Válogatott diák az eladásból Az USA Betegség Felügyeleti és Megelozési Központ (CDC) Egészséges Úszás Program: Surveillance, Laboratóriumi Program Eredményei és Tervek a Jövore Joan M. Shields, PhD.; Michael J. Arrowood PhD.; Vincent R. Hill PhD. and Michael J. Beach, PhD. Centers for Disease Control and Prevention Division of Parasitic Diseases 1. dia Az USA Betegség Kontrol és Megelzési Központok (CDC) hierarchiája CDC Nemzeti Fertz-betegség Központ (NCID) Parazitás Betegségek Fosztálya (DPD) Egészséges Úszás Program (Michael Beach is the Team Leader) Laboratóriumi részleg Joan Shields Drs Michael Arrowood and Vincent Hill kollegák 1
Fertotlenített vizu szabadidos létesítmények az USÁ-ban Az USÁ-ban nincs nemzeti jogszabály a fertotlenítésre a szabadidos vízi létesítményekben A szabályok államonként, sot akár megyei/községi szinten különböznek Némely államban nincs eloírás és ellenorzés sem 2. dia A legtöbb európai országtól eltéren az USÁ-ban nincs nemzeti szint jogszabály a medencés fürdkre; ilyen szabályok létezése és tartalma az egyes államok döntésétl függ; ugyanez vonatkozik a fürd létesítmények ellenrzési gyakorlatára is. Olyan államokban, ahol nincs ilyen jogszabály a helyi hatóságokra van bízva a döntés.. Az USA Környezetvédelmi Hivatala (USEPA) szabályozza a természetes vizeket, azaz a tavakat, a folyókat, a tengerparti strandokat és a mesterséges víztározókat de nem foglalkozik a mesterséges, ferttlenített viz létesítményekkel, amilyenek az uszodák és az élménymedencék. A CDC nem irányító hatóság és így nem alkot vagy kényszerít ki szabályokat. A CDC csak ajánlásokat tehet; mindazonáltal az államok és a helyi kormányzatok idnként átveszik az ajánlásainkat a saját uszoda- és fürdvizes jogszabályaikba. A CDC járványok kivizsgálásával foglalkozik, ha erre egy állam egészségügyi hatósága felkéri, és különböz ellenrzési és surveillance adatokat is gyjt. 2
Klórozott létesítmények Az USA-ban a maradék szabad klór ajánlott mennyisége 1-3 mg/l ennek indokai: A medencék többségében a víz ph-ja 7,2-7,8, átlagosan kb. 7,5 A baktériumoktól/vírusoktól/parazitáktól jobban tartanak, mint a klórozási melléktermékektol Védelem a hirtelen szennyezésekkel szemben 3. dia Megvannak annak az okai, hogy miért magasabbak az ajánlott maradék szabad klór értékek az USÁ-ban, mint a legtöbb európai országban: ph a víz az USÁ-ban általában lúgosabb, mint az ajánlott európai szint. A hipoklórossav speciesek aránya ph-függ az amerikai medecék kissé magasabb ph értékei kissé nagyobb szabad klór szinteket tesznek szükségessé. Klórozási melléktermékek az USA-ban ezeket kevésbé kutatták, mint Európában vagy másképpen mondva, az az általános vélemény, hogy a mikrobiális fertzésekkel szembeni többlet védelem fontosabb, mint a klórozási melléktermékek által okozott krónikus betegségteher növekmény. A ferttlenítési melléktermékek problémáját manapság inkább mszaki és tervezési (pl. fokozott szellzés), mintsem kémiai szinten kezelik. Hirtelen hullámok Amikor egyszerre sok ember megy a vízbe, a nagy kezdeti klórszint biztosítékot jelent arra, hogy a szabad klór ne merüljön teljesen ki az els percben. 3
Number of Outbreaks 20 15 10 5 0 N=176 Fürdovíz járványok az USA-ban, 1978-2002; Gastroenteritis 2001-2002 összegzés: A hasmenéses megbetegedések száma alacsony, De így is a fürdovíz járványok legnagyobb részét teszi ki 1978 óta. 78 81 84 87 90 93 96 99 2002 Year 4. dia Ez a garfikon a fürdvíz eredet hasmenéses megbetegedések számának jelents növekedését mutatja 1978-2002 között. Ez jórészt a nagyobb bejelentési aránynak köszönhet, de a fürdvíz használat népszerségi növekedésének is szerepe lehet benne. Jelenleg az úszás a szabadids tevékenységek második legnépszerbb válfaja. 4
Fürdovíz járványok, USA, 1993-2002; Hasmenéses mb.- klóros med. (N=64) Klór-érzékeny: Hibás üzemeltetés Acute gastro 9.4% E. coli O157:H7 6.3% Egyéb 3.1% Giardia 3.1% Shigella 7.8% Norovirus 4.7% Klór-rezisztens Egyéb: Campylobacter, Salmonella MMWR (2004) 53(SS08):1-22 Cryptosporidium 65.6% 5. dia 2002-ben a járványos hasmenéses megbetegedések kb. 65.6% -át a Cryptosporidium okozta, amely kiemelten klórrezisztens kórokozó. 6.3%-ukat azonban az E. coli O157:H7, egy rendkívül klórérzékeny baktérium idézte el, ami a hiányos fürd üzemeltetésre utal. További információ lelhelye: MMWR. 2004. Surveillance for Waterborne-Disease Outbreaks Associated with Recreational Water --- United States, 2001 2002. 53(SS08);1-22 Vagy a CDC honlapja: http://www.cdc.gov/mmwr/preview/mmwrhtml/ss5308a1.htm 5
A fürdo/úszómedencék állapota: surveillance adatok, 2002 Összesített adatelemzés 5 államból: CA, PA, MN, FL, WY 22,131 úszó és 5209 egyéb medence ellenorzés 54.1% (56.8%) a szabálytalanságok aránya Helyszínenként 1-12 (1-8) szabálytalanság az ellenorzések 8.3%-a (11%-a) a medence azonnali bezárásával végzodött. MMWR (2003) 52:513-516; (2004) 53:553-555. Slide 6 A 2002. évi ellenrzések adatainak összesítésével 22,131 úszó és 5209 fürdmedence adatai állnak rendelkeésre öt USA államból: Los Angeles megye, Kalifornia, St. Paul és St. Louis megyék, Minnesota, Allegheny megye, Pennsylvania and a teljes Wyoming és Florida. A felmérés során az úszómedence ellenrzések 54.1% és az egyéb medence ellenrzések 56.8% -a 1-12 ill. 1 8 közötti számú szabálytalanságot fedtek fel. Az úszómedence ellenrzések 8.3%a azonnali bezáráshoz vezetett; ez az arány az egyéb medencéknél 11% volt. További információk találhatók: MMWR. 2004. Surveillance Data from Public Spa Inspections --- United States, May--September 2002. July 2, 2004 / 53(25);553-555 Vagy a CDC honaplján: http://www.cdc.gov/mmwr/preview/mmwrhtml/mm5325a2.htm 6
A Cryptosporidium parvum Ct értékének becslése nátrium hypokloritban 7. dia Hát nem 9600 a Cryptosporidium Ct-je? Korábbi vizsgálat (Korich et al, 1990) 80 mg/l-rel and ph 7.0-tel A 7.0-es ph nem típusos úszómedencék esetén A szabad klórt alig követték a kísérlet során 8. dia A korábbi vizsgálatok, különösen a dián említett tanulmány, a parazita protozoon Cryptosporidium ivóvízben és ph 7,0 nél mért Ct értékére koncentráltak, az USA-ban azonban a medencék tipikus ph-ja 7.5 a klór hatékonysága pedig nagyon függ a ph-tól. 7
Három további probléma: A klórszint 80 mg/l volt, ami még a szokásos sokk-klórozási szintet(20-ppm) is jóval meghaladta A klórszintet nem követték a kísérlet folyamán. Az oociszta életképességének a mérésére azok excisztálódását és az egér-fertz képességét használták. Bár az egér infektivitás jó módszer, véleményünk szerint a szövettenésztéses módszer az inaktivációs görbe jóval pontosabb felvételére adott volna módot. Az idézett munka: Korich, D., J. Mead, M. Madore, N. Sinclair, and C. Sterling. 1990. Effects of Ozone, Chlorine Dioxide, Chlorine and Monochloramine on Cryptosporidium parvum Viability. Applied and Environmental Microbiology 56:1423-1428. A ph hatása a hipoklórossav disszociációjára HO Cl az összes klór arányában % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 ph 9. dia A vízben a maradék szabad klór két formában található: HOCl és Ocl ion; az els sokkal hatékonyabb az utóbbinál, amely szinte egyáltalán nem képes a mikroorganizmusok elpusztítására. A két forma százalékos aránya ersen ph-függ. Az ivóvíz átlagos phjánál (ph 7,0) a szabad klór kb. 80%-a HOCl formában van jelen és a fennmaradó 20% OCl ionként. Azonban az átlagos úszómedencére jellemz ph 7.5-nél, a HOCl aránya 50%-ra csökken. Ezért a Ct ph 7,0-nél történ becslése túlértékeli a klór normál uszodai körülmények közti hatékonyságát. 8
Szabad klór, homérséklet és ph 25,0 22.5 C 20,0 15,0 20.4 mg/l 10,0 5,0 0,0 0,00 1,00 2,00 2,17 3,00 3,08 3,10 4,00 4,08 idopont Free chlorine Temperature ph 5,00 5,08 6,00 7,00 7,08 8,00 8,08 9,45 10,00 ph 7.5 Slide 10 Az egyes Cryptosporidium ferttlenítési kísérletek során követtük a szabad klór koncentrációt, a ph-t és a hmérsékletet. Az ábrán feltüntetett görbék egy ilyen kísérlet tipikus lefolyását mutatják be. 9
Az életképesség meghatározása szövettenyészettel Kezelt oociszták Számlálás és hígítás után, MDCK sejtenyészetre oltva [Madin-Darby canine kidney cells] és inkubáció 37 C-on, 5% CO 2 atmoszférában 48 óra múlva Fixálás, festés fluoreszcens indocarbocyanine festékkel jelzett monoklonális ellenanyaggal és a fázisok számlálása 11. dia 10mM nátrium foszfáttal pufferolt ph 7.5-os klórigény-mentes vizethasználtunk. Mértük a szabad klórszintet (DPD (N, N-diethyl-p-phenylenediamine) titrálással), a hmérsékletet és a ph-t az egész kísérlet során. Az oociszták életképességét sejttenyészettel ellenriztük. A kezelt oocisztákat megszámláltuk és az MDCK (Madin-Darby kutyavese sejt) sejttenyészetre oltott számot az idponttól függen választottuk meg, pl.: 10000 oocisztát a kezeletlen és a 3 óránál rövidebb ideig kezelt mintákból, 50000-et az 5 6. óráig, 100.000-et a 7 8. óráig és 500.000-et a továbbiakban a 9. órán túl. Ez a sejttenyészet kezdeti túlterhelésének az elkerülésére a kísérlet végéig legalább 4-log inaktiváció követési lehetségének a megrzésére szolgált. Az alkalmazott módszerek részletesebb megismerésére ajánlott: Arrowood, M. 2002. In Vitro Cultivation of Cryptosporidium Species. Clinical Microbiology Reviews 15:390-400. 10
Stages 10 µm 12. dia A mikro- makrogaméta és merozoita fázisokat, a méretük (~3-4 µm) és a fánk-szer alakjuk alapján határoztuk meg. Az összes mezo százaléka A pozitív mezok %-a 100,00% 10000000 2 4 26 27 105 194 195 2 4 26 27 105 1000000 100000 10,00% One month 10000 194 1000 Four months 195 100 Six months 10 1,00% 1 Az oociszták Oocyst Age kora (days) (nap) A pozitív mezok %-a Az összes megszámlált fázis 13. dia Az oociszták kezdeti életképessége Az oociszták életképessége nagymértékben függ azok korától 11
< 30%-kal csökken ha az oociszták < 2 hónaposak 46% csökkenés 4 hónapos korban >97csökkenés 6 hónapos korban Korfüggés: C. parvum, Iowa izolátum 100000 Adjusted Fields/Clusters 10000 1000 100 10 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Hours 196 days A (Iowa) 196 days B (Iowa) 28 days A (Iowa) 28 days B (Iowa) 14. dia -Különböz korú oociszták inaktivációs görbéinek összehasonlítása: Amíg az ivóvízek és ivóvíz-források Cryptosporidium-kontaminációs eseményei idben valószínüleg sporadikusak és különböz korú oociszták jelenlétét eredményezik, medencés fürdvizek esetén a szennyezdés kora inkább percekben-órákban mérhet. Amíg az idsebb oociszták kevésbé infektívek, mint az újabbak, úgy tünik, hogy ersebben klór-rezisztens szub-populációt tartalmaznak. Ezért az oociszták korát, mint befolyásoló tényezt fontos ismernünk a Cryptosporidium oociszta ferttlenítési kísérletek tervezése és értékelése során. 12
10000000 Cryptosporidium inaktivációs görbék 1000000 100000 Number of Stages 10000 1000 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Hours 28 days A (Iowa) 28 days B (Iowa) 3 days (Maine) 5 days (Maine) 15. dia Ennek a vizsgálatnak a folyamán két járvány-izolátumot vizsgáltunk (Iowa és Maine) és egy új Ct értéket számítottunk ph 7.5-nél 20 mg/l maradék szabad klórra nátrium hipoklorit alkalmazásánál.. A C. parvum (Ct) értéke nátrium hipokloritra, ph 7.5 Iowa Izolátum Ct 3 log-nál (99.9%) = 525 perc x 20.1 = 10552 Ct 4 log-nál (99.99%) = 690 perc x 20.1 = 13869 Maine Isolate Ct 3 log-nál (99.9%) = 660 perc x 21.0 = 13860 Ct 4 log-nál (99.99%) = 765 perc x 21.0 = 16065 Slide 16 13
A Cyanurátos vizsgálatok elozetes eredményei A klór kimerülése cianursav hozzáadásával és anélkül A Staphylococcus aureus inaktiváció idejének változásai különbözo klór és cianurát koncentrációknál néhány elozetes eredmény 17. dia A szabadklór tartalom csökkenése testnedv-analóg jelenlétében 100% 90% 0 mg/l cianursav 100 mg/l cianursav 80% Maradék szabad klór % 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 Idopont (perc) Slide 18 Az els kísérletben a szabad klór tartalmú víz klórtartalmának kimerülését vizsgáltuk 100 mg/l cianursav hozzáadását követen a cianursavat nem tartalmazó vízzel összehasonlításban. Minde mintához adtunk egy un. Testnedv-analógot és DPD titrálásos módszerrel mértük a klórtartalom kimerülésének a sebességét. A 100 mg/l cianursavat 14
tartalmazó vízben a klórtartalom sokkal lassabban csökkent, mint a cianursav-mentesben. Ez arra utal, hogy a klór megoszlik cianursav és a testnedvek között. Az alkalmazott testnedv analóg egy mesterséges izzadság és vizelet 50:1 arányú keveréke. Egy ers (maximális) medence-terhelésbl = (1 fürdz/1.4m2 vagy ~/2660 liter 10-zel szorozva) indultunk ki a kísérlet során a fürdzk állandó cseréjének modellezésére 19. dia Kísérleti elrendezés Klórigénymentes (CDF) vízzel (ph 7.5) mosott sejtek a táptalaj eltávolítására 0.2 µm filter alkalmazása Minták: Hígitóvíz (20 ml-re) + 20 ml CDF szurve A filterek CDF vízzel mosva Két eltéro táptalaj: R2A a klór-stresszelt sejtek kitenyésztésére nem dúsító Baird-Parker a S. aureus telepek megerosítésére 15
6 5 40 mg/l cianursav 10 és 1 mg/l szabad klórral Inaktiváció (log) 4 3 2 1 0 9 10 20 30 60 100 110 120 135 150 Idopont (mp) 40;10 40;1 B 40;1 C 0;1 20. dia Elzetes eredmények Amikor Staphylococcus aureus-t adtunk különböz cianusav és szabad klór mennyiségeket tartalmazó vízhez, a klór felszabadulásának hasonló késleltetését tapasztaltuk; A megfigyelt késleltetés sokkal nagyobb volt kis (1-mg/l) szabad klór szintnél. Három mg/l szabad klórnál, a megfigyelt késleltetés minimális volt. Noha ezek az eredmények csak elzetesek, arra utalnak, hogy ha cianursavat használunk a klór stabilizálására, a nagy terhelések kezelése különös gondot kíván. A piros vonal a 3 log inaktivációt jelzi az y-tengely szerint. 16
További tervek A cianursavas kísérletek folytatása Staphylococcus aureus és Pseudomonas aeruginosa (mukoid) Vírusok: adenovirus, echovirus és hepatitis A Egyéb fertotlenítoszerek: nátrium bromid, stb 21 dia 22. dia Medence modell rendszerek alkalmazása A C. parvum eltávolítás fokozása derítoszerek és egyéb vízkezelo anyagok alkalmazásával Egyéb projektek Uszodai környezet Különbözo szuroanyagok tesztelése Módosított homok Reciklált üveg 17
Támogatók Ezt a kutatást a National Swimming Pool Foundation támogatta Thomas M. Lachocki, Ph.D. foigazgató 23. dia EPO/PHPS Jonathan Yoder Kate Bauer Kristine Day Darrlyn Cornelius Georgina Agyekum Louie Rosencrans Mary Kate Appicelli Jonathan King Viva Combs Jennifer Alexander EPO/PMR/EIS 24. dia Mei Castor LeAnne Fox Brian Blackburn Laura Podewils Adria Prosser Köszönetnyilvánítások DPD Michael Beach Kristin Dixon Sean Kaufman Mary Bartlett Michele Hlavsa Jackie McClain Dana Peebles Joan Shields Vince Hill Mike Arrowood James Amburgey NCEH/EHSB Charles Otto John Sarisky DHQP Joe Carpenter Matthew Arduino NSPF, Tom Lachocki ARCH Chemical Water Technology Biolabs US Filter 18
Az összes dokumentum letöltheto: w w w. h e a l t h y s w i m m i n g. o r g vagy w w w. c d c. g o v / h e a l t h y s w i m m i n g 25. dia 19