Presentazione tesi di Specializzazione in Microbiologia e Virologia

1. E. coli come bioindicatore della qualità
delle acque superficiali
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TORINO
SCUOLA DI SPECIALIZZAZIONE IN MICROBIOLOGIA E VIROLOGIA
Anno Accademico 2015-2016
Candidata: Co-relatrice:
Dott.ssa Silvia Piovano Prof.ssa Giuliana Banche
Caso studio della Valle d’Aosta

2. INTRODUZIONE
Bioindicatori microbiologici: E. coli
Contaminazione delle acque superficiali
Evoluzione normativa in materia di qualità delle acque superficiali
1

3. BIOINDICATORI MICROBICI della qualità delle acque
Indice diretto e teorico dell’eventuale contemporanea presenza di
patogeni, cioè spie della qualità microbiologica.
PERTINENZA
Caratteristica
essenziale del
fenomeno
SPECIFICITA’
Caratteristica
esclusiva del
fenomeno
PRECISIONE
L’indicatore lo
segnala sempre
L’indicatore non è
influenzato da altri
fenomeni
L’indicatore misura
le variazioni allo
stesso livello
quantitativo del
fenomeno

4. INDICATORI DI CONTAMINAZIONE FECALE
Appartenenza alla microflora
intestinale degli animali a
sangue caldo.
Individuabili in modo rapido e con
analisi poco costose.
Presenza in quantità maggiori
rispetto ai patogeni.
Resistenza almeno in egual misura
verso condizioni ambientali
sfavorevoli e processi di disinfezione.
Enterococchi ed E. coli sono attualmente ritenuti i più
validi indicatori di contaminazione fecale e parametri
che, meglio di altri, possono segnalare la eventuale
presenza di patogeni.

5. E. coli
 Scarse probabilità di ritrovarlo nel terreno
→ la presenza nelle acque non può essere ascritta ad un evento
casuale;
INDICATORE DELLE ACQUE SUPERFICIALI
 Famiglia delle Enterobatteriaceae, gruppo tassonomicamente non
definito dei coliformi fecali;
 Bastoncello Gram -, aerobio e anaerobio facoltativo, non sporigeno,
44°C, lattosio +, indolo +, β-glucuronidasi +;
 Feci umane e animali: 109 cellule per g (1% biomassa nell’intestino
crasso).
 Incapace di moltiplicarsi nell’acqua
→ non c’è amplificazione nel tempo di una contaminazione
inizialmente inapparente;
 Salmonella, Shigella e ceppi STEC hanno in comune l’origine e le
caratteristiche di labilità.

6. MALATTIE MICROBICHE DI ORIGINE IDRICA
Patogeni trasmessi per mezzo di acqua contaminata trattata non in
modo appropriato usata per scopi domestici o ricreazionali.
Più di 100 tipi di microrganismi patogeni (batteri, virus, parassiti
e miceti) possono essere presenti nelle acque contaminate.
Sintomatologia principale associata al consumo/contatto di
acqua contaminata: GASTROENTERITE.
Diarrea infettiva acuta:
 Incremento del contenuto acquoso, di volume e di
frequenza delle emissioni fecali quotidiane;
 Evoluzione clinica benigna con risoluzione entro 14 gg.

7. NORMATIVA in materia di QUALITA’ DELLE ACQUE
SUPERFICIALI
Regolamentazione organica della disciplina delle acque, con primo
vero obiettivo la tutela ecologico-funzionale dei fiumi.
D. Lgs. 152/99 e s.m.i.
Definizione dell’indice LIM:
 O2 disciolto (% sat.)
 BOD5
 COD
 N-NH4
 N-NO3
 P totale
+
E. coli unico parametro
microbiologico (classificazione
dei corsi d’acqua e controllo
emissioni degli scarichi).
D. Lgs. 152/2006 e s.m.i
Definizione dell’indice LIMeco:
 O2 disciolto (% sat.)
 N-NH4
 N-NO3
 P totale
L’inquinamento microbiologico
non viene più preso in
considerazione, tranne per il
controllo emissioni scarichi
Acquisizione di tutti i fattori che possono influenzare le
condizioni ambientali.

8. NORMATIVA in materia di TUTELA DELLE ACQUE
RICREAZIONALI
Esistono diversi tipi di attività ricreazionali a seconda del grado di
contatto con l’acqua e dunque della probabilità di ingestione.
Balneazione
D. Lgs. 116/2008 e s.m.i.
Monitoraggio durante la
stagione balneare di:
 E. coli
 Enterococchi
Attività a “contatto limitato”
Linee guida internazionali
• Guidelines for Canadian
Recreational Water Quality
• Environmental Protection Agency
(EPA): Texas, Ohio,Wyoming, ecc.
• Agencie Régionale de Santé (ARS)
Bretagne
Non sempre è immediato collocare una determinata attività
sportiva in una categoria piuttosto che in un’altra.
Valori limite di E. coli

9. SCOPO DEL LAVORO
Approfondimento di quello che può essere
considerato un vuoto normativo in materia di
tutela della salute di coloro che praticano
sport d’acqua viva.
Dimostrazione di come E. coli sia ancora un
parametro utile nella valutazione della qualità
dei corpi idrici superficiali.

10. MATERIALI E METODI
Inquadramento geografico, idrografico e rete di monitoraggio
Analisi di laboratorio
Analisi statistica
2

11. INQUADRAMENTO GEOGRAFICO

12. ACQUE REFLUE IN VALLE D’AOSTA

13. ACQUE REFLUE IN VALLE D’AOSTA

14. ACQUE REFLUE IN VALLE D’AOSTA

15. ATTIVITA’ RICREAZIONALI IN VALLE D’AOSTA

16. ATTIVITA’ RICREAZIONALI IN VALLE D’AOSTA

17. RETE DI MONITORAGGIO 2010-2016

18. METODO DI FILTRAZIONE SU MEMBRANA

19. E. coli : METODO PER CONTEGGIO SU MEMBRANA
APAT CNR IRSA 7030 C
Man 29 2003

20. ELABORAZIONE DATI E. coli E CALCOLO LIM
(D. Lgs. 152/99)
• 75° percentile su base annua
• 75° percentile stagionale
• media del periodo 2010-2016
1^ Fase
Concentrazione E. coli Classe Colore convenzionale
< 100 ufc/100 mL I Classe
100-1.000 ufc/100 mL II Classe
1.000-5.000 ufc/100 mL III Classe
5.000-20.000 ufc/100 mL IV Classe
> 20.000 ufc/100 mL V Classe
•75° percentile su base annua di altri 6 macrodescrittori
• somma dei punteggi
2^ Fase

21. CALCOLO LIMeco (D. Lgs. 260/2010)
• punteggio assegnato ad ogni parametro di un
singolo campionamento
• media dei punteggi
3^ Fase

22. ANALISI STAGIONALITA’ E ATTIVITA’ RICREAZIONALI
• INVERNO: gen-feb-mar
• PRIMAVERA: apr-mag-giu
• ESTATE: lug-ago-set
• AUTUNNO: ott-nov-dic
Stagioni
Test t di Student:
confronto tra inverno e le
altre stagioni
da maggio a settembre
11 stazioni di monitoraggio
interessate
Periodo
90° percentile, 95° percentile, STV
(Statistical Treshold Value), media
geometrica, concentrazione
massima :
confronto tra i dati in possesso e
valori limiti trovati in letteratura

23. RISULTATI E DISCUSSIONE
Elaborazione dei dati di E. coli
Elaborazione degli indici LIM e LIMeco
Analisi della stagionalità
Analisi delle attività ricreazionali
3

24. CONSIDERAZIONI GENERALI
n° campioni % camp. sul totale
< 100 100 - 1000 1000 - 5000 5000 - 20000 > 20000 NUM. TOT. STAZ
Alto Bacino della Dora Baltea 681 35% 27% 25% 18% 16% 13% 55
Medio Bacino della Dora Baltea 731 37% 44% 12% 26% 16% 2% 57
Basso Bacino della Dora Baltea 547 28% 38% 30% 13% 18% 3% 40
Totale 1959 100% 36% 22% 20% 16% 6% 152
Bacino idrografico
STAZIONIATTIVEDISTRIBUITEPER CLASSIDIQUALITA'
2010-2016

25. RAPPRESENTAZIONE CARTOGRAFICA E. coli

26. RAPPRESENTAZIONE CARTOGRAFICA E. coli
Ponte Villette
Dora Baltea
Pré-St-Didier
Dora Baltea
Morgex
Dora Baltea

27. RAPPRESENTAZIONE CARTOGRAFICA E. coli
Sarral
Dora di Rhemes
Foce
Dora di Valgrisenche
Reg. Consolata - Buthier
Balme – Dora di La Thuile

28. RAPPRESENTAZIONE CARTOGRAFICA E. coli
Grand Alpe – Grand Alpe
Vollon - Evançon

29. CLASSIFICAZIONE C.I. CON DATI E. coli

30. CLASSIFICAZIONE C.I. CON INDICE LIM

31. CLASSIFICAZIONE C.I. CON INDICE LIMeco

32. CONFRONTO TRA E. coli, LIM E LIMeco PER LA
DORA BALTEA
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
E.coliufc/100mL
codice stazione DBL010 DBL020 DBL030 DBL040 DBL050 DBL060 DBL070 DBL080 DBL088 DBL100 DBL105 DBL110 DBL120 DBL130 DBL140 DBL150 DBL160 DBL170 DBL180
LIMeco_2010-2016 0,89 0,88 0,81 0,76 0,83 0,85 0,79 0,85 0,86 0,91 0,48 0,60 0,62 0,77 0,70 0,70 0,75 0,77 0,79
LIM_2010-2016 490 460 415 379 423 449 402 456 446 480 310 377 372 398 362 371 372 380 401
E. coli_2010-2016 1080 1518 37167 48857 24833 18393 19643 10654 6371 3475 8388 5514 4963 16750 19292 18696 9336 13900 9021
Risultati LIM 75% dei casi inferiori al LIMeco → E. coli e azoto
ammoniacale

33. DIFFERENZE STAGIONALI

34. DIFFERENZE STAGIONALI (Inverno-Primavera)
Gruppo Inverno Primavera
Mean 2,65439930775 2,42360706122
SD 1,64220739051 1,51845645771 P value = 0,0232
SEM 0,07640240235 0,06737061110
N 462 508
• Elevato/buono: 63% inverno
73% primavera
• Scarso/cattivo: 17% inverno
12% primavera

35. DIFFERENZE STAGIONALI (Inverno-Estate)
Gruppo Inverno Estate
Mean 2,65439930775 3,08606671982
SD 1,64220739051 1,28423738422 P value < 0,0001
SEM 0,07640240235 0,05743284181
N 462 500
• Scarso/cattivo: 17% inverno
26% estate

36. DIFFERENZE STAGIONALI (Inverno-Autunno)
Gruppo Inverno Autunno
Mean 2,65439930775 2,69300652251
SD 1,64220739051 1,57469709189 P value < 0,7114
SEM 0,07640240235 0,07121026401
N 462 489
• Scarso/cattivo: 17-18%
INVERNO
9% scarso
8% cattivo
AUTUNNO
15% scarso
3% cattivo

37. PRATICA DI SPORT D’ACQUA VIVA
• 11 stazioni
• dati da maggio a settembre

38. PRATICA DI SPORT D’ACQUA VIVA
Decreto 30 maggio 2010
Qualità eccellente
(95° percentile PDF)
Qualità buona
(95° percentile PDF)
Qualità sufficiente
(90°percentile PDF)
[ ] maxammissibile
singolo campione
Media geometrica
STV
(90° percentile)
Media geometrica
[ ] maxammissibile
singolo campione
500 ufc/100 mL 1000 ufc/100 mL 900 ufc/100 mL 1000 ufc/100 mL 126 ufc/100 mL 410 ufc/100 mL 200 ufc/100 mL 400 ufc/100 mL
59313 59313 44557
superamenti: 100%
(val. max57000)
15056
superamenti: 100%
(90° perc. 50000)
15056
superamenti: 100%
(val. max57000)
58601 58601 42602
superamenti: 100%
(val. max60000)
12711
superamenti: 100%
(90° perc. 50000)
12711
superamenti: 100%
(val. max60000)
54937 54937 38203
superamenti: 96%
(val. max61000)
9632
superamenti: 100%
(90° perc. 41000)
9632
superamenti: 100%
(val. max61000)
34035 34035 25173
superamenti: 100%
(val. max33000)
8019
superamenti: 100%
(90° perc. 29600)
8019
superamenti: 100%
(val. max33000)
18544 18544 14061
superamenti: 96%
(val. max24000)
4923
superamenti: 100%
(90° perc. 14000)
4923
superamenti: 100%
(val. max24000)
11078 11078 8909
superamenti: 96%
(val. max8800)
3898
superamenti: 100%
(90° perc. 7980)
3898
superamenti: 100%
(val. max8800)
10239 10239 6771
superamenti: 65%
(val. max20000)
1411
superamenti: 91%
(90° perc. 4820)
1411
superamenti: 91%
(val. max20000)
15264 15264 12561
superamenti: 100%
(val. max12000)
5997
superamenti: 100%
(90° perc. 10710)
5997
superamenti: 100%
(val. max12000)
40994 40994 31927
superamenti: 100%
(val. max45000)
12370
superamenti: 100%
(90° perc. 27200)
12370
superamenti: 100%
(val. max45000)
52215 52215 38590
superamenti: 100%
(val. max82000)
12258
superamenti: 100%
(90° perc. 33800)
12258
superamenti: 100%
(val. max82000)
206 206 100
superamenti: 0%
(val. max44)
6
superamenti: 0%
(90° perc. 42)
6
superamenti: 0%
(val. max44)
DBL050
Morgex
Direttiva Europea 2006/7/CE
CHL030
Monte ponte centrale
DBL140
Pont des Chevres
DBL150
Borgo Montjovet
DBL040
Pré-Saint-Didier
BALNEAZIONE
CONTATTO PRIMARIO
Stazioni
DBL060
Marais
DBL070
Equilivaz
DBL080
Leverogne
DBL088
Chavonne
DBL100
Plan Félinaz
DBL130
Ponte Pontey
USEPA Canada
Confronto tra i dati raccolti nell’area di studio e i limiti definiti per la
BALNEAZIONE.

39. PRATICA DI SPORT D’ACQUA VIVA
Confronto tra i dati raccolti nell’area di studio e i limiti proposti in
letteratura per acque adibite agli sport d’acqua viva.
Qualità buona
(singolo campione)
Qualità media
(singolo campione)
Qualità cattiva
(singolo campione)
<100 ufc/100 mL
>100 e <1800
ufc/100 mL
>1800 ufc/100 mL
rilievi = 0%
(val. max57000)
rilievi = 0%
(val. max57000)
rilievi = 100%
(val. max57000)
rilievi = 0%
(val. max60000)
rilievi = 0%
(val. max60000)
rilievi = 100%
(val. max60000)
rilievi = 0%
(val. max61000)
rilievi = 4%
(val. max61000)
rilievi = 96%
(val. max61000)
rilievi = 0%
(val. max33000)
rilievi = 0%
(val. max33000)
rilievi = 0%
(val. max33000)
rilievi = 0%
(val. max24000)
rilievi = 9%
(val. max24000)
rilievi = 91%
(val. max24000)
rilievi = 0%
(val. max8800)
rilievi = 9%
(val. max8800)
rilievi = 91%
(val. max8800)
rilievi = 4%
(val. max20000)
rilievi = 61%
(val. max20000)
rilievi = 35%
(val. max20000)
rilievi = 0%
(val. max12000)
rilievi = 0%
(val. max12000)
rilievi = 100%
(val. max12000)
rilievi = 0%
(val. max45000)
rilievi = 0%
(val. max45000)
rilievi = 100%
(val. max45000)
rilievi = 0%
(val. max82000)
rilievi = 0%
(val. max82000)
rilievi = 100%
(val. max82000)
DBL050
Morgex
DBL060
Marais
DBL070
Equilivaz
ARS Bretagne
DBL080
Leverogne
DBL088
Chavonne
DBL100
Plan Félinaz
DBL130
Ponte Pontey
DBL140
Pont des Chevres
DBL150
Borgo Montjovet
ALTRITIPI DI
CONTATTO
Stazioni
DBL040
Pré-Saint-Didier
Canada
Media geometrica
(contatto secondario)
1000 ufc/100 mL
15056
12711
9632
8019
4923
3898
1411
5997
12370
12258

40. PRATICA DI SPORT D’ACQUA VIVA
Confronto tra i dati raccolti nell’area di studio e i limiti proposti in
letteratura per acque adibite agli sport d’acqua viva.
[ ] maxammissibile
singolo campione
(contatto frequente)
[ ] maxammissibile
singolo campione
(contatto moderato)
[ ] maxammissibile
singolo campione
(contatto lieve)
[ ] maxammissibile
singolo campione
(contatto infrequente)
Media geometrica
(contatto secondario)
235 ufc/100 mL 298 ufc/100 mL 410 ufc/100 mL 576 ufc/100 mL 630 ufc/100 mL
superamenti: 100%
(val. max57000)
superamenti: 100%
(val. max57000)
superamenti: 100%
(val. max57000)
superamenti: 100%
(val. max57000)
15056
superamenti: 100%
(val. max60000)
superamenti: 100%
(val. max60000)
superamenti: 100%
(val. max60000)
superamenti: 100%
(val. max60000)
12711
superamenti: 100%
(val. max61000)
superamenti: 100%
(val. max61000)
superamenti: 100%
(val. max61000)
superamenti: 100%
(val. max61000)
9632
superamenti: 100%
(val. max33000)
superamenti: 100%
(val. max33000)
superamenti: 100%
(val. max33000)
superamenti: 100%
(val. max33000)
8019
superamenti: 100%
(val. max24000)
superamenti: 100%
(val. max24000)
superamenti: 100%
(val. max24000)
superamenti: 100%
(val. max24000)
4923
superamenti: 100%
(val. max8800)
superamenti: 100%
(val. max8800)
superamenti: 100%
(val. max8800)
superamenti: 100%
(val. max8800)
3898
superamenti: 96%
(val. max20000)
superamenti: 91%
(val. max20000)
superamenti: 91%
(val. max20000)
superamenti: 87%
(val. max20000)
1411
superamenti: 100%
(val. max12000)
superamenti: 100%
(val. max12000)
superamenti: 100%
(val. max12000)
superamenti: 100%
(val. max12000)
5997
superamenti: 100%
(val. max45000)
superamenti: 100%
(val. max45000)
superamenti: 100%
(val. max45000)
superamenti: 100%
(val. max45000)
12370
superamenti: 100%
(val. max82000)
superamenti: 100%
(val. max82000)
superamenti: 100%
(val. max82000)
superamenti: 100%
(val. max82000)
12258
Wyoming EPA
ALTRITIPI DI
CONTATTO
Stazioni
DBL040
Pré-Saint-Didier
DBL130
Ponte Pontey
DBL140
Pont des Chevres
DBL150
Borgo Montjovet
DBL050
Morgex
DBL060
Marais
DBL070
Equilivaz
DBL080
Leverogne
DBL088
Chavonne
DBL100
Plan Félinaz
Media geometrica
(contatto secondario)
STV-90° percentile
(contatto secondario)
1030 ufc/100 mL 1030 ufc/100 mL
15056
superamenti: 100%
(90° perc. 50000)
12711
superamenti: 100%
(90° perc. 50000)
9632
superamenti: 96%
(90° perc. 41000)
8019
superamenti: 100%
(90° perc. 29600)
4923
superamenti: 96%
(90° perc. 14000)
3898
superamenti: 96%
(90° perc. 7980)
1411
superamenti: 65%
(90° perc. 4820)
5997
superamenti: 100%
(90° perc. 10710)
12370
superamenti: 100%
(90° perc. 27200)
12258
superamenti: 100%
(90° perc. 33800)
Ohio EPA

41. L’estate è la stagione più critica
 periodo di pratica sportiva
Alla luce dei risultati, porre l’attenzione su un possibile rischio
microbiologico sottostimato.
E. coli
 più precisa lettura della realtà, registrando in maniera più
accurata impatti che altrimenti il LIMeco non rileverebbe
(scarichi fognari, derivazioni);
 valutazione sistemi depurativi.
CONCLUSIONI
Collaborazione con ASL locale, società sportive e
attività commerciali per:
 ricerca di segnalazioni di casi di GE;
 somministrazione di interviste e questionari.

42. Grazie per l’attenzione