В
основе классификации микрофлоры водоемов
лежат биохимические свойства
микроорганизмов — способность
ассимилировать соединения азота и
углерода в аэробных и анаэробных
условиях.
В круговороте азота принимают
участие протеолиты, аммонификаторы,
нитрофикаторы, денитрофикаторы,
азотофиксирующие микробы. Протеолиты
являются показателями органического
загрязнения водоемов.
Наличие
аммонофикаторов и нитрофикаторов
свидетельствует о процессах разложения
и минерализации азотосодержащих веществ.
Завершают процесс минерализации
азотосодержащих веществ денитрофикаторы
и азотофикаторы.
К
микроорганизмам участвующим в круговороте
углерода относятся группы
кислотообразователей, щелочеобразователей
и нейтральная группа.
С
экологической точки зрения микрофлору
водоемов принято делить на аутохтонную
и аллахтонную.
Аутохтонная
микрофлора
— естественная постоянная микрофлора
данного водоема. Огромное большинство
видов, сюда относящихся, мезофилы-оптимум
их роста при температуре 18-20°С. В водоеме
с низкой температурой развиваются
психорофильные микробы, в горячих
водоисточниках — термофильные. В
целом аутохтонная микрофлора способствует
самоочищению водоемов.
Аллохтонная
микрофлора
поступает в водоемы извне — со стоками,
смывами.
Эта микрофлора в воде обычно
длительно не сохраняется, так как
водная среда, куда она попадает, по
своему химическому составу, температуре,
концентрации водородных ионов, как
правило, не соответствует оптимальным
условиям существования данных видов.
Более длительному сохранению в водоемах
аллохтонной микрофлоры может
способствовать одновременное поступление
в эти же водоемы субстратов, в которых
находилась эта микрофлора (например —
фекалий, мокроты).
Патогенная
микрофлора относится к аллохтонной.
Вопрос о том, могут ли обладать
патогенностью для человека отдельные
представители аутохтонной микрофлоры,
обсуждался в начале главы.
По
Л.В.Григорьевой (1975) формирование
микрофлоры водоемов зависит от
следующих факторов:
-
обилия и постоянства источников загрязнения;
-
близости и величины населенных пунктов, расположенных по берегам водоемов;
- 3.
сезонных и метеорологических факторов; - 4.
физико-химических особенностей водоема; - 5.
глубины водоема и характера донных
отложений; - 6.
видового состава и количества гидробионтов;
7.
широты местности.
Весь
комплекс особенностей водоема,
определяемый составом и количеством
микроорганизмов в воде, содержащей
органические и неорганические вещества
в определенных концентрациях, обозначается
термином сапробности (Sapros
(греч.) — гнилой). Различают три зоны
сапробности. Полисапробные
зоны-зоны
сильного загрязнения. В воде много
органических веществ, мало кислорода.
Микробный биоценоз обилен, но видовой
состав ограничен анаэробными бактериями,
грибами, акциномицетами, т.е.
микроорганизмами, вызывающими гниение
и брожение. Количество бактерий в 1 мл
воды достигает миллиона и более.
Мезасапробные
зоны умеренного
загрязнения с интенсивным процессом
минерализации. Преобладают окислительные
и нитрификационные процессы.
Качественный
состав микробиоциноза разнообразен. В
основном это нитрифицирующие, облигатно
аэробные бактерии, также виды Pseudomonas,
Mycobacterium,
Clostridium,
Candida,
Streptomyces,
Flavobacterium
и др. В 1 мл воды сотни тысяч микроорганизмов.
Олигосапробные
зоны — чистой
воды. Процесс самоочищения закончен,
возможно небольшое количество органических
соединений.
Количество бактерий от
десятка до тысячи в 1 мл.
Следует
отметить, что патогенные микроорганизмы,
попадающие в водоемы, достаточно обильны
в полисапробных зонах, постепенно
отмирают в мезосапробных и практически
не обнаруживаются в олигосапробных
зонах.
Исходя
из вышеприведенных соображений,
присутствие тех или иных патогенных
микроорганизмов в открытых пресноводных
водоемах не является закономерным
явлением. Еще в меньшей степени можно
говорить о каком-то стабильном уровне
содержания патогенных возбудителей.
Целым комплексом условий, перечисленных
выше, определяется присутствие
патогенной микрофлоры в данном водоеме
вообще, ее видовой и количественный
состав.
Непостоянство результатов
обследования тех или иных водоисточников
на патогенную микрофлору, помимо
факторов которые действительно влияют
на ее существование, определяется также
совершенством методик, применяемых для
ее обнаружения. Это последнее
обстоятельство имеет немаловажное
практическое значение.
Ниже
приводятся материалы о патогенной
микрофлоре открытых пресноводных
водоемов по материалам работ последних
десятилетий.
Гельминты.
На большинстве территорий СНГ в воде
чаще других обнаруживаются яйца аскарид.
Так, по данным Н.Н.Еремеева (1953) яйца
паразитов обнаруженных в воде рек и
каналов по видовому составу распределялись
следующим образом: яйца аскарид -78,2%,
широкого лентеца — 18,2%, власоглава — 2%,
остриц — 1,6%.
Зараженность
воды гельминатами на разных территориях
колеблется в широких масштабах. Так,
на Украине она составляла, в районе
Харькова, в среднем 2,4 яйца на 1 литр
(С.М. Вишневская с соавт, 1956), в районе
Львова на р. Полтаве от 0,3 до 9,5 на 1 литр
(В.Ф.Малашенко, 1957).
Значительно выше эти
показатели в каналах, проходящих через
территорию г.Ташкента (Е.А.Баннова,
1959). Здесь яйца гельминтов обнаружены
в 5,5-19% проб. Повсеместно отмечается, что
чем ближе от места выпуска сточных вод
отбираются пробы, тем чаще обнаруживаются
в них яйца гельминтов. Инфестированность
водоемов зависит и от времени года.
Яйца
гельминтов находят не только в воде, но
и в донных отложениях.
Санитарно-показательная
и условно-патогенная кишечная микрофлора.
Санитарно-показательные микроорганизмы,
о которых идет речь в этом разделе, не
имеют самостоятельного патологического
значения, но могут быть использованы
как показатели микробного и, в частности,
фекально-микробного загрязнения воды.
В первую очередь используется общее
микробное число (в 1 мл воды) и число
Е.соli
(коли-индекс, коли-титр). Многие
исследователи считают, что в качестве
санитарно-показательных микроорганизмов
могут быть использованы и энтерококки.
По мнению Г.П.
Калины (1976) в известной
степени санитарно-показательными
микроорганизмами являются некоторые
виды протея. В частности концентрация
M.morganii
коррелировала с численностью
сальмонелл. Proteus
Mirabilis
и Р.
vulgaris
являются индикаторами биологического
загрязнения и осуществляют протеолитические
процессы в водах богатых белками
животного происхождения. Другую оценку
находят микроорганизмы родов Наfnia
и особенно Аегоmonas.
По мнению специалистов (Schubert,
1963, 1967; Т.З.
Артемова, 1971) они не должны
рассматриваться как показатели фекального
загрязнения водоисточников. Аэромонад
часто выделяют из вод дренажных
коллекторов и мелиоративных систем.
Возбудитель проникает через поврежденную
кожу и вызывает раневые инфекции. Реже
наблюдают гастроэнтериты при употреблении
загрязненной воды.
К часто находимым
обитателям водоемов относятся также
Кlebsiella.
По данным Тhomas
et
al.
(1959) изучивших 645 образцов воды из сельских
водоисточников в Великобритании 50%
штаммов выделенных при температуре
30°С составляли клебсиеллы, тогда как
среди штаммов выделенных при 37°С 57% составляли Е.соli.
О присутствии К1еbsiellа
в воде упоминают также Кarlsson
и Sparell
(1965,1974).
Из
обитателей кишечника человека и
теплокровных в открытых водоемах нередко
находят энтерококки. Так по данным Муха
и Даубнер (1961) в различных створах Дуная
на территории Чехословакии в 1мл воды
находилось от 4 до 18 энтерококков. Nair
et
al.
(1972) при исследовании проб воды из
открытых водоисточников Индии установил
в 13,3% сильное загрязнение фекальным
стрептококком. Н.А.Богатырева (1976)
находила энтерококки в 95% проб ила и 80%
проб песчаного грунта Воткинского
водохранилища. Среди энтерококков 59%
составляли E.
faecium,
35% -E.faecalis
и 9% — E.durans.
По
данным Муха и Даубнер (1961) в воде Дуная
на территории Чехословакии закономерно
(хотя и в небольших концентрациях — от
3 до 10 на 50 мл воды) присутствие
Сl.регfringens.
По данным этих же исследователей число
колоний гетеротрофных бактерий в 1
мл колебалось от 3600 до 67000, индекс
Escherihieae
из бродильной среды (43°С) от 88000 до 205000,
число колоний подсемейства Escherihia из 1 мл воды на мембранном фильтре — от
395 до 920.
Интересные
данные о санитарно-показательной
микрофлоре ряда водохранилищ канала
им.Москвы приводит Л.Е.Корш (1957).
В
Акуловском водохранилище, находящимся
в зоне строгого режима общее микробное
число в разные времена колебалось от
18 до 60; а коли-индекс от 9 до 200; в
Клязьменском водохранилище, находящемся
в зоне охраны II пояса, соответствующие
показатели были от 47 до 370 и от 23 до 6000;
и, наконец, в Химкинском водохранилище,
расположенном вне зон санитарной
охраны, где имеется речной порт и пляжи
общее микробное числоколебалось
от 300 до 1800, а коли-индекс от 9 (зимой) до
22000 (осенью).Этиданные
убедительно показывают зависимость
аллохтонноймикрофлоры
от санитарного состояния окружающей
водоем территориии особенностей
использования самого водоема.
Коли-индекс
воды нижнего течения Камы в 1956-1985 гг.
характеризовался следующими данными
(Ю.Н.Почкин с соавт, 1987):
Таблица
№2
| Сезон | Исследовано проб | Число проб с коли-индексом | |||
| 104 и более | 103– 104 | 102- 103 | менее 102 | ||
| Весна-лето | 825 | 45 | 283 | 310 | 187 |
| Зима | 129 | 22 | 56 | 47 | 4 |
Таким
образом, уровень бактериальной
обсемененности был невысок (А.В.Ставкин
с соавт., 1985). При исследовании Саратовского,
Чебоксарского, Нижнекамского
водохранилищ и рек Самарской области
установили, что 14% выделенных штаммов
составили Enterobacter,
10%-Arisona,
5%-Proteus,
9%-Arinetobacter,
10%-Могaxella,
28%-Аегоmonas,
6%-Vibrio
3%-Аlcaligens.
Имеется
ряд работ отечественных исследователей,
посвященных изучению фекального
загрязнения сибирских рек. Так по данным
А.А.Обгольц с соавт. (1969) на севере
Тюменской области реки Обь, Таз, Пур,
Нарым — мало загрязнены. Коли-титр
колебался от 43 до 111. Исключение
составляет приток Оби-Полуй, на котором
стоит Салехард. Здесь часто выявлялись
пробы с коли-титром менее 0,01.
В верхнем
течении Обь и ее притоки — Тура и Тобол
загрязнены значительно — коли-титр менее
0,04 (В.И. Дьячков, 1969). Ангара, по данным
Я.М.Грушко (1965), сильно загрязнена:
коли-титр 0,01 и даже 0,004. В.Ю.Андреянов и
В.С.Малиновская (1970), изучившие коли-титр
воды в р.
Лене, установили, что выше
населенных пунктов этот показатель
колебался от 0,2 до 3, а ниже населенных
пунктов от 0,4 до 0,001.
Ряд
исследований посвященных
санитарно-показательной микрофлоре
прудов. Я.И.Костовецкий (1958) при исследовании
небольших по объему воды и площади
прудов на Украине установил, что микробное
число колебалось от 2300 до 308000, а коли-титр
от 15 до 0,0002.
Сходное по замыслу исследование
было проведено Ма1апеу et
al.
(1962) в сельской местности штата Огайо
(США). Среднее число колоний в 100 мл воды
составило 69000, кишечных палочек -23,
энтерококков — 3,6, термостабильных
бактерий 6 000, термофилов — 450, психрофилов
— 1000.
Авторы оценивают эти результаты
исследования воды как благоприятные.
Приводим
данные о непатогенной микрофлоре
открытых водоемов по работам иностранных
авторов. В Нигерии (Вlum
D.et
аl.,
1987) установлено значительное фекальное
загрязнение прудов, рек, колодцев в
течение всего года.
На 100 мл воды число
фекальных колиподобных бактерий
варьировало от 760 до 17877, а фекального
стрептококка от 678 до 17394. Наиболее
загрязненными были пруды. М.М.Аl-Yebouri
(1985) установил, что 80% колиморфных
бактерий, выделенных из р.
Тигр (Ирак)
имели устойчивость к одному или нескольким
антибиотикам. В Германии в питьевой
воде выявились бактерии с антагонистическими
свойствами к Е.соli
и E.faecalis.
Эти антагонисты относились к псевдомонадам
(F.Wernicke,
W.Dott
1987).
В той же стране представители
семейства Enterbacteriacea
распределялись следующим образом:
эшерихии (34,3%), цитробактерии (21,3%),
энтеробактерии (17%), гафнии (13,8%), клебсиеллы
(6,7%), серратии (45%).
По
данным R.Melis
еl
аl
.(1983), S.А1екsis
еl
аl.
(1988), в колодезной и других водах, помимо
Y.enterocolitica
встречаются и непатогенные иерсинии,
в частности Y.intermedia,
Y.frederiksenii,
Y.kristensenii.
Патогенная
бактериальная микрофлора.
Из открытых пресноводных водоемов
выделялась самая разнообразная патогенная
бактериальная флора, но чаще всего в
воде находили различные серовары
сальмонелл. В таблице № З мы попытались
свести данные ряда этих исследований
выполненных в последние десятилетия.
Об
обнаружении сальмонелл из речной и
озерной воды сообщают и многие другие
авторы: Коhl
и Zibushka
(1968), Каdlеоvа
Оdlег
(1972) — из Дуная; Faiг
и Morrison
(1967) из рек штата Колорадо (США), Каmpelmocher
et
al.
(1973) — из рек Рейн и Маас (по данным этих
авторов водами Рейна ежесекундно в
Голландию приносится 50 млн. сальмонелл,
а водами Мааса — 7 млн.) Оуе, Van
Bockstael
(1973) — из канала Брюгге в Бельгии; Рагvегу
et
al.
(1974) — из р. Майн во Франции, Восhrer
et
al.
(1977) — из р.
Икона на Мадагаскаре; Коminсаva
et
al.
(1987) — р. Сазава в Чехословакии; Y.Моsе, W.Thiel,
(1982) в Германии и др.
Таблица
№3
Самоочищение открытых водоёмов
Освобождение от контаминирующих микроорганизмов наблюдают после органического загрязнения водоёмов. Основной фактор очистки — конкурентная активация сапрофитической микрофлоры, которая приводит к быстрому разложению органических веществ, уменьшению численности бактерий различных видов, особенно фекального происхождения.
Способность водоёма к самоочищению связана с присутствием в ней аутохтонных микроорганизмов, входящих в конкретный биоценоз. Однако количественные и качественные соотношения в биоценозах нестойки и изменяются под действием различных факторов, то есть меняются по сапробности. Термином «сапробность» [от греч.
sapros, гнилой] обозначают комплекс особенностей водоёма, в том числе состав и количество микроорганизмов в воде, содержащей органические и неорганические вещества в определённых концентрациях. Процессы самоочищения воды в водоёмах происходят последовательно и непрерывно, с постепенной сменой биоценозов.
Различают полисапробные, мезосапробные и олигосапробные зоны.
• Полисапробные зоны (зоны сильного загрязнения). Содержат большое количество легко разлагающихся органических веществ и почти полностью лишены кислорода.
Микробный биоценоз подобных зон особенно обилен, но видовой состав ограничен анаэробными бактериями, грибами, актиномицетами.
Количество бактерий в 1 мл воды в полисапробной зоне достигает миллиона и более.
• Мезосапробные зоны (зоны умеренного загрязнения). Характеризуются доминированием окислительных и нитрификационных процессов. Качественный состав разнообразен.
В основном это нитрифицирующие, облигатно аэробные бактерии, а также виды Clostridium, Pseudomonas, Mycobacterium, Streptomyces, Candida и др.
Общее количество микроорганизмов сотни тысяч в 1 мл.
• Олигосапробные зоны (зоны чистой воды). Характеризуются окончившимся процессом самоочищения, небольшим содержанием органических соединений и окончанием процесса минерализации. Вода отличается высокой степенью чистоты. Количество бактерий от 10 до 1000 в 1 мл воды.
Патогенные микроорганизмы, попадающие в водоёмы, достаточно обильны в полисапробных зонах, постепенно отмирают в мезосапробных и практически не обнаруживаются в олигосапробных зонах.
Санитарно-микробиологический контроль над водами открытых водоёмов
В контроль над поверхностными водоёмами входят исследование и заключение о возможности использовать водоём (для питьевых, хозяйственных или других нужд), выяснение причин фекального загрязнения, определение способности водоёма к самоочищению.
Проводят определение ОМЧ, выделяют БГКП, кишечную палочку, энтерококки, стафилококки и патогенные микроорганизмы (сальмонеллы, холерные вибрионы, лептоспиры, шигеллы и энтеровирусы). Количество последних не должно превышать 100 в 1 л в зоне купания и не более 20 в 1 л воды бассейнов и морской воды.
В последние годы разработаны и предложены дополнительные критерии оценки санитарного состояния водоёмов, в которые включены показатели титра энтерококков и Clostridium perfringens, а также индекс бактериофагов.
Санитарно-микробиологический контроль качества питьевой воды
Санитарно-микробиологическое исследование питьевой воды включает определение ОМЧ, количества энтеробактерий, спор сульфитредуцирующих клостридий и колифагов.
Определение ОМЧ при оценке качества питьевой воды. ОМЧ позволяет оценить уровень микробного загрязнения питьевой воды, дополняя показатели фекального загрязнения, и одновременно позволяет выявить загрязнение из других источников (например, промышленные сбросы).
Неожиданное увеличение ОМЧ (даже в пределах норматива), выявленное повторно, служит сигналом для поиска причины загрязнения. Также этот показатель незаменим для срочного обнаружения в питьевой воде массивного микробного загрязнения неизвестной природы.
Из каждой анализируемой пробы должен быть сделан посев не менее, чем на две чашки ПЌтри объёмом 1 мл. Через 24 ч проводят подсчёт выросших колоний на обеих чашках, результаты суммируют и делят на два.
Окончательный результат выражают числом колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 мл исследуемой пробы воды. В 1 мл питьевой воды должно быть не более 50 КОЕ.
Определение количества энтеробактерий. При проведении исследований не ограничиваются обнаружением БГКП, но используют более широкое понятие — бактерии семейства Enterobacteriaceae и термотолерантные колиформные бактерии.
• Бактерии семейства Enterobacteriaceae включают грамотрицательные, оксидазоотрицательные, споронеобразующие палочки, растущие на средах с лактозой (например, Эндо) и ферментирующие глюкозу до кислоты и газа при температуре 37 °С в течение 24 ч.
Обнаружение в питьевой воде бактерий семейства Enterobacteriaceae указывает на потенциальную эпидемическую опасность водопользования.
Показатель «бактерии семейства Enterobacteriaceae» — основной нормируемый показатель, обеспечивающий наиболее надёжный контроль присутствия в воде практически всех представителей кишечных бактерий.
• Термотолерантные колиформные бактерии обладают всеми признаками бактерий семейства Enterobacteriaceae, и, кроме того, ферментируют лактозу с образованием альдегида, кислоты и газа при температуре 44 °С в течение 24 ч. Термотолерантность быстро утрачивается, поэтому обнаружение бактерий с таким свойством свидетельствует о недавнем попадании в воду кишечных бактерий (свежее фекальное загрязнение).
Численное выражение результата анализа характеризует степень фекального загрязнения воды. Бактерии семейства Enterobacteriacea и термотолерантные бактерии должны отсутствовать в 300 мл питьевой воды.
Выявление спор сульфитредуцирующих клостридий. Споры сульфитредуцирующих клостридий более устойчивы к обеззараживанию и действию неблагоприятных факторов окружающей среды, чем другие индикаторные бактерии. На основании этого свойства показатель рекомендован для оценки эффективности технологических процессов очистки воды.
Особое значение этот показатель имеет при оценке первичного хлорирования, так как оно инактивирует практически все индикаторные бактерии. Обнаружение клостридий в воде перед поступлением в распределительную сеть указывает на недостаточную очистку и на то, что устойчивые к обеззараживанию патогенные микроорганизмы, вероятно, не погибли при очистке.
Споры сульфитредуцирующих клостридий должны отсутствовать в 20 мл исследуемой питьевой воды.
Определение количества колифагов.
Наиболее часто содержание колифагов в питьевой воде определяют титрационным методом, включающим предварительное подращивании их в среде обогащения (культура Escherichia coli на питательном агаре) с последующим выявлением бляшек колифага на газоне E. coli. В 100 мл исследуемой воды должны отсутствовать БОЕ колифагов.
Санитарно-бактериологическое исследование воды плавательных бассейнов
Пресная вода, поступающая в бассейн, должна отвечать гигиеническим требованиям, предъявляемым к качеству воды централизованных систем водоснабжения.
Морская вода в системах водозаборов должна содержать колиформные бактерии в количестве не более 1000 КОЕ в литре.
В процессе эксплуатации бассейна как с пресной водой, так и с морской, она должна соответствовать следующим требованиям.
• В 100 мл воды должны отсутствовать бактерии семейства Enterobacteriacea, термотолерантные колиформные бактерии, лецитиназоположительные стафилококки, а также любые возбудители инфекционных заболеваний человека.
• В 100 мл допускается наличие не более двух БОЕ колифагов.
При производственном контроле основные микробиологические показатели определяют один раз в десять дней. Отбор проб воды на анализ проводят не менее, чем в двух точках с расстояния 25–30 см от поверхности воды; забор проводят в мелкой и глубокой частях бассейна.
При лабораторном контроле основные микробиологические показатели определяют один раз в месяц. Пробы отбирают из бассейна в точках указанных выше, а также отбирают пробы воды, поступающей на выводные фильтры и после них (для бассейнов с морской водой).
Отбор проб проводят в ёмкости в объёме 1 л, с соблюдением правил стерильности.
Самоочищение водоемов
Денис:Здравствуйте, помогите пожалуйста найти информацию по теме :»Процессы самоочищения водных объектов». Заранее благодарен, Денис.
Самоочищение водоемов обусловливается рядом факторов. Условно их можно разделить на физические, химические и биологические.
https://www.youtube.com/watch?v=cVtmGer_j4Q\u0026t=19s
Физические факторы. Самоочищение речной воды происходит в результате разбавления ее чистой водой и свежими притоками.
В связи с этим снижается концентрация органических веществ в воде, создаются неблагоприятные условия для размножения микробов.
Оседание в воде нерастворимых органических и неорганических частиц, а вместе с ними и бактерий, губительное действие ультрафиолетовых лучей на микроорганизмы способствуют самоочищению водоема.
Химические факторы. Бактериостатическое и бактерицидное действие на микроорганизмы оказывают соли серебра, меди, галогенов (иод, бром и др.), NaCl, растворенные в воде, рН, а также окисление органических и неорганических веществ в водоеме.
Биологические факторы. Огромная роль в самоочищении водоемов принадлежит биологическим факторам, действие которых обусловлено сложными взаимоотношениями гидробионтов. Гидробионты— растительные и животные организмы, приспособленные к жизни в водной среде. К ним относятся микробы, зеленые водоросли, простейшие, бактериофаги и др.
Взаимоотношения водных обитателей могут складываться в виде симбиоза или антагонизма. В конечном результате эти взаимовлияния приводят к самоочищению водоема.
Загрязнение водоемов сточными водами, отходами промышленных предприятий обусловливает усиленное размножение сапрофитных микробов, которые расщепляют сложные органические соединения до простых минеральных (СО2, МНз) и делают их доступными для питания автотрофных организмов (нитрифицирующих, серои железобактерий, водорослей). Основная роль в удалении из водоемов растворимых веществ принадлежит микробам.
Зеленые водоросли и некоторые бактерии — обитатели рек, озер, морей — вырабатывают антибиотические вещества, губительно действующие на попавших в водоемы микробов, среди которых могут быть возбудители инфекционных болезней человека или животных. Морская вода обладает вирулицидным действием на энтеро-вирусы. Отдельные виды морских бактерий обладают антагонистическими свойствами по отношению к стафилококку, кишечной палочке.
Простейшие поглощают из водоемов коллоиды, взвеси и микробов, в том числе и патогенных. Одна инфузория за 1 ч переваривает до 30000 микробов. Погибшие простейшие и водоросли в свою очередь служат пищей для сапрофитных бактерий.
Бактериофаги вызывают лизис (растворение) гомологичных бактерий (например, дизентерийный фаглизирует дизентерийную бактерию; сибиреязвенный фаг — возбудителя сибирской язвы и т. д.) и способствуют очищению водоемов от патогенных микробов. Бактериофагов обычно обнаруживают в загрязненной речной и морской воде вблизи населенных пунктов.
Механизм антимикробного действия перечисленных гидробионтов неодинаков: от прямого поглощения бактерий до их лизиса или выделения в водоем антибиотических веществ.
В самоочищении водоема участвуют все гидробионты, тем не менее основная роль принадлежит водной микрофлоре, количественный и качественный состав которой меняется в зависимости от содержания в воде органических веществ.
Степень загрязненности водоема называется сапробностью и характеризует особенности водоема: определенная концентрация органических веществ, соответствующая стадия их минерализации, условия развития и состав микроорганизмов. Различают три основные зоны сапробности: полисапробная, мезосапробная, олигосапробная.
Полисапробная зона (зона сильного загрязнения)— вода загрязнена органическими веществами, число микроорганизмов достигает нескольких миллионов в 1 мл, при этом преобладают кишечные и анаэробные гнилостные бактерии, обусловливающие процесс гниения и брожения.
Мезосапробная зона (зона умеренного загрязнения) характеризуется минерализацией органических веществ с преобладанием окислительных процессов и выраженной нитрификацией. Количество бактерий в 1 мл воды составляет сотни тысяч, причем содержание коли-бактерий значительно уменьшается.
Олигосапробная зона (зона чистой воды) обычно не содержит органических веществ. Количество бактерий в 1 мл воды составляет десятки, сотни, преобладают серо-и железобактерии.
Таким образом, наличие определенного количественного и качественного состава микроорганизмов в различных зонах санпробности характеризует активность процесса самоочищения водоема.
Поступающие в водоем загрязнения вызывают в нем нарушение естественного равновесия. Способность водоема противостоять этому нарушению, освобождаться от вносимых загрязнений и составляет сущность процесса самоочищения. Самоочищение представляет собой сложный комплекс физических, физико-химических, химических и биохимических явлений.
Гидродинамические процессы смешения стока с водой водоема во многом определяют интенсивность самоочищения, так как понижают концентрацию загрязнений. К числу физических факторов самоочищения относятся также процессы осаждения нерастворимых примесей, поступающих в водоем со сточными водами.
Физические явления осаждения тесно связаны с жизнедеятельностью гидробионтов — фильтраторов и седиментаторов. Они извлекают из воды огромные количества взвешенных веществ и выбрасывают непереваренный материал в виде фекальных комочков, легко оседающих на дно. Еще большее значение имеет процесс образования моллюсками псевдофекалий.
Таким образом, гидробионты ускоряют процессы осаждения, способствуя очистке воды от взвешенных веществ иx осаждению их в донные отложения.
В водоеме протекают и чисто химические реакции нейтрализации, гидролиза, окисления. Например, при самоочищении от ионов Fe, Mg, Al преобладающим процессом является реакция образования гидроксидов этих металлов с последующим их осаждением.
Самоочищение от ионов тяжелых металлов происходит за счет целого ряда процессов: соосаждения с гидроксидами перечисленных выше металлов, сорбции ионов органическими коллоидами, образования сложных металлоорганических комплексов с гуминовыми кислотами.
Доля участия каждого из этих процессов в удалении тяжелых металлов зависит от рН, окислительно-восстановительных условий в водоеме, концентрации металлов. В результате вода освобождается от тяжелых металлов, а в донных отложениях происходит их накопление.
Изменение окислительно-восстановительных условий в донных осадках может привести к переходу ионов металлов в водный слой, т.е. к вторичному загрязнению воды.
Минерализация органических загрязнений происходит главным образом за счет биохимических процессов, протекающих с участием разнообразных гидробионтов. Биохимические превращения в водоемах осуществляются как в водной среде, так и в донных отложениях.
Главенствующую роль в окислении растворенных органических веществ играют бактерии. Поступление в водоем органических загрязнений вызывает в нем бурное развитие сапрофитных бактерий. При этом видовой состав бактериального населения определяется характером внесенных загрязнений. В воде развиваются виды, способные использовать те или иные внесенные вещества в качестве источников питания.
Постепенное истощение запасов питательных веществ приводит к уменьшению числа бактерий. Снижение числа бактерий происходит и за счет поедания их представителями зоопланктона (простейшими, коловратками, ракообразными), которые, удаляя из воды коллоиды и мелкие взвешенные вещества, одновременно уничтожают и бактерии.
Органические вещества, как внесенные извне, так и образовавшиеся в результате отмирания фитои зоопланктона, частично оседают на дно. В донных отложениях процессы минерализации протекают столь же интенсивно, как и в водном слое. В этих процессах принимают участие бактерии, черви, моллюски, простейшие, личинки насекомых.
Процессы минерализации заметно усиливаются, если в водоеме присутствуют макрофиты. На стеблях и листьях водных растений обильно развиваются организму перифитона, принимающего участие в окислении органических веществ. В зарослях макрофитов бентос, как правило, более богат разнообразными организмами — минерализаторами.
Макрофиты стимулируют процессы аэробного биохимического разложения органических веществ, выделяя в воду значительные количества кислорода. Кроме того, установлено, что в присутствии макрофитов интенсифицируется деятельность многих бактерий, в частности нефтеокисляющих.
Объясняется это явление выделением макрофитами в среду метаболитов, стимулирующих обменные процессы у бактерий.
В процессах самоочищения принимает участие комплекс биоценозов, образованных различными гидробионтами. Большинство из них принимает непосредственное участие и в освобождении водоема от бактериальных загрязнений, в том числе от патогенных микробов.
Механизм антибактериального действия гидробионтов достаточно разнообразен. Одни из них поглощают бактерии в качестве питания, другие вызывают лизис клетки, третьи выделяют в среду бактерицидные вещества. Между бактериальным населением и другими гидробионтами складываются взаимоотношения разного типа.
Преобладающими среди них помимо пищевых являются метабиоз и антагонизм.
Антагонистические отношения между водорослями и бактериями обусловлены несколькими причинами. Это может быть конкуренция за источники азотного питания или то обстоятельство, что в процессе фотосинтеза водоросли подщелачивают среду до рН = 9.
Кроме того, многие водоросли (например, зеленые водоросли Chlorella и Scenedesmus) выделят в среду вещества (метаболиты), обладающие бактерицидным действием. Установлено, что бактерицидное действие зеленых водорослей распространяется и на бактерии группы Coli, и на возбудителей многих кишечных инфекций.
В уничтожении патогенных бактерий принимают участие н бактериофаги.
В водоемах с богатым микронаселением болезнетворные микробы гибнут скорее, чем в водоемах с незначительным количеством гидробионтов. Объясняется это действием антагонистических отношений между бактериями и другими микроорганизмами.
В зимних условиях процессы бактериального самоочищения протекают медленнее, и патогенная микрофлора сохраняется в воде дольше, так как биологические факторы самоочищения при пониженных температурах действуют с малой интенсивностью.
Биохимическая деятельность гидробионтов является доминирующим процессом в самоочищении водоема. Но среди гидробионтов немало организмов, массовое развитие которых может принести и значительный вред.
Источники:
- ovode.net/hw90.php
- portaleco.ru/ekologija-goroda/biohimicheskoe-samoochishchenie-vody.html
- www.o8ode.ru/article/answer/pnanetwater/camoo4iqenie_vodoemov_ot_pav.htm
- smikro.ru/?p=174
- Стольберг Ф.В. Экология города Предмет Экология 3.7.2. Самоочищение водных объектов
- biofaktory.ru/book/3/66.html
Микрофлора воды
Введение
Экология (от греч. oikos — дом, место обитания) микроорганизмов изучает их взаимоотношения друг с другом и с окружающей средой. Как известно, микроорганизмы обнаруживаются в почве, воде, воздухе, на растениях, в организме человека и животных. Микроорганизмы обитают во всех природных средах и являются обязательными компонентами любой экологической системы и биосферы в целом.
- Качественный и количественный состав микроорганизмов, обнаруживаемых в почве, воде, воздухе, на растениях, пищевых продуктах, в организме человека и животных, различен.
- Выяснение экологии микроорганизмов служит основой для понимания явлений паразитизма, природно-очаговых и зоонозных заболеваний, а также для разработки противопаразитических мероприятий в борьбе с различными инфекционными болезнями.
- Микрофлора воды
Микрофлора воды, являясь естественной средой обитания микроорганизмов, отражает микробный пейзаж почвы, так как микроорганизмы попадают в воду с частичками почвы. Вместе с тем в воде формируются определенные биоценозы с преобладанием микроорганизмов, адаптировавшихся к условиям местонахождения, т. е.
физико-химическим условиям, освещенности, степени растворимости кислорода и диоксида углерода, содержания органических и минеральных веществ и т. д. В водах пресных водоемов обнаруживаются палочковидные (псевдомонады, аэромонады и др.), кокковидные (микрококки) и извитые бактерии.
Загрязнение воды органическими веществами сопровождается увеличением анаэробных и аэробных бактерий, а также грибов. Особенно много анаэробов в иле, на дне водоемов. Микрофлора воды выполняет роль активного фактора в процессе самоочищения ее от органических отходов, которые утилизируются микроорганизмами.
Вместе с загрязненными ливневыми, талыми и сточными водами в озера и реки попадают представители нормальной микрофлоры человека и животных (кишечная палочка, цитробактер, энтеробактер, энтерококки, клостридии) и возбудители кишечных инфекций — брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры, лептоспироза, энтеровирусных инфекций и др.
Поэтому вода является фактором передачи возбудителей многих инфекционных заболеваний. Некоторые возбудители могут даже размножаться в воде (холерный вибрион, легионеллы).
Вода артезианских скважин практически не содержит микроорганизмов, обычно задерживающихся более верхними слоями почвы. Микрофлора воды океанов и морей также содержит различные микроорганизмы, в том числе светящиеся и галофильные (солелюбивые), например галофильные вибрионы, поражающие моллюски и некоторые виды рыбы, при употреблении которых в пищу развивается пищевая токсикоинфекция.
Микрофлора воды
В морях, реках, озерах и других водоемах, а также в грунтовых водах содержится значительное число видов микроорганизмов. Совокупность всех микроорганизмов, заселяющих водоёмы, обозначают термином «микробиальный планктон».
Микрофлора природных вод в значительной степени зависит от их происхождения. Различают пресные и морские воды.
Пресные воды разделяют на поверхностные, включая проточные (реки, ручьи) и стоячие (озёра, пруды, водохранилища), подземные (почвенные, грунтовые, артезианские) и атмосферные (дождь, снег).
Изучением водных сообществ занимается гидробиология. Возрастающий дефицит пресной воды на Земле заставляет обратить серьезное внимание на процессы формирования экосистемы в водоеме и переработку водными микроорганизмами поступающих в водоем загрязнений.
Вода – естественная среда обитания микробов, основная масса которых поступает из почвы, воздуха с оседающей пылью, с отходами, стоками промышленных и животноводческих объектов и др.
Особенно много микроорганизмов в открытых водоемах и реках, нередко встречаются они в илистых отложениях океанов, морей, болот, минеральных водах. Их находят как в поверхностных слоях, так и на глубине до 10 тыс. метров. Обитают микроорганизмы и в горячих источниках.
Процесс фотосинтеза у них происходит при температуре 75ОС, а в щелочных водах бактерии выживают при температуре 100ОС.
Качественный состав обитающих в воде микроорганизмов зависит в основном от свойств самой воды, поступления в нее сточных и промышленных отходов. К постоянно живущим в воде микроорганизмам относятся Azotobacter, Nitrobacter, Micrococcus, Pseudomonas, Proteus, Spirillum и др.
Глубокие почвенные воды, ключевая, артезианская вода почти свободны от микроорганизмов. Незначительно загрязнены микрофлорой атмосферные осадки, так как снег и вода увлекают большинство микробов воздуха вместе с пылью и после выпадения осадков воздух особенно чист.
Характер микрофлоры водоемов определяется особенностями конкретной водной среды. Микрофлору водоемов образуют две группы: аутохтонные (собственно водные) и аллохтонные (попадающие извне при загрязнении) микроорганизмы.
Аутохтонная микрофлора – совокупность микроорганизмов, постоянно живущих и размножающихся в воде. Микробный состав воды напоминает микрофлору почвы, с которой вода соприкасается (придонные и прибрежные почвы).
Аллохтонная микрофлора – совокупность микроорганизмов, случайно попавших в воду и сохраняющихся в ней сравнительно короткое время.
Количественные соотношения микроорганизмов в открытых водоемах варьируют в широких пределах, что зависит от типа водоема, степени его загрязнения, смены метеорологических условий, времени года.
Микроорганизмы воды играют значительную роль в круговороте веществ, расщепляя органические продукты животного и растительного происхождения и обеспечивая питательными веществами другие организмы, живущие в воде.
Источником загрязнения воды в реках чаще всего служат бытовые и промышленные стоки. В открытые водоемы большая часть микробов попадает из почвы. Поэтому в озерах, прудах, реках наивысшее содержание микрофлоры отмечается в прибрежной зоне.
В воде обитают все известные группы микроорганизмов, но наиболее существенный компонент населения водоемов – бактерии. Как известно, цитоплазматическая мембрана бактерий обладает способностью активного переноса через клеточную стенку питательных веществ. Благодаря этому бактерии способны потреблять питательный субстрат, присутствующий в ничтожно малых концентрациях (1-5 мг/г).
Микробы окисляют до минеральных соединений органические вещества, в огромных количествах попадающие в водоемы. Степень загрязнения, в том числе болезнетворными микробами, может быть препятствием для использования воды. Поэтому любой водный источник необходимо подвергать санитарно-микробиологической оценке.
Самоочищение водоемов обусловливается рядом факторов:
— быстрым течением воды, что ведет к уменьшению концентрации органических веществ;
— бактерицидным действием инсоляции;
— минерализацией органических соединений микробами;
— наличием пищевой цепи: бактерия – простейшие – насекомые – рыба, животные – человек;
— адсорбцией твердыми частицами ила;
— адсорбцией на поверхности растений;
— действием фитонцидов растений.
Вода как фактор передачи инфекционных заболеваний человека
Вода является фактором передачи возбудителей многих инфекционных заболеваний.
В открытых водоемах, особенно находящихся на неблагополучных по инфекционным болезням территориях, обнаруживают возбудителей кишечных и природно-очаговых инфекций (брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры, лептоспироза, энтеровирусных инфекций).
В донных отложениях прудов и озер нередко обитают возбудители ботулизма. Патогенные микроорганизмы водоемов могут включаться в пищевые цепи и по ним передаваться разным группам животных, птиц и рыб.
- продолжение
- Микрофлора воды
Вода, как и почва, является естественной средой обитания для многих видов микроорганизмов всех царств жизни. Разнообразные микроорганизмы обитают как в воде открытых водоемов, так и в грунтовых водах: палочки, кокки, вибрионы, спириллы, спирохеты, различные фотосинтезирующие бактерии, грибы, простейшие, вирусы и плазмиды.
Многие виды галофильных бактерий обитают в морских водах.
Численность микроорганизмов в воде определяется главным образом содержанием в ней органических веществ, которые под влиянием микроорганизмов подвергаются совершенно таким же превращениям, как и в почве.
В 1 мл воды количество микробов может превышать несколько миллионов. Грунтовые подземные воды чище, так как, просачиваясь через почву, вода подвергается своеобразной фильтрации, в результате которой большинство микробов задерживается в фильтрующем слое.
Численность микроорганизмов в воде открытых водоемов подвержена колебаниям и зависит от климатических условий, времени года, а главным образом, от степени загрязнения рек, озер и морей сточными и канализационными водами и отходами промышленных, агропромышленных и других предприятий.
В реки, озера, моря из прибрежных городов и других населенных пунктов выбрасывается такое количество сточных вод, несущих мириады микробов и содержащих огромное количество органических веществ, что вода не успевает самоочищаться.
В результате возникла и сохраняется серьезная глобальная экологическая проблема.
По степени микробного загрязнения различают три категории воды (или зоны водоема):
1. Полисапробная зона —
наиболее сильно загрязненная
вода, бедная кислородом, богатая
органическими веществами. В 1 мл
воды содержание микроорганизмов
достигает 1 млн и более, преобладают Е. coli и анаэробные бактерии, вызывающие процессы гниения и брожения.
2. Мезосапробная зона — вода, загрязненная умеренно, в ней активно происходит минерализация органических веществ с интенсивными процессами окисления и нитрификации. Содержание микроорганизмов в 1 мл воды — сотни тысяч бактерий, количество Е. coli значительно меньше.
3. Олигосапробная зона
— зона чистой воды, количество
микроорганизмов в 1 мл воды —
десятки или сотни, не более; Е. coli отсутствует или встречается в количестве нескольких клеток на 1 л воды.
Питьевая вода считается хорошей, если общее количество бактерий в 1 мл — не более 100; сомнительной — 100-150; загрязненной, — если содержание бактерий в 1 мл 500 и более. Количество микроорганизмов в придонном слое ила озер и рек варьирует в пределах от 100 до 400 млн на 1 г.
Вода играет исключительно важную роль в эпидемиологии многих инфекционных заболеваний, особенно кишечных (брюшного тифа, дизентерии, сальмонеллезов, холеры, вирусных гепатитов, полиомиелита и т. п.
), возбудители которых выделяются вместе с испражнениями от больных и носителей и вместе со сточными водами поступают в воду открытых водоемов, а оттуда нередко и в питьевую воду.
Хотя патогенные бактерии слабо приспособлены к существованию в воде, где на них оказывают неблагоприятное действие солнечный свет и различные другие факторы, включая конкурентную водную микрофлору, многие из них могут достаточно длительное время сохраняться в воде.
Более того, в летнее время при наличии в воде органических веществ, щелочной рН и благоприятной температуры некоторые из них, в том числе холерный вибрион, могут даже размножаться. Заразиться можно и через лед, в котором патогенные бактерии могут сохраняться в течение нескольких недель и даже месяцев.
Загрязненная вода — главный источник заражения холерой, дизентерией, брюшным тифом и другими кишечными инфекциями, а также лептоспирозом и, нередко, туляремией.
Микробиологические методы исследования воды сводятся к определению общего количества микроорганизмов в 1 мл воды и выявлению тех или иных видов патогенных бактерий (особенно холерного вибриона).
Кроме того, поскольку прямое выделение патогенных бактерий из воды требует специальных исследований, существуют косвенные методы, позволяющие дать количественную оценку степени фекального загрязнения воды.
Взятие промывных вод на определение микрофлоры – пункционная аспирация плеврального содержимого с целью бактериологического исследования. Взятие промывных вод на определение микрофлоры производится в ходе плевральной пункции до начала антибактериальной терапии.
Промывные воды помещаются в стерильную пробирку и доставляются в бактериологическую лабораторию, где выполняется посев материала на питательные среды, выделение баккультуры, определение ее видовой принадлежности и медикаментозной чувствительности.
Определение микрофлоры промывных вод позволяет выявить этиологического агента воспалительного процесса в плевральной полости и подобрать адекватную лекарственную терапию.
Вода — важнейший компонент биосферы
Вода — один из важнейших компонентов биосферы, источник всего живого. Без нее немыслимо существование органического вещества и происхождение жизни на Земле.
Она является составной частью всех живых организмов. Так, в теле млекопитающих содержится 63-68% воды, в листьях наземных растений — 75-86, в водорослях — до 98%.
Вода влияет на все жизненные процессы, происходящие в организме человека. С ее помощью осуществляется большинство реакций обмена веществ, она обеспечивает непрерывный процесс восстановления и разрушения живих клеток.
При потере 1-1,5 л воды у людей появляется ощущение жажды. Если человек теряет 6-8% воды, в организме нарушается обмен веществ, задерживаются окислительные процессы, увеличивается вязкость крови, повышается температура тела, появляются слабость, головокружение, головная боль.
При потере до 10% воды патологические явления становятся необратимыми, при потере 21% ее наступает смерть. Лишение человеческого организма воды опаснее, чем лишение его пищи: без пищи человек может прожить до 40 дней, а без воды умирает на восьмые сутки.
В воде содержатся растворимые вещества. Систематическое употребление воды с недостаточным или избыточным количеством минеральных веществ ведет к нарушениям деятельности отдельных органов и систем.
- Известно, что недостаток йода (а его необходимо организму 100-200 мкг ежедневно) вызывает нарушения деятельности щитовидной железы, в результате чего возникает зоб.
- При употреблении воды с избытком фтора (свыше 1-1,2 мг/л) развивается флюороз (портятся зубы): на них появляются пятна, зубы быстро стираются и ломаются.
- Употребление воды с недостаточным количеством фтора (менее 0,5 мг на 1 л) приводит к другому заболеванию — кариесу.
Установлено, что длительное употребление воды, содержащей избыток тех или иных элементов, приводит к болезням (желчнокаменной, почечнокаменной) и др. Таким образом, минеральный состав воды влияет на здоровье людей.
Водным путем распространяются многие инфекционные болезни (холера, брюшной тиф, паратифы, дизентерия, энтериты, болезнь Боткина и др.).
Вода может быть также причиной распространения зоонозов лептоспироза, туляремии, бруцеллеза, сибирской язвы.
Подаваемая для питья и хозяйственных нужд населения вода должна быть безупречной в санитарном и эпидемиологическом отношениях. Для этого разработан государственный стандарт на питьевую воду, за качеством воды установлен строгий санитарный контроль.
Вкусной воды в природе много, но идеально чистой нет и быть не может, поскольку вода — один из лучших растворителей.
Взвешенные вещества, содержащиеся в природной воде, влияют на ее вкус. Кроме того, они служат благоприятной средой для развития болезнетворных бактерий.
- Поэтому в водопроводной воде допускается содержание взвесей не более 1,5 мг/л.
- Стандарт обеспечивает безопасность и безвредность химического состава воды.
- В нем нормировано содержание фтора, а также мышьяка, свинца, бериллия, молибдена, селена, стронция и других элементов.
Плотный осадок, остающийся после выпаривания 1 л воды, характеризует степень минерализации. Для водопроводной воды она не должна превышать 1000 мг/л.
Большое значение имеет также содержание в воде железа, кальция, магния, сульфатов и хлоридов. Железо находится в подземных водах главным образом в виде бикарбоната закиси железа.
При контакте воды с воздухом двууглекислое железо окисляется с образованием бурых хлопьев гидрата окиси железа, придающего воде мутность и окраску.
Поэтому содержание железа в водопроводной воде не должно превышать 0,3 мг/л, а в воде местных источников водоснабжения — 1 мг/л.
Загрузка...
