各種水中病原微生物の特徴とその管理手法
Characteristics of waterborne pathogenic microorganisms and management method.
大瀧 雅寛
Masahiro OTAKI
１．はじめにしていれば、昔の技術（寒天培地による培養と顕近代日本の水道は伝染病対策から始まった。

微鏡観察）でも病気の原因細菌を見つけることは言い換えれば水道は水中に潜む病原微生物の驚可能であった。

異から市民を衛るために整備されてきたのであ

病原細菌の例としては、コレラ菌 : Vibrio

る。それではその対象となる病原微生物とは一cholera、赤痢菌 : Shigella spp.、サルモネラ菌 :体どの様なものであり、どういった対応をしてSalmonella spp. などは有名であるが、今日問題いるのか、ここではおおまかに解説してみたとなっている主な病原細菌を挙げるとい。

・下痢症、出血性大腸炎、胃腸炎を引き起こす
病原大腸菌 : enteropathogenic E.coli（中で２．病原細菌（ pathogenic bacteria)

もO-157が猛威を振るったことは記憶に新しい）

水中の病原微生物はその大きさや生活環から・発熱を伴う下痢症を引き起こすカンピロバク

寄生虫（原虫）、細菌、リケッチア、クラミジ

ター菌 : Campylobactor jejuni

ア、マイコプラズマ、ウイルスに分けられる（表１参照）。この中で主に問題とされている・回腸末端炎虫垂炎を引き起こすと考えられるのは細菌、ウイルス、寄生虫であろう。さらに

エルシニア菌 : Yersinia enterocolitica

この中で研究対象として最も歴史が古いのは細・24時間風呂で有名な急性肺炎症を引き起こす菌類である。コレラ、赤痢、破傷風など、昔かレジオネラ菌 : Legionella pneumophilaなどである。

ら原因が特定できていた伝染病は大抵この病原現在、水道の病原微生物指標としては細菌の一細菌由来であることが多い。その理由として
は、細菌の特徴として種である大腸菌群数という指標を用いて水質管理

1)光学顕微鏡観察が可能（大きさが数μm程を行っている。この意味は以下の通りである。人間が腸内に常時持っている大腸菌群が水中に存在度）
2)培地上で培養が可能、即ち培養後単離して同するということは、その水は人間由来の排泄物に汚染されているということを示す。病原細菌の主定すること等が可能。

な汚染源は人間であるということから、人間由来であることなどが挙げられる。この条件を満た
表１

各微生物の特徴

原虫

細菌

リケッチア

宿主細胞外増殖

可

可不可

不可

可

不可

タンパクの自己合成

可

可可可

可

不可

細胞壁の有無有有有有無無大きさ（μm）

5〜50

0.3〜50.2〜2

0.2〜1

0.2〜

0.02〜0.2

クラミジア マイコプラズマ

ウイルス

の汚染をうけているかどうかが、病原細菌の存（Hepatitis A virus）、夏風邪や急性出血性結膜在の可能性を示すことになる。これが大腸菌群炎（Ecovirus）、小児麻痺（poliovirus）、下痢を測定することによって病原細菌のリスクが示症（Reovirus、Rotavirus、Norwalk-virus）、されるという仕組みである。大腸菌自身は病原プール熱（Adenovirus）などがある。 このよ性の種は少なく、取り扱いも安全であり測定法うに問題視されているウイルスであるが、水中にも非常に簡単であるという理由から、この指標存在する量は細菌類に比べて非常に少ない。さらが広く使われている。にウイルスは細菌と異なり、感染が成立するのにその他にもこの大腸菌群が広く認知されてい必要な最小単位は非常に小さく、１単位〜数単位る理由としては、それが病原細菌と自然水中で（即ちウイルス一個〜数個が体内に入る）でも感の挙動が同じであろうということ、即ち死に易染が可能であるとされている。従って、低濃度でさや増殖しやすさが病原細菌と大腸菌では類似存在しても無視できない。また一般に細菌よりもしているとの考えに基づいている。この点が実

塩素消毒剤に対する抵抗性が強いために現行の消は病原細菌以外の病原微生物が明らかにされつ

毒基準でウイルス感染症に十分対応できているのつある昨今、指標としての大腸菌群の限界が指かどうかという点も検討されている問題点であ摘されているところでもある。

る。
これらをふまえた上で水質管理はどうすれば良３．病原ウイルス(pathogenic viruses)いのであろうか、病原ウイルスも汚染源は感染し次に電子顕微鏡を用いないと観察できない程た人間であるということから考えると、糞便汚染小さい微生物であるウイルスについて見てみよ

指標すなわち大腸菌群をその指標として用いてもう。ウイルスは細菌に比べて非常に小さく（数良いのではないかとも考えられる。現在現場では十nm〜数百nm）、核酸（DNAもしくはRNA）

この立場がとられており、従来通り大腸菌群のみとそれを覆うタンパク質とで構成され、自身でを病原微生物指標として用いていることは変わっは増殖も成長もできないという特徴を持つ。ウていない。しかし上述したように細菌とウイルス

イルスは生きている宿主細胞（動物の体細胞かではその挙動が異なると考えられ、大腸菌群の不ら細菌まで多種にわたるが、ウイルスによって検出が病原ウイルスのリスク無しと断言できるか寄生できる細胞は異なる）に寄生し、その宿主どうかは、まだ議論の分かれるところである。まが持っている核酸複製酵素及びタンパク質合成た消毒後の安全性を大腸菌群の殺菌効果でウイル酵素の働きを利用して、宿主の内部で自身のコスへの効果を代表できるのかどうかについてももピーを増やすことができる。従って一般の細菌んだいである。

培地でじこ増殖させて観察するということはでではこれらの病原ウイルスを直接測定することきない。そのためにこのウイルスは存在の確認により水中の病原ウイルスによる感染症リスク管や種の同定が非常に困難であった。現在、研究理を行えば良いのだろうか。しかし、これはが進みこれまで原因が特定できなかった水系感・水中での存在量が少ない染症の中にもウイルスが原因であるものが見つ・実験の危険性が伴うかり始めている。

・危険なウイルスを全てチェックすることはほウイルスが原因で生じる水中感染性の病気で確認されているものを挙げると、A型肝炎ぼ不可能である、といった理由のため現実的ではない。そこで病原細菌の指標として大腸菌群を用いているのと同る。またこの原虫は自然水中では強固な殻（オーじように、病原ウイルスの代替指標を使うことシスト:oocyst）に包まれて存在しており、人やが検討されている。その有力な候補として、細牛に感染すると腸管内で殻の中の寄生体（スポロ菌に寄生するウイルスであるバクテリオファー

ゾイト : sporozoite）が飛び出して腸内に寄生す

ジ : bacteriophage（ファージとは細菌に感染するという特徴をもつ。オーシストは5μm程度とるウイルスの呼び方）が提案されている。この細菌とほぼ同じ程度の大きさをもち、浄水過程にファージの検出方法は細菌試験と同様に、比較おける凝集沈殿、ろ過処理においても漏洩する場的容易に行うことができ、ファージ自体は人体合がある。強固な外殻のため塩素などの消毒剤へには無害であるので、実験の安全性が高い。中の耐性が非常に大きいことから、現行の消毒基準

でも大腸菌を宿主として寄生する大腸菌ファーでは十分に対応しているとは言い難い。

ジ: coliphage は人的汚染の指標になるばかりでこのように細菌やウイルスとは異なった生活環なく、自然界での挙動がその他のウイルスと類を持ち、塩素などの消毒剤への耐性が非常に大き似していると考えられ、指標として大きな可能いことから、従来の大腸菌群を代替指標微生物と性をもっており、現在研究が進められている。

して用いることは不適当であると考えられる。

また、RNAファージ（RNAを持つ最小サイズの自然水中の挙動や浄水処理過程での処理効率が部類のファージ）は、その構造などが腸管系ウ類似しているという点では嫌気性萌芽菌が代替指イルスに類似している。そのため種々の消毒手標として有効であるという報告もなされている法の研究において、ウイルスの消毒効果を評価が、現在検討段階である。現実の対応としては各する際の代替ウイルスとして用いられている。

水道事業体で直接検出して調べている。しかしこの検出法については以下のような理由で困難な作

４．病原寄生虫（病原原虫）( pathogenic

業となっている。

protozoa)

1) 低濃度で存在するため多量の試料を濃縮す

水系感染で主に問題となっているのはGiardia

る必要があるlamblia とCryptosporidium である。どちらも2) 顕微鏡計測であるため、人的パワーが必要激しい下痢症を引き起こす病原原虫である。特3) 計測には熟練が必要であることや結果に個に近年水環境においてクローズアップされてい人差が生じてしまうるのがCryptosporidium parvum である。1996

またこの原虫類は生死判定が難しいという問題

年埼玉県で水道経由でこの原虫による数千人規点も持つため、種々の消毒方法の評価研究におい模の集団感染事故が起こった。この原虫は米国て非常に扱いが困難となっている。他の微生物のでも1993年ウィスコンシン州ミルウォーキーで場合、生死判定というのは増殖能の有無によって数十万人規模の感染事故を引き起こしており、判断できる。ウイルスならばホストに寄生して、現在の水道業界の重要な対策対象微生物であホスト細胞を破壊し細胞群に溶菌穴（プラック :る。この原虫に感染すると健常者においては下plaque）を作る能力があるかどうか、細菌なら痢が数週間続いた後快復するが、免疫不全患者

ば培地上で増殖して集団（コロニー: colony）をでは死に至ることもある。

作るかどうかで判断できる。

この原虫は人と牛に主に感染するため、都市排水だけではなく畜産排水にも高濃度で含まれ一方Cryptosporidium の生死判定法について
現在提案されている方法としては

1) 免疫不全マウスに投与して感染するかどうということに気づいていただきたいと思う。

か2) 脱嚢（殻を破って寄生体が外に出ること）する能力があるかどうか
3) 適切な染色剤の透過特性を利用して生物膜に活性があるかどうか
4) 培養細胞を用いて感染するかどうか等がある。しかし、いずれも方法も費用や時間がかかったり、測定法の再現性に問題があるなど、生死判定に決定的な方法は未だ提案されていないのが現状である。

５．おわりに
これまで水の衛生管理においては、病原微生物といえば病原細菌を主な対象として扱ってきたために、指標微生物は大腸菌群を用い、消毒剤は塩素を用いることで大丈夫だろうという考え方が支配的であった。事実、日本中で上水道が整備され塩素消毒処理が行われてからというもの、水系感染症の症例は激減した。しかし近年さらに安全な生活を求める要求が強くなり、ここで紹介してきたように、その自然水中での挙動や消毒効果の面から、大腸菌群ではカバーしきれない他の病原微生物の存在が無視できなくなったことや、高塩素耐性の微生物の存在により、他の消毒剤の研究が必要となってきている。
さらに水系感染リスクを減らすために行われている塩素注入によって、トリハロメタンなどの副生成物による発癌リスクがあがってしまうという矛盾が起こっており、いわゆる病原微生物による感染リスクと発癌リスクのトレードオ
フの上に立って適切な消毒処理などの微生物管理を行っていかなければならない状況にある。
以上紹介してきたように普段何気なく飲んでいる水を微生物という視点で覗いてみても、一朝一夕では解決できない問題点が山積みである

６．参考文献佐藤敦久他「水処理その新しい展開」技報堂
金子光美他「水質衛生学」技報堂