4.5. Trattamento dei dati
5.1.3. Misure della sonda BactoSense®
In Figura 5.4 è rappresentato l’andamento dei TCC e della %HNA. Per evidenziare l’andamento mensile, giornaliero e orario sono state utilizzate tre diverse scale temporali, una rappresentante la durata complessiva e due più piccole estratte
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casualmente. Si può notare come da inizio luglio entrambi i valori tendano a crescere, per raggiungere un picco ad agosto, da settembre invece i valori sembrano tornare a quelli primaverili. Si nota inoltre un’ampia variabilità giornaliera nei valori di TCC e %HNA, in particolare ci sono picchi giornalieri di TCC corrispondenti a minimi di %HNA nell’intervallo orario “19-21”. Il valore massimo di TCC è stato registrato il 6 agosto alle 16:30, mentre il massimo valore di %HNA è stato registrato il 26 luglio alle 19:30.
Figura 5.4 Andamento di TCC e %HNA dal 9 maggio al 30 settembre (a), dal 16 giugno al 27 giugno e nel dettaglio nei giorni 19 e 20 giugno (b).
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In Tabella 5.5 sono riportate le statistiche descrittive di TCC e di %HNA nei quattro diversi periodi stagionali. In Figura 5.5 sono rappresentati i boxplot dei periodi stagionali e degli intervalli orari, mentre in Figura 5.6 sono rappresentati i boxplot relativi a TCC e %HNA negli intervalli orari suddivisi per periodo stagionale. Tra i vari periodi, ”Estate” presenta valori di TCC e % HNA maggiori, mentre tra gli intervalli orari, l’intervallo “19-21” presenta valori di TCC più alti e %HNA più basse, oltre che un’evidente maggior variabilità. Dai boxplot in Figura 5.6 si nota inoltre il comportamento anomalo estivo.
Tabella 5.5 Statistiche descrittive dei valori di TCC e di %HNA nei quattro periodi stagionali. Valori di media, mediana, minimo e massimo e deviazione standard espressi in [103 UFC/ml], il coefficiente di variazione è
adimensionale.
n Media Mediana σ σ* Min Max
Primavera 269 57 49 25,7 0,45 18 218 Inizio estate 264 53 46 21,1 0,40 32 174 Estate 291 142 157 64,5 0,46 41 305 Fine estate 429 60 55 25,4 0,42 30 231 Primavera 269 49 49 9,1 0,18 24 72 Inizio estate 264 46 48 7,8 0,17 21 64 Estate 291 67 71 11,3 0,17 23 86 Fine estate 429 46 48 47,8 1,04 20 68 TCC % HNA
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Figura 5.5 Boxplot dei valori di TCC (a,c) e di %HNA (b,d) per i periodi stagionali (a,b) e per gli intervalli orari (c,d).
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Per capire se vi fosse differenza significativa tra i diversi periodi stagionali e i diversi intervalli orari sono stati effettuati i test statistici riportati nella sezione 4.5.2. Dai risultati del test di Shapiro e del test di Levente si è constatato che le popolazioni non si distribuiscono normalmente e che le varianze non sono omogenee, né nei raggruppamenti orari né nei periodi stagionali. Dai p-value del test di Welch è risultato che c’è una varianza significativa sia nei periodi stagionali che negli intervalli orari, perciò si sono effettuati i test a posteriori di Conover. I p-value di quest’ultimo test sui periodi stagionali sono riportati in Tabella 5.6, sugli intervalli orari in Tabella 5.7. Dal momento che la differenza tra i periodi stagionali è risultata quasi sempre significativa, per evidenziare quali intervalli orari influissero sul risultato, sono stati svolti gli stessi test anche per la variabilità oraria all’interno dei periodi stagionali. I risultati sono riportati in Tabella 5.8. Le principali osservazioni tratte dall’analisi statistica sono le seguenti:
• il periodo “Estate” è l’unico a essere significativamente diverso dagli altri sia per TCC che per %HNA in tutti gli intervalli orari, ad eccezione che per la TCC nell’intervallo “19-21”;
• l’intervallo orario “19-21” presenta valori più alti di TCC e più bassi di %HNA in tutti i periodi ad eccezione che nel periodo “Estate”;
• i periodi “Primavera”, “Inizio Estate” e “Fine estate” non presentano differenze nei valori di TCC e %HNA, ad eccezione che nell’intervallo “14-19”;
• le differenze di TCC nei periodi stagionali si riflettono anche sulle differenze di %HNA, ad eccezione che nell’intervallo “19-21”.
Si conclude quindi che la conta cellulare in “Estate” è significativamente maggiore rispetto agli altri periodi, e che questo incremento si riflette anche in un aumento della dimensione delle cellule stesse. La variabilità oraria ha un comportamento diverso: infatti, sebbene la TCC nell’intervallo “19-21” sia la più alta, questo non porta a un aumento della dimensione delle cellule, ma a una riduzione.
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Tabella 5.6 Valori di p-value nei quattro periodi stagionali per TCC (a) e %HNA (b. Vi è differenza significativa per p-value < 0,025 (celle in azzurro).
Tabella 5.7 Valori di p-value negli intervalli orari per TCC (a) e %HNA (b). Vi è differenza significativa per p- value < 0,025 (celle in azzurro).
Periodo Primavera Inizio estate Estate Periodo Primavera Inizio estate Estate Inizio estate 0,0002 Inizio estate 0,0003
Estate 0 0 Estate 0 0
Fine estate 0,0099 0 0 Fine estate 0,0002 1 0
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Tabella 5.8 Valori di p-value nei quattro periodi suddivisi per intervallo orario per TCC (a) e %HNA (b). Vi è differenza significativa per p-value < 0,025 (celle in azzurro).
Per approfondire il rapporto tra TCC e %HNA si è cercato se vi fosse una correlazione tra i due valori. Dai grafici in Figura 5.7, nei quali sono rappresentati i valori di %HNA e HNAC in funzione di TCC, e dai valori dell’indice di correlazione
Intervallo: 06-09 Primavera Inizio estate Estate Intervallo: 09-11 Primavera Inizio estate Estate
Inizio estate 1 Inizio estate 1
Estate 0 0 Estate 0 0
Fine estate 1 1 0 Fine estate 1 1 0
Intervallo: 11-14 Primavera Inizio estate Estate Intervallo: 14-19 Primavera Inizio estate Estate
Inizio estate 1 Inizio estate 0,006
Estate 0 0 Estate 0 0
Fine estate 1 1 0 Fine estate 1 0 0
Intervallo: 19-21 Primavera Inizio estate Estate Intervallo: 21-23 Primavera Inizio estate Estate
Inizio estate 1 Inizio estate 1
Estate 1 0,015 Estate 0 0
Fine estate 1 1 1 Fine estate 1 1 0
Intervallo: 23-06 Primavera Inizio estate Estate
Inizio estate 1
Estate 0 0
Fine estate 1 0,074 0
Intervallo: 06-09 Primavera Inizio estate Estate Intervallo: 09-11 Primavera Inizio estate Estate
Inizio estate 1 Inizio estate 1
Estate 0 0 Estate 0 0
Fine estate 1 1 0 Fine estate 1 1 0
Intervallo: 11-14 Primavera Inizio estate Estate Intervallo: 14-19 Primavera Inizio estate Estate
Inizio estate 1 Inizio estate 0
Estate 0 0 Estate 0 0
Fine estate 1 0,142 0 Fine estate 1 1 0
Intervallo: 19-21 Primavera Inizio estate Estate Intervallo: 21-23 Primavera Inizio estate Estate
Inizio estate 1 Inizio estate 1
Estate 0 0 Estate 0 0
Fine estate 1 1 0 Fine estate 0,436 1 0
Intervallo: 23-06 Primavera Inizio estate Estate
Inizio estate 1
Estate 0 0
Fine estate 1 1 0
(b) (a)
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di Pearson riportati in Tabella 5.9, si nota come il periodo “Estate” (in colore rosso nei grafici) sia l’unico a presentare una correlazione positiva tra TCC e %HNA. Inoltre nel periodo “Estate” sembra esserci una relazione lineare TCC e HNAC, che presenta un R2 pari 0,94, mentre per gli altri periodi R2 è inferiore a 0,57. Dal diverso comportamento nei diversi periodi stagionali si deduce quindi che l’aumento della carica batterica abbia una causa diversa nel periodo “Estate” rispetto che negli altri periodi.
Tabella 5.9 Indici di Pearson per verificare la correlazione tra TCC e %HNA e tra TCC e HNAC nei 4 periodi stagionali (p-value del t test < 0,05 per tutte le combinazioni).
Figura 5.7 Valori di %HNA (a) e HNAC (b) in funzione di TCC.
In conclusione, il comportamento stagionale della TCC e di %HNA è concorde con la letteratura, l’aumento estivo è probabilmente dovuto alla crescita batterica favorita dall’aumento di temperatura e dal ristagno dovuto alla minor richiesta d’acqua estiva (Tabella 3.2), in accordo con gli studi di Schleich et al. (2019) e di
TCC - % HNA TCC - HNAC 1° periodo -0,43 0,70
2° periodo -0,66 0,69
3° periodo 0,63 0,99
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Liu et al. (2013). Il comportamento giornaliero di TCC e di %HNA nei periodi che non sono “Estate” è concorde con lo studio di Schleich (Schleich et al., 2019). Infatti, il picco nell’intervallo “19-21” è probabilmente dovuto alla minor richiesta pomeridiana che fa aumentare il tempo di residenza in rete (ipotesi sull’andamento della portata giornaliera da modello in Figura 5.1), seguita da un serale aumento di portata. Questo porta a un aumento di pressione che ha l’effetto di favorire il distacco del biofilm, determinando un aumento di TCC e un calo di %HNA, in accordo con Schleich et al., per i quali la %HNA è negativamente correlata a distacco da biofilm. Il comportamento giornaliero anomalo durante il periodo “Estate” è probabilmente dovuto alla minor variabilità nelle condizioni idrodinamiche in rete nei mesi estivi, che non portano ad avere valori di TCC e %HNA costanti. In generale, quindi, ammettendo che le ipotesi sulla provenienza dei batteri della frazione HNA sia corretta, l’analisi delle letture BactoSense® ha dimostrato un progressivo deterioramento della qualità dell’acqua da fine giugno, dovuto sia a crescita batterica che a distacco da biofilm, e un parziale e graduale ritorno ai valori precedenti a tale periodo a partire da settembre.
Un ultimo valore analizzato è stato SSC. L’andamento dell’intensità media di SSC_HNA e SSC_LNA è rappresentato in Figura 5.8. Si nota che SSC_HNA è sempre maggiore di SSC_LNA, in accordo con lo studio di River et al. (2016), e che quest’ultima, inoltre, ha una variazione maggiore rispetto al valore medio, sia stagionale che giornaliera. Ricordando che SSC è proporzionale alla granulosità e complessità della cellula e può essere un indicatore di un cambiamento nella composizione batterica (Baran et al., 2017), ciò potrebbe indicare una maggior complessità/granulosità della comunità batterica che fa parte del gruppo, mentre una maggior varietà della comunità batterica che fa parte del gruppo LNA. La variazione improvvisa dei valori di SSC_LNA a luglio, che porta a un avvicinamento ai valori di SSC_HNA, potrebbe essere in parte spiegata dal fatto che, come si vede in Figura 4.10, il GateHNA/LNA è leggermente spostato a sinistra nel mese di luglio:
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ciò potrebbe aver portato a una sovrastima della frazione LNA e a un avvicinamento dei due valori, in accordo con River et al. (2016), per i quali la differenza tra SSC_HNA e SSC_LNA è un indicatore della differenza tra le due comunità batteriche.
Figura 5.8 Andamento di SSC_HNA e SSC_LNA.