Биологические и микробиологические факторы воды

Вода представляет собой благоприятную среду для существования и размножения микроорганизмов. Содержание микроорганизмов и разнообразие их видов зависит от количества в воде доступных для питания микроорганизмов органических и минеральных веществ, а также от процентного содержания в воде кислорода, попадающего в воду солнечного света, от температуры воды и других факторов. В связи с этим в воде могут находиться самые разные по типу питания и получения энергии микроорганизмы - как сапрофитные, так и патогенные.

При оценке качества воды для использования ее в дальнейшем в качестве питьевой учитываются такие биологические показатели, как наличие донных отложений (наносы и твердые частицы, осевшие на дно водного объекта), фитопланктона, зоопланктона, макрофитов, водорослей. Вода исследуется также на наличие водных сапрофитных микроорганизмов (гетеротрофные микроорганизмы, использующие для питания органические вещества, в том числе продукты жизнедеятельности и останки организмов).

Содержание микроорганизмов в воде будет различным, если взять пробы на глубине и с поверхности, рядом с берегом или вдали от него. Содержание микроорганизмов связано и с тем, насколько быстро течет вода или водоем содержит стоячую воду. На присутствие микроорганизмов в воде влияют близость населенных пунктов, промышленных и животноводческих предприятий, степень загрязненности различными отходами, время года и многие другие факторы.

Микроорганизмы содержатся в водах озер, рек, морей и океанов, а также болот, искусственных водоемов и даже в больших лужах, длительно остающихся после дождя. В зависимости от того, каким является микробиоценоз воды, его делят на постоянный, свойственный конкретному водоему, и временный, или случайный, возникший под влиянием изменившихся условий, в основном из-за поступления из внешней среды. В первом случае микроорганизмы относят к аутохтонной микробиоте (микрофлоре) воды, во втором - к аллохтонной. В воде находятся не только микроорганизмы, но и многочисленные простейшие, водоросли, рачки и др. Гидросфера водоемов представляет собой сложные взаимоотношения биоценозов: на поверхности воды развивается нейстона, в толще воды - планктон, а на дне - бентос.

Степень обсемененности воды микроорганизмами выражается понятием сапробность. По содержанию в воде микробоценозов ее делят на три зоны:

  • 1. Сильнозагрязненная зона воды, содержащая большое количество микроорганизмов (в 1 мл воды оно может достигать нескольких миллионов). Такое развитие микроорганизмов связано с наличием в воде легкоразлагающихся и легкоусвояемых микроорганизмами веществ. Здесь почти отсутствует кислород, т.к. он быстро используется аэробными микроорганизмами, и дальнейшее разложение органических веществ происходит в анаэробных условиях. При этом образуются метан, сероводород, меркаптаны, а от воды исходит неприятный запах. Зона носит название полисапробная.
  • 2. Зона со средней степенью загрязненности, с меньшим содержанием органического вещества, в которой интенсивнее происходят минерализация, а также процессы окисления и нитрификации. Количество микроорганизмов в 1 мл такой воды не превышает 100 тыс. Зона носит название мезосапробная.
  • 3. Зона с немногочисленным количеством микроорганизмов (в 1 мл воды содержатся десятки или сотни микробных клеток) свидетельствует о том, что ее органические вещества минерализованы. Такая зона носит название оли- госапробная.

В естественных условиях происходят в той или иной степени процессы самоочищения воды. Тем не менее в воде могут оставаться и длительно сохраняться не только сапрофитные, но и патогенные микроорганизмы. Особую опасность представляют собой случаи, когда вода размывает находящиеся недалеко захоронения животных, погибших от инфекционных заболеваний, возбудители которых попадают затем в водоем. В воду вместе со стоками от населенных пунктов, больниц, животноводческих ферм могут попасть патогенные микроорганизмы, представляющие собой опасность для здоровья. При этом источником патогенных микроорганизмов могут быть как люди, так и животные.

Поскольку вода используется непосредственно человеком, а также для поения животных, для бытовых и хозяйственных нужд, она должна подвергаться очистке с целью предотвратить возможное распространение возбудителей различных заболеваний, вызванных бактериями, грибами, вирусами, простейшими. Через воду передаются такие заболевания, как холера, брюшной тиф, паратиф В, дизентерия, туляремия, лептоспироз, кампилобактериоз, колиэнтериты - заболевания, вызываемые энтеропатогенными кишечными палочками. Меньшее, но все же определенное значение имеет водный путь передачи для таких заболеваний, как бруцеллез, гепатиты А и Е, полиомиелит. Длительную сохранность в воде имеют споры сибирской язвы (в воде колодцев - до 10 лет). В литературе описаны случаи заражения туберкулезом при пользовании инфицированной водой. Водным путем могут передаваться паразитарные заболевания - амебиаз (амебная дизентерия, вызываемая Entamoeba his loly tied), лямблиоз, причиной которого служит жгутиконосец Lamblia intestinalis, балантидиаз, вызываемый инфузорией Balantidium coli, криптоспоридиоз - заболевание позвоночных животных, вызываемое простейшими рода Cryptosporidium, а также различные заболевания, вызываемые гельминтами. Экспертами ВОЗ установлено, что 80% всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения.

Санитарный контроль качества воды - многоуровневый процесс, который начинается с выбора и мониторинга источника водоснабжения, подготовки воды до обеззараживания и отведения использованной воды в приемник сточных вод. Санитарно-микробиологическая оценка качества воды подразумевает определение совокупности санитарных показателей - критериев, отражающих соответствие или несоответствие санитарного состояния исследуемого водного объекта требованиям нормативных документов. В России впервые введен (дата введения 2003-07-01) ГОСТ Р 51871— 2002. Устройства водоочистные. Общие требования к эффективности и методы ее определения. Настоящий стандарт распространяется на устройства для доочистки (дообеззара- живания) воды централизованных систем и нецентрализованного питьевого водоснабжения, а также очистки (обеззараживания) воды поверхностных и подземных источников водоснабжения, для которых суточный объем очищаемой воды не выше 5 м[1] [2] [3]/сут. Настоящий стандарт устанавливает общие требования к эффективности водоочистных устройств и методы ее определения.

Оценка санитарно-гигиенического состояния воды проводится в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Безопасность воды с точки зрения микробиологических и паразитологических показателей определяется по-

Таблица 1

Микробиологические и паразитологические показатели питьевой воды

Показатели

Единицы измерения

Нормативы

Термотолерантные колиформные бактерии

Число бактерий в 100 мл1

Отсутствие

Общие колиформные бактерии2

Число бактерий в 100 мл1

Отсутствие

Общее микробное число2

Число образующих колонии бактерий в 1 мл

Не более 50

Колифаги[3]

Число бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 100 мл

Отсутствие

Споры сульфитредуциру- ющих клостридий[5]

Число спор в 20 мл

Отсутствие

Цисты лямблий[3]

Число цист в 50 мл

Отсутствие

следующим показателям: общее микробное число, общие колиформные бактерии, термотолерантные колиформные бактерии, колифаги, споры сульфитредуцирующих клостри- дий, цисты лямблий по нормативам, приведенным в табл. 1.

При исследовании микробиологических показателей качества питьевой воды в каждой пробе проводится определение термотолерантных колиформных бактерий, общих колиформных бактерий, общего микробного числа и колифагов. При обнаружении в пробе питьевой воды термотолерантных колиформных бактерий, и (или) общих колиформных бактерий, и (или) колифагов проводится их определение в повторно взятых в экстренном порядке пробах воды. В таких случаях для выявления причин загрязнения одновременно проводится определение хлоридов, азота аммонийного, нитратов и нитритов.

При обнаружении в повторно взятых пробах воды общих колиформных бактерий в количестве более 2 в 100 мл, и (или) термотолерантных колиформных бактерий, и (или) колифагов проводится исследование проб воды для определения патогенных бактерий кишечной группы и (или) энтеровирусов.

В настоящее время в мире существует несколько стандартов на питьевую воду. Это стандарты США, Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ), Европейского союза (ЕС) и российский стандарт, определяемый соответствующими ГОСТами. С 01.01.2004 г. введен в действие Межгосударственный стандарт. Вода и водоподготовка (ГОСТ 30813-2002), содержащий термины, предусмотренные ИСО 6107-1-8:1996 Качество воды. Словарь, с уточнениями и дополнениями, отражающими практику в области водоподготовки. Этот стандарт принят республиками Армения, Казахстан, Кыргызстан, Молдова, Таджикистан, Туркменистан, Узбекистан и Российской Федерацией. В последующем тексте термины, приводимые согласно этому словарю, даются в кавычках.

Одним из критериев санитарно-гигиенического состояния воды является общее микробное число (ОМЧ), которое расценивается как показатель интенсивности загрязнения воды органическими веществами. ОМЧ - «Общее число ме- зофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, способных образовывать колонии на питательном агаре при температуре 37 °С в течение 24 ч, видимые с увеличением в два раза. Наряду с инкубацией при температуре 37°С используют инкубацию посевов при температуре 20-22 °С в течение 72 ч для учета сапрофитных водных организмов». Общее количество бактерий определяют в пересчете на число колоний, выросших при посеве 1 мл воды. В настоящее время ОМЧ, выраженное в количестве КОЕ (колонии образующих единиц), или CFU по-английски, согласно рекомендации ВОЗ, должно быть равно нулю; по американским стандартам (USEPA) ОМЧ может равняться 500; по европейским стандартам (ЕС) ОМЧ может быть 10 (при 22 °С) и 100 (37 °С). СанПиН допускает ОМЧ на уровне 50.

Так как разнообразие бактерий, вирусов и простейших, которые могут быть обнаружены в воде, очень велико, то специфические тесты на отдельные патогенные организмы для анализа микробиологического качества воды не применяются. С практической точки зрения гораздо важнее часто и быстро производить один общий тест, чем редко, но целую серию специфических тестов по отдельным патогенным организмам. Такой принцип предполагает поиск индикаторных организмов, наблюдение за которыми позволяет контролировать микробиологическое загрязнение воды.

Индикаторные микроорганизмы. «Условные группы микроорганизмов, присутствие которых свидетельствует о наличии антропогенного загрязнения и (или) недостаточной очистке воды». Микроорганизмы-индикаторы делятся натри группы. Первая группа: индикаторы фекального загрязнения, являющиеся обитателями кишечника животных и человека - Е. coli и родственные ей бактерии группы кишечной палочки, энтерококки, протеи, сальмонеллы, термофилы, Clostridium perfringens, бактериофаги, дрожжи рода Candida. Вторая группа: индикаторы орального загрязнения, являющиеся обитателями верхних дыхательных путей и носоглотки - гемолитические стрептококки (Streptococcus pyogenes) и золотистые стафилококки (Staphylococcus aureus). Третья группа: индикаторы процесса самоочищения - обитатели природных сред - аммонифицирующие и нитрифицирующие микроорганизмы, грибы, актиномицеты, синезеленые водоросли. Когда исследуется вода, то речь идет о первой и третьей группах индикаторных организмов.

Санитарно-показательные микроорганизмы (СПМ) - главные «индикаторные микроорганизмы, свидетельствующие о возможном фекальном загрязнении и потенциальной опасности присутствия в воде возбудителей инфекционных заболеваний».

Так как микробиологическое загрязнение воды происходит в большинстве случаев за счет фекальных сточных вод, то в качестве индикаторных организмов используют микроорганизмы, содержащиеся в фекальных выделениях человека и животных. К числу этих микроорганизмов относят фекальные стрептококки, колиформные бактерии и сульфитредуцирующие клостридии. Все эти микроорганизмы относительно легко выделяются и идентифицируются, поэтому могут служить надежным индикатором фекального загрязнения воды.

Эти три группы бактерий способны выживать в воде на протяжении разных периодов времени. Фекальные стрептококки способны выживать в воде непродолжительное время, поэтому их присутствие свидетельствует о недавнем загрязнении. Колиформные бактерии способны выживать в воде в течение нескольких недель и их наиболее легко идентифицировать, что обусловило их повсеместное применение в качестве основного индикаторного организма.

Однако существует целый ряд микроорганизмов, более устойчивых к дезинфекции (хлорированию, облучению ультрафиолетовым светом и т.п.). При обоснованном подозрении на их наличие в воде отсутствие фекальных стрептококков и колиформных бактерий не является гарантией бактериологической безопасности воды. В этом случае применяют такие индикаторные организмы, как сульфитреду- цирующие клостридии, которые могут существовать в воде неограниченное время. С одной стороны, их наличие в воде (при отсутствии фекальных стрептококков или колиформных бактерий) свидетельствует о достаточно давнем загрязнении. Поэтому тест на клостридии особенно полезен при проверке воды из открытых водоемов или резервуаров. С другой стороны, наличие в воде сульфитредуцирующих клостридий позволяет судить о вероятности нахождения в воде организмов, устойчивых к обеззараживанию (некоторые простейшие, например Giardia и Cryptosporidium). Особенно устойчивы к внешним факторам споры сульфитредуцирующих клостридий, что и позволяет использовать их в качестве индикаторного организма. Для более точной индикации наличия в воде простейших в России применяют также тест на цисты лямблий. В качестве индикаторного организма для энтеровирусов (кишечных вирусов человека) используются колифаги. Наличие колифагов (т.е. вирусов кишечной палочки), с большой вероятностью указывает на возможную сохранность в воде и других вирусов, в частности, энтеровирусов.

Первым микроорганизмом, который был предложен в 1888 г. для определения санитарного благополучия воды, явилась Escherichia coli; затем, по мере развития методов исследования, добавились другие, близкие к ней колиформ- ные бактерии. ГОСТ Р 52426-2005 Вода питьевая. Обнаружение и качественный учет Escherichia coli и колиморфных бактерий. Часть 1. Метод мембранной фильтрации определяет метод контроля и учета конкретных микроорганизмов в воде, предназначенной для питья.

Escherichia coli. Индикаторная группа бактерий, включающая в себя преимущественно Е. coli и указывающая на фекальное загрязнение воды. Е. coli - аэробные и факультативно-анаэробные термоустойчивые колиформные бактерии, которые ферментируют лактозу или маннитол при температуре 44 °С в течение 24 ч с образованием кислоты и газа, а также производят индол из триптофана. Дополнительная характеристика: Е. coli обладают свойством давать положительную реакцию в тесте с метиловым красным и могут де- карбоксилировать L-глутаминовую кислоту, но не обладают свойством образовывать ацетилметилкарбинол, использовать цитрат в качестве единственного источника углерода или расти в бульоне с цианидом калия. Е. со И также имеет фермент р-глюкуронидазу.

Общие колиформные бактерии. Индикаторная группа бактерий, указывающая на возможное фекальное загрязнение воды. Грамотрицательные, оксидазоотрицательные, не образующие спор палочки, способные расти на дифференциальных лактозных средах, ферментирующие лактозу до кислоты, альдегида и газа при температуре 37°С в течение 24^8 ч. Дополнительная характеристика: колиформные бактерии способны расти в аэробных и факультативно-анаэробных условиях в присутствии солей желчи (или других поверхностно-активных веществ со сходными ростингиби- рующими свойствами).

Термотолерантные колиформные бактерии. Индикаторная группа бактерий, указывающая на фекальное загрязнение воды. Термотолерантные колиформы обладают признаками общих колиформных бактерий, а также способны ферментировать лактозу до кислоты, альдегида и газа при температуре 44 °С в течение 24 ч.

Фекальные стрептококки. Индикаторная группа фекальных стрептококков включает в себя виды энтерококков, имеющих антиген группы Д. Обнаружение фекальных стрептококков в воде, даже в отсутствие Е. coli, указывает на фекальное загрязнение воды. Грамположительные, каталазоотрицательные полиморфные кокки, располагающиеся попарно или в цепочках, способные расти на питательных средах с азидом натрия.

Сульфитредуцирующие клостридии. Широко распространены в почве, поверхностных и сточных водах, часто встречаются в фекалиях. Спорообразующие анаэробные палочковидные бактерии, редуцирующие сульфиты до сульфатов. Споры сульфитредуцирующих клостридий, являясь более устойчивыми по сравнению с вегетативными формами бактерий к воздействию неблагоприятных физических и химических факторов, используются как индикатор качества обработки при водоподготовке питьевой воды.

Колифаги. Бактериальные вирусы, способные лизировать Е. coli и формировать при температуре 37°С через 18- 24 ч зоны лизиса на питательном агаре. Благодаря сходству с кишечными вирусами и большой устойчивости по сравнению с индикаторными группами бактерий их рассматривают как показатели возможного вирусного загрязнения воды.

Цисты лямблий. Временная форма существования, обеспечивающая их выживание во внешней среде, переход от одного организма-хозяина к другому.

Исследования питьевой воды на наличие патогенных бактерий кишечной группы и энтеровирусов проводятся также по эпидемиологическим показаниям по решению центра госсанэпиднадзора.

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.

  • [1] ’При определении проводится трехкратное исследование по 100 млотобранной пробы воды.
  • [2] превышение норматива не допускается в 95% проб, отбираемыхв точках водоразбора наружной и внутренней водопроводной сети в течение 12 месяцев при количестве исследуемых проб не менее 100 за год.
  • [3] Определение проводится только в системах водоснабжения из поверхностных источников перед подачей воды в распределительную сеть.
  • [4] Определение проводится только в системах водоснабжения из поверхностных источников перед подачей воды в распределительную сеть.
  • [5] Определение проводится при оценке эффективности технологииобработки воды.
  • [6] Определение проводится только в системах водоснабжения из поверхностных источников перед подачей воды в распределительную сеть.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >