Микроорганизмы в воде. Микроорганизмы воды Бактерии живущие в воде названия

Численность и состав микроорганизмов в воде обусловлены физико-химическим состоянием, содержанием питательных веществ, флорой и фауной, глубиной водоёма, выпуском сточных и промышленных вод без очистных сооружений и др. В сравнительно чистых водоёмах встречаются разнообразные микроорганизмы, поступающие из почвы. К ним относятся палочки, кокки, спириллы, грибы, простейшие, вирусы и плазмиды. При поступлении в воду большого количества органических веществ в ней обнаруживаются клостридии и другие анаэробы, аэробные бактерии, вибрионы, спирохеты. Загрязнение водоёмов патогенными, условно-патогенными микроорганизмами происходит в результате поступления в них сточных вод из прибрежных населённых пунктов, а также промышленных вод, богатых органическими соединениями. Микрофлора почвы, вымываемой грунтовыми и поверхностными водами, загрязняет водоёмы, реки, озёра и прибрежные воды морей. Кроме того, выпуск сточных вод с судов, стирка белья, купание лошадей, попадание вводу трупов животных, погибших от инфекций, также способствует загрязнению водоёмов патогенными микробами. При загрязнении водоёмов сточными водами в них обнаруживаются E. coli, Enterobacter, Str.faecalis, Cl. perfringens и др. Несмотря на процессы самоочищения водоёмов от условно-патогенных и патогенных микроорганизмов, последние могут стать причиной возникновения водных эпидемий, острых кишечных инфекций: сальмонеллёзов, дизентерии, холеры. Они возникают при авариях канализационной системы и поступлении сточных вод в открытые водоёмы, особенно в водопроводную сеть. Санитарно-гигиеническая оценка воды производится не только по наличию в ней E. coli, но и по степени обсеменённости воды этим микробом. Для этого определяют микробное число воды (количество микробов в 1мл воды), коли-титр (титр –наименьшее количество воды в мл в кот. содержится 1 кишечная палочка) и коли-индекс (количество кишечных палочек в 1 л воды). Для определения коли-титра и коли-индекса применяют метод мембранных фильтров (через нитроцеллюлозный фильтр фильтруют определенный объем воды, кот. затем засевают на среду Эндо. Киш-я палочка дает красные колонии с металлич-м блеском). Так же применяется двухфазный бродильный метод (берут 9 проб: 3 пробы по 100мл, 3 пробы по 10 мл, 3 по 1 мл и засевают в среду Эйкмана (глюкозо пептонная среда + индикатор Андреде). Если есть киш-я палочка то среда мутнеет из индикатор становится желтый, затем сеют на среду Эндо, чтобы убедиться что это киш-я палочка. По госту коли-титр – 333, коли-индекс – 3.

Санитарно-показательные микробы воды: кишечная палочка, палочка перфрингенс, протей, энтерококк.

2. Гуморальный иммунный ответ: первичный, вторичный, местный, гнт. Механизмы развития.

ГУМОРАЛЬНЫЕ ИММУННЫЕ РЕАКЦИИ

В гуморальных иммунных реакциях участвуют три клеточных типа: макрофаги (Аг-представляющие клетки), Т-хелперы и В-лимфоциты.

Аг-представляющие клетки фагоцитируют микроорганизм и перерабатывают его, расщепляя на фрагменты (процессинг Аг). Фрагменты Аг выставляются на поверхности Аг-представляющей клетки вместе с молекулой МНС. Комплекс «Аг-молекула МНС класса II» предъявляется Т-хелперу. Распознавание комплекса Т-хелпером стимулирует секрецию ИЛ-1 макрофагами.

Т-хелпер под действием ИЛ-1 синтезирует ИЛ-2 и рецепторы к ИЛ-2; последний по аутокринному механизму стимулирует пролиферацию Т-хелперов, а также ЦТЛ.

В-лимфоцит. Активация В-лимфоцита предполагает прямое взаимодействие Аг с молекулой Ig на поверхности В-клетки. В этом случае сам В-лимфоцит перерабатывает Аг и представляет его фрагмент в связи с молекулой МНС II на своей поверхности. Этот комплекс распознаёт Т-хелпер, отобранный при помощи того же Аг. Узнавание рецептором Т-хелпера комплекса Aг-молекула МНС класса II на поверхности В-лимфоцита приводит к секреции Т-хелпером ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-5 и у-ИФН, под действием которых В-клетка размножается, образуя клон плазматических клеток (плазмоцитов). Плазмоциты синтезируют AT . Секрецию AT стимулирует ИЛ-6, выделяемый активированными Т-хелперами. Часть зрелых В-лимфоцитов после антигензависимой дифференцировки циркулирует в организме в виде клеток памяти.

Первичный ответ. Появлению AT предшествует латентный период продолжительностью 3-5 сут. В это время происходит распознавание Аг и образование клонов плазматических клеток. Затем наступает логарифмическая фаза, соответствующая поступлению AT в кровь; её продолжительность - 7-15 сут. Постепенно титры AT достигают пика и наступает стацио нарная фаза, продолжительностью 15-30 сут. Её сменяет фаза снижения титров AT, длящаяся 1-6 мес. Особенности первич ного ответа - низкая скорость антитело образования и появление сравнительно невысоких титров AT .

Вторичный ответ. После антигенной стимуляции часть В- и Т-лимфоцитов циркулирует в виде клеток памяти. Особенности вторичного иммунного ответа - высокая скорость анти телообразования , появление максимальных титров AT и длительное (иногда многолетнее) их циркулирование. Основные характеристики вторичного ответа: образование AT индуцируется значительно меньшими дозами Аг; индуктивная фаза сокращается до 5-6 ч; среди AT доминируют IgG с большой аффинностью, пик их образования наступает раньше (3-5 сут); AT образуются в более высоких титрах и циркулируют в организме длительное время.

ГНТ связанна с выработкой специфическтх антител, имеет стериотипное течение,которое может закончиться смертью. Тучной клеткой выделяются медиаторы (серотонин, гистамин) может привести к анафикатическому шоку. Она может проявляться в виде, атопических болезней, сывороточной болезни, феномена Артюса.

Вода — это одна из наиболее благоприятных сред для жизни и размножения бактерий. В разных водоемах и резервуарах содержится разное количество бактерий. Но везде они выполняют свои функции — поддерживают баланс, обеспечивают экосистему питательными веществами, кислородом, устраняют органические остатки.

По одной из самых распространенных научных теорий, бактерии называют древнейшими, вполне возможно, первыми живыми организмами на Земле. Микробы населяют даже самые экстремальные по условиям места планеты. Например, анаэробным бактериям для жизни не нужен кислород. Общая масса бактерий в биосфере Земли составляет примерно 350-550 млрд. тонн.

Впервые микробы были рассмотрены в микроскоп естествоиспытателем из Нидерландов Антони ван Левенгуком в 1676 году. Метаболизм микроорганизмов, их физиологию начал исследовать Луи Пастер, обнаруживший болезнетворное влияние бактерий на организм.

Самой оптимальной средой обитания простейших, к которым относятся и анаэробные бактерии, является вода. В различных водоемах состав бактерий может варьироваться, в зависимости от многих факторов:

температура среды,
насыщенность солями,
стоячая вода или проточная,
отсутствие или наличие солнечного света.

Микроорганизмы, живущие в аквариуме, помимо вреда, приносимого некоторыми видами, могут оказывать положительное воздействие. Полезные микроорганизмы очищают аквариум от аммиака, находящегося в отходах жизнедеятельности его жильцов. Если микроорганизмы Nitrosomonas перерабатывают аммиак в аквариуме в нитриты, то род Nitrobacter превращает нитриты в нитраты, очищая стоячую воду аквариума (и завершая круговорот азота). Полезные бактерии-сапрофиты, не портят воду в аквариуме, а наоборот, – очищают ее, питаясь гниющими водорослями, кормом и продуктами жизнедеятельности рыбок. К болезнетворным (патогенным) микробам относятся такие бактерии, как:

Aeromonas – вызывает аэромоноз, при котором окраска рыб тускнеет, они перестают есть. Лечится с помощью вакцины ВЮС-2.

Pseudomonas – условно-патогенные бактерии. При недостаточном питании рыб и нарушенной биологической сбалансированности среды вызывают язвы, ослизнение и гибель рыбок. Можно убить бисептолом.
Edwardsiella tarda – опасна для золотых рыбок заражением кишечного тракта, приводящим к гибели. Обезвредить данные микробы возможно при помощи окситетрациклина и бисептола, добавленного в воду аквариума.
Грамотрицательная палочка провоцирует фурункулез, то есть образует язвы у рыбок. В аквариум проникает с частями грунта и грязной водой. При заражении рыбки должны быть перемещены в отдельный аквариум с раствором левомицетина.

Бактерии в скважинах

Ни один организм на нашей планете не способен обойтись без питьевой воды. Но помимо этой функции, вода из крана может представлять угрозу и быть опасной для организма человека. Таковой ее делают вирусы и микроорганизмы, находящиеся в ней.

Каждая капля питьевой воды, если рассмотреть под микроскопом, содержит бесчисленное количество разнообразных полезных и опасных бактерий и вирусов. Полное избавление от них невозможно. Даже если допустить возможность полной дезинфекции, обеспечиваемой обратным осмосом и кипячением, микробы снова попадут в воду из воздуха, крана, посуды и прочих мест. Именно поэтому критерии допустимости к использованию питьевой воды из крана в медицинской практике не категоричны, но исключают наличие патогенных микробов, то есть тех, которые могут способствовать развитию заболевания.

Опасными для человеческого здоровья являются патогенные бактерии. К этому списку относятся, в частности:

Sallmonella typhi, non-typhi (сальмонелла);
Shiqella;
Campylobacter coli, C. jejuni;
Vibrio cholerae (холерный вибрион) и прочие.

Существуют и обитающие в воде вирусы. Наиболее заразный – вирус гепатита А (вызывает болезнь Боткина). Такой вирус ежегодно подхватывают около миллиона человек во всем мире. Вирус поражает печень и селезенку. Устраняется из воды путем обратного осмоса или использованием мембранного фильтра.

Ротавирусы – это вирусы, которые обитают в воде и вызывают болезнь, в народе называемую кишечным гриппом. Чаще поражает детей, а также людей, которые за ними ухаживают. В результате заражения вирусом появляются общие симптомы кишечного отравления (рвота, боли в животе), повышается температура. Устранить вирус из воды легко кипячением.

Определение микроорганизмов в питьевой воде

Очень сложным и дорогостоящим является определение всех микроорганизмов, находящихся в образце питьевой воды из скважины. Поэтому в лабораторных условиях определяют наличие лишь самых легко обнаруживаемых представителей микрофлоры, которые могут свидетельствовать о наличии иных, более опасных анаэробных бактерий в воде. К таковым относят колиморфные микроорганизмы.

Колиморфные микробы, имеющие форму палочек и относящиеся к грамотрицательным микроорганизмам, попадают в питьевую воду и скважины в основном с фекальными стоками. К ним относятся такие названия:

Escherichia,
Citrobacter,
Enterobacter,
Klebsiella.

Не допускается содержание колиморфных микробов в водопроводной и питьевой воде из скважин. Их наличие свидетельствует о загрязнении или о недостаточной очистке воды. Если под микроскопом обнаружены данные микробы, обязателен тест на присутствие термотолерантных колиморфных бактерий.

Итак, сапрофитные бактерии либо изначально присутствуют в стоячей воде скважины, либо попадают туда при монтаже водопровода. Для того, чтобы очистить питьевую воду, сначала необходимо произвести анализы воды и взять пробу. Для взятия пробы емкость должна быть обеззаражена, должны быть с мылом вымыты руки, также нужно продезинфицировать кран. Вода из скважин должна быть доставлена в лабораторию на анализ не более, чем через два часа после забора.

Борьба с патогенными бактериями

Самый простой способ очистить воду – кипячение. Это самый доступный и широко распространенный метод избавления от болезнетворных микроорганизмов. Еще один способ – растворенная в воде таблетка хлора, но нужно учитывать количество воды, а также вредность вещества.

Использование йода – также один из способов избавиться от микроорганизмов. Для этого нужно нагреть воду, чтобы она была теплой. После этого в воду добавляют препарат йода и около получаса настаивают. Также один из вариантов – ультрафиолет.

Можно также избавиться от анаэробных бактерий, не прибегая к кипячению. Одним из распространенных способов дезинфекции является замораживание воды с последующим получением талой. О полезных свойствах талой воды известно давно. Способ так же прост и хорош, как кипячение, но имеет важное преимущество – талая вода не теряет кислород, необходимый организму человека. Метод замораживания воды вполне эффективен и не требует дополнительных мер дезинфекции. Следует помнить, что, прокипятив дополнительно талую воду, можно не только не получить пользы, но и нанести ущерб качеству воды.

Как избавиться от анаэробных и прочих бактерий в питьевой или талой воде, не прибегая к кипячению и химическим способам? Серебро уничтожает микробы из скважин, в том числе и анаэробные, не принося воде никакого вреда. Если после применения серебра посмотреть на каплю воды из скважины под микроскопом, вряд ли удастся обнаружить там болезнетворных микробов, в том числе анаэробных. Этот метод хорош для резервуаров со стоячей водой:

колодцы,
скважины,
накопительные емкости.

Множество микроорганизмов также живет в соленой воде морей. При этом соленая вода является неблагоприятной средой для болезнетворных бактерий. Несмотря на то, что в чайной ложке соленой морской воды живут до 5 миллионов микроорганизмов, почти все они относятся к цианобактериям и не несут вреда для здоровья человека.

На прошлой неделе санслужба вынесла запрет на купание детей в озере Суховляны. В воде обнаружено превышение колиморфных бактерий, которые могут вызвать инфекционные заболевания у детей. Откуда берутся бактерии и почему рекомендациями специалистов не стоит пренебрегать, разбиралась автор Зеленого портала Гродненщины.

Самой заселённой микроорганизмами сферой является почва. Однако и вода также является естественной средой обитания многих микробов, и среди них встречается немало опасных для человека. Вода является фактором передачи многих инфекционных заболеваний и источником распространения инфекционных болезней , возникновения эпизоотий и эпидемий.

В основном населена микроорганизмами вода открытых источников: реки, озера. Чем вода сильнее загрязнена органическими остатками, тем больше в ней микробов.

В наши озера и реки вместе с загрязненными ливневыми, талыми и сточными водами, неочищенными городскими отходами, мусором попадают как представители нормальной микрофлоры человека и животных (кишечная палочка, энтерококки, клостридии), так и возбудители кишечных инфекций (брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры, лептоспироза, энтеровирусных инфекций). Некоторые из них могут даже размножаться в воде - холерный вибрион, легионеллы.

Бактериологические исследования воды в основном состоят в обнаружении колибактерий (особенно кишечной палочки - Escherichia coli) и некоторых других спорообразующихся бактерий. Кишечная палочка является постоянным обитателем кишечника человека и животных, следовательно, ее присутствие в питьевой воде является индикатором фекального загрязнения. Чем выше концентрация бактерий группы кишечной палочки, тем вероятнее присутствие таких бактерий, как сальмонеллы, возбудители дизентерии и холеры. Их количество не должно превышать 100 в 1 л в зоне купания и не более 20 в 1 л воды бассейнов и морской воды.

Существует ещё и группа микроорганизмов, которые постоянно живут и размножаются в воде. К ним относятся микрококки, сарцины, бактерии рода протей, псевдомонад, представители рода лептоспир.

Выживаемость в воде микроорганизмов весьма различна и зависит от конкретного вида. Так, шигеллы, холерный вибрион, бруцеллы сохраняют в воде свою жизнеспособность от нескольких дней до нескольких недель. Энтеровирусы, вирус гепатита А, сальмонеллы, лептоспиры – несколько месяцев. Бактериальные споры, как и почве, сохраняют в воде свою способность к прорастанию многие годы. Возбудитель сибирской язвы может сохраняться в воде до 3 лет, возбудитель туберкулеза до 1 года.

Имеется группа болезней, для которых характерен водный путь распространения (паратифы, лептоспирозы).

Наибольшее количество микробов в водоёмах находится в поверхностных слоях (в слое 10 см от поверхности воды) прибрежных зон. С удалением от берега и увеличением глубины количество микробов уменьшается. В чистой воде находится 100- 200 микробных клеток в 1 мл, а в загрязненной - 100- 300 тыс. и больше.

Что касается грунтовых вод, то они фильтруются через слои почвы и на большой глубине они будут практически стерильными, поэтому в них если и будут содержаться микроорганизмы, то лишь в единичном количестве.

Вода является естественной средой обитания микроорганизмов, не всех, но достаточно многих. Микроорганизмы способны осуществлять в воде все процессы своей жизнедеятельности, проводя при этом разложение различных органических соединений. Они способны жить, размножаться, участвовать в процессах круговорота углерода, азота, различных элементов. Количественный и качественный состав микробиоты разных природных вод различается и весьма разнообразен.

В воде открытых водоемов обитают самые разные микроорганизмы: палочковидные бактерии, кокки, вибрионы, спириллы, спирохеты, различные фотосинтезирующие бактерии, грибы, вирусы, плазмиды, простейшие...

Количественный и качественный состав микробиоты воды зависит от ее происхождения. Например, галофильные бактерии обитают в морской воде.

Количество микроорганизмов регламентируется в основном содержанием в воде органических веществ. Многие микроорганизмы хорошо размножаются в воде, и их количество может достигать миллионов в одном миллилитре. Вода, просачиваясь через почву, подвергается своеобразной природной фильтрации, поэтому грунтовые воды значительно чище воды открытых водоемов.

Количество микроорганизмов в открытых водоемах зависит от множества факторов: климатических условий, времени года, загрязнения сточными водами и отходами предприятий. К сожалению, практически постоянно во все реки, озера, моря из населенных пунктов выбрасывается загрязненная, высококонтаминированная вода, содержащая огромное количество микроорганизмов и органических веществ. Постоянные выбросы приводят к тому, что в воде не успевают протекать процессы самоочищения, что приводит к возникновению экологических проблем.

Степень загрязнения воды характеризуется показателем сапробиости (от греч. sapros - гнилой). Различают три категории воды (зоны водоема) по степени микробного загрязнения:

полисапробная - максимально загрязненная вода. Это вода, богатая органическими веществами и содержащая мало кислорода. Количество микроорганизмов в такой воде - несколько миллионов, часто встречаются кишечные палочки, много гнилостных бактерий;
мезосапробная - среднезагрязненная вода. В такой воде активно протекают процессы разложения органических веществ и минерализации, сопровождающиеся интенсивным окислением, и нитрификации. Количество микроорганизмов в воде мезосапробной зоны значительно меньше, чем в полисапробной, - сотни тысяч в одном миллилитре;
олигосапробная - чистая вода. Это вода, бедная органическими веществами, содержащая достаточно небольшое количество микроорганизмов (сотни клеток) при практическом отсутствии бактерий группы кишечных палочек.

Если рассматривать в микробном ракурсе всю систему водоемов, то необходимо отметить самую загрязненную зону - ил. Количество микроорганизмов в придонных слоях ила (реки, озера, пруда и др.) находится в пределах от 10 2 до 10 8 КОЕ/см 3 .

Особую категорию составляет питьевая вода. Это вода, к которой предъявляются строгие санитарные требования. Жесткие требования направлены на эпидемиологическую безопасность воды. Дело в том, что вода играет большую роль в распространении многих инфекций, особенно пищевых. Возбудители брюшного тифа, холеры, полиомиелита, дизентерии, сальмонеллезов и многих других заболеваний способны длительное время находиться в воде в жизнеспособном состоянии. От больных людей и бактерионосителей опасные микроорганизмы попадают в сточные воды, далее (если были нарушены этапы очитки вод) - в окружающую среду, включая воды открытых водоемов, а оттуда могут (опять в случае нарушения санитарной обработки воды) попасть в питьевую воду.

На болезнетворные микроорганизмы, которые менее приспособлены к существованию в водных условиях, чем водные микроорганизмы, в воде действует множество негативных факторов. Но тем не менее многие патогены могут сохраняться в воде в жизнеспособном состоянии достаточно долгое время. Отдельные микроорганизмы могут размножаться в воде: примером является холерный вибрион. Для этого микроорганизма наличие органических соединений и высокая температура являются крайне благоприятными. Многие патогены хорошо переносят низкие температуры, месяцами способны сохраняться во льду в жизнеспособном состоянии. Прямые методы выделения патогенных микроорганизмов из воды и идентификации их сложны и достаточно трудоемки. Часто используют косвенные методы, позволяющие произвести оценку санитарного состояния воды и получить количественную оценку степени фекального загрязнения воды.

Количество микроорганизмов в воде в значительной степени различается в зависимости от источника или происхождения. Выделяют воды подземные и поверхностные.

Подземные воды. К ним относят воды артезианскую, ключевую и грунтовую. Состав микробиоты этой воды зависит прежде всего от того, на какой глубине расположен водоносный слой: чем дальше он от поверхности, тем меньше содержание в такой воде микроорганизмов. Естественно, играет роль и его защищенность от загрязнений. Артезианские воды находятся на большой глубине, и количество микроорганизмов в них крайне мало. Подземные воды обычных колодцев контаминированы очень по-разному: от абсолютно чистой воды, содержащей единичные клетки, до очень грязной, количество микроорганизмов в которой достигает 10 6 КОЕ/см 3 . Высокая контаминация такой колодезной воды связана с тем, что в колодцы просачиваются поверхностные загрязнения, содержащие большое количество бактерий (возможно, и патогенных), споры грибов и другие микроорганизмы. Близко расположенные к поверхности земли грунтовые воды отличаются обильной и разнообразной микробиотой.

Поверхностные воды. Это воды всех открытых водоемов: океанов, озер, рек, водохранилищ, прудов. Микробиота в них крайне различна, зависит от множества факторов: времени года, химического состава воды, целевого назначения водоема, климатических условий, заселенности прибрежных районов и др. В поверхностные источники воды попадает много микроорганизмов из окружающей среды. Особенно значительно это число, когда вода протекает через населенные пункты и в реку попадают сточные воды.

Различается количество микроорганизмов в водоеме территориально. В прибрежной зоне водоема микроорганизмов больше, чем в центре. И в поверхностных слоях воды микроорганизмов немного, так как солнечные лучи неблагоприятны для них. Как уже отмечено выше, самым богатым в микробном отношении слоем любого водоема является ил, особенно верхний его слой. На поверхности ила образуется пленка из бактерий, которые играют большую роль в процессах круговорота веществ в водоеме. Количественный и качественный состав микробиоты непостоянен в водоеме. Значительные изменения происходят после действия внешних факторов, например дождей и особенно попадания вод сточных, бытовых или промышленных отходов. Огромное количество микроорганизмов попадает в водоемы вместе с различными загрязнениями.

Питьевая вода. В качестве источников питьевой воды в системе водоснабжения используют воды подземные и воду открытых водоемов, специальным образом очищенную и подготовленную. Самое главное: вода должна быть безопасна в эпидемиологическом отношении. Разработаны и утверждены микробиологические критерии качества питьевой воды (табл. 7.2). Наличие в воде патогенных микроорганизмов проводят лаборатории, имеющие разрешение Роспотребнадзора.

Таблица 7.2

Микробиологические показатели и критерии качества питьевой воды

Основными при определении эпидемиологической безопасности питьевой воды являются термотолерантные кишечные палочки (ТКБ), которые являются показателем фекального загрязнения, общие колиформные бактерии (ОКБ), или БГКП, и общее количество микроорганизмов (ОМЧ). К бактериями группы кишечных палочек (БГКП) относятся грамотрица- тельные, оксидазонегативные, неспорообразующие палочковидные бактерии, способные расти на дифференциальных лактозосодержащих средах, способные ферментировать лактозу до кислоты и газа при температуре 37°С в течение 24-48 ч. Термотолерантные колиформные бактерии, входящие в состав ОКБ, обладают такими же признаками, но в отличие от них способны ферментировать лактозу при температуре 44°С в течение 24 ч. ТКБ и БГКП должны отсутствовать в 100 мл питьевой воды (в пробах при трехкратной повторности анализа).

Общая численность микроорганизмов (общее микробное число - ОМЧ) определяется по росту на плотной питательной среде при температуре инкубации 37°С. Полагают, что чем выше общее микробное число, тем больше вероятность присутствия в воде патогенных микроорганизмов. Исследования воды на наличие патогенных микроорганизмов могут проводиться только в лабораториях, имеющих санитарно-эпидемиологическое заключение о соответствии условий выполнения работ санитарным правилам и лицензию на деятельность, связанную с использованием возбудителей инфекционных заболеваний.

При определении микроорганизмов проводится трехкратное исследование по 100 мл отобранной пробы воды. Исследование питьевой воды на наличие патогенных бактерий кишечной группы и энтеровирусов проводится также по эпидемиологическим показаниям по решению центра госсанэпиднадзора. Обнаружение в воде бактерий группы кишечных палочек следует рассматривать как показатель фекального загрязнения воды, а их количество позволяет судить о степени этого загрязнения. Количество БГКП определяют двумя методами: методом мембранных фильтров и бродильным методом с помощью определения наиболее вероятного числа (НВЧ).

Присутствие БГКП выражается с помощью коли-титра и коли-индекса. Коли-титр воды - это наименьший объем воды, в котором обнаруживается одна клетка БГКП. Коли-ипдекс воды - это определенное число клеток БГКП в 1 л воды. Метод определения присутствия бактерий группы кишечных палочек заключается в посеве определенных объемов анализируемой воды и инкубировании их при 37°С в среде накопления с последующим посевом выделенных бактерий на дифференциально-диагностическую агаризованную среду и определении их принадлежности к БГКП.

К сульфитредуцирующим клостридиям относят прежде всего Clostridium perfringens , обнаружение которых может свидетельствовать о давнем фекальном загрязнении. Колифаги - вирусы кишечных палочек, являющиеся индикаторами очистки питьевой воды в отношении энтеровирусов. На газоне кишечных палочек в чашке Петри они образуют свободные зоны (бляшки), так как лизируют бактерии.

Естественно, вода должна быть безопасна с химической точки зрения и соответствовать нормативным требованиям по органолептическим показателям. Наиболее высокое качество имеет вода артезианских скважин. Воду, получаемую из открытых источников, необходимо подвергать очищению.

Очищение воды проводят в несколько стадий.

1. Освобождение воды от взвесей. Для этого воду отстаивают в специальных бассейнах (отстойниках): горизонтальных, вертикальных, радиальных, тонкослойных. Они представляют собой резервуары с водораспределительным и водосборным устройством и устройством для удаления осадка. Вода в отстойниках находится от 1 до 6 ч. В тонкослойном отстойнике значительно сокращается время отстаивания, так как вода быстро проходит по нескольким слоям и освобождается от взвесей.

Выделяют следующие способы удаления взвесей из воды. Флотация - всплытие частиц с пузырьками воздуха, которое может осуществляться механически, под давлением, с помощью электричества (электрофлотация). Это позволяет освободить воду от грубодисперсных загрязнений. Флотационные установки используют для очистки сточных вод от нефтепродуктов, смол, поверхностно-активных веществ (ПАВ), полимеров и др. и редко для очистки природных вод.

Фильтрация - это процесс задержания небольших грубодисперсных загрязнений при прохождении очищаемой воды через зернистую загрузку фильтров или составляющие фильтр пластины - металлические, тканевые, мембранные. В качестве фильтрующей загрузки применяют природные и синтетические материалы. К природным относят кварцевый песок, мрамор, горные породы, а синтетические представлены полистиролом, пенополистиролом, керамзитом (получают путем обжига глины в виде гранул различного размера) и др.

На поверхности фильтрующего материала и в его порах образуется своеобразная биологическая пленка, состоящая практически из клеток микроорганизмов. Существуют быстрые и медленные фильтры. Обычно фильтр работает до 1 - 1,5 мес.

Существует ультрафильтрация - мембранный метод очистки воды от коллоидных и коагулированных примесей путем фильтрования под давлением через полупроницаемую мембрану крупной пористости - более 0,1 мкм.

2. Очистка воды. От тонкодисперсных и коллоидных загрязнений воду освобождают с помощью коагуляции и флокуляции. Коагуляция направлена на снижение заряда коллоидных частиц, а флокуляции - на укрупнение частиц загрязнений. Существует электрохимическая коагуляция - ионами алюминия или железа. Коагулянты делят на неорганические и минеральные. К неорганическим относят кристаллогидраты солей алюминия и железа.

В России для очистки природных вод применяют сернокислый алюминий и полиоксихлориды алюминия, а соли железа используют для очистки сточных вод. Неорганические коагулянты вступают в реакции осаждения с фторидами, фосфатами, сульфидами с образованием нерастворимых соединений, которые затем удаляются из воды. К органическим коагулянтам относятся водорастворимые низкомолекулярные полимеры (полиакриламид, акриламид, акриловая кислота и др.), которые адсорбируют частицы загрязнений и образуют с ними нерастворимые комплексы. Разработано множество видов смесителей, специальные камеры хлопьеобразования и удаления частиц из очищаемой воды. Образующиеся соединения выпадают в виде хлопьев, и микроорганизмы оседают вместе с ними.

Для очистки воды от растворенных загрязнений (органических и неорганических) применяют специальные реагенты или используют безреагентные методы. К реагентным методам относят нейтрализацию, химическое осаждение, окисление, восстановление. Безреагентные методы включают адсорбцию, ионный обмен, мембранные методы, выпаривание, вымораживание и др.

3. Дезинфекция воды. Предыдущие этапы обработки снижают количество микроорганизмов в воде. Но для более значительной деконтаминации воды и главным образом для уничтожения патогенных микроорганизмов воду обеззараживают. Долгое время воду дезинфицировали методом хлорирования, применяя газообразный хлор или другие хлорсодержащие соединения. Хлор оказывает очень сильное воздействие на микроорганизмы, даже в очень малых концентрациях. Кроме этого, бактерицидное действие оказывают недиссоциированные молекулы хлорноватистой кислоты, которая образуется в воде при гидролизе хлора. Сильным действием на микроорганизмы обладает гипохлорит. Применение хлора имеет свои недостатки: при недостаточном количестве активного хлора вода не обеззараживается, а при избыточном количестве у воды появляются неприятные хлорные вкус и запах.

Сейчас воду озонируют и облучают ультрафиолетовыми лучами, это оказывает бактерицидное действие. Озонирование оказывает положительное воздействие на органолептические показатели воды.

Оценка качества питьевой воды проводится по комплексу химических, органолептических и микробиологических показателей. При бактериологическом исследовании учитывают присутствие, кроме кишечных палочек, и других санитарно-показательных микроорганизмов: энтерококков, Clostridium perfringens, бактерий рода Proteus.

Вода, используемая на предприятиях пищевой промышленности и предприятиях общественного питания, должна соответствовать требованиям, предъявляемым к питьевой воде.

Сточные воды. К сточным водам относят использованную воду, загрязненную в ходе различных процессов, которая содержит разнообразные органические и минеральные примеси. Загрязненные в ходе промышленного производства воды называют промышленными сточными. На одном предприятии сточных вод может быть до десятков тысяч кубометров в сутки. Бытовые сточные воды являются результатом использования человеком воды для хозяйственно-бытовых нужд. Количество в среднем составляет 50-280 л на человека в сутки.

Загрязненные сточные воды содержат огромную массу различных микроорганизмов, в том числе патогенных. Удаление сточных вод нормируется особыми правилами, вода должна быть очищена и, главное, обезврежена. Очищают сточные воды в зависимости от химического состава воды и от характера водоема, в который они попадают после очистки (рис. 7.2).

Рис. 7.2.

1 Шлегель Г. Г. Указ. соч.

Для очистки сточных вод используют физические, биологические и химические методы.

Физические методы. Это прежде всего отстаивание, в процессе которого происходит механическая очистка.

Биологические методы. Это методы, основанные на способности микроорганизмов перерабатывать органические и минеральные вещества, в большом количестве содержащиеся в сточных водах. Биохимическая деятельность аэробов используется при аэробной биологической очистке, которая проводится в естественных и искусственных условиях. Естественным природным фильтром является почва, слои которой задерживают большую часть микроорганизмов. Этот же процесс происходит и на полях фильтрации и орошения. Поля фильтрации служат только для очистки воды. Поля орошения предназначены одновременно для очистки сточных вод и выращивания различных культур (овощей, трав, деревьев и др.). Растения используют ценные вещества, образующиеся при минерализации органических веществ, в большом количестве содержащихся в сточных водах.

Для этих же целей служат и биологические (очистные) пруды, которые создаются искусственно и представляют собой последовательно соединенные водоемы. В эти водоемы подается сточная вода и дополнительное количество чистой, так как концентрация различных соединений в грязных водах изначально столь велика, что создает неблагоприятные условия для развития многих микроорганизмов. Далее в таких водоемах происходят процессы по типу протекающих в природных водоемах при самоочищении природных вод.

И в почве, и в воде микроорганизмы превращают органические вещества из сточных вод в неорганические соединения. Очищенные сточные воды по дренажным трубам поступают в открытый водоем.

Широкое применение для биологической очистки сточных вод имеют специальные очистные сооружения: биологические фильтры и аэротенки. Сначала производят механическую очистку воды и затем направляют ее на биологическую очистку. Биологические фильтры представляют собой емкости, которые заполнены крупнозернистым материалом (гравием, щебнем или пластмассовыми блоками), через который проходит вода. Для более активной работы аэробных микроорганизмов подается воздух, такие биофильтры оснащены вентиляторами и называются аэрофильтрами.

На поверхности фильтрационного материала развиваются микроорганизмы, в том числе простейшие и др. По мере накопления их биомассы на поверхности образуется биологическая пленка, обитатели которой прежде всего окисляют углеродсодержащие органические вещества. Также активно происходит аммонификация азотсодержащих органических веществ. Образовавшиеся аммиачные соли переходят в соли азотистой и азотной кислот.

В аэротенках (это открытые проточные бассейны) переработку воды осуществляют с помощью активного ила, который состоит в основном из микроорганизмов. Активный ил представляет собой хлопья темно- коричневого цвета, которые на 70% состоят из живых организмов и 30% составляют неорганические частицы. Интересно, что живые организмы вместе с твердыми частицами образуют своеобразный симбиоз популяций организмов, покрытый слизистой оболочкой.

Из активного ила выделены бактерии родов Actinomices , Bacillus , Corynebacterium, Micrococcus , Sarcina , Pseudomonas , причем последние особенно многочисленны. Эти микроорганизмы окисляют углеводы, спирты, кислоты, ароматические углеводороды, парафины и другие соединения. Бактерии родов Flavobacterium , Achromobacter , Mycobacterium разлагают нефть, нафтены, парафины, альдегиды, фенолы и др. В активных илах встречаются разнообразные простейшие, которые сами не производят разложение органических веществ, но регулируют численность микроорганизмов в консорциуме, это саркодовые, жгутиковые, реснитчатые инфузории и др. Простейшие поедают ослабленные формы бактерий, что приводит к развитию молодых и биологически активных. Численность бактерий в активном иле составляет 10 8 -10 12 КОЕ/г.

Ил вместе со сточными водами подвергается активной аэрации, протекая через аэротенк. Воздух поддерживает ил во взвешенном состоянии и осуществляет энергичное перемешивание жидкости. В аэротенках, как и в биофильтрах, происходит окисление органических веществ сточных вод, только более интенсивно. Разложение органических веществ в анаэробных условиях заканчивается образованием метана, азота, сероводорода. После прохождения через биофильтр или аэротенк вода поступает в отстойники, где освобождается от биопленки, частиц активного ила и далее выпускается в водоем. Так как в процессе очистки сточных вод в них накапливается большое количество микроорганизмов, среди которых могут быть патогенные, то воду перед спуском часто дезинфицируют. Спуск сточных вод в водоемы без предварительной обработки не разрешается.

Оставшийся осадок сушат, дезинфицируют и используют в качестве удобрения. Формованный в виде брикетов осадок может быть использован в качестве топлива. В результате жизнедеятельности микроорганизмов образуются различные газообразные продукты (водород, углекислый газ, аммиак, метан и др.), причем метан составляет более половины - а это горючий газ.

Самоочищение природных водоемов. В природном водоеме существует определенное равновесие. При попадании в водоем загрязненной воды или даже очищенных сточных вод условия для обитающих там биоорганизмов меняются. Многие обитающие в чистой воде организмы погибают, а вместо них в водоеме начинают развиваться другие. Это не только микроорганизмы, но и прочие водные обитатели (простейшие, водоросли и др.). Постепенно сапрофитные бактерии вымирают из-за недостатка пищи, под воздействием продуктов жизнедеятельности и антибиотических веществ, выделяемых прочими водными «жителями». Также бактерии лизируются бактериофагами, употребляют их в пищу коловратки и инфузории.

Постепенно в водоеме восстанавливаются нормальные экологические условия, формируются соответствующие фауна и флора, и количество сапрофитных бактерий снижается до сотен и даже десятков клеток в 1 см 3 воды. Такой процесс называется естественным самоочищением. Вода очигцается от большого количества микроорганизмов, прежде всего бактерий, и от органических загрязнений.

Вода естественных водоемов обладает способностью самоочищения, но сильное загрязнение существенным образом нарушает естественный процесс. Нарушение экологического равновесия приводит к серьезным проблемам.