,

Se essi sono presenti si consiglia di ricampionare immediatamente l’acqua da sottoporre a nuovi accertamenti.

Il significato da attribuire ai Coliformi fecali in rete è quello di contaminazione in atto.

Il loro rinvenimento in acque destinate al consumo umano, segnala, anche, la mancata efficienza del trattamento di clorazione.

STREPTOCOCCHI FECALI

Per essi si prescrive l’assenza in un volume di 100 ml d'acqua.

Gli streptococchi fecali includono oggi due generi Streptococcus (S.bovis, S.equinus) ed Enterococcus cui appartengono le specie E.avium, coecorum, durans, faecalis, faecium, allinarum, hirae mundtii, presenti nelle feci animali, ma anche E.casseliflavus, E.faecalis liquefaciens,E.solitarius, E.malodoratus,diffuse sulle piante.

Gli Streptococchi fecali sensu sticto,sono quelli che possiedono l’antigene D di Lancefield e cioè quelli che un tempo, erano detti Streptococcus faecalis, S.faecium, S.durans, S.bovis, S.equinus, e S.salivarius. Vi appartengono diverse specie (S. faecalis, S. faecium, ecc.).

Di essi si affermava che non si moltiplicano nell’ambiente, ma questa asserzione si limita ai soli streptococchi fecali tradizionalmente definiti.

Rispetto ai Coliformi tutti gli streptococchi fecali sono più resistenti all’ambiente esterno, alla clorazione e al disseccamento cui possono andare incontro negli aerosols aerodispersi e nel suolo.

Il significato da attribuire al ritrovamento di S.fecali in rete è quello di una contaminazione in atto, della inefficienza del trattamento di clorazione, della presenza d'alternanze nell’erogazione dell’acqua, della mancanza, cioè, del mantenimento di uno stato di pressione all’interno della tubatura tale da non consentire la penetrazione di questi germi dal suolo o da fognature vicine.

Inoltre, si tratta d'organismi che resistono meglio alla disidratazione perciò si deve programmare per essi un controllo di "routine" alla prima messa in posa di tubatura, come pure dopo le riparazioni eseguite nei tratti vecchi.

Indicano anche dilavamento del suolo e inquinamento da parte d'acque superficiali

CLOSTRIDI SOLFITO-RIDUTTORI

Altri indicatori di fecalizzazione e di rischio teorico sono le spore dei Clostridi solfito-riduttori.

In realtà, sarebbe più giusto identificare tra essi la specie Clostridium perfringens, poichè i solfito-riduttori sono molto diffusi nel suolo e nell’ambito idrico, specie quello che va incontro a crisi di carenza d'ossigeno.

Per il gruppo generico dei "Clostridi solfito-riduttori" la legge italiana fissa il valore di 0/100 ml senza tenera conto che tra essi possono essere presenti germi ambientali.

Lo stesso Cl. perfringens è contenuto nelle feci, ma è anche diffuso nell’ambiente, seppure in titoli ridotti in assenza di fecalizzazione.

La discriminante tra acque inquinate e non, si basa sulle concentrazioni. Per acque superficiali valori inferiori a 50/100 ml sono compatibili con situazioni di mancata contaminazione fecale, mentre tra 50 e 200/100 ml segnalano fecalizzazione.

Il loro significato nell’acqua potabile sta ad indicare una contaminazione precedente (specie se non c’è associazione con il contestuale rilevamento di Coliformi e streptococchi) e anche deficienza dei trattamenti disinfettivi, che, per eliminare le spore, devono essere più spinti.

I Clostridi una volta immessi nell’ambiente sopravvivono più a lungo d'E.Coli, dei Coliformi termotolleranti, degli stessi streptococchi fecali.

La loro presenza in acque disinfettate indica deficienza del trattamento di potabilizzazione, inefficienza della filtrazione, possibile presenza di protozoi, contaminazione intermittente, contaminazione remota.

Grazie alla loro persistenza ambientale il loro ritrovamento, non associato alla presenza di più usuali germi indicatori d'inquinamento fecale, può dar luogo a falsi allarmi.

CARICHE BATTERICHE TOTALI A 22°C E A 37°C

Le cariche batteriche a 37 e 22°C sono da considerare tra gli indicatori di scarsa protezione di un’acqua all’origine o di contatto delle condutture con l’ambiente esterno.

Batteri ambientali indicatori di scarso isolamento dell’ambiente esterno sono: Flavobacterium, Acinetobacter, Serratia, Aeromonas, Legionella, Micobacterium.

La stima degli eterotrofi su PCA a 37°C, perciò si fissa il limite a 10 UFC/ml, indica fecalizzazione, superficialità e scarsa protezione. Questi ultimi due significati valgono anche per la conta a 22°C (100 UFC/ml) che, però, addizionalmente sottolinea la presenza di sostanza organica (COA) e di biofilm in rete oltre ad evidenziare inefficienza del sistema di sanitizzazione applicato.

La conta batterica a 37°C aumenta i sospetti d'inquinamento fecale, segnala cambiamenti indesiderabili e dovrebbe indurre ad eseguire ispezioni.

La conta è impropriamente definita "totale"; in realtà è sempre limitata alle forme che conservano la capacità di riprodursi sui terreni selezionati.

I tempi di crescita non tengono conto della pluralità delle forme includibili in questo parametro e del loro diverso grado di vitalità.

La conta batterica a 22°C non ha alcun significato sanitario a meno che tra i microrganismi che la compongono non abbiano acquisito una"virulenza" legata alla resistenza agli antibiotici, ai metalli pesanti, ecc.. Metodologie analitiche consentono di ipotizzare questo pericolo attraverso la citotossicità.

Sempre più diffusi sono inoltre microrganismi occasionalmente patogeni, come sempre più numerosa è la fascia di popolazione che ha deficienti coperture immunitarie.

Un alto numero di flora microbica psicrofila è indesiderabile per la preparazione d'alimenti e bevande.

I germi psicrofili sono fondamentali nei processi di rivestimento interno delle reti , concorrono ai fenomeni di biocorrosione possono facilitare la persistenza in rete di forme biologiche anche metazoiche a vita libera, che anche se non pericolose, sono senz’altro sgradite all’utenza.

ENTEROBATTERI PATOGENI

Affinchè una specie patogena sia in grado di produrre la"patologia", ossia affinchè il rischio reale si traduca in effettivo, occorre che essa sia presente nella dose giusta.

Questa per Salmonella varia da 10 a 10 ; più contenuta è quella di Shigella (10¹-10², che in base a questa osservazione è ritenuto un genere in grado di segnalare il livello igienico di una società.

Shigella è rilevabile in campioni d'acqua di popolazioni tra le quali non serpeggino gastroenteriti d'origine diversa.

E.coli enterotossici per indurre malattie in individui normali necessitano di quantità di 10 .

Per Vibrio cholerae, sierotipo patogeno, la dose infettante è 10 ,mentre per Yersinia enterocolitica, sierotipo patogeno, è di 10 e per Campylobacter fetus jejunii oscilla tra 500 e 10 .

Le alte dosi necessarie per certi patogeni batterici per ingenerare patologie è difficile che, nelle condizioni di trattamento attuale per le acque potabili, si possano trovare nell’acqua da bere, ma è molto più probabile che l’acqua, essendo anche usata per la preparazione d'alimenti, possa produrre le dosi richieste in questi ultimi che diverrebbero substrato da crescita almeno per alcuni di questi microrganismi.

PSEUDOMONAS AERUGINOSA

Pseudomonas, che può avere significato di scarsa protezione dell’acqua e della rete dell’ambiente esterno è, tuttavia, talmente diffuso ovunque che fa parte anche della flora d'acquiferi anche protetti.

Ad esso, che tra l’altro ha grande capacità di ricrescita in rete e di resistenza alla clorazione grazie alla produzione di SPE (Sostanze Polimeriche Extracellulari), si guarda con apprensione perchè è un germe tipicamente ambientale, ma occasionalmente patogeno.

Pseudomonas aeruginosa si ritrova sia nelle acque clorate sia in quelle non clorate (di provenienza sotterranea, sia alla sorgente sia alla distribuzione.

La concentrazione di cloro che, comunque, uccide questo microrganismo, è di 1 mg/l.

Esso è considerato, così, un batterio indicatore della qualità e della efficacia del trattamento delle acque.

La sua patogenicità si estrinseca per ingestione (forme gastrointestinali rilevabili in neonati) e per contatto (infezioni di ferite o patologie degli epiteli), ma riguarda, nell’ambito di una specie, solo specifici sierotipi.

STAPHILOCOCCUS AUREUS

La principale riserva naturale degli stafilococchi patogeni è l’uomo: il contagio può avvenire in modo diretto oppure attraverso l’ambiente, poichè sono ubiquitari e capaci di sopravvivere a lungo nell’ambiente esterno.

Per quanto riguarda l’acqua potabile, la loro ricerca è importante quando questa è utilizzata per essere imbottigliata o per preparare alimenti. Nel primo caso, la presenza degli stafilococchi patogeni rivela scadenti condizioni igieniche dell’ambiente di produzione e degli impianti, nel secondo caso, la loro presenza può essere causata da contaminazione degli alimenti che possono favorire la loro riproduzione e, quindi, la produzione delle enterotossine responsabili delle tossinfezioni alimentari da stafilococchi. La mancata correlazione tra presenza di S.aureus e di coliformi dipenderebbe dal fatto che Bacillus sp., Flavobacterium sp., Actinomyces sp. e Micrococcus sp., possono impedire la crescita dei coliformi. La presenza di questi ultimi , infatti, può essere mascherata sia con il metodo MPN sia con quello MF, specie se la CBT è elevata.Si consiglia di indirizzare la ricerca nei centri rurali dove l’acqua sia condottata da pozzi o al limite, dove esistano piccoli acquedotti che erogano acque da corpi idrici superficiali o da falde poco protette, infine, dove non esistono potabilizzatori o dove la disinfezione non sia continua.

Alla notevole capacità di sopravvivere nell’ambiente esterno, si aggiunge anche quella di resistere all’azione del cloro.

S. aureus è più resistente dei coliformi fecali. La ricerca andrebbe effettuata su volumi compresi tra 100 e 250 ml secondo la minore o maggiore opalescenza dell’acqua.

COLIFAGI-ENTEROVIRUS

La ricerca dei virus ricade sempre nell’individuazione dell’inquinamento fecale; mentre però la presenza dei colifagi ha il significato della fecalizzazione e della copresenza dei loro ospiti coliformi e quindi , presumibilmente di patogeni enterici batterici e virali (rischio teorico) , il rilevamento d'enterovirus indica un rischio effettivo.

Questo è rafforzato dal fatto che le dosi infettanti ritenute necessarie per indurre una patologia sono molto basse.

Bastano 1-10 unità di rotavirus, Norwalk virus, HAV (epatite A virus), e di virus dell’epatite non A non B per dare luogo a malattie gastrointestinali.

Solo per gli enterovirus (polio-, echo-, coxackie-virus), si fissano standard (assenza in volumi variabili d'acqua compresi tra 100 e 1000 l).

Acquistano il ruolo d'indicatori della presenza di virus enterici, anche se è frequente il loro ritrovamento in acqua di rete quando si analizzano volumi sufficientemente grandi, questa presenza non si associa a patologie evidenziabili negli utenti.

Gli effetti di tali assunzioni, presumibilmente inducono forme subcliniche che passano del tutto inosservate allo stesso soggetto infettato.

Una svolta nella ricerca si potrà avere dallo sviluppo d'appropriati sistemi di biologia molecolare.

PROTOZOI PATOGENI

Tra gli indicatori di fecalizzazione occorre includere i protozoi patogeni (Entamoeba histolitica, Balantidium coli, Giardia lamblia, Cryptosporidium, Microsporidium).

Le dosi necessarie per indurre una patologia sono molto contenute (1-10 cisti) per i protozoi. Nei confronti di questi organismi non si sviluppa mai nessuna immunità.

Per queste forme si prescrive l’assenza in grandi volumi d’acqua.

Il loro significato in rete indica contaminazione fecale. I sistemi disinfettavi (massimamente quelli con cloro) non sono efficaci nella inattivazione di cellule infettive, se non a dosi particolarmente elevate, non applicabili per controindicazioni tossicologiche e ingegneristiche (corrosione di tubature metalliche).

I metodi di ricerca non sono standardizzati e risentono delle perdite che si possono realizzare nella fase di concentrazione di grandi volumi.

ELMINTI PATOGENI

Nei confronti di questi organismi non si sviluppa mai nessuna immunità.

Gli elminti potenzialmente trasmessi con l’acqua destinata al consumo umano si possono distinguere in 3 gruppi. Il primo comprende i vermi che si sviluppano in copepodi e che sono assunti dall’uomo con l’acqua che contiene l’ospite crostaceo. Vi appartengono cestodi (vermi piatti) (Spirometra) e nematodi (vermi tondi) (Dracunculus).

Nel secondo gruppo rientra una miscela di vermi piatti e tondi le cui larve penetrano attraverso la pelle e le mucose (Schistosoma, Ancylostoma)

Nel terzo gruppo rientrano Ascaris, Trichuris Strongyloides, Enterobius, Fasciola, Hymenolepis, Echinococcus.

Le uova o cisti sono infettive per l’uomo. Le più diffuse elmintiasi intestinali che hanno probabilità di verificarsi in Italia sono dovute ad Ascaris e Trichuris, ma per questi vermi l’acqua potabile non è la via prevalente di diffusione.

Il loro significato in rete indica contaminazione fecale.

I sistemi disinfettivi (massimamente quelli con cloro) non sono efficaci nella inattivazione delle uova d'elminti e degli elminti.

I metodi di ricerca non sono standardizzati e risentono delle perdite che si possono realizzare nella fase di concentrazione di grandi volumi.

ATTINOMICETI

Tra gli indicatori di scarsa protezione o di contatto con l’ambiente esterno vanno compresi gli attinomiceti (Streptomyces, Nocardia, Micromonospora).

Si tratta di forme transienti nell’ambiente idrico, che, invece, hanno una larga diffusione nel suolo.

MICETI

I Miceti o funghi, sono organismi immobili e comprendono i lieviti e le muffe.

Appartengono al regno vegetale ma sono privi di clorofilla. In genere hanno una struttura morfologica costituita da innumerevoli filamenti di cellule dette "ife", intrecciate fra di loro e costituenti il micelio.

Le muffe d’acqua, morfologicamente più semplici, non hanno la tipica forma a micelio dei funghi, ma si presentano come organismi a forma di sacco con scarse e corte ife.