Microbiologia apei se ocupă de microorganismele care trăiesc în apă sau care pot fi transportate de la un habitat la altul prin apă.

Apa poate susține creșterea multor tipuri de microorganisme. Acest lucru poate fi avantajos. De exemplu, activitățile chimice ale anumitor tulpini de drojdii ne oferă bere și pâine. De asemenea, creșterea unor bacterii în apa contaminată poate ajuta la digerarea otrăvurilor din apă.

Cu toate acestea, prezența în apă a altor microbi cauzatori de boli este nesănătoasă și chiar amenințătoare pentru viață. De exemplu, bacteriile care trăiesc în tractul intestinal al oamenilor și al altor animale cu sânge cald, cum ar fi Escherichia coli, Salmonella, Shigella și Vibrio, pot contamina apa dacă fecalele pătrund în apă. Contaminarea apei potabile cu un tip de Escherichia coli cunoscut sub numele de O157:H7 poate fi fatală. Contaminarea rezervei municipale de apă din Walkerton, Ontario, Canada, în vara anului 2000, de către tulpina O157:H7 a îmbolnăvit 2.000 de persoane și a ucis șapte persoane.

Tractul intestinal al animalelor cu sânge cald conține, de asemenea, viruși care pot contamina apa și pot provoca boli. Printre exemple se numără rotavirusul, enterovirusurile și coxsackievirus.

Un alt grup de microbi de interes în microbiologia apei sunt protozoarele. Cele două protozoare cele mai îngrijorătoare sunt Giardia și Cryptosporidium. Acestea trăiesc în mod normal în tractul intestinal al animalelor, cum ar fi castorii și căprioarele. Giardia și Cryptosporidium formează forme latente și rezistente numite chisturi în timpul ciclului lor de viață. Formele de chisturi sunt rezistente la clor, care este cea mai populară formă de dezinfectare a apei potabile, și pot trece prin filtrele utilizate în multe stații de tratare a apei. Dacă sunt ingerate în apa potabilă, acestea pot provoca diaree debilitantă și prelungită la om și pot pune în pericol viața persoanelor cu un sistem imunitar deficitar. Contaminarea cu Cryptosporidium a apei potabile din Milwaukee, Wisconsin cu în 1993 a îmbolnăvit peste 400.000 de oameni și a ucis 47 de persoane.

Multe microorganisme se găsesc în mod natural în apa dulce și sărată. Acestea includ bacterii, cianobacterii, protozoare, alge și animale mici, cum ar fi rotiferele. Acestea pot fi importante în lanțul trofic care stă la baza vieții în apă. De exemplu, microbii numiți cianobacterii pot converti energia soarelui în energia de care au nevoie pentru a trăi. Numărul abundent al acestor organisme este, la rândul său, folosit ca hrană pentru alte forme de viață. Algele care se dezvoltă în apă sunt, de asemenea, o sursă importantă de hrană pentru alte forme de viață.

O varietate de microorganisme trăiesc în apa dulce. Regiunea unui corp de apă din apropierea țărmului (zona litorală) este bine luminată, puțin adâncă și mai caldă decât alte regiuni ale apei. Algele fotosintetice și bacteriile care folosesc lumina ca energie prosperă în această zonă. Mai departe de țărm se află zona limnitică. Aici trăiesc, de asemenea, microbii fotosintetici. Pe măsură ce apa se adâncește, temperaturile devin mai reci, iar concentrația de oxigen și lumina din apă scad. Acum, microbii care au nevoie de oxigen nu prosperă. În schimb, domină bacteriile purpurii și verzi ale sulfului, care pot crește fără oxigen. În cele din urmă, pe fundul apelor dulci (zona bentonică), puțini microbi supraviețuiesc. Bacteriile care pot supraviețui în absența oxigenului și a luminii solare, cum ar fi bacteriile producătoare de metan, prosperă.

Apa sărată prezintă un mediu diferit pentru microorganisme. Concentrația mai mare de sare, pH-ul mai ridicat și nutrienții mai puțini, în raport cu apa dulce, sunt letale pentru multe microorganisme. Dar, bacteriile iubitoare de sare (halofile) abundă în apropierea suprafeței, iar unele bacterii care trăiesc și în apa dulce sunt numeroase (de exemplu, Pseudomonas și Vibrio). De asemenea, în 2001, cercetătorii au demonstrat că forma antică de viață microbiană cunoscută sub numele de archaebacteria este una dintre formele dominante de viață din ocean. Rolul archaebacteriilor în lanțul trofic oceanic nu este încă cunoscut, dar trebuie să fie de o importanță vitală.

Un alt microorganism care se găsește în apa sărată este un tip de alge cunoscute sub numele de dinoflagelate. Creșterea și înmulțirea rapidă a dinoflagelatelor poate face ca apa să devină roșie. Această „maree roșie” sărăcește apa de nutrienți și oxigen, ceea ce poate provoca moartea multor pești. De asemenea, oamenii se pot îmbolnăvi dacă mănâncă pește contaminat.

Apa poate fi, de asemenea, un mijloc ideal de transport al microorganismelor dintr-un loc în altul. De exemplu, apa care este transportată în carenele navelor pentru a stabiliza navele în timpul călătoriilor lor pe ocean este acum cunoscută ca fiind un mijloc de transport al microorganismelor în jurul globului. Unul dintre aceste organisme, o bacterie numită Vibrio cholerae, provoacă diaree care pune în pericol viața oamenilor.

Apa potabilă este de obicei tratată pentru a minimiza riscul de contaminare microbiană. Importanța tratării apei potabile este cunoscută de secole. De exemplu, în perioada precreștină se practica depozitarea apei potabile în ulcioare din metal. Acum, este cunoscut efectul antibacterian al unor metale. În mod similar, fierberea apei potabile, ca mijloc de protecție a apei, este cunoscută de mult timp.

Produsele chimice, cum ar fi clorul sau derivații de clor, au fost un mijloc popular de distrugere a bacteriilor, cum ar fi Escherichia coli, din apă încă din primele decenii ale secolului al XX-lea. Alte tratamente de distrugere a bacteriilor care devin din ce în ce mai populare includ utilizarea unui gaz numit ozon și dezactivarea materialului genetic al microbului prin utilizarea luminii ultraviolete. Microbii pot fi, de asemenea, excluși fizic din apă prin trecerea apei printr-un filtru. Filtrele moderne au găuri în ele care sunt atât de mici încât chiar și particule atât de minuscule precum virușii pot fi prinse.

Un aspect important al microbiologiei apei, în special pentru apa potabilă, este testarea apei pentru a se asigura că aceasta este potabilă. Testarea calității apei se poate face în mai multe moduri. Un test popular măsoară turbiditatea apei. Turbiditatea oferă o indicație a cantității de material în suspensie din apă. În mod normal, dacă în apă sunt prezente materiale precum solul, atunci vor fi prezente și microorganisme. Prezența particulelor, chiar și a celor mai mici, cum ar fi bacteriile și virușii, poate diminua claritatea apei. Turbiditatea este o modalitate rapidă de a indica dacă calitatea apei se deteriorează și, astfel, dacă trebuie luate măsuri pentru a corecta problema apei.

În multe țări, microbiologia apei face, de asemenea, obiectul legislației. Reglementările specifică frecvența de prelevare a probelor din sursele de apă, modul de prelevare a probelor, modul în care se va efectua analiza, ce microbi sunt detectați și limitele acceptabile pentru microorganismele țintă din proba de apă. Testarea microbilor care provoacă boli (de exemplu, Salmonella typhymurium și Vibrio cholerae) poate fi costisitoare și, dacă bacteriile sunt prezente în număr mic, acestea pot scăpa de detectare. În schimb, alte bacterii mai numeroase oferă o indicație a poluării fecale a apei. Escherichia coli a fost utilizată ca indicator al poluării fecale timp de decenii. Bacteria este prezentă în tractul intestinal în număr foarte mare și este mai numeroasă decât bacteriile și virușii care cauzează boli. Șansele de detectare a Escherichia coli sunt mai mari decât cele de detectare a microorganismelor care provoacă boli reale. Escherichia coli are, de asemenea, avantajul de a nu fi capabilă să crească și să se reproducă în apă (cu excepția apelor calde și încărcate cu alimente din țările tropicale). Astfel, prezența bacteriei în apă este un indiciu al unei poluări fecale recente. În sfârșit, Escherichia coli poate fi detectată ușor și ieftin.

.