Mikroba air dan pengujiannya: indikator, pengambilan sampel, metode, klorin sisa, dan membaca hasil

Beberapa tamu sebuah hotel mengeluh sakit perut setelah makan malam. Manajer meminta air minum diuji. Teknisi mengambil sampel dari keran dapur utama setelah mengalirkannya beberapa menit, memakai botol air mineral yang sudah dicuci, dan mengirimnya ke laboratorium keesokan harinya. Hasilnya baik, dan air dinyatakan aman.

Laboratorium yang dipanggil kemudian mengambil sampel sendiri, dengan botol steril yang berisi penetral klorin, dari keran dispenser air minum di restoran dan dari bin mesin es, masing-masing sampel pertama tanpa dialirkan dan sampel setelah dialirkan. Sampel pertama dari dispenser berisi bakteri yang jauh lebih banyak, dan bakteri indikator pencemaran ditemukan di es. Air dari jaringan hotel memang baik; yang tercemar adalah peralatan di titik pakai. Sampel pertama teknisi hanya menjawab pertanyaan yang salah. Bab ini menjelaskan cara merencanakan dan mengambil sampel air agar hasil uji menjawab pertanyaan yang benar.

Batas pembahasan

Bab ini membahas pengujian mikrobiologi air minum, es, air untuk pangan, dan air di peralatan fasilitas, dari sisi teknisi yang mengambil sampel, mengukur di tempat, dan membaca laporan laboratorium. Pengambilan sampel setelah disinfeksi pipa baru ada di Bab 14 · Bangunan & Fasilitas tentang pengujian dan komisioning instalasi plumbing, biofilm sebagai sumber pencemaran di Bab 5 tentang biofilm di pipa, tangki, dan mesin, disinfektan dan klorin sisa di Bab 4 tentang disinfektan dan cara kerjanya, dan kimia analitik lapangan seperti metode DPD di Bab 23 · Kimia tentang kimia analitik lapangan. Baku mutu air minum dan persyaratan pemeriksaan ditetapkan oleh peraturan kesehatan yang berlaku; bab ini menyebut namanya tanpa menyalin angkanya. Penetapan bahwa air layak atau tidak layak diminum adalah keputusan berdasarkan laporan laboratorium terakreditasi dan pihak berwenang, bukan oleh teknisi.

Mengapa air diuji dan organisme indikator

Air dapat membawa bakteri, virus, dan kista protozoa penyebab penyakit. Bakteri, virus, atau kista dapat menyebabkan penyakit seperti tifus, kolera, dan disentri, dan sejarah mencatat wabah yang dihubungkan dengan pasokan air yang tercemar, termasuk wabah yang disebabkan oleh bakteri usus tertentu. Air dan makanan yang mungkin tercemar dianjurkan untuk dihindari.

Mikroorganisme penyebab penyakit sangat beragam dan jumlahnya di air biasanya kecil, sehingga tidak praktis menguji semuanya. Organisme indikator (indicator organism) adalah organisme yang keberadaannya menunjukkan bahwa air mungkin tercemar atau pengolahannya tidak bekerja. Pengujian rutin memakai organisme indikator, bukan setiap patogen.

MPN (most probable number), angka paling mungkin, menyatakan jumlah organisme kelompok koliform per satuan volume, yang ditaksir secara statistik dari beberapa tabung yang tumbuh dan tidak tumbuh.

Pilihan indikator mengikuti tujuan. Untuk air minum, koliform dan E. coli menjadi pemeriksaan pokok. Untuk peralatan seperti dispenser, mesin es, dan unit RO, angka lempeng total menunjukkan biofilm. Untuk air panas dan menara pendingin, Legionella diperiksa menurut rencana pengendalian risiko, seperti di Bab 13 · Bangunan & Fasilitas tentang air panas gedung dan pengendalian Legionella dan Bab 10 · Utilitas tentang air pendingin dan menara pendingin. Biaya dan waktu juga ikut menentukan: uji koliform dan angka lempeng total relatif murah dan cepat sehingga dapat sering diulang, sedangkan uji patogen tertentu mahal dan lama sehingga dipakai untuk penyelidikan atau titik berisiko tinggi.

Merencanakan pengambilan sampel

Sebelum botol dibuka, tiga pertanyaan dijawab:

1. Apa pertanyaannya? Apakah air yang masuk gedung baik? Apakah jaringan di dalam gedung baik? Apakah keran atau peralatan tertentu tercemar?
2. Di mana titiknya? Titik masuk gedung, titik terjauh jaringan, tangki, keluaran unit RO, keran dispenser, mesin es, dan titik yang dipakai untuk pangan.
3. Sampel pertama atau setelah dialirkan? Agar sampel mewakili air yang dikirim, pipa layanan harus dibilas dua kali, yaitu sampel untuk menilai jaringan diambil setelah air di pipa keran diganti. Sebaliknya, untuk menilai keran dan peralatan, sampel pertama diambil tanpa dialirkan, karena itulah air yang diminum pengguna pertama. Pada kasus pembuka, sampel setelah dialirkan dari keran dapur menjawab pertanyaan tentang jaringan, bukan tentang dispenser.

Sampel sesaat (grab sample) adalah sampel yang diambil pada satu waktu dan satu tempat. Satu sampel sesaat hanya menggambarkan keadaan saat itu; pola diperoleh dari pengambilan berulang menurut jadwal yang tetap.

Mengambil, mengangkut, dan menyimpan sampel

Langkah yang lazim menurut petunjuk laboratorium:

1. Botol steril dari laboratorium. Untuk air yang diklorinasi, botol berisi natrium tiosulfat yang menetralkan klorin, agar klorin tidak terus membunuh bakteri di dalam botol selama pengangkutan dan memberi hasil palsu yang baik.
2. Cuci tangan dan pakai sarung tangan bersih. Jangan menyentuh bagian dalam tutup atau leher botol, dan jangan membilas botol.
3. Siapkan keran menurut tujuan: untuk sampel jaringan, saringan mulut keran dilepas, keran dibersihkan, dan air dialirkan sampai suhunya stabil; untuk sampel pertama, keran tidak dialirkan dan tidak dibersihkan lebih dulu, karena keadaan keran itulah yang diuji.
4. Isi sampai tanda, sisakan ruang udara, dan tutup segera.
5. Ukur di tempat pada air yang sama: klorin sisa, suhu, dan bila perlu kekeruhan.
6. Beri label dengan nomor, titik, tanggal, jam, jenis sampel, dan nama pengambil, dan isi formulir pengiriman.

Untuk air panas yang diperiksa Legionella, laboratorium biasanya meminta sampel pertama dari keran panas tanpa dialirkan dan sampel setelah suhu stabil, dengan suhu dicatat pada keduanya. Untuk es, sampel diambil dari bin dengan sendok atau wadah steril, bukan dengan tangan, dan es dibiarkan mencair di dalam wadah steril di laboratorium.

Mengangkut dan menyimpan sampel

Bakteri di dalam sampel dapat mati atau tumbuh setelah diambil, sehingga sampel dijaga dingin dan gelap, biasanya sekitar 2 sampai 8 °C dalam kotak pendingin, dan sampai di laboratorium dalam waktu yang ditetapkan laboratorium, sering tidak lebih dari sekitar 24 jam (Contoh 3). Sampel tidak dibekukan dan tidak dibiarkan di bawah matahari. Bila laboratorium jauh, jadwal pengambilan disusun mundur dari jam penerimaan laboratorium, misalnya sampel diambil pagi hari dan tidak pada hari menjelang libur. Formulir yang menyertai sampel mencatat siapa yang mengambil, siapa yang membawa, dan kapan diterima, sehingga hasilnya dapat dipertanggungjawabkan.

Metode laboratorium dan membaca hasil

Teknisi tidak menjalankan metode laboratorium, tetapi perlu memahami laporannya. CFU (colony forming unit), unit pembentuk koloni, adalah satuan hitung bakteri yang tumbuh menjadi koloni pada media.

1. Penyaringan membran: volume tertentu, misalnya 100 mL, disaring melalui membran yang menahan bakteri, lalu membran diletakkan di media dan koloni dihitung. Hasil dinyatakan dalam CFU per 100 mL (Latihan 1).
2. Tabung berganda (MPN): beberapa tabung berisi media diberi sampel; jumlah tabung yang positif diubah menjadi angka paling mungkin dengan tabel statistik.
3. Ada atau tidak ada: media yang berubah warna menunjukkan ada atau tidaknya koliform dan E. coli dalam 100 mL.
4. Angka lempeng total: sampel atau pengencerannya dicampur media dan dieram pada suhu tertentu, lalu koloni dihitung per mL (Contoh 1).
5. Legionella: biakan khusus yang memerlukan beberapa hari sampai lebih dari seminggu, sehingga tindakan pengendalian tidak menunggu hasilnya.

Hasil "kurang dari 1" berarti tidak ada koloni yang tumbuh pada volume yang diperiksa, bukan bahwa air pasti bebas bakteri.

Membaca hasil

1. Satuan dan volume: CFU/100 mL untuk koliform dan E. coli, CFU/mL untuk angka lempeng total, dan satuan lain untuk Legionella. Angka yang sama dengan satuan berbeda tidak dapat dibandingkan.
2. Batas acuan: hasil dibandingkan dengan peraturan kesehatan tentang air minum dan persyaratan kesehatan air yang berlaku, atau dengan batas yang ditetapkan rencana keamanan air fasilitas.
3. Pasangan sampel: sampel pertama yang buruk dengan sampel setelah dialirkan yang baik menunjukkan sumber di keran atau peralatan; keduanya buruk menunjukkan masalah di jaringan atau sumber (Contoh 5).
4. Tren: angka lempeng total yang naik dari minggu ke minggu menunjukkan biofilm yang tumbuh walaupun belum melewati batas (Contoh 6).
5. Kemungkinan pencemaran saat pengambilan: hasil positif tunggal dari botol yang mungkin tersentuh tangan diulang dengan pengambilan yang benar, bukan langsung disimpulkan.
6. Isi laporan: laporan laboratorium yang dapat dipakai menyebut nama dan status akreditasi laboratorium, metode yang dipakai, batas deteksinya, tanggal dan jam sampel diterima, dan suhu sampel saat diterima. Laporan yang tidak memuat hal itu, atau sampel yang diterima terlalu lama setelah diambil, dibaca dengan hati-hati.

Pemeriksaan di tempat: klorin sisa, suhu, kekeruhan, dan konduktivitas

Pemeriksaan di tempat memberi petunjuk segera:

1. Klorin sisa: beberapa metode tersedia untuk menguji klorin sisa; di lapangan biasanya kit DPD, seperti di Bab 23 · Kimia tentang kimia analitik lapangan. Klorin sisa yang hilang di titik tertentu menunjukkan air tergenang atau biofilm yang menghabiskan klorin.
2. Suhu: air dingin yang hangat atau air panas yang suam menunjukkan risiko pertumbuhan bakteri air hangat, seperti di Bab 13 · Bangunan & Fasilitas tentang air panas gedung dan pengendalian Legionella.
3. Kekeruhan: pengukuran kekeruhan adalah uji mutu air yang penting, dan batas 1 NTU diterima industri sebagai mutu yang sangat baik untuk air minum. Angka 1 NTU itu acuan industri dari literatur perancangan plumbing, tidak diambil dari peraturan kesehatan. Kekeruhan melindungi mikroorganisme dari disinfektan dan menghalangi UV.
4. Konduktivitas: perubahan mendadak menunjukkan air dari sumber lain atau pencemaran.

Pemeriksaan di tempat tidak menggantikan uji mikrobiologi, tetapi membantu memilih titik sampel dan menjelaskan hasil laboratorium.

Tindakan bila hasil buruk

1. Laporkan kepada penanggung jawab fasilitas dan tim mutu atau kesehatan lingkungan.
2. Hentikan pemakaian titik atau peralatan yang terkait bila indikator pencemaran tinja ditemukan, menurut prosedur fasilitas; keputusan untuk seluruh gedung, seperti imbauan merebus air, diambil pihak berwenang.
3. Ambil sampel ulang dengan pasangan sampel pertama dan setelah dialirkan, dan di titik hulu dan hilir.
4. Cari sumbernya: biofilm di peralatan, kaki pipa buntu, tangki terbuka, sambungan silang, dan aliran balik seperti di Bab 11 · Bangunan & Fasilitas tentang pencegahan aliran balik.
5. Bersihkan dan disinfeksi sumbernya seperti di Bab 5 tentang biofilm, lalu bilas dan uji ulang sebelum dipakai lagi.
6. Catat semua langkah dan hasil.

Air untuk es dan pangan

Es yang dimakan dan air yang menyentuh pangan diperlakukan sama dengan air minum. Satu panduan kerja dapur meminta buah dan sayur yang disanitasi dibilas dengan air layak minum yang mengalir, sehingga air bilas itu sendiri harus memenuhi syarat air minum. Mesin es membawa risiko tambahan: air bak dan evaporator yang tidak disanitasi, sendok es yang disimpan di dalam bin, dan tangan yang mengambil es langsung. Sampel es diambil dari bin dengan alat steril, dan bila hasilnya buruk sementara air masuk mesin baik, sumbernya dicari di mesin dan cara pengambilan es, seperti di Bab 9 · Utilitas tentang refrigerasi komersial dan mesin es.

Air dari unit RO dan dispenser kehilangan perlindungan klorin sisa, sehingga pemeriksaan angka lempeng total di keluaran unit menjadi cara utama melihat apakah sanitasi peralatan sudah cukup sering, seperti dibahas di Bab 5 tentang biofilm.

Rencana keamanan air di fasilitas

Pengujian adalah verifikasi, bukan pengendalian. Hasil laboratorium datang satu atau beberapa hari setelah sampel diambil, sedangkan air sudah diminum. Karena itu fasilitas yang besar, seperti hotel dan rumah sakit, menyusun rencana keamanan air (water safety plan), yaitu rencana yang memuat:

1. Peta sistem: sumber, tangki, unit pengolahan, jaringan air dingin dan panas, peralatan di titik pakai, dan titik yang jarang dipakai.
2. Bahaya di setiap bagian: tangki terbuka, kaki pipa buntu, air panas yang suam, unit RO tanpa klorin sisa, mesin es, dan sambungan silang.
3. Pengendalian dan pemantauannya: suhu air panas dan dingin, klorin sisa, jadwal sanitasi peralatan, pembilasan titik yang jarang dipakai, dan perawatan alat pencegah aliran balik.
4. Verifikasi: jadwal pengambilan sampel mikrobiologi di titik yang mewakili dan titik berisiko.
5. Tindakan dan catatan bila pemantauan atau verifikasi menunjukkan masalah.

Pembersihan dan disinfeksi sistem air minum termasuk syarat yang paling umum, dan rencana seperti ini menempatkan pekerjaan itu dalam jadwal yang teratur, bukan hanya setelah ada keluhan.

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya.

Contoh 1: angka lempeng total dengan pengenceran. Sampel 1 mL tanpa pengenceran tumbuh 240 koloni; sampel yang diencerkan sepuluh kali tumbuh 26 koloni, setara $26 \times 10 = 260$ CFU/mL. Kedua hasil sejalan, sekitar 250 CFU/mL.

Contoh 2: waktu bilas untuk sampel jaringan. Pipa cabang 10 m berdiameter dalam 16 mm berisi $\pi \times 0{,}008^2 \times 10 = 2{,}0 \times 10^{-3}$ m³, yaitu 2,0 L. Untuk mengganti tiga kali volumenya dengan debit 6 L/menit diperlukan $3 \times 2{,}0/6 = 1{,}0$ menit.

Contoh 3: waktu tempuh sampel. Sampel diambil pukul 08.00 dan diterima laboratorium pukul 16.30. Waktu tempuhnya 8,5 jam, di dalam batas sekitar 24 jam yang lazim, asalkan suhu kotak pendingin terjaga.

Contoh 4: suhu di titik pakai. Air dingin dari keran yang jarang dipakai masih 32 °C setelah dialirkan 2 menit, dan air panas di keran terjauh hanya 45 °C. Keduanya berada di rentang suhu tumbuh bakteri air hangat, sehingga titik itu dimasukkan ke rencana pengambilan sampel Legionella menurut Bab 13 · Bangunan & Fasilitas tentang air panas gedung dan pengendalian Legionella.

Contoh 5: sampel pertama dan setelah dialirkan. Dispenser: sampel pertama 5.000 CFU/mL, setelah dialirkan 2 menit 20 CFU/mL. Penurunan sebesar itu menunjukkan sumber di dispenser atau kerannya, bukan di jaringan.

Contoh 6: tren angka lempeng total. Keluaran unit RO tercatat 10, 15, 40, dan 300 CFU/mL dalam empat minggu berturut-turut. Kenaikan yang mempercepat menunjukkan biofilm yang tumbuh, sehingga sanitasi dijadwalkan sebelum batas acuan terlewati.

Kondisi berhenti

Hentikan pemakaian atau pengambilan sampel dan laporkan bila keadaan di bawah ini terjadi. Laporan ditujukan kepada penanggung jawab fasilitas dan tim mutu atau kesehatan lingkungan; keputusan bahwa air layak atau tidak layak diminum diambil berdasarkan laporan laboratorium terakreditasi dan pihak berwenang, bukan oleh teknisi.

1. Indikator pencemaran tinja ditemukan pada air minum, es, atau air untuk pangan; hentikan pemakaian titik itu menurut prosedur fasilitas.
2. Botol steril dari laboratorium tidak tersedia, atau botol untuk air berklorin tidak berisi penetral.
3. Sampel tidak dapat sampai di laboratorium dalam waktu dan suhu yang ditetapkan.
4. Klorin sisa di titik pakai tidak terukur pada air yang seharusnya berklorin, atau suhu air dingin dan panas berada di rentang tumbuh bakteri air hangat.
5. Peralatan pembuat aerosol, seperti pancuran atau menara pendingin, akan diambil sampelnya tanpa pelindung napas yang sesuai.
6. Ada tekanan untuk menyatakan air aman tanpa laporan laboratorium.
7. Titik atau peralatan yang hasilnya buruk akan dipakai lagi sebelum sumbernya dibersihkan, didisinfeksi, dibilas, dan diuji ulang.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Bab 14 · Bangunan & Fasilitas tentang pengujian dan komisioning instalasi plumbing membahas sampel setelah disinfeksi pipa baru, dan Bab 5 tentang biofilm membahas sumber pencemaran di peralatan serta cara membersihkannya. Klorin sisa sebagai disinfektan ada di Bab 4 tentang disinfektan dan cara kerjanya, sedangkan metode DPD dan kendali mutu pengukuran ada di Bab 23 · Kimia tentang kimia analitik lapangan. Legionella pada air panas dibahas di Bab 13 · Bangunan & Fasilitas tentang air panas gedung, dan pada menara pendingin di Bab 10 · Utilitas tentang air pendingin dan menara pendingin. Sambungan silang dan aliran balik ada di Bab 11 · Bangunan & Fasilitas tentang pencegahan aliran balik, dan sanitasi mesin es di Bab 9 · Utilitas tentang refrigerasi komersial dan mesin es.

Latihan dan pembahasan

Untuk setiap soal, tuliskan rumus, hitungan, atau alasannya.