Caracterització i diversitat de poblacions microbianes en aigües minerals naturals, recreatives i regenerades

Abstract

La microbiologia de l’aigua és un camp científic que ha ajudat enormement a millorar la seguretat sanitària de les aigües destinades als usos humans. De fet, augmentar el coneixement sobre les poblacions microbianes presents a l’aigua tant pel que fa a les poblacions autòctones com a les al•lòctones, pot ser de gran ajuda de cara a garantir els estàndards de qualitat, que cada vegada són més exigents. Tanmateix, la gran heterogeneïtat dels sistemes aquàtics i de les problemàtiques lligades als seus usos, fan necessari un estudi individualitzat de les seves poblacions microbianes. Així doncs, el propòsit d’aquesta tesi doctoral va ser estudiar diferents poblacions microbianes associades a diferents sistemes aquàtics: aigües minerals naturals, aigües recreatives i aigües regenerades. Pel que fa a les aigües minerals naturals, es van estudiar les poblacions bacterianes aeròbies heterotròfiques autòctones de tres fonts a 22ºC i 37ºC durant l’hivern i l’estiu. Totes les soques aïllades es van fenotipar mitjançant les microplaques PhP-48 del Phene-Plate System®. Es van poder aïllar un elevat nombre de gèneres poc descrits en aquests ambients. Això afegit als canvis de composició observats entre estacions, confirma que es tracta d’ambients complexos, i que encara hi ha un gran desconeixement sobre la seva composició i dinàmica. D’altra banda, es va confirmar que cada aigua mineral natural conté una microbiota autòctona pròpia, l’estructura i composició de la qual és prou específica per poder diferenciar-la amb mètodes de caracterització fenotípica de la d’altres aigües minerals naturals. D’altra banda es va avaluar la capacitat de la ISO 16266:2006 per identificar Pseudomonas aeruginosa en aigües minerals naturals. En general, el procediment de la ISO 16266:2006 identifica adequadament la major part dels aïllats de P. aeruginosa, llevat dels casos de soques no pigmentades. Els resultats recomanen la incorporació dels assaigs de creixement en agar King A i a 4°C i 42°C en les anàlisis rutinàries d’aigües envasades, i s’aconsella l’ús de les galeries API®20NE en la confirmació d’aquells aïllats que generin dubtes en base als criteris de la ISO 16266:2006. En l’àmbit de les aigües recreatives, es van caracteritzar les poblacions microbianes associades a quatre piscines naturalitzades d’ús privat. Tres d’elles presentaven a l’estiu concentracions d’E. coli o enterococs superiors als límits establerts a les recomanacions. La contaminació fecal relacionada amb la fauna salvatge s’apunta com un contribuïdor significatiu en les piscines naturalitzades privades. A més, el sistema de depuració natural de les piscines naturalitzades sembla ser força limitat alhora de disminuir la contaminació fecal a les piscines, cosa que posa en dubte la seva aplicabilitat en piscines de major volum i obertes al públic. Pel que fa a les aigües regenerades, es van avaluar la capacitat del fenotipatge bioquímic de coliforms fecals i enterococs per determinar l’origen de la contaminació fecal en dues basses d’aigua regenerada utilitzades en la irrigació d’un camp de golf. La caracterització bioquímica i l’estudi d’inactivació van proporcionar evidències que la contaminació fecal detectada a les basses a l’estiu no tenia relació amb les poblacions que entraven a través de l’aigua regenerada, sinó que semblava estar relacionat amb una aportació de material fecal animal, probablement ocells, generat al propi sistema. El fenotipatge bioquímic d’enterococs i coliforms fecals és una eina útil per a l’estudi de l’origen de la contaminació fecal en aquells casos on la càrrega fecal és baixa, fet que és rellevant, tenint en compte que molts altres mètodes presenten problemes en ser aplicats per sota d’aquestes concentracions. En general, els estudis realitzats donen peu a continuar aprofundint en l’estudi de la diversitat microbiana en diferents ambients aquàtics, tant pel que fa a les poblacions autòctones com a les al•lòctones.

"Characterization and diversity of microbial populations associated to with natural mineral waters, recreational waters and reclaimed waters"

SUMMARY:

Microbial populations from natural mineral waters, recreational waters and reclaimed waters were characterized to increase the knowledge about their indigenous and introduced microorganisms. Regarding natural mineral waters, we characterized the aerobic heterotrophic bacteria from three sources at 22ºC and 37ºC during summer and winter. The study of the similarities showed that growing temperatures and seasons caused significant differences in structures and composition. In addition, several bacterial species were isolated and identified, some of them rarely isolated in natural mineral waters, revealing the complexity and lack of knowledge of these ecosystems. Furthermore, we evaluated the procedure included in ISO 16266:2006 to identify presumptive P. aeruginosa isolates in natural mineral waters. The results showed that ISO 16266:2006 correctly identified 27 out of 29 genotypically confirmed P. aeruginosa isolates, although two false negative identifications were obtained. Additional test assayed such as King A medium, growth tests at 4 °C and 42 °C and API® 20NE correctly discriminated all the studied strains. As far as recreational waters are concerned, we analyzed the microbial populations in four private natural swimming pools. Three of them exceeded the E. coli or enterococci limits stated in the recommendations for natural swimming pools. The concentrations of P. aeruginosa and aerobic heterotrophic bacteria were acceptable. The results suggest that wildlife was an important source of fecal pollution in the pools. Since there is a lack of regulations on these systems, and the health risks are higher than in conventional swimming pools, further research is needed to establish the parameters for ensuring safe bathing in private and public natural swimming pools. Finally, we aimed to identify the origin of the fecal contamination in two reclaimed-water open-air ponds used to irrigate a golf course. Although the concentration of fecal bacterial indicators was low, the biochemical fingerprinting used provided evidence that the origin of the fecal contamination in the ponds was not related to the reclaimed water. Furthermore, a mesocosm assays indicated that none of the microbial fecal indicators was able to regrow in the ponds. Finally, the study highlighted the fact that reclaimed water may be recontaminated in open-air reservoirs.