EPA Method 1615 uses an electropositive filter to concentrate enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. This manuscript describes the procedure for collecting samples for Method 1615 analyses.
EPA Method 1615 was developed with a goal of providing a standard method for measuring enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. The standardized sampling component of the method concentrates viruses that may be present in water by passage of a minimum specified volume of water through an electropositive cartridge filter. The minimum specified volumes for surface and finished/ground water are 300 L and 1,500 L, respectively. A major method limitation is the tendency for the filters to clog before meeting the sample volume requirement. Studies using two different, but equivalent, cartridge filter options showed that filter clogging was a problem with 10% of the samples with one of the filter types compared to 6% with the other filter type. Clogging tends to increase with turbidity, but cannot be predicted based on turbidity measurements only. From a cost standpoint one of the filter options is preferable over the other, but the water quality and experience with the water system to be sampled should be taken into consideration in making filter selections.
Virus entéricos humanos replican dentro del tracto gastrointestinal y se propagan a través de la vía fecal-oral. Estos virus se encuentran a menudo en las aguas residuales en altas concentraciones 1-3. Ellos pueden persistir en los efluentes de aguas residuales de 4,5 y en 6,7 superficie, suelo 10.8, y de consumo tratada 11 aguas. Cuando está presente, la concentración de virus en aguas ambientales en los EE.UU. normalmente es demasiado baja para la medición directa 12,13. Esto requiere que los virus se concentrarán a partir de grandes volúmenes de agua. Durante la colección de reglas de la Información (ICR) El monitoreo realizado por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (USEPA) 14, las concentraciones de virus de muestras positivas en la fuente de agua de las grandes empresas de servicios públicos a nivel nacional a distancia ,009-19,7 número más probable de unidades infecciosas (MPN) / L. La concentración mediana y promedio de las muestras positivas fueron de 0,03 y 0,17 NMP / L para las fuentes de agua de los arroyos que fluyen, 0,01a 0,07 NMP / L para los de lagos y embalses, y 0,04-0,74 NMP / L para aquellos que utilizan las aguas subterráneas 11 (datos de la base de datos de acceso 18 meses ICR Aux1 de fecha 25/04/2000). Concentraciones de virus de muestras positivas de un estudio de las aguas subterráneas USEPA nacionales variaron desde 0,009 hasta 2,12 unidades infecciosas / L con la mediana y concentraciones medias de 0,13 y 0,29 unidades infecciosas / L 8. La concentración de virus en muestras de agua subterránea positivas fue mayor que las de corrientes de agua. La mayor parte de las instalaciones que utilizan agua subterránea en estos estudios obtienen agua de los acuíferos ubicados en las regiones cársticas. Estos, junto con los ubicados en la piedra caliza y cristalina (lecho rocoso fracturado) ajustes son propensos a tener concentraciones de virus más altos que en otros entornos 8,15,16. Métodos virus USEPA especifica los volúmenes de muestreo de 200 L (ICR) de 300 L (Método 1615) de las aguas superficiales y 1,000 L (ICR) para 1500 L (Método 1615) de las aguas subterráneas 17,18. Sin embargo, incluso con el uso degrandes volúmenes de muestra, la mayoría de las muestras de agua superficial y subterránea son negativos para el virus 8,11,19,20.
Los virus presentes en las aguas superficiales representan un potencial riesgo para la salud de los consumidores de agua potable. La superficie Regla de Tratamiento de Aguas requiere todas las plantas de tratamiento que utilizan aguas superficiales para reducir las concentraciones de virus en al menos 4-log. Incluso con una reducción de 4-log, las concentraciones de virus infecciosos en las fuentes de agua tan pequeña como 0,0044 NMP / L podrían conducir a una infección por día suponiendo dicha exposición y tratamiento de condiciones medias y los parámetros de respuesta a la dosis de rotavirus 11,21. El riesgo de virus en las aguas subterráneas sin tratar podría ser incluso mayor debido a la falta de tratamiento y la aparición viral. Borchardt y sus colegas estiman que hasta un 22% de la gastroenteritis aguda en los adultos y el 63% en niños menores de cinco años podría ser debido al virus en el agua potable en las comunidades utilizando las aguas subterráneas no tratadas 19.
USEPA Método 1615 fue desarrollado para detectar enterovirus y norovirus durante el ciclo tercero monitoreo de Seguimiento del Reglamento de Contaminantes No Regulados (UCMR3) 22 como un nacional de seguimiento a las conclusiones de Borchardt y colegas 19,23. El método USEPA fue diseñado principalmente para la medición de virus en sistemas que utilizan las aguas subterráneas no tratadas, pero fue escrito de manera más general para incluir otros tipos de matriz de agua. El nuevo método es un híbrido preservar muchos de los componentes del método de virus anterior utilizado durante el ICR 17, la adición de los procedimientos moleculares basa en el método de Borchardt et al. 19,23, y conjuntos de cebadores adicionales para norovirus 24. El propósito de este trabajo es describir el procedimiento de muestreo y los pasos necesarios para mantener la integridad de la muestra durante la recolección y envío. Una evaluación del método global se describe en Cashdollar et al. 25. Este protocolo cubre sencilla Collectio campon de las aguas superficiales y subterráneas, donde una bomba y prefiltro no son necesarios y donde no se requieren ajustes de pH o la presencia de un desinfectante en el agua a muestrear. Los requisitos de muestreo más complejos se describen en Fout et al. 17,18.
Diferentes tipos de filtros para concentrar los virus de las aguas ambientales se han utilizado durante los años 26. Los métodos actuales emplean ultrafiltros 27, filtros electronegativos 13,28,29, filtros de lana de vidrio 23 y filtros electropositivos 30. Electronegativos filtros fueron ampliamente utilizados durante muchos años, pero un requisito para la adición de sal y el ajuste del pH del agua en el campo antes de o durante el muestreo limita su utilidad 13. La opción más práctica filtro para muestreo de campo son los filtros electropositivos. Estos filtros permiten el muestreo de grandes volúmenes de agua a altas velocidades de flujo y sin ningún tipo de acondicionamiento de agua. Filtros de lana de vidrio son la opción menos costosa, pero tienen tasas de flujo más lento que los filtros electropositivos y no están disponibles comercialmente. Ultrafiltros proporcionan las recuperaciones de virus más altos sobre una gran variedad de la calidad del agua, pero el equipo necesarios para sampling no es fácilmente portátil de campo y el tiempo requerido para recoger muestras es mucho más largo 27. Métodos se han desarrollado recientemente que el uso preacondicionado filtros electronegativos para evitar la necesidad de ajuste en el campo, pero éstos pueden no ser aplicables para la recogida de grandes volúmenes de muestra 28,29.
Método EPA 1615 utiliza filtros de cartucho electropositivos que obtienen su carga positiva ya sea de nanofibras de óxido de aluminio o aminas cuaternarias. Las ventajas de la primera sobre la segunda es que es menos costoso y recoge eficientemente virus de las aguas a través de una gama más amplia de valores de pH natural 30,31; sin embargo, cada cartucho, así como los filtros de lana de vidrio utilizados por Borchardt y sus colegas dan las recuperaciones similares de enterovirus y norovirus de agua (23,31,32 Cashdollar, datos no publicados). Los filtros de cartucho se colocan en un aparato de muestreo simple que está diseñado para simplificar la toma de muestrasy reducir la contaminación durante el muestreo.
Los métodos estándar tienen un valor incalculable cuando se llevan a cabo grandes estudios utilizando múltiples laboratorios analíticos. Método EPA 1615 proporciona procedimientos y orientaciones para minimizar los dos principales problemas de recogida de muestras que pueden afectar a los datos recogidos durante estos estándares estudios falsos resultados positivos que se derivan de la contaminación durante la recogida de muestras o de componentes del aparato inadecuadamente desinfectados, y la obstrucción de los poros del filtro por componentes en el agua que se muestrea.
Al igual que los virus entéricos pueden propagarse de persona a persona debido a la falta de higiene, los virus pueden ser introducidos en las muestras de las manos o las manos mal lavadas con guantes contaminados 33. Es esencial que los samplers entienden las rutas potenciales de contaminación y el uso de una técnica aséptica durante el muestreo. Samplers deben entender que los guantes se usan principalmente para proteger la toma de muestras de la exposición y no proteja el aparato de la contaminación. Las manos deben lavarse antes hay que tener el inicio de muestreo y la atención durante la colocación de los guantes para evitar la mano de guante contaminación. Samplers con gastroenteritis o síntomas respiratorios no deben recoger muestras, como podrían ser el derramamiento de enterovirus o norovirus en niveles altos.
En segundo lugar, se debe tener cuidado para evitar el arrastre de virus a partir de muestreos anteriores. Para minimizar esta fuente potencial de contaminación, el aparato de toma de muestras en el Método 1615 se modificó de la de la ICR al no incluir un regulador de presión y el medidor de presión entre la entrada y el módulo de alojamiento de cartucho. Estos componentes fueron retirados debido a las presiones observadas durante los eventos de muestreo fueron siempre por debajo de la máxima calificación de vivienda (por ejemplo, 125 psi para los contenedores de cartuchos de 5 pulgadas) y porque eran difíciles de desinfectar. Este último problema se demostró mediante el uso de equipos de controles en blanco en studies posterior a la ICR 6,20. El grado en que se ve afectada la ICR de datos es desconocida, pero probablemente pequeña; sólo había dos falsas muestras de evaluación del desempeño negativo positivo durante el estudio (datos no mostrados). Para reducir aún más la posibilidad de contaminación de arrastre, también se recomienda reemplazar los tubos módulo de entrada después de cada evento de muestreo. Es especialmente importante para asegurar una desinfección adecuada si el aparato se utiliza para un control de calidad o rendimiento que se sembró con virus. Antes de realizar la desinfección, la concentración de cloro libre debe medirse por cualquier pérdida durante el almacenamiento. Además de los cambios en la configuración del aparato descrito anteriormente, es esencial que blancos de equipo regulares pueden ejecutar para demostrar que la desinfección es eficaz. Método 1.615 mandatos que blancos de equipo se realizan utilizando aparatos que hayan sido desinfectados después de ser utilizado para el control de virus cabeza de serie, lo que simplificael procedimiento mediante la eliminación de la necesidad de pasar una solución de virus sin semillas a través del aparato antes de la desinfección. La concentración de desinfectante se aumentó a 0,525% de hipoclorito para el Método 1615, ya que se requiere esta concentración tanto para inactivar cualquier virus viables en el equipo y degradar los ácidos nucleicos. Por lo tanto, blancos de equipo deben ser analizados utilizando tanto el cultivo de células y ensayos de qPCR.
Ambos tipos de filtros electropositivos estaban sujetos a la obstrucción durante los estudios reportados en la Tabla 1. Un número desconocido de muestras con volúmenes reducidos puede haber sido debido a errores de muestreo, tales como una mala interpretación del totalizador o una parada antes intencional de muestreo para conocer a otro plazo, especialmente para aguas con lecturas de turbidez de menos de 20 NTU. El grado de obstrucción depende tanto los parámetros de tipo de filtro y de calidad del agua. Prefiltros proporcionan alguna medida de mejora, pero si se utiliza, deben ser procesados y analizadospor separado del filtro de electropositivo. La recomendación actual para el UCMR3 es que la muestra se recogerá sin prefiltros utilizando filtros basados en nanofibras de óxido de aluminio de dos si por lo menos la mitad del volumen se pueden recoger mediante el primer filtro.
The authors have nothing to disclose.
Los autores agradecen a numeroso personal de la EPA cuyas contribuciones hicieron el seguimiento realizado durante el ICR y UCMR3 posible, los siguientes investigadores principales de otros estudios de la EPA reportados: Daniel Dahling, Alfred Dufour, Andrey Egorov, Susan Glassmeyer, Asja Korajkic, Richard Lieberman, Robert Safferman, y Tim Wade; y Shannon Griffin y Michael Ware por su revisión crítica de este manuscrito. Los autores agradecen a los trabajos de agua Indian Hill para el uso de una de sus casas de la bomba para demostrar la recogida de muestras. Aunque este trabajo fue revisado por la USEPA y aprobado para su publicación, es posible que no reflejan necesariamente la política oficial Agencia. La mención de nombres comerciales o productos comerciales no constituye un endoso o recomendación para su uso.
Name of the reagent/Equipment | Company | Catalogue number | Comments/Description |
1-L polypropylene bottle | Nalgene | 2104-0032 | |
Aluminum foil squares | Cole-Parmer | 06275-40 | |
Autoclave | Steris | Amsco Lab Series | |
Bubble wrap | U.S. Plastics | 50776 | |
Closable bag | Uline | S-12283 | |
Closable bag | Fisher Scientific | S31798C | |
Commercial ice packs | Cole-Parmer | 06345-20 | |
Cool safe box | Diversified Biotech | CSF-BOX | |
Gauze sponge | Fisher Scientific | 22-415-469 | |
Graduated cylinder | Cole-Parmer | 06135-90 | 4-L or larger |
Hype Wipe | Fisher Scientific | 14-412-56 | |
iButtons temperature data logger | Maxim | DS1921G | |
Insulated storage and transport chest | Fisher Scientific | 11-676-12 | |
Packing tape | U.S. Plastics | 50083 | |
Portable chlorine colorimeter II test kit | Hach | 5870062 | |
Portable pH and temperature probe | Omega | PHH-830 | |
Portable turbidity meter | Omega | TRB-2020-E | |
PTFE thread tape | Cole-Parmer | 08270-34 | Use on all threaded connections |
Pump, Centrifugal Magnetic Drive | Cole-Parmer | 72010-20 | |
Reduction nipple | Cole-Parmer | 06349-87 | |
Sodium hypochlorite (NaClO) | Use locally available household bleach | ||
Sodium thiosulfate (Na2S2O3) | Sigma Aldrich | 217247 | |
Surgical gloves | Fisher Scientific | 19-058-800 | |
Waterproof marker | Fisher Scientific | 22-290546 | |
Media | Composition | ||
0.525% sodium hypochlorite (NaClO) | Prepare a 0.525% NaClO solution by diluting household bleach 1:10 in dH2O. Store 0.525% NaClO solutions for up to 1 week at room temperature. | ||
1 M sodium thiosulfate (Na2S2O3) pentahydrate | Prepare a 1 M solution by dissolving 248.2 g of Na2S2O3 in 1 L of dH2O. Store sodium thiosulfate for up to 6 months at room temperature. |