Influences of Household Storage on E. coli Concentration in Drinking Water in Northern, Coastal Ecuador 公开

Robb, Katharine Ann (2011)

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Abstract


ABSTRACT
Influences of Household Storage on E. coli Concentration in Drinking Water in
Northern, Coastal Ecuador

By Katharine Robb
Background: Recontamination of stored drinking water is a known issue. However, a
study by Levy et al. (2008) observed significant attenuation of E. coli concentrations
during storage. The observed attenuation could be due to organisms settling to the
bottom of storage containers or die-off. Viable organisms that settle could become re-
suspended, consumed and cause disease. Die-off, however, signifies loss of infectivity.
Purpose: We examine: (1) changes in E. coli concentration during storage of untreated
water under household and control conditions, (2) the impact of agitation of containers
on E. coli concentrations, in order to understand whether previously observed
reductions were due to settling or die-off, (3) the impact of chlorination on the results
observed in aims (1) and (2), and (4) the extent of in-home E. coli contamination.
Methods: We quantify changes in contamination during storage, considering household
and source water characteristics and controlling for source contamination, utilizing
microbiological/physicochemical data and household surveys. Source water was stored
under household and control conditions and containers were re-sampled after 24 hours
before and after agitation to determine how E. coli concentration changed and if settling
occurred. Results: Without treatment, significant log reduction in E. coli concentration
was observed under control, but not household conditions. Differences between pre-
and post-agitation samples were observed under household but not control conditions,
suggesting that settling of viable bacteria occurs under household conditions whereas
die-off occurs under control conditions. This may be attributable to biofilms and in-
home contamination of household containers. With chlorine treatment, significant log
reduction of contamination was observed under both household and control conditions.
Differences between pre- and post-agitation samples were observed under control but
not household conditions, suggesting die-off of bacteria under household conditions but
settling under control conditions. The opposite trend observed with chlorine treatment
may be explained by the interaction of chlorine and turbidity. Conclusion: Die-off and
settling of E. coli during storage was influenced by storage conditions (household or
control), turbidity and initial source contamination. Significant differences between pre-
and post-agitation samples suggest the need for standardized sampling protocols that
call for the agitation of water storage containers.

RESUMEN

Las Influencias de Almacenamiento Domestico en la Concentración de E. coli en el
Agua Potable en la Costa de Ecuador

Por Katharine Robb

Antecedentes: La re-contaminación del agua potable almacenada es un problema
conocido. Sin embargo, un estudio realizado por Levy et al. (2008) observó la atenuación
significativa de las concentraciones de E. coli durante el almacenamiento. La atenuación
observada podría deberse a las bacterias depositándose en el fondo de los recipientes
de almacenamiento o la mortandad de las bacterias. Bacterias viables que se depositan
podrían convertirse nuevamente en suspensión donde podrían ser consumidas y causar
enfermedades. Mortandad, sin embargo, significa la pérdida de infectividad. Objetivo:
Examinamos: (1) cambios en la concentración de E. coli durante el almacenamiento de
agua bajo condiciones del hogar y del control, (2) el impacto de la agitación de los
recipientes en las concentraciones de E. coli, con el fin de entender si las reducciones
observadas previamente se explican por deposición o mortandad, (3) el impacto de la
cloración en los resultados observados en los objetivos (1) y (2), y (4) el alcance de
contaminación del agua en la casa. Métodos: Cuantificamos los cambios en la
contaminación durante el almacenamiento, teniendo en cuenta las características de los
hogares y de las fuentes de agua. Utilizamos datos microbiológicos / físico-químicos y
las encuestas de hogares. El agua de la fuente se almacena en las condiciones del hogar
y del control. De los recipientes se tomaron muestras después de 24 horas, antes y
después de la agitación para determinar si la concentración de E. coli cambió y si la
deposición ocurrió. Resultados: Sin tratamiento, la reducción significativa de la
concentración de E. coli fue observada bajo condiciones de control, pero no bajo las
condiciones del hogar. Las diferencias entre las muestras tomadas antes y después de
agitación se observaron en los hogares, pero no las condiciones de control, lo que
sugiere que la deposición de bacterias viables se produce en condiciones del hogar,
mientras que la mortandad se produce bajo condiciones de control. Esto puede
atribuirse a las bio-membranas y a la contaminación en el hogar de los recipientes
domésticos. Con el tratamiento con cloro, se observó una reducción significativa en
ambas condiciones del hogar y del control. Las diferencias entre las muestras tomadas
antes y después de la agitación se observaron bajo control, pero no en las condiciones
del hogar, lo que sugiere mortandad de bacterias en las condiciones del hogar, pero la
deposición bajo condiciones de control. La tendencia opuesta observada con el
tratamiento con cloro puede explicarse debido a la interacción del cloro y turbidez.
Conclusión: La mortandad y deposición de E. coli durante el almacenamiento fueron
influidas por las condiciones de almacenamiento (hogar o control), la turbidez y la
contaminación de la fuente inicial. Las diferencias significativas entre las muestras
tomadas antes y después de agitación sugieren la necesidad de estandarizar los
protocolos de muestreo que requieren la agitación de los recipientes de
almacenamiento de agua.

Table of Contents

INTRODUCTION ............................................................................................................................... 1
METHODS ........................................................................................................................................ 8
Study Site: ................................................................................................................................... 8
Study Design: ............................................................................................................................. 10
Household Selection Methodology: .......................................................................................... 13
Sampling Methodology: ............................................................................................................. 15
Control vs. Household Study Design: ......................................................................................... 16
Data Collection: .......................................................................................................................... 18
Laboratory Methods: ................................................................................................................. 23
Analytical Methods: ................................................................................................................... 26
RESULTS ........................................................................................................................................ 30
Analyses One and Two ............................................................................................................... 30
Turbidity and Source Contamination .................................................................................... 33
Effects of Covariates ............................................................................................................. 42
Analysis Three ............................................................................................................................ 43
Turbidity and Source Contamination ..................................................................................... 46
Effects of Covariates ............................................................................................................. 48
Analysis Four .............................................................................................................................. 49
DISCUSSION: ................................................................................................................................. 53
Aim 1 ......................................................................................................................................... 56
Control Conditions: ................................................................................................................ 56
Household Conditions: ........................................................................................................... 58
Aim Two. ................................................................................................................................... 59
Aim Three .................................................................................................................................. 63

Aim Four .................................................................................................................................... 68
Chlorine Group ....................................................................................................................... 68
No-Treatment Group ............................................................................................................. 70
CONCLUSION: ................................................................................................................................ 71
WORKS CITED ................................................................................................................................ 75
APPENDIX: ..................................................................................................................................... 77

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