A microbiologia da água preocupa-se com os microorganismos que vivem na água, ou podem ser transportados de um habitat para outro pela água.
A água pode suportar o crescimento de muitos tipos de microorganismos. Isto pode ser vantajoso. Por exemplo, as atividades químicas de certas cepas de leveduras nos fornecem cerveja e pão. Além disso, o crescimento de algumas bactérias na água contaminada pode ajudar a digerir os venenos da água.
No entanto, a presença de outras doenças que causam micróbios na água é insalubre e até ameaçadora de vida. Por exemplo, bactérias que vivem no trato intestinal de humanos e outros animais de sangue quente, tais como Escherichia coli, Salmonella, Shigella e Vibrio, podem contaminar a água se as fezes entrarem na água. A contaminação da água potável com um tipo de Escherichia coli conhecido como O157:H7 pode ser fatal. A contaminação do abastecimento de água municipal de Walkerton, Ontário, Canadá no verão de 2000 pela estirpe O157:H7 adoeceu 2.000 pessoas e matou sete pessoas.
O tracto intestinal dos animais de sangue quente também contém vírus que podem contaminar a água e causar doenças. Exemplos incluem rotavírus, enterovírus e coxsackievirus.
Outros grupos de micróbios de preocupação em microbiologia da água são os protozoários. Os dois protozoários mais preocupantes são o Giardia e o Cryptosporidium. Eles vivem normalmente no tracto intestinal de animais como o castor e o veado. A Giardia e o Cryptosporidium formam formas adormecidas e resistentes chamadas quistos durante os seus ciclos de vida. As formas de cisto são resistentes ao cloro, que é a forma mais popular de desinfecção da água potável, e podem passar através dos filtros utilizados em muitas estações de tratamento de água. Se ingeridos na água potável, podem causar debilitação e diarreia prolongada nos seres humanos, e podem ser uma ameaça de vida para as pessoas com sistemas imunitários deficientes. A contaminação Cryptosporidium da água potável de Milwaukee, Wisconsin com em 1993 adoeceu mais de 400.000 pessoas e matou 47 pessoas.
Muitos microrganismos são encontrados naturalmente na água doce e salgada. Estes incluem bactérias, cianobactérias, protozoários, algas, e pequenos animais como os rotíferos. Estes podem ser importantes na cadeia alimentar que forma a base da vida na água. Por exemplo, os micróbios chamados cianobactérias podem converter a energia do sol na energia que ele precisa para viver. Os números abundantes destes organismos, por sua vez, são usados como alimento para outras vidas. As algas que prosperam na água também são uma importante fonte de alimento para outras formas de vida.
Uma variedade de microrganismos vive na água doce. A região de um corpo de água perto da linha de costa (a zona litoral) é bem iluminada, mais rasa e mais quente do que outras regiões da água. Algas fotossintéticas e bactérias que utilizam a luz como energia prosperam nesta zona. Mais longe da costa está a zona limnítica. Os micróbios fotossintéticos também vivem aqui. À medida que a água se aprofunda, as temperaturas tornam-se mais frias e a concentração de oxigénio e luz na água diminui. Agora, os micróbios que precisam de oxigénio não prosperam. Em vez disso, as bactérias roxas e verdes de enxofre, que podem crescer sem oxigênio, dominam. Finalmente, no fundo das águas doces (a zona bentônica), poucos micróbios sobrevivem. As bactérias que podem sobreviver na ausência de oxigênio e luz solar, tais como bactérias produtoras de metano, prosperam.
A água salgada apresenta um ambiente diferente para microorganismos. A maior concentração de sal, maior pH, e menores nutrientes, em relação à água doce, são letais para muitos microrganismos. Mas, bactérias amantes do sal (halofílicas) abundam perto da superfície, e algumas bactérias que também vivem em água doce são abundantes (ou seja, Pseudomonas e Vibrio). Também, em 2001, pesquisadores demonstraram que a antiga forma de vida microbiana conhecida como arquebactérias é uma das formas de vida dominantes no oceano. O papel das arquebactérias na cadeia alimentar oceânica ainda não é conhecido, mas deve ser de importância vital.
Outros microorganismos encontrados em água salgada são um tipo de algas conhecidas como dinoflageladas. O rápido crescimento e multiplicação dos dinoflagelados pode tornar a água vermelha. Esta “maré vermelha” esgota a água de nutrientes e oxigénio, o que pode causar a morte de muitos peixes. Além disso, os seres humanos podem adoecer comendo peixes contaminados.
A água também pode ser um meio ideal para transportar microorganismos de um lugar para outro. Por exemplo, a água que é transportada nos cascos dos navios para estabilizar os navios durante as suas viagens oceânicas é agora conhecida por ser um meio de transporte de microrganismos ao redor do globo. Um destes organismos, uma bactéria chamada Vibrio cholerae, causa diarréia que ameaça a vida em humanos.
A água potável é normalmente tratada para minimizar o risco de contaminação microbiana. A importância do tratamento da água potável é conhecida há séculos. Por exemplo, nos tempos pré-cristãos era praticado o armazenamento de água potável em jarros feitos de metal. Agora, o efeito anti-bacteriano de alguns metais é conhecido. Da mesma forma, a ebulição da água potável, como meio de protecção da água, há muito que é conhecida.
Químicos como o cloro ou derivados do cloro têm sido um meio popular de matar bactérias como a Escherichia coli na água desde as primeiras décadas do século XX. Outros tratamentos de eliminação de bactérias que estão a tornar-se cada vez mais populares incluem o uso de um gás chamado ozono e a desactivação do material genético do micróbio através do uso de luz ultravioleta. Os micróbios também podem ser fisicamente excluídos da água ao passar a água através de um filtro. Os filtros modernos têm buracos tão pequenos que mesmo partículas tão minúsculas como vírus podem ficar presas.
Um aspecto importante da microbiologia da água, particularmente para água potável, é o teste da água para garantir que ela é segura para beber. Os testes de qualidade da água podem ser feitos de várias maneiras. Um teste popular mede a turbidez da água. A turvação dá uma indicação da quantidade de material em suspensão na água. Tipicamente, se material como o solo estiver presente na água, então microorganismos também estarão presentes. A presença de partículas, mesmo pequenas como bactérias e vírus, pode diminuir a claridade da água. A turbidez é uma forma rápida de indicar se a qualidade da água está se deteriorando e, portanto, se devem ser tomadas medidas para corrigir o problema da água.
Em muitos países, a microbiologia da água também é o tema da legislação. Os regulamentos especificam com que frequência as fontes de água são amostradas, como a amostragem é feita, como a análise será realizada, que micróbios são detectados e os limites aceitáveis para os microrganismos alvo na amostra de água. Testes para micróbios que causam doenças (isto é, Salmonella typhymurium e Vibrio cholerae) podem ser caros e, se as bactérias estiverem presentes em baixo número, elas podem escapar à detecção. Em vez disso, outras bactérias mais numerosas fornecem uma indicação de poluição fecal da água. A Escherichia coli tem sido usada como um indicador da poluição fecal durante décadas. A bactéria está presente no tracto intestinal em grande número e é mais numerosa do que as bactérias e vírus causadores de doenças. As chances de detectar a Escherichia coli é melhor do que detectar os microorganismos causadores da doença. A Escherichia coli também tinha a vantagem de não ser capaz de crescer e de se reproduzir na água (excepto nas águas quentes e cheias de alimentos dos países tropicais). Assim, a presença da bactéria na água é indicativa de poluição fecal recente. Finalmente, a Escherichia coli pode ser detectada de forma fácil e barata.