Микробиология воды.

Природные воды, как и почва, являются естественной и достаточно благоприятной средой обитания многих микроорганизмов, где они способны жить, размножаться, участвовать в процессах круговорота углерода, азота, серы, железа и других элементов. Количественный и качественный состав микроорганизмов природных вод разнообразен. Численность микроорганизмов в воде определяется главным образом содержанием в ней органических веществ. В 1см³ воды число КОЕ (колониеобразующих единиц, или число клеток) может превышать несколько миллионов.

В состав микроорганизмов воды входят водоросли, простейшие, бактерии, мицелиальные грибы, вирусы и другие группы микроорганизмов. Между ними существуют сложные взаимоотношения. Например, хлорелла при массовом развитии на свету вызывает быструю гибель кишечной палочки. Одна инфузория способна поглотить за 1ч 30 тыс. клеток микроорганизмов. Патогенные микроорганизмы быстрее погибают в загрязненной воде и медленнее – в чистой. В загрязненной воде могут быть микробы-антагонисты, фаги и др. Такие взаимоотношения способствуют поддержанию равновесия живых существ в гидросфере.

По своему происхождению природные воды подразделяются на атмосферные (осадочные), подземные (ключевые и минеральные, грунтовые воды верхних слоев, скапливающиеся в колодцах и воды глубокого залегания – артезианские скважины) и поверхностные, или континентальные (реки, озера, болота) и искусственные (каналы, водохранилища, пруды).

Атмосферные ( осадочные ) воды встречаются в виде дождя, снега, града, льда.

Дождевая вода бедна микроорганизмами и обогащается ими, захватывая и увлекая из воздуха мельчайшие частицы пыли. В связи с этим дождевая вода над городской местностью значительно богаче микроорганизмами, чем над сельской.

Снег, как и дождевая вода, практически свободен от бактерий и все же в 1 см³ только что выпавшего и растопленного снега даже в самые сильные морозы насчитывается от нескольких десятков до нескольких сотен бактерий.

Численный состав микроорганизмов града и льда различен и зависит от качества воды, из которой они образовались.

Подземные воды. Состав подземных вод артезианской, ключевой, грунтовой зависит главным образом от глубины залегания водоносного слоя, его защищенности от попадания загрязнений извне.

Ключами, источниками или родниками называют естественные выходы подземных вод на поверхность Земли. Холодные источники образуются преимущественно водами атмосферного происхождения, которые они получают из водоносных слоев различного залегания. Горячие источники обусловлены выходом воды глубинного происхождения, поднявшейся из недр земли по трещинам. Проходя через породы различного состава, воды этой группы обогащаются растворенными веществами и газами и тем самым становятся минеральными водами.

Ключевые воды весьма бедны микроорганизмами, что объясняется адсорбцией микроорганизмов на частицах почвы или прохождения воды через грунт. Смешиваясь с грязными потоками воды во время дождя, ключевые источники могут содержать до нескольких тысяч бактерий в 1 см³.

Состав минеральных вод формируется в процессе выветривания горных пород. В этом процессе микроорганизмы играют значительную роль. Артезианские воды, находящиеся на больших глубинах, содержат очень мало микроорганизмов. Подземные воды, добываемые через обычные колодцы из неглубоких водоносных слоев, куда могут просачиваться поверхностные загрязнения, содержат значительное количество бактерий, среди которых могут быть и болезнетворные. Чем ближе к поверхности расположены грунтовые воды, тем обильнее количественный и качественный состав микроорганизмов.

Поверхностные воды ( континентальные водоемы ) расположены в углублениях суши. Они бывают естественными и искусственными. Реки, озера, болота – естественные водоемы. В реках вода проточная. Она содержит разное число клеток микроорганизмов в зависимости от времени года, питающих ее источников, территории, по которой течет река. Весной и осенью, в период половодий и дождей, когда в воде содержится много органического вещества, численность микроорганизмов, среди которых могут быть и патогенные, резко возрастает, что представляет угрозу для животных и человека.

Речная вода, протекающая через населенные пункты, сильно загрязняется, поэтому ниже по течению в ней содержится гораздо больше микроорганизмов, чем выше по течению.

Озера представляют собой водоемы со стоячей водой. Озера бывают сточными и бессточными в зависимости от того, берут от них начало реки или нет. По степени минерализации озера подразделяются на пресные, солоноватые и соленые. Существует заметная разница в солевом составе, температуре, прозрачности воды, условиях аэрации различных озер, что обусловливает значительные колебания в численности бактерий, которая может изменяться в среднем от 150 тыс. до 10 млн. в 1 см³.

Болота представляют собой неглубокие, частично или полностью закрытые сверху растительностью скопления воды, в которых образуется торф (переходное состояние между водой и сушей). Болота могут быть низинными, если они питаются грунтовыми водами, и верховыми, питающимися за счет атмосферных осадков. Население болот чрезвычайно бедно, что объясняется высокой кислотностью воды, ее крайне слабой минерализацией из-за отсутствия контакта с грунтом, который обычно покрыт растительностью. Болотная вода насыщена метаном. Здесь развиваются специфические группы микроорганизмов, так для большинства микроорганизмов метан и сероводород ядовиты.

Водоемы бывают искусственными, сооружаемыми человеком. Наибольшее значение среди них приобрели водохранилища, пруды, судоходные и оросительные каналы.

Водохранилища имеют многоцелевое назначение (регуляция стока рек, водоснабжения, гидроэнергетики, рыбного хозяйства и т.п.). Частые сезонные колебания уровня воды приводят к гибели многих обитателей водохранилищ. Численность микроорганизмов в нем колеблется от 1…2 млн. до 1,5…2 млрд. в 1см³.

Пруды – искусственные водоемы, сооружаемые для рыборазведения, водоснабжения населенных пунктов, полива полей, водопоя скота и других целей. Они могут быть плотинными и создаваться за счет запруживания речек и оврагов; копаными, питающимися атмосферными осадками, а также грунтовыми водами; наливными, наполняемыми водой через специальные каналы из рек и ручьев. Все типы прудов – это мелкие водоемы с небольшой площадью водного зеркала, часто спускаемые на зиму. Число микроорганизмов в прудах может достигать нескольких миллионов КОЕ/см³.

Видовой состав микроорганизмов естественных водных резервуаров.

Наиболее типичными и постоянными микроорганизмами пресных вод являются флуоресцирующие, пигментообразующие и лишенные пигмента аэробные бактерии родов Pseudomonas, Micrococcus, Sarcina, Spirillum и др., спорообразующие бактерии Bacillus subtilis, B.mycoides и др. Встречаются и типичные водные грибы из родов Mucor и Fusarium, а также актиномицеты. В чистых водоемах до 80% всех аэробных сапрофитных микроорганизмов составляют кокковые формы и около 20% - палочковидные бактерии.

В морской воде микроорганизмов несравненно меньше, чем в пресной, но даже микроорганизмы арктических морей представлены достаточно большим числом видов. В водах Мирового океана были обнаружены бактерии различных родов – Micrococcus, Sarcina, спорообразующие и неспорообразующие, подвижные и неподвижные палочки - Pseudomonas, Achromobacter, Flavobacterium, Bacillus, микобактерии, миксобактерии (род Cytophaga), коринебактерии (род Corinebacterium), вибрионы (род Vibrio),а также дрожжи (Candida, Debariomyces, Hansenula, Saccharomyces, Torulopsis,Rhodotorula, Pichia и др.), актиномицеты и некоторые грибы.

Загрязнение водоемов патогенными микроорганизмами может происходить самыми различными путями: попадание в источники организованного водоснабжения неочищенных хозяйственно-фекальных (бытовых) стоков, спуск сточных вод с плавающих судов, боен мясокомбинатов, ветлечебниц, предприятий, обрабатывающих животное сырье; перегон через реки домашнего скота, загрязнение воды дикими животными – переносчиками ряда инфекционных заболеваний; аварий на канализационных сооружениях и др. Поверхностный сток современного города по степени его загрязнения микроорганизмами, основная масса которых представлена микроорганизмами кишечной группы, приравнивается к хозяйственно-бытовым сточным водам.

Некоторое количество микроорганизмов попадает в воду из воздуха, оседая с пылью или атмосферными осадками, вымывается из почвы дождями, при таянии снега.

Незагрязненные реки, озера и водохранилища, в которых развивается нормальная флора и фауна, является неблагоприятной средой для развития болезнетворных бактерий.

В водоемах с высоким содержанием кислорода развиваются аэробные микроорганизмы, активно окисляющие и минерализующие органическое вещество, вследствие чего патогенные бактерии лишаются источника питания и фактически не размножаются, а лишь сохраняют жизнеспособность. Вода обычно имеет более низкую температуру, чем организм человека и животных – естественное местообитание патогенных бактерий, что также препятствует их развитию.

Несмотря на факторы, ограничивающие развитие болезнетворных микроорганизмов, вода часто является источником ряда кишечных инфекционных заболеваний – брюшного тифа, паратифа, дизентерии, холеры. Через воду передаются и такие заболевания, как инфекционная желтуха, туляремия, бруцеллез, водная лихорадка, полиомиелит, лептоспироз, шигеллез, туберкулез и др. Продолжительность сохранения патогенных бактерий в речной воде колеблется в зависимости от ее состава и свойств. Холерный вибрион может сохраняться в ней более года. Однако, если в воде присутствует бактериофаг, то холерный вибрион быстро гибнет.

Требования к качеству воды для производственных нужд зависят от ее назначения.

Если вода входит в состав готовой продукции (безалкогольные напитки, пиво, вино и т.п.), то она должна быть прозрачной, не должна содержать посторонних примесей, влияющих на здоровье человека, а также патогенных микроорганизмов, должна быть свободна от животных и растительных организмов, паразитов, их яиц и личинок. Вода должна отвечать требованиям СанПиН 2.1.4. 1074-01 «Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». При использовании микробиологически грязной воды в производство, могут попасть возбудители инфекционных заболеваний, пищевых отравлений, а также различные сапрофиты - гнилостные, кислотообразующие, споровые формы бактерий, которые могут оказать неблагоприятное влияние не только на ход технологического процесса, но и на качество и стойкость готовой продукции.

Наиболее полно удовлетворяют оптимальным требованиям СанПиН воды из природных подземных источников - артезианские и родниковые. Их можно использовать без предварительной очистки.

Воду из открытых водоемов подвергают специальной обработке на водоочистительных станциях. Первым этапом является отстаивание воды в специальных бассейнах (отстойниках) для удаления взвесей, осветления, обесцвечивания, удаления нежелательных привкусов и запахов, обессоливания и т.д. Для ускорения отстаивания и более эффективного осветления и обесцвечивания воды, применяют коагулянты (обычно соли аммония и железа). При взаимодействии коагулянтов с содержащимися в воде углекислыми солями, образуются гидроксиды алюминия и трехвалентного железа, выпадающие в осадок в виде хлопьев. Оседая, хлопья увлекают за собой взвеси и клетки микроорганизмов.

Вторым этапом является фильтрование воды на песчаных фильтрах с кварцевым песком. При этом удаляются мелкие взвеси, не осевшие в процессе отстаивания.

Третий этап - обеззараживание профильтрованной воды, т.е. уничтожение оставшихся в воде микроорганизмов, среди которых могут быть и патогенные. Обеззараживание проводят различными способами: фильтрованием через мелкопористые фильтры, облучением УФ-излучением, применяя химические дезинфицирующие вещества.

В качестве обеззараживающих современная промышленность предлагает довольно хорошие и производительные фильтры с размерами пор, меньшими, чем размеры бактериальных клеток. При использовании обеззараживающих фильтров важна хорошая подготовка воды на предшествующих этапах, так как в противном случае фильтр слишком быстро выйдет из строя.

При облучении воды УФ-лучами микроорганизмы погибают. Этот способ дает отличные результаты при соблюдении ряда условий, а именно: толщина облучаемого слоя должна быть небольшой, облучаемая вода должна быть бесцветной и не содержать мути. Кроме того, УФ-лампы следует периодически менять и контролировать их работу.

Для химической дезинфекции воды, как правило, используют хлор, двуокись хлора и озон.

При введении в воду газообразного хлора (хлорировании) образуется хлорноватистая кислота (НОСl). Она разлагается на НСl и атомарный кислород, убивающий микроорганизмы в результате окисления структурных элементов клеточных мембран. Этот способ достаточно дешев, но при его применении образуются вредные вещества – хлорфенолы, тригалогенметаны и другие – особенно если вода содержит органические вещества.

Использование для обеззараживания воды двуокиси хлора имеет ряд преимуществ, а именно, не вызывает изменения вкусовых качеств воды, образуется меньше вредных веществ, применение двуокиси хлора безопасно, так как это нестабильный газ, получаемый из соляной кислоты (НС1) и гипохлорита натрия (NaClO₂) и сразу же дозируемый в воду.

Озонирование воды используется пока очень ограниченно, несмотря на надежность и экологическую чистоту метода. Это связано с тем, что озон получают из воздуха с помощью электрических разрядов, что требует больших материальных затрат.

Дата добавления: 2015-07-08