Vattenmikrobiologi handlar om mikroorganismer som lever i vatten eller som kan transporteras från en livsmiljö till en annan med vatten.
Vatten kan stödja tillväxten av många typer av mikroorganismer. Detta kan vara fördelaktigt. Till exempel ger den kemiska aktiviteten hos vissa jäststammar oss öl och bröd. Likaså kan tillväxten av vissa bakterier i förorenat vatten hjälpa till att smälta gifter från vattnet.
Närvaron av andra sjukdomsframkallande mikrober i vatten är dock ohälsosam och till och med livshotande. Bakterier som lever i tarmkanalen hos människor och andra varmblodiga djur, till exempel Escherichia coli, Salmonella, Shigella och Vibrio, kan till exempel förorena vatten om avföring hamnar i vattnet. Kontaminering av dricksvatten med en typ av Escherichia coli som kallas O157:H7 kan vara dödlig. Föroreningen av den kommunala vattenförsörjningen i Walkerton, Ontario, Kanada sommaren 2000 av stam O157:H7 gjorde 2 000 människor sjuka och dödade sju personer.
Tarmkanalen hos varmblodiga djur innehåller också virus som kan förorena vatten och orsaka sjukdom. Exempel är rotavirus, enterovirus och coxsackievirus.
En annan grupp mikrober som är av intresse inom vattenmikrobiologin är protozoer. De två protozoer som ger upphov till störst oro är Giardia och Cryptosporidium. De lever normalt i tarmkanalen hos djur som bäver och rådjur. Giardia och Cryptosporidium bildar under sin livscykel vilande och tåliga former som kallas cystor. Cystformerna är resistenta mot klor, som är den vanligaste formen av desinfektion av dricksvatten, och kan passera genom de filter som används i många vattenreningsverk. Om de intas i dricksvattnet kan de orsaka försvagande och långvarig diarré hos människor och kan vara livshotande för personer med nedsatt immunförsvar. Kryptosporidiumförorening av dricksvattnet i Milwaukee, Wisconsin med 1993 gjorde mer än 400 000 människor sjuka och dödade 47 personer.
Många mikroorganismer finns naturligt i söt- och saltvatten. Dessa inkluderar bakterier, cyanobakterier, protozoer, alger och små djur som roterfiskar. Dessa kan vara viktiga i den näringskedja som utgör grunden för livet i vattnet. De mikrober som kallas cyanobakterier kan till exempel omvandla solens energi till den energi de behöver för att leva. Det rikliga antalet av dessa organismer används i sin tur som föda för annat liv. De alger som trivs i vattnet är också en viktig födokälla för andra former av liv.
En mängd olika mikroorganismer lever i sötvatten. Det område av en vattenkropp som ligger nära strandlinjen (littoralzonen) är väl upplyst, grunt och varmare än andra delar av vattnet. Fotosyntetiska alger och bakterier som använder ljus som energi trivs i denna zon. Längre bort från stranden ligger den limniska zonen. Här lever också fotosyntetiska mikrober. När vattnet blir djupare blir temperaturen kallare och syrekoncentrationen och ljuset i vattnet minskar. Nu trivs inte mikrober som kräver syre. I stället dominerar lila och gröna svavelbakterier, som kan växa utan syre. På botten av sötvatten (den bentiska zonen) är det slutligen få mikrober som överlever. Bakterier som kan överleva i avsaknad av syre och solljus, t.ex. metanproducerande bakterier, frodas.
Saltvatten utgör en annan miljö för mikroorganismer. Den högre saltkoncentrationen, det högre pH-värdet och de lägre näringsämnena i förhållande till sötvatten är dödliga för många mikroorganismer. Men saltälskande (halofila) bakterier finns i överflöd nära ytan, och vissa bakterier som också lever i sötvatten är rikligt förekommande (t.ex. Pseudomonas och Vibrio). År 2001 visade forskare dessutom att den uråldriga form av mikrobiellt liv som kallas arkebakterier är en av de dominerande livsformerna i havet. Archaebakteriernas roll i havets näringskedja är ännu inte känd, men måste vara av vital betydelse.
En annan mikroorganism som finns i saltvatten är en typ av alger som kallas dinoflagellelater. Den snabba tillväxten och förökningen av dinoflagellater kan göra vattnet rött. Denna ”röda flodvåg” tömmer vattnet på näringsämnen och syre, vilket kan leda till att många fiskar dör. Dessutom kan människor bli sjuka genom att äta förorenad fisk.
Vatten kan också vara ett idealiskt sätt att transportera mikroorganismer från en plats till en annan. Till exempel vet man nu att det vatten som transporteras i fartygsskroppen för att stabilisera fartygen under deras havsresor är ett sätt att transportera mikroorganismer runt om i världen. En av dessa organismer, en bakterie som kallas Vibrio cholerae, orsakar livshotande diarré hos människor.
Drickvatten behandlas vanligtvis för att minimera risken för mikrobiell kontaminering. Vikten av dricksvattenbehandling har varit känd i århundraden. Under förkristen tid praktiserades till exempel förvaring av dricksvatten i kannor av metall. Nu känner man till den antibakteriella effekten av vissa metaller. På samma sätt har kokning av dricksvatten, som ett sätt att skydda vattnet, varit känt sedan länge.
Kemikalier som klor eller klorderivat har varit ett populärt sätt att döda bakterier som Escherichia coli i vatten sedan de första decennierna av 1900-talet. Andra bakteriedödande behandlingar som blir alltmer populära är användningen av en gas som kallas ozon och inaktivering av mikrobernas genetiska material med hjälp av ultraviolett ljus. Mikroberna kan också avlägsnas fysiskt från vattnet genom att vattnet passerar genom ett filter. Moderna filter har hål i sig som är så små att även så små partiklar som virus kan fångas upp.
En viktig aspekt av vattenmikrobiologi, särskilt när det gäller dricksvatten, är testning av vattnet för att säkerställa att det är säkert att dricka. Testning av vattenkvaliteten kan göras på flera olika sätt. Ett populärt test mäter vattnets turbiditet. Turbiditeten ger en indikation på mängden suspenderat material i vattnet. Om material som jord finns i vattnet finns det vanligtvis också mikroorganismer i vattnet. Förekomsten av partiklar, även så små som bakterier och virus, kan minska vattnets klarhet. Turbiditet är ett snabbt sätt att indikera om vattenkvaliteten försämras och därmed om åtgärder bör vidtas för att åtgärda vattenproblemet.
I många länder är vattenmikrobiologi också föremål för lagstiftning. I förordningar anges hur ofta vattenkällor ska provtas, hur provtagningen ska gå till, hur analysen ska utföras, vilka mikrober som påvisas och vilka gränsvärden som är acceptabla för målmikroorganismerna i vattenprovet. Testning av mikrober som orsakar sjukdom (dvs. Salmonella typhymurium och Vibrio cholerae) kan vara dyrt, och om bakterierna förekommer i små mängder kan de undgå att upptäckas. Istället ger andra bakterier med större antal bakterier en indikation på fekal förorening av vattnet. Escherichia coli har använts som indikator på fekal förorening i årtionden. Bakterien förekommer i tarmkanalen i stora mängder och är talrikare än de sjukdomsframkallande bakterierna och virusen. Chansen att upptäcka Escherichia coli är större än att upptäcka de egentliga sjukdomsframkallande mikroorganismerna. Escherichia coli har också den fördelen att den inte kan växa och föröka sig i vatten (utom i tropiska länders varma och matfyllda vatten). Närvaron av bakterien i vatten är därför ett tecken på fekal förorening nyligen. Slutligen kan Escherichia coli påvisas enkelt och billigt.