Vandmikrobiologi beskæftiger sig med de mikroorganismer, der lever i vand, eller som kan transporteres fra et levested til et andet med vand.
Vand kan understøtte væksten af mange typer af mikroorganismer. Dette kan være fordelagtigt. F.eks. giver de kemiske aktiviteter fra visse gærstammer os øl og brød. Ligeledes kan væksten af visse bakterier i forurenet vand hjælpe med at fordøje giftene fra vandet.
Derimod er tilstedeværelsen af andre sygdomsfremkaldende mikrober i vand usundt og endog livstruende. For eksempel kan bakterier, der lever i tarmkanalen hos mennesker og andre varmblodede dyr, såsom Escherichia coli, Salmonella, Shigella og Vibrio, forurene vandet, hvis der kommer afføring i vandet. Forurening af drikkevand med en type Escherichia coli, der er kendt som O157:H7, kan være dødelig. Forureningen af den kommunale vandforsyning i Walkerton, Ontario, Canada i sommeren 2000 med stamme O157:H7 gjorde 2.000 mennesker syge og dræbte syv mennesker.
Varmblodede dyrs tarmsystem indeholder også virus, der kan forurene vandet og forårsage sygdom. Eksempler herpå er rotavirus, enterovirus og coxsackievirus.
En anden gruppe af mikrober, der giver anledning til bekymring inden for vandmikrobiologi, er protozoer. De to protozoer, der giver anledning til størst bekymring, er Giardia og Cryptosporidium. De lever normalt i tarmkanalen hos dyr som f.eks. bæver og rådyr. Giardia og Cryptosporidium danner i løbet af deres livscyklus sovende og hårdføre former kaldet cyster. Cystformerne er resistente over for klor, som er den mest populære form for desinfektion af drikkevand, og de kan passere gennem de filtre, der anvendes i mange vandbehandlingsanlæg. Hvis de indtages i drikkevandet, kan de forårsage invaliderende og langvarig diarré hos mennesker og kan være livstruende for personer med nedsat immunforsvar. Cryptosporidium-forurening af drikkevandet i Milwaukee, Wisconsin, i 1993 gjorde mere end 400 000 mennesker syge og dræbte 47 personer.
Mange mikroorganismer findes naturligt i fersk- og saltvand. Disse omfatter bakterier, cyanobakterier, protozoer, alger og små dyr som f.eks. rotifre. Disse kan være vigtige i den fødekæde, der danner grundlaget for livet i vandet. For eksempel kan de mikrober, der kaldes cyanobakterier, omdanne solens energi til den energi, de har brug for til at leve. Det store antal af disse organismer bruges til gengæld som føde for andet liv. De alger, der trives i vandet, er også en vigtig fødekilde for andre former for liv.
Der lever en række forskellige mikroorganismer i ferskvand. Området i et vandområde nær kysten (littoralzonen) er godt oplyst, lavvandet og varmere end andre områder af vandet. Fotosyntetiske alger og bakterier, der bruger lys som energi, trives i denne zone. Længere væk fra kysten ligger den limniske zone. Her lever også fotosyntetiske mikrober. Efterhånden som vandet bliver dybere, bliver temperaturen koldere, og iltkoncentrationen og lyset i vandet falder. Nu trives de mikrober, der kræver ilt, ikke længere. I stedet dominerer lilla og grønne svovlbakterier, som kan vokse uden ilt. Endelig er der på bunden af ferskvandsområderne (den bentiske zone) kun få mikrober, der kan overleve. Bakterier, der kan overleve i fravær af ilt og sollys, f.eks. metanproducerende bakterier, trives.
Saltvand udgør et andet miljø for mikroorganismer. Den højere saltkoncentration, den højere pH-værdi og de lavere næringsstoffer i forhold til ferskvand er dødelige for mange mikroorganismer. Men der findes mange saltelskende (halofile) bakterier nær overfladen, og nogle bakterier, der også lever i ferskvand, er talrige (f.eks. Pseudomonas og Vibrio). I 2001 påviste forskere desuden, at den ældgamle form for mikrobielt liv, der er kendt som arkæebakterier, er en af de dominerende former for liv i havet. Archaebakteriernes rolle i havets fødekæde er endnu ukendt, men må være af afgørende betydning.
En anden mikroorganisme, der findes i saltvand, er en type alger, der kaldes dinoflagellelater. Den hurtige vækst og formering af dinoflagellater kan gøre vandet rødt. Denne “røde tidevand” tømmer vandet for næringsstoffer og ilt, hvilket kan medføre, at mange fisk dør. Desuden kan mennesker blive syge ved at spise forurenet fisk.
Vand kan også være et ideelt middel til at transportere mikroorganismer fra et sted til et andet. F.eks. er det vand, der transporteres i skibsskrogene for at stabilisere skibene under deres sejlads på havet, nu kendt for at være et middel til at transportere mikroorganismer rundt om jorden. En af disse organismer, en bakterie kaldet Vibrio cholerae, forårsager livstruende diarré hos mennesker.
Drikkevand bliver normalt behandlet for at minimere risikoen for mikrobiel forurening. Betydningen af drikkevandsbehandling har været kendt i århundreder. F.eks. blev det i førkristen tid praktiseret at opbevare drikkevand i kander af metal. Nu kender man til den antibakterielle virkning af visse metaller. På samme måde har man længe kendt til kogning af drikkevand som et middel til beskyttelse af vandet.
Kemikalier som klor eller klorderivater har været et populært middel til at dræbe bakterier som Escherichia coli i vand siden de første årtier af det 20. århundrede. Andre bakteriedræbende behandlinger, der bliver mere og mere populære, omfatter brugen af en gas kaldet ozon og inaktivering af mikrobernes genetiske materiale ved hjælp af ultraviolet lys. Mikrober kan også udelukkes fysisk fra vandet ved at lade vandet passere gennem et filter. Moderne filtre har huller i dem, der er så små, at selv så små partikler som virus kan blive fanget.
Et vigtigt aspekt af vandmikrobiologi, især for drikkevand, er testning af vandet for at sikre, at det er sikkert at drikke. Test af vandkvaliteten kan udføres på flere måder. En populær test måler vandets turbiditet. Turbiditeten giver en indikation af mængden af suspenderet materiale i vandet. Hvis der er materiale som f.eks. jord i vandet, vil der typisk også være mikroorganismer til stede. Tilstedeværelsen af partikler, selv så små som bakterier og vira, kan mindske vandets klarhed. Turbiditet er en hurtig måde at angive, om vandkvaliteten er forringet, og dermed om der bør træffes foranstaltninger til at afhjælpe vandproblemet.
I mange lande er vandmikrobiologi også genstand for lovgivning. I lovgivningen er det specificeret, hvor ofte der tages prøver fra vandkilder, hvordan prøvetagningen skal foregå, hvordan analysen skal udføres, hvilke mikrober der påvises, og hvilke grænser der er acceptable for målmikroorganismer i vandprøven. Testning for mikrober, der forårsager sygdom (f.eks. Salmonella typhymurium og Vibrio cholerae), kan være dyrt, og hvis bakterierne er til stede i lavt antal, kan de undgå at blive påvist. I stedet kan andre, mere talrige bakterier give en indikation af fækal forurening af vandet. Escherichia coli har i årtier været anvendt som indikator for fækal forurening. Bakterien findes i tarmkanalen i store mængder og er mere talrig end de sygdomsfremkaldende bakterier og vira. Chancerne for at påvise Escherichia coli er større end for at påvise de egentlige sygdomsfremkaldende mikroorganismer. Escherichia coli har også den fordel, at den ikke er i stand til at vokse og formere sig i vand (undtagen i det varme og fødevarelastede vand i tropiske lande). Derfor er tilstedeværelsen af bakterien i vandet et tegn på nylig fækal forurening. Endelig kan Escherichia coli påvises let og billigt.