糞便性大腸菌

糞便性大腸菌群（英: faecal coliform）は、通性嫌気性、桿菌、グラム陰性、非胞子形成 細菌である。大腸菌群は一般に温血動物の腸に発生する。糞便性大腸菌群は胆汁酸塩または類似の表面剤の存在下で増殖可能であり、オキシダーゼ陰性であり、 44 ± 0.5°Cで48時間以内に乳糖から酸とガスを生成する。^[1]耐熱性大腸菌群 という用語の方が正確であり、「糞便性大腸菌群」よりも受け入れられつつある。^[2]

大腸菌群には、糞便に由来する属（例：大腸菌、エンテロバクター、クレブシエラ、シトロバクター）が含まれます。糞便大腸菌群検査は、糞便汚染の指標となることを目的としています。より具体的には、糞便中に存在する可能性のある他の病原体の指標微生物である大腸菌の指標となるものです。水中の糞便大腸菌群の存在は直接有害ではない可能性があり、必ずしも糞便の存在を示すものではありません。^[1]

一般的に、大腸菌群のレベルの上昇は、水処理の失敗、配水システムの完全性の崩壊、病原体による汚染の可能性を警告します。レベルが高い場合、水媒介性胃腸炎のリスクが高まる可能性があります。細菌の検査は安価で信頼性が高く、迅速です（1 日培養）。

水生環境中に大腸菌が存在することは、水が人間や他の動物の排泄物で汚染されていることを示している可能性があります。大腸菌は、哺乳類や鳥類の排泄物の直接排出、農業や雨水の流出、人間の下水を通じて河川に入り込む可能性があります。しかし、植物性物質やパルプ工場や製紙工場の排水によっても存在する可能性があります。^[1]

家庭の浄化槽が故障すると、排水中の大腸菌が地下水面、帯水層、排水溝、近くの表層水に流れ込む可能性があります。雨水排水管に接続された下水道接続部からも、生活汚水が表層水に流れ込む可能性があります。特に米国北東部と中西部の古い工業都市では、廃棄物の処理に合流式下水道を使用しています。合流式下水道は、家庭汚水と雨水の両方を運びます。雨量が多い時期には、合流式下水道に負荷がかかり、処理を回避して近くの小川や川に溢れることがあります。

ペット、特に犬は、表層水の糞便汚染の一因となる可能性があります。道路、駐車場、庭からの流出水は、雨水下水道を通じて動物の排泄物を小川に運ぶ可能性があります。鳥は、糞便性大腸菌の重要な発生源となる可能性があります。 白鳥、ガチョウ、カモメ、その他の水鳥はすべて、特に湿地、湖、池、川 で細菌数を増加させる可能性があります。

水域の近くで家畜の放牧を許可したり、雨期に肥料として堆肥を畑に散布したり、下水汚泥バイオソリッドを使用したり、小川で家畜に水を飲ませたりするなどの農業慣行はすべて、糞便性大腸菌による汚染の一因となる可能性があります。

一部の専門家によると、水中の糞便性大腸菌が大量に存在することは有害ではないが、水中に病原体が存在するリスクが高いことを示している可能性がある。 ^{[3]糞便性大腸菌汚染と同時に発生する可能性のある水媒介性病原性疾患には、耳の感染症、}赤痢、腸チフス、ウイルス性および細菌性胃腸炎、A型肝炎などがある。

糞便性大腸菌を含む未処理の有機物は、環境に有害となる可能性があります。この物質が河川や水路に排出されると、好気性分解により溶存酸素レベルが低下する可能性があります。これにより、魚やその他の水生生物が死ぬほど酸素レベルが低下する可能性があります。廃水中の糞便性大腸菌を減らすには、塩素やその他の消毒化学物質の使用、または紫外線消毒処理が必要になる場合があります。このような物質は、糞便性大腸菌や病原菌を殺す可能性があります。また、水生環境の適切なバランスに不可欠な細菌も殺し、それらの細菌に依存する種の生存を危険にさらします。したがって、糞便性大腸菌のレベルが高いほど、塩素のレベルも高くなり、それらの水生生物が脅かされます。

糞便性大腸菌は、他の細菌と同様に、水を沸騰させたり、塩素処理したり、紫外線消毒したりすることで、通常、増殖を抑制できます。汚染された水に触れた後は、石鹸でよく洗うことも、感染の予防に役立ちます。糞便性大腸菌の検査を行うときは、常に手袋を着用してください。公共水道を維持している自治体では、通常、糞便性大腸菌の監視と処理を行っています。また、ヨウ素で除去することもできます。

米国、カナダ、その他の国の水域では、一般市民の健康を守るために水質が監視されています。細菌汚染は監視されている汚染物質の 1 つです。米国では、糞便性大腸菌群検査は、米国 EPA が使用するプロセスで全体的な水質評価を構成する 9 つの水質検査の 1 つです。糞便性大腸菌群アッセイは、糞便由来でない糞便性大腸菌群が一般的に発生しない状況で、糞便の存在を評価するためにのみ使用する必要があります。^[1] EPA は、サンプルの細菌を分析するためのさまざまな方法を承認しています。^[4]

細菌は、生育に適した条件が整っていれば急速に増殖します。ほとんどの細菌は、暗く、暖かく、湿気があり、食物がある環境でもっともよく成長します。固形培地で増殖すると、一部の細菌は増殖してコロニーを形成し、目に見えるほど大きくなることがあります。水のサンプルから糞便性大腸菌のコロニーを増殖させて数えることで、元々存在していた細菌の量を判定できます。

膜ろ過は、水中の糞便性大腸菌群の分析に最適な方法です。検査対象のサンプルは、特定の孔径 (通常 0.45マイクロメートル) のフィルターを通過します。水中に存在する微生物はフィルター表面に残ります。フィルターは、選択培地を入れた滅菌ペトリ皿に置かれ、目的の微生物の成長が促進され、他の非目的微生物は抑制されます。各細胞は個別のコロニーに成長し、直接カウントして、最初の接種サイズを決定できます。通常、水質検査には 100 ml のサンプル量を使用してろ過し、フィルターあたり 20 ～ 60 コロニーという最終的な望ましいコロニー密度範囲を達成することを目標とします。汚染源では、"カウント可能な" 膜を実現するために希釈が必要になる場合があります。フィルターは、M-FC寒天培地を入れたペトリ皿に置かれ、44.5 °C (112.1 度 F) で 24 時間培養されます。この高温により、非糞便性細菌に熱ショックを与え、その成長を抑制します。糞便性大腸菌群が成長すると、酸（ラクトース発酵による）が生成され、寒天中のアニリン染料と反応して、群に青色を与えます。

大腸菌群検出の新しい方法は、大腸菌群の指標として特定の酵素基質に基づいています。これらのアッセイでは、糖を染料に結合させ、酵素ベータガラクトシダーゼの作用を受けて特徴的な色を生成します。酵素ベータガラクトシダーゼは一般に大腸菌群のマーカーであり、o-ニトロフェニル-ベータ-D-ガラクトースなどの酵素特異的グリコシドの加水分解によってアッセイできます。アッセイには通常、別の染料に結合した2番目の糖が含まれ、酵素ベータグルクロニダーゼの作用を受けて蛍光生成物を生成します。E. coli はベータガラクトシダーゼとベータグルクロニダーゼの両方を生成するため、2つの染料を組み合わせることで、同じポットで大腸菌群と E. coli を区別して定量化することができます。

最近では、酵素検出化合物の化学が更新され、指示成分が通常の発色形式ではなく酸化還元活性になり、大腸菌や大便細菌などの糞便指示細菌をサンプルの前処理なしで電気化学的に検出できるようになりました。検出化合物の色は重要ではないため、濃い色のマトリックスでも検出できます。^[5]

1989年、米国環境保護庁（EPA）は、全大腸菌群規則（TCR）を発表し、全国の公共水道システムの監視に大きな変更を課しました。 ^[6] 1989年のTCRの検査要件は、以前の要件よりも徹底的でした。特に小規模な水道事業体では、定期的な大腸菌群検査の回数が増加しました。この規制では、全大腸菌群陽性を示したすべての水源からの自動再検査も義務付けられました（トリガー水源水監視として知られています）。2013年、EPAはTCRを改訂し、^[7] 2014年に軽微な修正を加えました。^[8]

• 大腸菌
• 大腸菌指数
• コロニー形成単位
• 指標細菌

• EPA。「水質の監視と評価：糞便細菌」