Микробиология питьевой воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Микрофлора пресных водоемов

1.1 Закономерности количественного и качественного содержания микроорганизмов в пресных водоемах от различных факторов

1.2 Микроорганизмы зон с различным содержанием кислорода

1.2.1 Микроорганизмы аэробной зоны

1.2.2 Микроорганизмы микроаэрофильной зоны

1.2.3 Микроорганизмы анаэробной зоны

1.3 Процессы самоочищения водоема

1.4 Цикл азота в водоемах

2. Патогенные микроорганизмы и инфекции, передающиеся через воду

2.1 Поступление патогенных микроорганизмов воду и их выживаемость в водной среде

2.2 Патогенные микроорганизмы в водоемах

3. Принципы нормирования питьевой воды

3.1 Понятие о санитарно-показательных микроорганизмах

4. Микробиологическая характеристика питьевой воды

4.1 Микроорганизмы составляющие общее микробное число

4.2 Семейство Enterobacteriaceae

4.2.1 Род Escherichia

4.2.2 Род Klebsiella

4.2.3 Род Citrobacter

4.2.4 Род Enterobacter

Список использованных источников

Введение

Вода - одно из самых распространенных веществ на нашей планете; она имеет огромное значение в эволюции как живой, так и не живой природы. На земле происходит непрерывный круговорот воды. В результате испарения воды на поверхности океанов и суши и выделения влаги растениями и живыми существами атмосфера насыщается парами воды. Неравномерное нагревание атмосферы вызывает в ней крупномасштабные перемещения воздушных масс над поверхностью земного шара, а вследствие конденсации вода снова возвращается на землю в виде росы, дождя, града снега.

Вода имеет жизненно важное значение для человека. Она необходима для нормального течения физиологических процессов в организме.

В человеческом теле количество воды доходит до 65%. Вода содержится не только в таких тканях, как мышечная или в тканях внутренних органов некоторое количество воды содержится также в костях, зубах и др.

Вода участвует в обмене веществ и непрерывно выделяется из организма через легкие, кожу, почки и кишечник. Потеря воды должна восполняться, иначе могут наступить серьезные расстройства жизненных функций организма.

Кроме количества воды, необходимого организму для восстановления водного баланса, много воды требуется для санитарных и хозяйственно-бытовых целей. Чем больше воды можно использовать в быту, тем легче обеспечить чистоту тела, вещей личного обихода и жилища, что способствует укреплению здоровья и предупреждения многих заразных заболеваний.

В современных городах вода необходима для устройства централизованного отопления, а в некоторых случаях и вентиляции. Без воды не может быть устроена канализация. Вода нужна для борьбы с уличной пылью, для поливки зеленых насаждений, а так же для осуществления массовых оздоровительных мероприятий (устройство плавательных бассейнов). Большое количество воды необходимо промышленным предприятиям. (Поленов, 2008)

Из данных, опубликованных в свое время ЮНЕСКО, следует, что в настоящее время около 2 млрд человек не земном шаре не имеют возможности воспользоваться чистой, безопасной для жизни и здоровья водой. В тоже время установлено, что до 80% всех известных заболеваний человека передается (распространяется) через воду. (Линевич, 2005)

1. Микрофлора пресных водоемов

Открытые водоемы имеют значение как 1) источники централизованного водоснабжения; 2) источники индивидуального водопользования прибрежного населения, особенно сельских местностях; 3) места купания; 4) объекты, принимающие большую часть сточных жидкостей хозяйственно-бытового и промышленного характера или загрязняемые человеческими и животными фекалиями индивидуально, с водного транспорта, при стирке белья, а также с поверхностными стоками, особенно обильными в период таяния снегов и при выпадении осадков в осенне-летнее время; 5) постоянные или временные места обитания, имеющих значение в распространение некоторых инфекционных заболеваний (рыбы, водоплавающие птицы, грызуны). Все это определяет цели санитарно-бактериологического анализа воды открытых водоемов. (Санитарная микробиология, 1969)

Вода является естественной средой обитания разнообразных микроорганизмов. В воде рек, открытых водоемов, океанов обнаруживаются представители всех таксономических групп: скотобактерии, фотобактерии, архибактерии, а также простейшие, грибы, водоросли. Совокупность всех микроорганизмов заселяющих водоемы обозначается термином "микробиальный планктон".

Микрофлора природных вод в значительной степени зависит от их происхождения.

Микрофлора и гигиеническая характеристика воды различны в зависимости от ее происхождения и использования. Для хозяйственно-питьевого водоснабжения могут использоваться: межпластовые, грунтовые подземные воды, достаточно хорошо защищены от микробного загрязнения слоем почвы, которая является фильтром, задерживающим микробы из проходящего через него воды. Микрофлора подземных вод малочисленна. А в артезианской скважине на 1 мл воды содержатся единичные бактерии. Более широко для водоснабжения используются открытые поверхностные водоемы: естественные реки. Озера и искусственные водохранилища.

Микрофлора водоемов определяется особенностями данной водной среды, поскольку разные водные микроорганизмы нуждаются в различных условиях существования. С экологической точки зрения всю микрофлору водоемов можно разделить на две группы: автохтонную (или водную) и аллохтонную, попадающую извне, при загрязнении различными источниками.

Автохтонная (аутохтонная) микрофлора - это микроорганизмы живущие и размножающиеся в воде. Микробное население воды, как правило, отображает состав микрофлоры почвы, с которым вода непосредственно соприкасается, и поэтому большинство микробных видов является наиболее распространенными обитателями почв. Микроорганизмы приспосабливающиеся к условиям существования в воде и регулярно обнаруживаются в ней, можно считать специфичной для воды флорой. К ним относятся аэробные кокки: Micrococcus canndicans, Sarcina lutea; бактерииt - Bacterium aqualis communis, Pseudomonas fluorescens, представители рода Proteus и рода Leptospira. (Кочемасова, Ефремова, Рыбакова, 1987) Также постоянно в воде встречаются Micrococcus roseus, Sarcina lutea, Torula roseli. (Санитарная микробиология, 1980г.)

Анаэробных бактерий в чистых незагрязненных водоемах мало. Наиболее часто обнаруживаются Sarcina marcescens, Bacillus cereus, Bacillus mycoides, Chromobacterium violaceum, бактерии рода Clostridium и др.

Количественные соотношения микроорганизмов в воде открытых водоемов варьируют в широких пределах: от нескольких десятков, сотен до миллионов миллилитре, что зависит от вида водоема, степени его загрязнения смены метеорологических условий, сезона и т.д. Следует помнить, что воде водоемов могут содержаться вещества препятствующие размножению микробов и даже оказывающие губительное действие. Например, сероводород и серная кислота, образующиеся в результате жизнедеятельности одних бактерий, неблагоприятно влияют на других микробов. (Кочемасова, Ефремова, Рыбакова, 1987)

Микроорганизмы, поступающие в воду извне, например, со сточными водами, образуют аллохтонную микрофлору. Эти микроорганизмы в водоеме попадают в неблагоприятные условия, которые состоят в отсутствие или недостатке питательных веществ, окислительно-восстановительного потенциала и др. Поэтому микроорганизмы аллохтонной микрофлоры спустя некоторое время после попадания в водоем отмирают. Среди микроорганизмов аллохтонной микрофлоры могут быть и патогенные формы.

Между микроорганизмами автохтонной и аллохтонной группы возникают антагонистические отношения, что ускоряет отмирание несвойственное чистому водоему. Характерным являются создание в водоеме новой автохтонной микрофлоры, если загрязнение определенными соединениями, например нефтью, фенолами, наблюдается постепенно в течение длительного времени. Подобная же смена биоценозов наблюдается при длительном поступлении сточных вод, содержащих тяжелые металлы. (Таубе, Баранова 1983)

1.1 Закономерности количественного и качественного содержания микроорганизмов в пресных водоемах от различных факторов

Микрофлора различных водоемов содержит достаточное количество питательных веществ, что является главным фактором, способствующим развитию микроорганизмов. Чем богаче он, органическими веществами, тем большее количество микробов содержится в ней. Воды рек по течению выше городов, всегда беднее, чем в самом городе и ниже его.

Органическое вещество в водоем поступает не только извне с поверхностными водами с водосборной площади, но и образуется в результате процессов фотосинтеза фитопланктона и высшей водной растительности. В тех водоемах, где поступление аллохтонных органических веществ велико, количество распадающегося вещества может быть равно количеству вещества, образующегося за счет фотосинтеза, или даже превосходить его. В сравнительно чистых водах встречаются разнообразные сапрофиты, нетребовательные к питательному субстрату. (Возная Н.Ф. 1979) К ним относятся: Azotobacter, Achromobacter, Flavobacterium, Micrococcus, Proteus, Pseudomonas, Spirillium и др. При загрязнении водоема сточными водами в них обнаруживаются: E.coli, Citrobacter, Enterobacter, C.perfringenes, а также спириллы, вибрионы, лептоспиры др. (Тимаков, Левашев, Борисов, 1983) Если рассматривать морфологию водных микроорганизмов, то 80% всех сапрофитных аэробов - кокки, и соответственно 20% - палочки. (Белетов, Корнелаева, Костринина, 1980г.)

В разложении и минерализации органического вещества участвует ряд специализированных групп микроорганизмов. Для санитарно-гигиенической оценки наибольшее значение имеют сапрофитные микроорганизмы, участвующие в круговороте азота (протеолиты, аммонификаторы, нитрификаторы, денитрификаторы).

Определенная закономерность в распределении бактерий наблюдается в водоемах со стоячей водой (пруды, озера). В прибрежной зоне непосредственно соприкасающейся с почвой, количество микробов всегда больше, чем в удаленных от берега местах. Наибольшее количество микробов приходится на глубину от 5 до 20 м.

Исследования показали, что в глубинных слоях воды не наблюдается прямой зависимости количества бактерий от наличия питательных веществ. Запасы пищи в воде значительно превышают фактически развивающуюся микрофлору.

Наибольшее количество бактерий приходится на период с мая по июль, хотя содержание питательных веществ не является максимальным. Очевидно, это связано с температурными изменениями воды. Количество бактерий в воде резко возрастает в дождливую погоду и уменьшается в солнечную. Ил гораздо богаче бактериями, чем сама вода. Причем наиболее богат бактериями самый поверхностный слой ила, на нем образуется как бы пленка из бактерий, по-видимому, выполняющая весьма существенную функцию в жизни водоема. Особенно большую роль играют нитчатые серобактерии и железобактерии. Серобактерии окисляют сероводород в соли серной кислоты и этим предохраняют рыбу от гибели. Разрушение пленки при сильных волнениях приводит к массовому отравлению рыб.

В воде представлены преимущественно бесспоровые виды бактерий (около 97%), а в иле главным образом спороносные (около 75%). Чем глубже залегает ил, тем больше в нем спороносных бактерий. (Возная, 1979)

Бактериальный состав грунтовых вод зависит от степени загрязненности почв, через которые происходит фильтрация воды, глубины залегания водоносного горизонта. Если слой почвы тонок, и она загрязнена органическими веществами и бактериями, то грунтовая вода при фильтрации остается загрязненной и является опасной в эпидемиологическом отношении.

Межпластовые воды. Находятся в водоносном горизонте, залегающим между двумя водонепроницаемыми пластами. Благодаря защищенности водоносных пластов артезианская вода обычно обладает хорошими органолептическими свойствами и характеризуется почти полным отсутствием бактерий. В межпластовых водах нет растворенного кислорода, но микробиологические процессы существенно влияют на их состав. Серобактерии окисляют сероводород и серу до серной кислоты, железобактерии образуют конкреции железа и марганца, которые частично растворяются в воде; некоторые бактерии способны восстанавливать нитраты с образованием азота и аммиака. (Трахтман,1974)

1.2 Микроорганизмы зон с различным содержанием кислорода

1.2.1 Микроорганизмы аэробной зоны

В аэробной водной части водоема можно выделить несколько экологических ниш, отличающихся условиями окружающей среды и соответственно микробным населением. Первая экологическая ниша аэробной зоны - поверхностная пленка воды. Она характеризуется обилием питательных веществ, преимущественно липидов, которые вследствие высокого поверхностного натяжения накапливаются здесь из водной массы и из воздуха. Поверхностная пленка представляет собой аналог твердого субстрата, к которому прикрепляются в массовом количестве микроорганизмы, такие как Caulobacter, Hiphomicrobium и др.

В зимний период местообитанием является граница раздела фаз - льда и воды. Нижняя поверхность льда, соприкасающаяся с водой имеет губчатую структуру. Она сорбирует биогенные факторы из водной массы, сюда поступают и концентрируются газы, нередко проникает свет, здесь образуется теплая вода. Все эти факторы способствуют относительно густому по сравнению с водой заселению данной экологической зоны микроорганизмами, включая, первичные продуценты.

Важнейшая из экологических зон - это водное пространство или пленка на поверхности донных осадков, где происходит массовое развитие фототрофных сообществ и осуществляется первичная продукция органического вещества в результате фотосинтеза. Продукция органического вещества в процессе фотосинтеза является необходимым условием обеспечения жизни в водоеме. Конечные продукты фотосинтеза обычно имеют большую молекулярную массу. К этой группе веществ относятся углеводы, пептиды, целлюлоза, растворимые и летучие вещества - прямые субстраты для роста микроорганизмов, а также ряд веществ ингибиторов или стимуляторов роста. Кроме продуктов отмирающей биомассы, заметную роль в трофических связях водоема играют низкомолекулярные внеклеточные продукты метаболизма водорослей и цианобактерий. Среди них заметную роль в развитии микрофлоры рассеяния играет гликолевая кислота. (Экология микроорганизмов, 2004)

1.2.2 Микроорганизмы микроаэрофильной зоны

Микроаэрофильная зона в водоеме, как водной толще, так и в донных осадках имеет ряд особенностей. Наиболее характерно для этой зоны одновременное присутствие кислорода и ряда восстановленных продуктов, поступающих сюда снизу, где они образуются в результате анаэробного брожения органического вещества и редукции минеральных соединений серы, азота, железа и марганца. Это создает благоприятные условия для ряда физиологических групп микроорганизмов, участвующих в окислении перечисленных веществ: водородокисляющих, метанокисляющих, тионовых, железобактерий, а в случае возникновения света и некоторых фотосинтезирующих анаэробных бактерий. Пространственно микроаэрофильная зона занимает слой воды мощностью не более 2-3 м, но благодаря тому, что восстановленные соединения поступают снизу, а кислород - сверху, здесь создается резкий градиент Eh,а в случае совпадения данной зоны с термоклином, еще и температуры. Это приводит к тому, развитие отдельных групп бактерий происходит в тонко стратифицированных слоях воды с наиболее оптимальным для каждого вида внешних условиями.

Микрофлора поверхностного слоя ила, где хотя бы временно существуют микроаэрофильные условия, присутствуют формы, способные к скользящему движению или прикреплению к субстрату. К их числу относятся многие цианобактерии, зеленые фототрофные нитчатые бактерии, флексибактерии, нитчатые серные бактерии. (Экология микроорганизмов, 2004)

1.2.3 Микроорганизмы анаэробной зоны

Образование анаэробной зоны в водоемах зависит от различных причин и тесно связано с составом и количеством растворенных солей. Как правило, при наличие в воде сульфатов анаэробиоз поддерживается за счет образования сероводорода в процессе их редукции. Кроме факультативно анаэробных бактерий, встречающихся в анаэробной зоне водоемов, здесь могут, находится также специфические группы облигатно-факультативных микроорганизмов: метаногенных, сульфатредуцирующих, бродильных микроорганизмов. Если свет проникает до верхней сероводородной границы то возникают экологические ниши, наиболее благоприятные для развития фототрофных бактерий.

Интенсивность анаэробных процессов в водной массе на порядок ниже по сравнению с иловыми отложениями. В круговороте веществ в водоеме активно участвуют лишь те органические и минеральные вещества, которые находятся в самых поверхностных слоях донных отложений. Иловые отложения олиготрофных водоемов характеризуются малым содержанием органических веществ и высоким окислительно-восстановительным потенциалом. В некоторых водоемах здесь могут преобладать бактерии окисляющие закисные соединения железа и марганца, поступающие из микроаэрофильной зоны. Пониженный окислительно-восстановительный потенциал в нижних микрозонах благоприятен для микроорганизмов, восстанавливающие захороненные окисные соединения железа и марганца. (Экология микроорганизмов, 2004)

1.3 Процессы самоочищения водоемов

С санитарной точки зрения наибольший интерес представляют процессы освобождения водоемов от загрязняющих их органических субстратов животного и растительного происхождения и от патогенных микробов. Жизнедеятельность аэробной и анаэробной сапрофитной водной флоры обеспечивает быстрое разложение органических веществ, причем разные микробные группы развиваются в загрязняемых водоемах сочетано и действуют последовательно и одновременно. По степени микробного загрязнения различают три категории воды - сапробные зоны водоема. Сапробность - совокупность особенностей водоема, зависящих от развития в воде микроорганизмов, выражающаяся в определенной стадии минерализации и концентрации органических веществ.

A. Полисапробная зона - наиболее загрязненная вода, бедна кислородом и богатая высокомолекулярными органическими соединениями. Количество бактерий в одном мл воды достигает 1 млн и более. Преобладают анаэробные бактерии, взывающие процессы аммонификации и брожения, актиномицеты, грибы.

B. Мезосапрбная зона - умеренно загрязненная вода. В ней активно происходит минерализация органических веществ с интенсивными процессами окисления и нитрификации. В 1 мл воды содержатся сотни тысяч микроорганизмов (в основном нитрифицирующие облигатные анаэробные бактерии, а так же Clostridium, Pseudomonas, Flavobacterium, Mycobacterium, Streptomyces, Candida и др.). В этой зоне содержатся аммиак и метан.

C. Олигосапробная зона - зона чистой воды. Характеризуется закончившимся процессом самоочищения, заканчивающимися процессами окисления, небольшим содержанием органических соединений. Количество микроорганизмов в 1 мл воды - от 10 до 1000.

В процессах очищения водоемов от микроорганизмов принимают участие бактериофаги, хищны бактерии (например, Bdellovibrio), простейшие, черви, ракообразные, моллюски личинки насекомых и т.д. Нельзя недооценивать и роль антибиотических факторов (разведение огромными водными массами, бактерицидное действие прямых солнечных лучей, температура, рН воды, наличие кремнезема, глинозема, гидроокиси железа и т.д.).

Соответственно, в естественных условиях в воде может устанавливаться биологическое равновесие. Чуждые бактерии, которые попадают из грунта, разлагающихся растений, и в особенности из сточных вод, разлагающихся отбросов и неочищенных городских отходов, имеют решающие гигиеническое значение при использование воды в качестве питьевой или для хозяйственных нужд. (Общая и санитарная микробиология, 2008)

Микроорганизмы, попадающие в водоемы извне при их загрязнении органическими субстратами, достаточно обильны и полисапробных зонах, но уже в мезасапробных районах быстро отмирают, а в чистых водоемах практически не сохраняются. (Коммунальная гигиена, 2005)

1.4 Цикл азота в водоемах

При минерализации азот переходит в форму аммиака. О степени минерализации протеинов, нуклеиновых кислот и других органических соединений, содержащих азот можно судить по количеству возникшего в среде аммиачного азота. Разрушать органические вещества могут многие бактерии, грибы, актиномицеты, однако процесс этот идет многоступенчато, и отдельные микроорганизмы при этом занимают свои биологические ниши.

К микроорганизмам, минерализующим белок, принадлежат аэробные и анаэробные бактерии, грибы, актиномицеты. При анаэробном распаде белковых веществ, т.е. гниения, в качестве конечных продуктов образуется аммиак, углекислота, органические кислоты, индол, скатол, меркаптан и сероводород. Белки минерализуются различными видами микроорганизмов, относящимся к родам Pseudomonas, Bacillus, Clostridium и др..

Минерализация отмершего планктона начинается в водной среде, а синтез аммиака - в поверхностном слое ила. Попадаемое в водоемы аллохтонное органическое вещество содержит легкоразрушаемые протеины, трудноминерализуемые меланины и разрушаемые вещества лигнин-протеинового комплекса. В связи с этим распад аллохтонного органического вещества, отмершего планктона, происходит под действием различных организмов. Так, в минерализации протеинов основное участие принимают микроорганизмы рода Pseudomonas. Более труднодоступные вещества минерализуют бациллы, микобактерии, грибы, актиномицеты. Таким образом, сапрофитную микрофлору растущую на питательном агаре можно отождествить с физиологической группой аммонификаторов. Количество последних тесно связано с трофностью водоема. Поэтому увеличение числа бактерий, обладающих протеолитическими и аммонифицирующими свойствами, в воде водоема указывает на наличие в нем аллохтонного органического вещества и одновременно характеризует интенсивность процессов его начальной минерализации.

Дальнейший этап минерализации азотсодержащих органических веществ происходит при участии нитрифицирующих бактерий. Последние не образуют спор, грамотрицательные, облигатные аэробы, развиваются при температуре 29-30оС и рН 7,9-8,0. морфологические представители различных родов нитрифицирующих бактерий резко отличаются между собой и включают кокковые, палочковидные, извитые формы.

Окисление аммиака до нитратов протекает в две фазы и осуществляется двумя группами микроорганизмов. Первый этап нитрификации к окислению аммиака до нитратов. На поверхности клетки ион аммония окисляется до гидроксиламина. Последний легко проникает в клетку. При дальнейшем окислении гидроксиламина освобождается энергия, которая внутри клетки накапливается в виде АТФ.

В анаэробных условиях в качестве акцептора электронов применяется не кислород, а ряд других соединений, в частности нитраты NO3?, которые при этом переходят в восстановленную форму азота (NO2?, N2O или N2). Этот процесс называется денитрификацией и осуществляется некоторыми видами родов Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus. Все они являются аэробами, и нитраты как акцептор электронов используют только в отсутствии кислорода при большом количестве легкододупного органического вещества.

По экологии бактерии участвующие в круговороте азота в водоемах можно разделить на три основные группы:

- микроорганизмы, фиксирующие свободный азот, ведущие к обогащению водоема связанным азотом;

- микроорганизмы, превращающие одни формы азота в другие;

- микроорганизмы, способствующие обеднению водоема связанным азотом.

Активность и распространение микроорганизмов физиологических групп круговорота азота зависит от многих экологических условий и в первую очередь от степени трофности водоема.

Таким образом, сапрофитная микрофлора, благодаря большому разнообразию родов и видов, условно объединенных общностью физиологических свойств в отдельные группы, имеют большое значение для биологического значения в водоеме и круговороте веществ в природе. Определение количества отдельных физиологических групп микроорганизмов, как аллохтонных так и аутохтонных, позволят судить об интенсивности процессов минерализации в водоеме и может быть косвенным показателем степени загрязнения его органическими веществами. (Санитарно-бактериологическое исследование воды, 1981)

2. Патогенные микроорганизмы и инфекции, передающиеся через воду

Биологические объекты в природной воде могут быть представлены бактериями, вирусами и простейшими. То, что вода может быть причиной массовых («повальных») заболеваний было известно с древних времен. (Коммунальная гигиена, 2005) Исторически роль воды в передачи и распространении инфекционных заболеваний было известно еще Гиппократу в IV в. до н. э. Первое достоверное описание водной инфекции сделано в XIX в. английским ученым Сноу. Оно касалось эпидемии холеры в Лондоне в 1854 году. (Гигиена с основами экологии человека, 2010)

Водный путь распространения кишечных инфекций возможен при сочетании следующих условий:

· Имеется возможность попадания возбудителей заболеваний в воду с выделениями больных или бациллоносителей;

· Возбудители достаточно долгое время сохраняют в воде жизнеспособность и вирулентность;

· Окажется возможным проникновение зараженной воды в кишечник человека. (Медицинская экология, 2003)

При наличии в питьевой воде возбудителей инфекционных заболеваний вода может служить источником их распространения и является опасной в эпидемиологическом отношении. Через воду передаются такие заболевания как холера, брюшной тиф, паратиф В, дизентерия, туляремия, лептоспироз. Меньшее, но все же определенное значение имеет водный путь передачи для таких заболеваний, как бруцеллез, гепатиты А и Е, полиомиелит. (Коммунальная гигиена,1974)

Кроме возбудителей холеры, брюшного тифа, дизентерии в водопроводной воде могут присутствовать так называемые условно патогенные микроорганизмы, которые способны вызвать заболевания при определенных условиях. Это протей, клебсиелла, цитробактер, псевдомонас, аэромонас, которые имеют много общих признаков с истинной кишечной палочкой - признанным показателем свежего фекального загрязнения. Кроме так называемых колиподобных микроорганизмов, в воде есть другие условно-патогенные - клостридии, иерсинии, фекальный стрептококк, парагемолитический вибрион, гафнии. Все эти микроорганизмы способны вызвать расстройства функции кишечника с поносом, которые в официально медицинской статистике проходят как острые кишечные инфекции (ОКИ) неустановленной этиологии. Ежегодно в России острыми кишечными инфекциями переболевает в среднем 0,7 млн человек, из них около 60% детей раннего возраста; летальные исходы среди заболевших детей достигает 4000 в год (Коммунальная гигиена, 2005)

В последние годы крупные эпидемии брюшного тифа подобные происходившим в XIX и первой половине XX века, не регистрируются, а оставшаяся низкая заболеваемость связана не с водным, а контактным путем передачи. Тем не менее, эпидемиологическое неблагополучие по брюшному тифу сохраняется там, где есть предпосылки его распространения через питьевую воду.

Остается высокой заболеваемость дизентерией (дизентерия Флекснера), передаваемой водным путем.

Сравнительно «молодая» (первая эпидемия описана в 1943 году) эпидемическая болезнь - вирусный гепатит А. Большое число случаев этого заболевания возникает при передачи этого возбудителя водным путем.

В последние годы среди инфекционной заболеваемости, связанной с водным фактором, увеличилась доля эшерихиозов, дезетериеподобных заболеваний, вызванных патогенными штаммами кишечной палочки.

Также в последние годы во многих странах описаны вспышки заболеваний вызванных паразитами лямблиями и криптоспоридиями - при потреблении недоброкачественной питьевой воды. Со временем изменяется структура заболеваемости (соотношение болезней), но общее число заболевших в результате потребления недоброкачественной воды остается высоким. (Таблица 1) (Коммунальная гигиена, 2005)

Заболеваемость ОКИ Таблица1

Эпидемиологические показатели.	1993г.	1994г.	1995г.	1996г.	1997г.	1998г.
Вспышки	159	162	206	150	112	122
Заболевшие	6143	6174	8765	5479	3942	4403

(Коммунальная гигиена, 2005)

Патогенные организмы имеют ряд свойств, которые отличают их от химических загрязняющих агентов:

· Патогенные организмы представлены дискретными организмами, а не находятся в виде раствора;

· Патогенные организмы часто собираются в конгломераты или адсорбируются на взвешенных твердых частицах в воде, поэтому нельзя точно рассчитать полученную инфицирующую дозу на основании их средней концентрации в воде;

· Вероятность риска заражения возбудителем зависит от степени его инвазивности и вирулентности, а также от иммунитета индивида, подвергающегося воздействию возбудителя. (Медицинская экология, 2003)

2.1 Поступление патогенных микроорганизмов воду и их выживаемость в водной среде

В тоже время незагрязненные реки, озера и водохранилища, в которых развиваются нормальная флора и фауна, не только не представляют собой благоприятную среду для развития патогенных болезнетворных бактерий, но напротив являются мощным барьером, препятствующим их распространению. Имеется много факторов оказывающих отрицательное воздействие на жизнедеятельность патогенных микробов.

Прежде всего, следует указать на температурный фактор. Паразитируя в человеческом организме, патогенные микробы адаптируются к температуре +37о. Попадая же в воду рек и озер, они, не смотря на незначительный перепад температур, встречаются с менее благоприятными для жизни условиями.

Кроме того, в природных водах, патогенные микробы, не встречая в воде привычного для них солевого состава и того обилия питательных веществ, к которому они привыкли, паразитируя в организме человека. Неблагоприятным для их существования фактором является так же развитие высшей водной растительности и одноклеточных организмов - фито- и зообентоса. Вся флора воды на свету, в процессе фотосинтеза выделяет в окружающую ее среду большое количество кислорода, причем концентрация его в солнечные дни в неглубоких водоемах доходит 100-150 % насыщения. Высокая концентрация кислорода в воде, дает возможность развиваться аэробным микробам, окисляющее и минерализующее органическое вещество, является источником питания для патогенных микробов. Кроме того, макрофиты и микрофиты вырабатывают в процессе своей жизнедеятельности много фитонцидов, которые вызывают быстрое отмирание патогенных микробов. Что же касается зоопланктона, то он отрицательно влияет на сохранение в воде возбудителей инфекционных заболеваний в силу своей фагоцитарной функции.

Наконец, в водоемах и водотоках (особенно при загрязнении из значительным количеством хоз-фекальных сточных водами) развивается большое количество микробов, являющихся антагонистами в отношении патогенных бактерий. Микробы-антагонисты выделяют в воду различные антибиотические вещества, в результате чего сроки жизни патогенных бактерий в воде значительно сокращаются.

Дольше всего патогенные микробы сохраняются в стерильной воде, где полностью отсутствует посторонняя микрофлора. Таким образом, антагонистическими взаимоотношениями между микробами-сапрфитами и патогенными бактериями объясняется как будто парадоксальным фактом - чем чище вода, тем дольше в ней сохраняются болезнетворные микробы.

Таким образом, самым действенным и мощным фактором, приводящим к отмиранию в природных водах возбудителей инфекционных заболеваний, является биологическое население водоемов и водотоков, которые в процессе своей жизнедеятельности и сложившихся взаимоотношений симбиотического и антагонистического характера, приводит к исчезновению попавших в природную воду патогенных микроорганизмов. (Химия воды и микробиология, 1971)

Возбудители заболеваний попадают в воду открытых водоемов со сточными водами населенных мест и отдельных объектов, главным образом больниц. Возбудители туляремии, лептоспироза, бруцеллеза попадают в воду с выделениями грызунов и крупного рогатого скота, а так же с трупами погибших грызунов. Микроорганизмы, являющиеся возбудителями водных инфекций, сохраняют жизнеспособность в воде в течение достаточно длительного времени. (Таблица 2) В связи с этим в тех случаях, когда для питьевых целей используется неочищенная речная вода или имеют место нарушения в обработке воды на водопроводах, а также при употреблении зараженной колодезной воды могут возникнуть водные массовые вспышки желудочно-кишечных заболеваний. Известны также случаи, когда причиной вспышки кишечных заболеваний было загрязнение воды в водопроводной сети. (Трахман, Измеров, 1974)

Таблица 2

Возбудители	Сроки выживаемости в воде (сут.)
	Водопроводная	Колодезная	Речная
Брюшной тиф Дизентерия Холера Лептоспироз Туляремия Бруцеллез Сибирская язва	2-93 15-27 4-28 3-50 До 92 5-25 -	12-107 12-45 1-92 7-75 12-60 4-45 Более 10 лет	4-183 12-92 4-92 До 150 7-31 15-92 10 лет

(Справочник по санитарной микробиологии,1981)

Наибольшее количество патогенных микроорганизмов, попадающих в водоемы, обнаруживается в полисапробных зонах, затем они постепенно отмирают в мезосапробных зонах и практически не обнаруживаются в олигосапробных зонах. (Общая и санитарная микробиология, 2008)

2.2 Патогенные микроорганизмы в водоемах

Сальмонеллез проявляется в виде острого гастроэнтерита, сопровождаемого диареей, схваткообразными болями в животе, лихорадкой, тошнотой и рвотой. Сальмонеллы могут встречаться у клинически здоровых людей и животных. Количество носителей сальмонеллеза, как и многих других заболеваний, зависит от уровня жизни, культуры и климата.

Например, в США и Великобритании среднее число лиц, выделяющих сальмонеллы, составляет примерно 1% населения, в Австрии - 3%, на Цейлоне - 3,9%.

Общее число патогенных для человека серотипов сальмонелл превышает несколько сотен. Человеческий сальмонеллез, не самое опасное заболевание, передающиеся водным путем, но его возбудителей наиболее легко выделить из воды, пищи и фекалий и связать с индикаторными бактериями.

Сальмонеллы чаще всего обнаруживаются в загрязненных водах, включая, ливневые и сточные воды, буферные пруды, воды ирригационных систем реки, ливневые стоки, приливную морскую воду. Исследование больших групп крупного рогатого скота показало, что распространенность такой латентной инфекции составляет около 13-14%. Носителями сальмонеллеза являлись так же от 3,7% до 15% клинически здоровых овец и 7-22% свиней. Наиболее часто у больных и клинически здоровых сельскохозяйственных животных выделяют 13 серотипов сальмонелл: S. tiphimurium, S. derby, S. dublin, S.oranienburg, S. Java, S. chloraesuis, S. anatum, S. newington, S. infantis, S. Stanley, S. abony, S. Chester, S.meleagridis. Описан ряд эпидемических вспышек у людей, вызванных 6 из перечисленных серотипов. Специфичным для человека является вызываемый S. tiphy брюшной тиф, который не встречается у животных.

Сальмонеллы часто обнаруживаются в загрязненных водах, включая сточные воды, буферные пруды, воды ирригационных систем, реки, ливневые стоки, приливную морскую воду. Пастбища, площадки для продажи скота, бойни могут быть основными источниками сальмонелл, попадающих в реки и озера, используемые для рекреационных целей. На выживаемость в воде сальмонелл и бактерий (показателей фекального загрязнения) влияют одни и те же факторы. В пробах воды из фермерских прудов при +21-29о С некоторые сальмонеллы выживали в течение 14-16 дней. При выдерживании в резервуарах стоков с фермерских дворов в течение 20 дней летом и 60 дней зимой была получена вода, не содержащая сальмонеллы. Подобные же результаты были получены при исследовании городских ливневых стоков. (Ивчатов, Малов, 2006)

Выделение сальмонелл из воды водопровода, обработанной и не обработанной, явление необычное, и ее наличие предполагает серьезное нарушение в конструкции или эксплуатации системы. (Руководство по контролю качества питьевой воды ВОЗ, том 2, 2001)

Шигеллез. Средний процент бактериовыделителей шигелл составляет 0,46 % в США, 0,33% в Англии и Уэллсе и 2,4% в типичных сельских местностях Шри-Ланки. После клинического выздоровления человек может выделять шигеллы, по крайней мере, еще неделю, а в одном из обследований культура S. flexneri 2a, была выделена от здорового носителя через 15 недель. Известно, по крайней мере, 32 серотипа шигелл, из которых S. sonnei и подгруппа S. flexneri составляют 90% всех серотипов. У животных шигеллы встречаются редко. По данным Национального центра по изучению инфекционных заболеваний, за 5 лет только 0,5% шигелл было выделено у животных.

Большинство эпидемий шигеллеза имеет пищевую этиологию или распространяется контактным путем. Однако причиной значительного числа эпидемий была питьевая вода низкого качества. Эти вспышки заболеваний являлись в частности, следствием аварий водоочистных систем, загрязнений колодцев паводковыми водами, снабжения населения необработанной питьевой водой, просачивания сточных вод в водопроводную сеть.

Выживаемость штаммов шигелл, выделяющихся из кишечника человека и поступающих в воду, определяется многими экологическими факторами. Устойчивость шигелл, как и лептоспир и энтеровирусов, значительно выше в воде с низкой бактериальной обсемененностью.

В чистых колодцах умышленно зараженных шигеллами, эти микроорганизмы обнаруживались через 22 дня; в речной воде, искусственно зараженной шигеллами, они выживали в течение 4 дней; при аэрации проб речной воды время выживаемости шигелл снижалось до 30 мин.

Другим важным фактором, влияющим на выживаемость шигелл, является величина рН воды, а так же температура воды: при низких температурах они живут дольше.

В Сибири в длительный период высоких температур (до - 45оС) выживаемость шигелл увеличивается до 145 дней, в почве - до 135 дней, в замерзшей реке - до 47 дней.

Вода устьев рек ирригационные воды, стекающие в реки, содержат различные концентрации солей, которые могут увеличивать сроки сохранения шигелл в воде. (Ивчатов, Малов, 2006)

Лептоспироз. Возбудителями лептоспирозов являются бактерии (Leptospira), имеющие мелкие завитки и обладающие активной подвижностью. Эти микроорганизмы обычно проникают через поврежденную кожу или слизистые оболочки в кровяное русло и вызывают острое инфекционное заболевание с поражением почек, печени и центральной нервной системы. Лептоспироз человека встречается в Европе, на Ближнем Востоке, в Северной и Центральной Америки, на Дальнем Востоке. Ежегодно заболеваемость во всем мире равна 1%, но в некоторых случаях при контактах с животными или загрязненной фекалиями водой и почвой заболеваемость может достигать 3%.

Выделено 18 серогрупп и более 100 серотипов лептоспир. Наиболее опасными для человека являются L. pomona, L. autumnalis, L. australis, L. grippotitposa, L. hardjo, L. canicola, L. ballum, L. bataviae и L. icterohemorrhangiae.

Лептоспироз может передаваться человеку от домашних животных - крупного рогатого скота, свиней, лошадей и собак. Часто заражаются лептоспирозом крысы, лисы, домовые мыши, мыши-полевки, лягушки, олени и другие животные.

Лептоспироз может передаваться человеку от крупного рогатого скота через воду оросительных и дренажных каналов. Лептоспиры попадают в реки и озера, используемые для рекреационных целей, или непосредственно с мочой инфицированных коров, свиней и диких животных, имеющих доступ к воде, или с водой, стекающей с расположенных рядом пастбищ.

Время жизни одного поколения этих микроорганизмом крайне мало (48 ч при 23оС). Оптимальный рН воды для L. icterohemorrhangiae составляет 7,0-7,2. наиболее низкая жизнеспособность лептоспир отмечается в кислых средах с рН 6,2 и ниже, а так же в щелочных водах с рН 8,5. Низкая температура воды зимой замедляет размножение лептоспир, но повышает их устойчивость по сравнению с летним периодом. Степень минерализации воды загрязненных рек и озер так же влияет выживаемость лептоспир.

В озерной и речной воде, содержащей от 70 до 6350мг/дм3 хлоридов, лептоспиры погибали через неделю; в морской воде с содержанием хлоридов от13000-17000 мг/дм3, лептоспиры сохраняли жизнеспособность менее суток.

Одним из биологических факторов, определяющих выживаемость лептоспир в воде, являются плотность и состав сопутствующей микрофлоры. В необработанных сточных водах с высокой бактериальной обсемененностью лептоспиры сохранялись только 12-14 ч. В аналогичных опытах со стерильной водопроводной водой при рН 7,0 и температуре воды +25-27оС лептоспиры выживали в течении 30-33 дней.

Добавление к водопроводной воде посторонней микрофлоры сокращало время выживания L. icterohemorrhangiae почти вдвое. (Ивчатов, Малов, 2006)

Энтеропатогенные E. coli. Различные серотипы E. coli часто являются причиной гастроэнтеритов, а так же тяжелой диареи у детей. Известно более 140 специфических серологических О-групп E. coli, однако причиной возникновения эпидемий являются только немногие серотипы.

Патогенные для человека серотипы E. coli были обнаружены у некоторых сельскохозяйственных животных. Большинство известных водных вспышек, вызванных энтеропатогенными E. coli, было связано с употреблением загрязненной питьевой воды.

На выживаемость патогенных и непатогенных E. coli вне кишечника человека или животного влияет множество внешних факторов: рН воды, токсичность ионов металлов, поступление питательных веществ, температуры воды, инсоляция, перемешивание воды, адсорбция и седиментация бактерий, их антагонизм. Обнаружение E. coli в пресной воде или в воде эстуариев указывает на недавнее фекальное загрязнение. Размножение E. coli в воде происходит редко и стимулируется при поступлении в воду теплых необработанных сточных вод консервных заводов и бытовых сточных вод, содержащих большое количество питательных веществ. Процессы естественного самоочищения воды ведут к интенсивному отмиранию этих бактерий, и через 2-5 сут. количество выживших E. coli может составлять только 10 % от первоначального количества.

Туляремия. Возбудитель туляремии обычно поступает в кровяное русло через поврежденную кожу или слизистые оболочки. На месте первичного контакта часто развивается язва, из которой возбудителей может выделяться в течение месяца от начала заболевания. Инфицирующий микроорганизм Francisella tularensis, Paste-urella tularensis, Bacterium tularensis представляет собой небольшую грамотрицательную палочку от эллипсоидной формы до вытянутой, которая не передается непосредственно от человека к человеку.

Человек чаще всего заражается в результате укуса лесными клещами и при контакте с инфицированными дикими животными (главным образом кроликами, ондатрой, бобрами).

Это заболевание передается человеку через питьевую воду, загрязненной мочой, фекалиями и тушками больных грызунов.

Подобно многим другим патогенным микроорганизмам, устойчивость Francisella tularensis увеличивается при снижении температуры воды.

Выживаемость этих микроорганизмов во льду составила 32 дня. В нестерильной колодезной воде, зараженной 5млн/ мл Francisella tularensis, они выживали при +9оС до 60-го дня, тогда как в той же пробе, хранившейся при комнатной температуре, - только до 12-го дня.

Добавление сложных питательных веществ в водную среду способствует выживаемости этих организмов в водоемах. (Ивчатов, Малов, 2006)

Холера. Патогенные бактерии Vibrio cholerae могут вызывать у человека острое кишечное заболевание. При отсутствии срочной медицинской помощи смерть больного может наступить в течении нескольких часов от начала заболевания. Vibrio cholerae (V. comma), биотип Эль Тор и серотипы Инава и Огава являются патогенными для человека. (Ивчатов, Малов, 2006г.)

Холерные вибрионы заселяют морские и речные водоемы как в экваториальных странах, так и в северных, вплоть до Северного ледовитого океана. (Т.Н. Андрусенко и др., 2009)

Холера может передаваться человеку контактным путем, через пищу, загрязненную в процессе ее приготовления, и через загрязненную питьевую воду. Здоровое носительство Vibrio cholerae может составлять 1,9-9%, биотипа Эль Тор - от 9,5 до 25%. Бессимптомные носители периодически выделяют вибрионы в течении 6-15 и 30-40 дней. Хронические конвалесцентные носители выделяют вибрионы периодически в течении 4-15 мес. В XIX веке холера распространилась с Востока в другие части света, вызывая пандемии в Европе. Охрана источников водоснабжения от загрязнения и создание систем очистки сточных водах в больших городах положили конец широкому распространению эпидемии холеры на территории Европы. Появление холеры в последние годы связано с нарушением странами, имеющими несовершенную организацию водоснабжения, международного карантина, с усиленной миграцией людей - носителей холерного вибриона.

Разнообразные холероподобные штаммы вибрионов найдены в пресной воде и эстуариях. Некоторые штаммы Vibrio cholerae, выделенные во время эпидемий, давали непатогенные мутанты. Выживаемость вибрионов в водной среде тесно связана с различными химическими, биологическими и физическими факторами. (Ивчатов, Малов, 2006)

Выживаемость вибрионов в воде естественных водоемов осложнено температурным, химическим стрессом (присутствием в воде натрия) и голодом из-за недостатка питательных веществ, что обуславливает необходимость взаимодействия их с обитателями водного сообщества. Возможно поэтому холерный вибрион можно обнаружить с ассоциации с зоопланктоном и фитопланктоном. (Т.Н. Андрусенко и др., 2009)

Жизнеспособность Vibrio cholerae в поверхностных водах варьирует от 1 ч до 13 дней. В воде при рН 5,6 Vibrio cholerae погибали очень быстро. При введении Vibrio cholerae в синтетическую среду, содержащую хлориды, органические вещества и обычные сапрофиты, в сточную воду в высокой плотностью бактериальной флоры, или в активированный ил наблюдалось значительное подавление организмов: часто 99% из них погибали в течение 6 часов.

Хотя холерные вибрионы сохраняют жизнеспособность в течение относительно короткого времени, поступление в сильно загрязненную воду фекалий больных и вибрионосителей ведет к накоплению этих вибрионов в воде. (Ивчатов, Малов, 2006)

Выделение Vibrio cholerae О1 из воды, используемой для питья, имеет огромное важность для здоровья людей и свидетельствует о фекальном загрязнении. Одновременно серогруппы Vibrio cholerae могут быть частью нормальной микрофлоры некоторых водоемов. (Руководство по контролю качества питьевой воды ВОЗ, том 2, 2001)

Туберкулез. Передача легочного туберкулеза через воду относительно редка. Поражения кожи, вызванные микобактериями в результате купания в плавательных бассейнах и в открытых водоемах, обычно развиваются в течение 2-3 недель и легко связываются с источником инфекции.

Патогенные для человека микобактерии - Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium balney, Mycobacterium bovis. Имеются так же атипичные микобактерии, которые в специфических условиях проявляют патогенные свойства. Эти кислотоустойчивые патогенные бактерии обычно обнаруживаются в мокроте больных, однако могут обнаружены и в испражнениях. Микобактерии туберкулеза были найдены необработанных и обработанных сточных водах туберкулезного санатория, причем в необработанных сточных водах их количество достигало 10-15000/мл. Микобактерии туберкулеза обнаруживались и в плавательных бассейнах. M. aquae выделялись даже при концентрации свободного хлора 2-2,5 % мг/дм3.

Сапрофитные микобактерии могут содержаться и в питьевой воде.

При наличии больных или инфицированных животных вирулентные микобактерии могу поступать в открытые водоемы со сточными водами скотобоен, мясоперерабатывающих заводов и молочных фабрик.

Микобактерии туберкулеза могут выживать в водной среде в течении нескольких недель.

На продолжительность выживания патогенных микобактерий в водной среде наибольшее влияние оказывают температура воды и наличие питательных органических веществ. (Ивчатов, Малов, 2006)

Как непосредственно влияет правильно организованное водоснабжение и качество воды на динамику инфекционных заболеваний населения учесть трудно, так как одновременно с развитием водопровода улучшаются и другие санитарно-бытовые условия жизни. Но все же имеются наблюдения, показывающие, что организация централизованного водоснабжения (как следствие улучшения качества воды) может снизить заболевание кишечных инфекций среди пользующихся водопроводом в 8-12 раз. В тоже время, прививки против кишечных инфекций, снижают заболеваемость (среди привитых) всего в 5 раз.

В целом в РФ 7, 67% воды, поступающей непосредственно к потребителю, т.е. из разводящей сети, не отвечает гигиеническим требованиям по микробиологическим показателям (Таблица 3), в том числе 0,09% с выделением возбудителей инфекционных заболеваний. (Биография проекта ФЗ РФ «О питьевой воде», 2001)

Качество питьевой воды в водопроводной сети населенных мест Таблица 3

Ростовской области за период 2005-2008гг.

	% проб не отвечающих гигиеническим нормативам по м/б показателям
	2005	2006	2007	2008
по городам	4,6	3,1	3,6	4,7
по районам	9,1	9,0	7,6	8,2
по области	6,4	6,4	6,2	6,9

(Экологический вестник Дона «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области в 2008году», 2009г.)

3. Принципы нормирования питьевой воды

В основе гигиенических требований к качеству воды для питьевых и бытовых нужд лежит принцип, ставящий в центр внимания качества воды, от которых зависят здоровье человека и условия его жизни. (Контроль качества питьевой воды, 1999г.) В соответствии с современным санитарным законодательствам питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства (Медицинская экология, 2003г.)

Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим показателям. (Боголюбов, Кичинин, Понамарев, 2007) Микробиологический состав питьевой воды является основным показателем ее качества и пригодности потребления. При этом учитываются как бактериальное так и вирусное загрязнение. (Руководство по гигиене питьевого водоснабжения, 2008)

Эпидемиологическая безопасность питьевой воды в СанПиН оценивается по нескольким показателям. Большая роль среди них отводится термотолератным колиформам как истинным показателям фекального загрязнения и общим колиформам.

Общие колиформные бактерии (ОКБ) - грамотрицательные, оксидазонегативные, не образующие спор палочки, способные расти на дифференциальных лактозных средах, ферментирующие лактозу до кислоты и газа при температуре +37 в течении 24-48 часов.

Термотоллерантные колиформные бактерии (ТКБ ) входят в состав ОКБ и обладают всеми их признаками, но в отличие от них, способны ферментировать лактозу до кислоты, альдегида и газа при температуре +44 в течении 24 часов. (Медицинская и санитарная микробиология, 2006) Таким образом, ТКБ отличается от ОКБ способностью ферментировать лактозу до кислоты и газа при более высокой температуре. (Сбойчаков, 2007). Термотоллерантные и общие колиформы должны отсутствовать в 100 мл питьевой воды (в любой из проб при трехкратной повторности анализа).