A vízmikrobiológia a vízben élő, illetve a víz által egyik élőhelyről a másikra szállítható mikroorganizmusokkal foglalkozik.

A víz sokféle mikroorganizmus növekedését támogathatja. Ez előnyös lehet. Például bizonyos élesztőtörzsek kémiai tevékenysége biztosítja számunkra a sört és a kenyeret. Valamint egyes baktériumok növekedése a szennyezett vízben segíthet megemészteni a vízből származó mérgeket.

Más betegséget okozó mikrobák jelenléte a vízben azonban egészségtelen, sőt életveszélyes. Például az emberek és más melegvérű állatok bélrendszerében élő baktériumok, mint az Escherichia coli, a Salmonella, a Shigella és a Vibrio, szennyezhetik a vizet, ha ürülék kerül a vízbe. Az ivóvíznek az Escherichia coli O157:H7 néven ismert típusával való szennyeződése halálos kimenetelű lehet. A kanadai Ontario tartomány Walkerton városának városi vízellátását 2000 nyarán az O157:H7 törzs által okozott szennyeződés 2000 embert betegített meg, és hét ember meghalt.

A melegvérű állatok bélrendszerében is találhatók vírusok, amelyek szennyezhetik a vizet és betegséget okozhatnak. Ilyenek például a rotavírusok, az enterovírusok és a coxsackievirusok.

A vízmikrobiológiában aggodalomra okot adó mikrobák másik csoportja a protozoonok. A két legnagyobb aggodalomra okot adó protozoa a Giardia és a Cryptosporidium. Ezek általában állatok, például hódok és szarvasok bélrendszerében élnek. A Giardia és a Cryptosporidium életciklusuk során nyugvó és ellenálló formákat, úgynevezett cisztákat képeznek. A cisztás formák ellenállnak a klórnak, amely az ivóvíz fertőtlenítésének legnépszerűbb formája, és átjutnak a sok víztisztító telepeken használt szűrőkön. Az ivóvízzel történő bevitel esetén az emberekben gyengítő és hosszan tartó hasmenést okozhatnak, és életveszélyesek lehetnek a legyengült immunrendszerű emberek számára. A wisconsini Milwaukee ivóvízének Cryptosporidium-szennyezése 1993-ban több mint 400 000 embert betegített meg és 47 ember halálát okozta.

A természetben számos mikroorganizmus megtalálható az édes és sós vízben. Ezek közé tartoznak a baktériumok, cianobaktériumok, protozoonok, algák és apró állatok, mint például a cigányrákok. Ezek fontos szerepet játszhatnak a vízben lévő élet alapját képező táplálékláncban. A cianobaktériumnak nevezett mikrobák például képesek a nap energiáját az élethez szükséges energiává alakítani. Ezeknek az élőlényeknek a bőséges száma viszont táplálékként szolgál más élőlények számára. A vízben szaporodó algák más életformák számára is fontos táplálékforrást jelentenek.

Az édesvízben sokféle mikroorganizmus él. Egy víztest partvonalhoz közeli régiója (a parti zóna) jól megvilágított, sekély és melegebb, mint a víz más területei. A fényt energiaként felhasználó fotoszintetikus algák és baktériumok ebben a zónában virágoznak. A parttól távolabb található a limnitikus zóna. Itt is élnek fotoszintetizáló mikrobák. Ahogy a víz mélyebbre kerül, a hőmérséklet hidegebbé válik, a víz oxigénkoncentrációja és fénytartalma pedig csökken. Most az oxigént igénylő mikrobák nem fejlődnek. Ehelyett a lila és zöld kénbaktériumok dominálnak, amelyek oxigén nélkül is képesek növekedni. Végül az édesvizek alján (a fenékzónában) kevés mikroba marad életben. Azok a baktériumok, amelyek oxigén és napfény hiányában is életben tudnak maradni, mint például a metántermelő baktériumok, virágoznak.

A sós víz más környezetet jelent a mikroorganizmusok számára. A magasabb sókoncentráció, a magasabb pH és az édesvízhez képest alacsonyabb tápanyagtartalom számos mikroorganizmus számára halálos. A sót kedvelő (halofil) baktériumok azonban bővelkednek a felszín közelében, és néhány, az édesvízben is élő baktérium is bőséges (pl. Pseudomonas és Vibrio). 2001-ben kutatók azt is kimutatták, hogy a mikrobiális élet archaebaktériumként ismert ősi formája az óceán egyik domináns életformája. Az archaebaktériumok szerepe az óceáni táplálékláncban még nem ismert, de bizonyára létfontosságú.

A sós vízben található másik mikroorganizmus az algák egy típusa, az úgynevezett dinoflagellátok. A dinoflagellátok gyors növekedése és szaporodása vörösre színezheti a vizet. Ez a “vörös dagály” megfosztja a vizet a tápanyagoktól és az oxigéntől, ami sok hal pusztulását okozhatja. Az emberek is megbetegedhetnek, ha szennyezett halat esznek.

A víz ideális eszköze lehet a mikroorganizmusok egyik helyről a másikra történő szállításának is. Például a víz, amelyet a hajók burkolatában szállítanak, hogy stabilizálják a hajókat óceáni útjaik során, ma már ismert, hogy a mikroorganizmusok világméretű szállítására szolgáló eszköz. Az egyik ilyen organizmus, a Vibrio cholerae nevű baktérium életveszélyes hasmenést okoz az emberekben.

Az ivóvizet általában kezelik, hogy minimalizálják a mikrobiális szennyeződés kockázatát. Az ivóvízkezelés fontossága évszázadok óta ismert. A kereszténység előtti időkben például az ivóvíz fémkorsókban való tárolását gyakorolták. Ma már ismert egyes fémek antibakteriális hatása. Hasonlóképpen, az ivóvíz forralása, mint a víz védelmének eszköze már régóta ismert.

A huszadik század első évtizedei óta az olyan vegyszerek, mint a klór vagy klórszármazékok népszerű eszközei a vízben lévő baktériumok, például az Escherichia coli elpusztításának. Az egyéb, egyre népszerűbbé váló baktériumölő kezelések közé tartozik az ózon nevű gáz használata és a mikrobák genetikai anyagának hatástalanítása ultraibolya fény alkalmazásával. A mikrobákat fizikailag is ki lehet zárni a vízből, ha a vizet szűrőn vezetjük át. A modern szűrőkben olyan apró lyukak vannak, hogy még az olyan apró részecskéket is felfogják, mint a vírusok.

A vízmikrobiológia fontos szempontja, különösen az ivóvíz esetében, a víz vizsgálata annak biztosítása érdekében, hogy a víz iható legyen. A vízminőség vizsgálata többféleképpen történhet. Az egyik népszerű vizsgálat a víz zavarosságát méri. A zavarosság jelzi a vízben lévő lebegő anyagok mennyiségét. Általában, ha a vízben olyan anyagok vannak jelen, mint a talaj, akkor mikroorganizmusok is jelen vannak. Az olyan apró részecskék jelenléte, mint a baktériumok és vírusok, csökkentheti a víz tisztaságát. A zavarosság gyorsan jelzi, ha a vízminőség romlik, és így azt is, hogy kell-e lépéseket tenni a vízprobléma orvoslására.

A víz mikrobiológiája sok országban jogszabályi szabályozás tárgyát is képezi. A jogszabályok meghatározzák, hogy milyen gyakran vesznek mintát a vízforrásokból, hogyan történik a mintavétel, hogyan végzik el az elemzést, milyen mikrobákat mutatnak ki, és milyen elfogadható határértékek vonatkoznak a vízmintában lévő célmikroorganizmusokra. A betegséget okozó mikrobák (pl. Salmonella typhymurium és Vibrio cholerae) vizsgálata költséges lehet, és ha a baktériumok kis számban vannak jelen, elkerülhetik a kimutatásukat. Ehelyett más, nagyobb számban előforduló baktériumok jelzik a víz székletszennyezettségét. Az Escherichia coli-t évtizedek óta használják a fekáliás szennyezés indikátoraként. A baktérium nagy számban van jelen a bélrendszerben, és nagyobb számban van jelen, mint a betegséget okozó baktériumok és vírusok. Az Escherichia coli kimutatásának esélye jobb, mint a tényleges betegséget okozó mikroorganizmusoké. Az Escherichia coli előnye az is, hogy nem képes a vízben növekedni és szaporodni (kivéve a trópusi országok meleg és élelemmel teli vizeiben). Így a baktérium jelenléte a vízben a közelmúltbeli székletszennyezésre utal. Végül, az Escherichia coli könnyen és olcsón kimutatható.