Методический подход к мониторингу водных экосистем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД К МОНИТОРИНГУ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ



1. Определение количественного состава микроорганизмов водных экосистем

Впервые микробиологические исследования морской воды в открытых участках Северного Ледовитого океана были проведены в 1899 году (Levin Dr., 1899). На основе полученных результатов был сделан вывод о том, что морские воды почти стерильны, а пресная вода при тех же географических условиях сильно обсеменена бактериями.

Исследования Исаченко Б.Л. опровергли представления Левина о бедности микробного населения вод Полярного бассейна и определили направления микробиологических исследований (Исаченко, 1914, 1937).

С появлением метода прямого счета бактерий, предложенного Разумовым (Разумов, 1932), оказалось возможным получить подробные сведения о численности и распределении бактериопланктона Баренцева моря. Метод считается наиболее точным при определении количественных соотношений отдельных групп микроорганизмов, что очень важно для расчета общей численности, биомассы и продукции бактериопланктона (Романенко, Кузнецов, 1974; Ягодка, 1975). Метод разливок, применяемый Исаченко Б.Л., имеет значительные погрешности (Родина, 1950, 1965, 1971).

Метод прямой микроскопии дает возможность определить численность всех клеток микроорганизмов, присутствующих в пробе воды (Разумов, 1962). С помощью этого метода исследователями показано, что численность бактерий в воде водоемов на 2-4 порядка выше той, которая получена посевами проб воды на твердые или жидкие питательные среды (Сорокин, 1971, 1973, 1975).

Изучение морфологического состава бактериопланктона показало, что в холодных северных водах Баренцева моря преобладают палочки, а в южных - кокковидные клетки (Буткевич, 1932, 1938, 1958).

В сезонном аспекте максимальное количество бактерий в прибрежной полосе Баренцева моря наблюдалось в осенние и весенние месяцы. На глубине 5-7 м были отмечены сезонные изменения количества бактерий, что свидетельствует об их участии в процессах превращения веществ в донных отложениях ниже поверхности (Лимберг, 1941).

Было установлено, что в северных морях из-за постоянно низких температур воды доминируют психрофильные формы сапрофитных бактерий, температурный оптимум роста которых лежит в пределах 0…10 °С (Лях, 1976). Численность сапрофитных бактерий, растущих на плотных питательных средах при 20 °С, летом 1976 года в южной части Баренцева моря составила 10 кл/мл воды (Пилипас, 1977). Интерес представляет также установленный факт высокой биохимической активности сапрофитных бактерий в условиях низких температур воды (Мишустина, 1981; Мишустина, Каменева, 1981; Мишустина, Батурина, 1984; Мишустина, Щеглова, Мицкевич, 1985; Теплинская, 1985, 1986; Мишустина, Байтаз, Москвина, 1997;).

Изучение численности и распределения сапрофитных бактерий в северных морях, в частности в Баренцевом, должно быть направлено на выявление, по крайней мере, двух экологических групп: психрофильных (холодолюбивых) и мезофильных (холодовыносливых) форм микроорганизмов, хотя провести четкую границу между ними не представляется возможным (Теплинская, 1985).

При исследовании морфологического состава микроорганизмов Баренцева моря, было установлено, что бактериопланктон открытых районов моря представлен палочками, кокками, коккобациллами и эллипсоидными клетками. В общем бактериопланктоне доминировали кокки, а самой малочисленной группой были эллипсоидные клетки (Байтаз, Байтаз, Мишустина, 1995, 1996).

При оценке процесса самоочищения в воде, почве, донных отложениях, процессов биологической очистки в различных сооружениях для обезвреживания сточных вод и, особенно в условиях химического загрязнения объектов окружающей среды, используется количественный подсчет сапрофитных микроорганизмов (Моисеенко, Яковлев, 1990; Безель, Кряжимский, Семериков и др., 1993; Моисеенко, 1998).

Для определения активности микроорганизмов в природных водах и в процессах естественного очищения среды предложены радионуклидные методы (Ильинский, Семененко, 1994; Коронелли и др., 1994).

Учет численности микроорганизмов дает возможность оценить санитарное состояние водного объекта, активность процессов самоочищения в местах загрязнения различными выбросами (Акимов, 1975; Ильинский, 2000).

Анализ литературных данных по исследованию количественного состава бактериопланктона показал, что в условиях Кольского Заполярья в водных экосистемах преобладают сапрофитные психрофильные бактерии.

микроорганизм водный кишечный фильтр



2. Определение качественного состава микроорганизмов водных экосистем

2.1 Грамположительные неспорообразующие кокки

Из грамположительных неспорообразующих кокковых микроорганизмов наиболее распостранены в водных объектах бактерии родов Micrococcus, Enterococcus, Staphylococcus, Streptococcus, Sarcina (Дутова, Гофтарш, 1975).

Род Micrococcus

Бактерии рода Micrococcus галотолерантные, растут в присутствии 5 % NaCl. Оптимальная температура для роста 25…37 °С. Встречаются на поверхности гидробионтов, в воде, на коже млекопитающих и в почве, на пищевых продуктах и в воздухе (Дутова, Гофтарш и др., 1976; Определитель бактерий Берджи, 1997; Ильинский, 2000; Shewan, 1961; Cann, 1965).

Род Enterococcus

Микроорганизмы рода Enterococcus широко распространены в окружающей среде, особенно в фекалиях животных и человека. Энтерококки выдерживают низкие температуры, устойчивы к воздействию дезинфицирующих средств (Турчинский, 1970).

Дифференциация энтерококков по видам была разработана после исследований их антигенной структуры (Lancefield, 1933). Основные виды - Ent. faecalis, Ent. faecium, Ent. durans (Седов, 1971; Мюнх и др., 1985; Sherman, 1937; Heeschen, Tolle, Zeidler, 1967; Kalina, 1968).

В настоящее время используют различные методы определения энтерококков, применяя дифференциально-диагностические среды для выделения и количественного учета. Определение энтерококков проводят титрационным методом, основанным на посеве исследуемой воды или ее разведений в одну из сред накопления, с последующим высевом на подтверждающую среду (Корш, Артемова, 1978). Широко распространен метод с использованием щелочно-полимиксиновой среды (Калина, 1965; Калина, 1972). Интерес представляет и метод определения энтерококков, принятый по предложению специалистов в составе Унифицированных методов СЭВ (Унифицированные методы…, 1975; Heinrich, 1966). Метод мембранных фильтров для определения энтерококков применял Slanetz с соавторами (Slanetz, 1957). Для количественного определения энтерококков был предложен метод мембранных фильтров на плотной питательной среде (Турчинский, 1972). Заслуживают также внимания и ускоренные методы определения энтерококков в воде (Buck, 1969; Kalina, 1968; Mead, 1963).

По соотношению различных видов Enterococcus можно сделать заключение о происхождении фекального загрязнения (Ильин, Касторский, 1968). При оценке санитарного состояния Кольского залива отмечено, что в условиях Севера энтерококк сохраняет свое индикаторное значение, являясь более чувствительным показателем фекального загрязнения водоемов в холодное время года (Пономарева, 1978).

Учитывая вышесказанное, в условиях Кольского Заполярья количественное определение этого показателя в объектах окружающей среды приобретает особую актуальность. При этом важно соотношение группы кишечных палочек и энтерококков.

Род Staphylococcus

Бактерии рода Staphylococcus обитают в объектах окружающей среды, куда они попадают с кожных покровов и слизистых оболочек животных и человека. Их выделяют также из сырья и пищевых продуктов. Они могут присутствовать в составе микрофлоры воздуха и воды, хорошо сохраняется в присутствии поваренной соли в концентрации до 10 % (Тимаков, 1973; Билетова и др., 1980; Пяткин, 1981).

Среди бактерий рода Staphylococcus имеются патогенные и непатогенные виды. Непатогенные стафилококки являются нормальной микрофлорой кожи и зева теплокровных позвоночных и человека (Столмакова, 1959; Будагян, 1973). К разновидностям патогенного стафилококка относят St. аureus, впервые выделенный Розенбахом в 1842 году (Покровский и др., 1999).

Индикаторное значение может иметь как общее число стафилококков, определяемое по пигментообразованию, форме колоний, микроскопии, так и патогенные стафилококки, определяемые по указанным признакам (Нефедьева, 1955; Световидова, 1973; Перетрухина, Белокопытова, 1990).

Патогенные стафилококки служат показателем загрязнения воды микрофлорой верхних дыхательных путей и кожных покровов человека в процессе купания (Чистович, 1969; Muller, Stojew, 1971). Этот показатель рекомендуется определять в воде плавательных бассейнов (пресной и морской), в водоемах, используемых для рекреационных целей, в том числе в морях (Унифицированные методы, 1975).

Определение патогенного стафилококка является перспективным тестом для оценки загрязнения морской воды и гидробионтов (Перетрухина, 1999, 2001).

2.2 Грамположительные спорообразующие палочки

К грамположительным спорообразующим палочковидным микроорганизмам относятся бактерии родов Bacillus и Clostridium, к кокковидным - Sporosarcina.

Род Clostridium

К санитарно-показательным клостридиям относятся Cl. perfringens (Уэлч, Нэталл, 1892; Вейон, Жубер, 1893) и Cl. botulinum (Зенгбуш, 1818; Ван Эрменген, 1869). С помощью этих показателей можно выявить давность фекального загрязнения водных объектов, определяя соотношение количества вегетативных и споровых форм этих бактерий (Билетова, 1980).

Спорообразующие анаэробные бактерии из рода Clostridium, в основном Cl. sporogenes (Мечников, 1908), Cl. perfringens и др., находятся в иле и гидробионтах (Глотова, 1936; Булатова, 1969; Калина, 1969; Валявская, 1973; Пяткин, 1981).

Из всех многочисленных патогенных и сапрофитных видов рода Clostridium наиболее частым и постоянным обитателем кишечника человека и животных является Cl. perfringens (Булатова, 1969; Калина, 1969; Тимаков, 1973; Перетрухина, Белокопытова, 1987; Перетрухина, Овчинникова, Завалко, 2000; Alderman, King, Sugijama, 1972).

В качестве санитарно-показательного микроба Cl. perfringens используют для контроля эффективности очистки сточных вод. Преимущество его перед кишечной палочкой состоит в том, что он не размножается в отстойниках (Сидоренко, 1968; Калина, Чистович, 1969; Лабинская, 1972; Артемова, 1973; Валявская, 1973; Герасименко, 1976; Пяткин, 1981; Мюнх и др., 1985; Перетрухина, 2000).

Cl. botulinum продуцирует ботулинический экзотоксин, вызывающий интоксикацию. Рыба и морепродукты могут быть инфицированы этим возбудителем из воды, ила, прибрежной почвы, сточных вод. Употребление в пищу инфицированных продуктов может вызвать серьезную пищевую интоксикацию (Мазохина-Поршнякова, 1977; Вербина, 1980; Покровский и др., 1999; Перетрухина, 2001; Cann, 1965; Presnell, 1967; Christiansen, 1968; Craig, 1968; Houghtby, Kaysner, 1969).

Для определения спорообразующих клостридий существуют различные методы: с использованием дифференциально-диагностических питательных сред, с добавлением антибиотиков (Сидоренко, Пивоваров, 1968); метод мембранных фильтров (Артемова, 1973) и методы посева на жидкие и твердые питательные среды (Перетрухина, Белокопытова, 1987; Перетрухина, 2001).

Патогенные клостридии обладают способностью вызывать пищевые токсикоинфекции, поэтому для санитарной оценки питьевой воды более показательным и важным по сравнению с БГКП является тест на определение Cl. perfringens. Для определения эффективности очистки сточных вод и качества водоемов ниже их сброса этот показатель является также приоритетным.

Род Васillus

Бактерии рода Васillus (B. anthracis (Поллендер, Брауэлл, 1849; Давэн, 1850), B. сereus, B. subtilis и др.) широко распространены в природе, встречаются в почве, воде, на различных объектах внешней среды (Мишустин, 1975). Эти микроорганизмы впервые были описаны Поллендером и Брауэллом, Давеном, чистую культуру бацилл впервые выделил Р. Кох в 1876 году (Покровский, 1999).

Бактерии рода Васillus (B. сereus) относятся к условно-патогенным микроорганизмам, способным стать причиной пищевых отравлений. Это связано с воздействием на организм продуктов расщепления белка под влиянием протеолитических ферментов, вырабатываемых этим микроорганизмом. Этот почвенный аэроб может попадать из почвы в водные объекты. B. сereus постоянно обнаруживают в воде открытых водоемов в количестве от тысячи до десятков тысяч в 1 л. Его также выделяют в водопроводной воде, причем его численность оказывается выше, чем количество БГКП, что связано с его повышенной устойчивостью к действию дезинфицирующих средств (Волкова, 1971; Мазохина-Поршнякова и др., 1977; Пяткин, 1981; Перетрухина, Белокопытова, Ведерникова, 1987; Перетрухина, 1998).

Таким образом, определение количества B. сereus и его идентификация в водных объектах необходимы.

2.3 Грамположительные неспорообразующие палочки

К грамположительным неспорообразующим палочкам относятся бактерии рода Listeria.

Род Listeria

Вид Listeria monocytogenes открыт в 1926 году Э. Мареем и назван в 1940 году Г. Пири в честь Д. Листера Listeria (Пяткин, 1981). В естественных условиях к листериозу восприимчивы мелкий и крупный рогатый скот, свиньи, лошади, куры. Носителями патогенных листерий обычно являются грызуны. Листерии могут быть причиной инфекционных болезней животных и человека. В почве бактерии сохраняют жизнеспособность в течение 5 дней, в воде -- от 10 дней до нескольких месяцев; резистентны к замораживанию и воздействию химических веществ (Тимаков, 1973; Определитель бактерий Берджи, 1997; Перетрухина, Богданова, 1997; Перетрухина, Богданова, 2000).

2.4 Дрожжевые и плесневые грибы

Естественными обитателями морской воды и поверхности гидробионтов являются дрожжевые и плесневые грибы, которые широко распространены в окружающей среде. Спорообразование способствует сохранению этих микроорганизмов при неблагоприятных условиях окружающей среды. При попадании в благоприятную для развития среду споры прорастают в вегетативную клетку (Вербина, 1980; Шлегель, 1992).

Типичными представителями дрожжей являются роды Candida, Criptococcus, Torylopsis, Rhodotorula, Saccharomyces (Красильников, 1949; Тимаков, 1973; Определитель бактерий Берджи, 1997; Перетрухина, 1987, 1999). Группа плесневых грибов состоит из класса Phicomycetes семейства Mucoroceae (представители Mucоr, Rhizopus, Fhamnigium) и класса Ascomycetes семейства Aspergillaceae (представители Aspergillus и Penicillium) (Красильников, 1980).

Среди токсических веществ, продуцируемых плесневыми грибами, особый интерес для исследователей предсталяют афлатоксины. Многочисленными опытами установлено, что они являются одними из наиболее сильных гепатотоксинов и гепатоканцерогенов. Афлатоксины -- термоустойчивые органические соединения, не разрушающиеся при автоклавировании.

В настоящее время выяснена химическая структура афлатоксинов -- лактокумариновых соединений с элементарным составом С17Н12О6 и C17H12O7. Продуценты афлатоксинов широко распространены в природе. Наиболее сильными продуцентами афлатоксинов являются грибы рода Aspergillus (Богданов и др., 1969, Мазохина-Поршнякова, 1977; Перетрухина, 2001).

2.5 Нокардиоформные актиномицеты

В составе гетеротрофного бактериопланктона большинства акваторий наиболее часто исследователи выявляют бактерии рода Rhodococcus, относящихся к нокардиоформным актиномицетам. Эти бактерии устойчивы во внешней среде, способны к углеводородному окислению (Коронелли, Дермичева, Ильинский, 1997). Это бактерии, содержащие миколовые кислоты, способные образовывать различные формы от палочек до кокков, нити разветвленного вегетативного мицелия с боковыми выростами, воздушные гифы. Бактерии рода Rhodococcus грамположительные, аэробные, кислотоустойчивые, широко распространены в объектах окружающей среды. Некоторые представители патогенны для животных и человека (Определитель бактерий Берджи, 1997).

Определение этих микроорганизмов в воде необходимо для достоверного микробиологического мониторинга водных объектов.

2.6 Бактерии группы кишечной палочки

Существуют различные мнения относительно использования бактерий группы кишечной палочки (БГКП) в качестве индикаторных бактерий (Мицкевич, 1949; Киченко, Корш, Киченко, 1952; Киченко, 1957; Чистович, 1969; Багдасарьян, Ловцевич, 1972; Киселева, Голубева, 1973; Перетрухина, Овчинникова, Богданова, 1999; МР № 1, 2001; Chapman, 1951).

Для определения бактерий этой группы используют титрационные, или «бродильные» методы (Корш, 1953; Перетрухина, 1984, 1998; МР № 1, 2001); мембранные методы (Барсов, 1931, 1937; Киченко, 1948; Дааль-Берг, Большаков, Бодарев, 1955, Richards, Krabek, 1954; Wittfogel, 1956; Taylor, Burman, Oliver, 1957; Sharpe, Michaud, 1974, 1975); методы определения наиболее вероятного числа (НВЧ), основанные на посеве различных объемов исследуемой воды в жидкие среды накопления (Перетрухина, 1987, 1999; МР № 1, 2001); методы определения способности роста и газообразования с последующим высевом на плотные дифференциальные среды (или жидкие с ингибиторами) и дальнейшим подтверждением ферментативной способности (Андреева, 1959; Блинкин, 1963).

Метод мембранных фильтров, позволяющий определять число бактерий в первичном посеве, превосходит по точности титрационные методы с использованием сред накопления. Кроме того, время анализа сокращается на сутки (Блинкин, 1963; Shаrpe, Michaud, 1975).

Методы исследования воды на наличие БГКП значительно усовершенствованы за счет внедрения различных приборов (Киченко, 1948; Анатолий, 1956; Киселева, Голубева, 1973; Shanahan, Fornwald, Chapman, 1958;).

К колиформным бактериям относят большую группу аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, не образующих спор грамотрицательных палочек, сбраживающих лактозу с образованием кислоты и газа, оксидазоотрицательных. На среде Эндо колиформные бактерии образуют плоские розовые или красные колонии с металлическим блеском или без него. Это относится к бактериям родов Escherichia, Salmonella, Shigella, Citrobacter, Еnterobacter, Klebsiella, Yersinia, Serratia, Hafnia, Edwardsiella, Morganella, Proteus, Providencia и др. Все они объединены в семейство Enterobacteriaceae. Семейство Vibrionaceae представляют бактерии родов Aeromonas и Vibrio (Пяткин, 1981; Определитель Берджи, 1997).

Род Escherichia

Бактерии рода Escherichia часто обнаруживают в воде, почве, выделениях животных и человека (Равич-Биреер, Богоявленская, 1967; Билетова, Корнелаева, Кострикова, 1980; Parr, 1938; Chapman, 1951; Lenk, 1966). Их можно считать показателями фекального загрязнения. Штаммы, содержащие энтеротоксины или другие факторы вирулентности, вызывают желудочно-кишечные заболевания, инфекции мочеполовых путей, а также внутрибольничные инфекции, в том числе септицемию и менингит (Тимаков, 1973; Пяткин, 1981; Королюк, Сбойчакова, 1999; Покровский и др., 1999; Перетрухина, 1999, 2001).

Ранее считалось, что наиболее эпидемически значимым показателем свежего фекального загрязнения являются типичные цитратотрицательные кишечные палочки. Однако рядом авторов показано, что E. coli, попадая из кишечника в почву и адаптируясь к ней, приобретает способность утилизировать цитраты. В настоящее время ученые сходятся во мнении, что цитратположительные кишечные палочки более устойчивы во внешней среде, чем E. coli, и могут долго выживать в воде (Киченко, 1962; Лях, 1976). В этой связи более надежным тестом является определение всей группы кишечных палочек (Минкевич, 1949; Корш, Артемова, 1978;).

Род Salmonella

Бактерии рода Salmonella встречаются в объектах окружающей среды, на рыбе, в рыбных и пищевых продуктах. В род Salmonella входит свыше 400 сероваров, которые являются патогенными для человека и животных; они вызывают острые сальмонеллезные гастроэнтериты. В 1885 г. американским ученым Д. Сальмоном была выделена S. choleraesuis, которая долгое время считалась возбудителем чумы у свиней. Впоследствии было установлено, что она является спутником возбудителя этого заболевания, а у человека вызывает токсикоинфекцию. В 1888 г. А. Гартнер во время вспышки токсикоинфекции в Саксонии высеял из мяса вынужденно убитой коровы и селезенки умершего человека бактерии S. enteritidis. Они оказались патогенными для мышей, морских свинок, кроликов, овец и коз (Пяткин, 1981). Бактерии этого рода вызывают брюшной тиф, сальмонеллез, пищевые токсикоинфекции, гастроэнтериты, септицемию (Щур, 1970; Пяткин, 1981). В схеме Кафмана - Уайта род Salmonella подразделяется на серовары (группы A, B, C, E, сальмонеллы редких групп и др.) по образованию различных антигенов: соматические (О), жгутиковые (Н) первой и второй фазы, Vi-антиген (Килессо, 1969; Землянский, Приходченко, Сучалкина, 1978; Токаревич, 1978; Хахарева, Адуева, Царева и др., 1978; Шугайло, 1978).

Род Shigella

Возбудитель дизентерии впервые описан в 1888 г. А. Шантемесом и Ф. Видалем, в 1891 г. - А. В. Григорьевым, в 1898 г. подробно изучен К. Шига, в 1900 г. С. Флекснером и в 1915 г. К. Зонне, затем были открыты и изучены и другие возбудители этого заболевания. Согласно Международной классификации все дизентерийные бактерии объединены в род, получивший название Shigella (Пяткин, 1981).

Род Shigella включает четыре вида: Sh. flexneri, Sh. boydii, Sh. sonnei,Sh. dysenteriae, являющихся возбудителями дизентерии. Для идентификации Shigella проводят типирование по соматическим О-антигенам (Тимаков, 1973; Носова, Волгин, Хахарева и др., 1978; Токаревич, 1990; Земсков, Земсков, 1991; Определитель бактерий Берджи, 1997).

Бактерии родов Escherichia, Salmonella и Shigella являются патогенными микроорганизмами, поэтому их определение в водных объектах, сырье и продуктах из гидробионтов признано обязательным.

В последние годы отмечено уменьшение числа заболеваний, вызванных облигатно-патогенными микроорганизмами, и увеличение удельного веса, а также количества заболеваний, вызванных УПБ, особенно грамнегативными неферментирующими микроорганизмами и энтеробактериями. Показано, что фазовые преобразования возбудителя происходят при смене сапрофитических и паразитических фаз их жизнедеятельности. Так, в объектах окружающей среды микроорганизмы могут персистировать длительное время, используя эти экологические ниши как факторы передачи своего заразного начала. При этом заболевания и бактерионосительство зависят от видового состава и вирулентности возбудителя, попавшего в организм хозяина, и иммунного статуса последнего (Ларцева и др., 1997). Эволюционным проявлением УПБ является освоение ими новых биотопов, в том числе районов Кольского Заполярья.

Рода Citrobacter и Enterobacter.

Рядом ученых было показано, что бактерии родов Citrobacter и Еnterobacter обитают в почве и на растениях, реже обнаруживаются в кишечнике, и поэтому имеют меньшее санитарно-показательное значение, чем бактерии рода Escherichia (Schubert, 1956;Coetzee, 1962; Selenka, 1964; Valayer, Moatti, Enjalbeet, 1975; Sangjundavon, Gjerde, 1978). Однако при оценке выживаемости E. coli в воде была установлена недостаточная устойчивость этих бактерий в загрязненных водоемах, а также сделан вывод о необходимости определения условно-патогенных бактерий семейства Enterobacteriaceae для оценки качества водоемов и гидробионтов (Артемова, 1971; Будагян, 1973; Lenk, 1966).

Бактерии родов Salmonella и Citrobacter, проявляя сходные биохимические и гликолитические свойства, различаются по способности декарбоксилировать аминокислоты лизин и орнитин. Бактерии рода Citrobacter по лизиндекарбоксилазе отрицательны, бактерии рода Salmonella по лизин- и орнитиндекарбоксилазе положительны, что не всегда учитывается исследователями. Так, в результате изучения санитарно-микробиологического состояния Кольского залива (Пономарева Л.В., 1978) показано, что в воде Кольского залива были обнаружены различные виды сальмонелл и шигелл. Этот факт вызывает сомнение, поскольку бактерии родов Salmonella и Shigella проявляют слабую устойчивость в загрязненных водоемах, быстро отмирают при низких температурах, а также попадают в окружающую среду эпизодически в период заболеваний сельскохозяйственных животных. Противоречивость результатов исследований можно объяснить своеобразным поведением патогенных микроорганизмов, особенно в условиях антропогенного загрязнения.

При действии химических и физических факторов в загрязненных водоемах преобладают условно-патогенные микроорганизмы родов Citrobacter, Еnterobacter, Yersinia и др.

В отношении преимущества цитратпозитивных микроорганизмов мнения микробиологов разделились. Достоинства цитратпозитивных кишечных палочек заключаются в том, что они являются более чувствительными и тонкими санитарно-показательными индикаторами загрязнения водных объектов (Корш, Артемова, 1978).

В процессе биологической очистки фекальных сточных вод в смеси с промышленными E. coli (Эшерих, 1885) оказалась менее устойчивой, чем бактерии родов Citrobacter и Enterobacter (Сухачева, 1975).

При исследовании речной воды, содержащей сальмонеллы, также преобладали представители родов Citrobacter и Enterobacter.

Бактерии рода Citrobacter являются условно-патогенными, обнаружены в почве, воде, сточных водах и пищевых продуктах, встречаются в фекалиях человека и животных (Определитель бактерий Берджи, 1997; Покровский и др., 1999; МР № 1, 2001).

Бактерии рода Еnterobacter широко распространены в природе, встречаются в пресной воде, сточных водах, почве, на растениях и овощах, в фекалиях человека и животных. Некоторые виды вызывают различные инфекции, септицимию, менингит.

Род Proteus.

Бактерии родов Proteus обнаружены в кишечнике человека и животных, навозе, почве и загрязненных водоемах. Они обладают ярко выраженной протеолитической активностью, образуют сероводород, осуществляют окислительное дезаминирование фенилаланина и триптофана, гидролизуют мочевину, разлагают тирозин.

Род Morganella.

Бактерии рода Morganella встречаются в фекалиях человека, животных и рыб. Эти микроорганизмы осуществляют окислительное дезаминирование фенилаланина и триптофана, разлагают тирозин и восстанавливают нитраты.

Род Providencia.

Бактерии рода Providencia, выделенные из фекалий человека и животных, осуществляют окислительное дезаминирование триптофана, разлагают тирозин, не гидролизуют мочевину, не образуют сероводород.

Род Klebsiella.

Микроорганизмы рода Klebsiella широко распространены в объектах окружающей среды и в последнее время наряду с Escherichia и Enterococcus отнесены к наиболее достоверным показателям биологического загрязнения. Бактерии рода Klebsiella обнаруживают в фекалиях человека и животных, в воде, на рыбе и других пищевых продуктах, что представляет определенную эпидемиологическую опасность. Они могут вызывать у человека оппортунистические инфекции, бактериемию, пневмонию, инфекции мочевых путей. Клетки Klebsiella имеют капсулы, неподвижны, способны расти на среде Симмонса с цитратом, сероводорода не образуют, восстанавливают нитрат, некоторые виды гидролизуют мочевину, образуют капсульный К-антиген. В настоящее время известно более 80 видов этого антигена, используемого для серотипирования бактерий рода Klebsiella.

Род Yersinia.

Бактерии рода Yersinia впервые были выделены микробиологом А. Иерсеном в 1894 г. (Пяткин, 1981). В род включены три вида бактерий: Y. pestis (Минх, 1878; Йерсин и Китазато, 1894), Y. pseudotuberculosis (Малласе, Виньяль, 1883), Y. enterocolitica (Шляйфштайн и Колмэн, 1939). Эти бактерии развиваются при оптимальной температуре 30…37 °С, но могут расти и в диапазоне от -2 до +45 °С. Ферментируют ряд углеводов, что используется в дифференциации видов.

В 1954 г. представители рода Yersinia на основании ферментации эскулина, рамнозы, салицина, продукции р-галактозидазы включены в семейство Enterobacteriaceae.

Виды Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica патогенны для животных и человека, представители вызывают хроническое желудочно-кишечное расстройство, септицемию, мезентеральный лимфоденит. В городах Архангельске и Мурманске была отмечена вспышка псевдотуберкулеза у взрослых и детей. Эпидемическое распространение инфекции связано с употреблением инфицированных пищевых продуктов. Y. pseudotuberculosis хорошо переносит низкие температуры, поэтому микроорганизмы этого вида опасны для регионов с холодным климатом.

Род Edwardsiella.

Род Edwardsiella часто встречается в кишечнике животных, патогенны для многих видов рыб, особенно обитающих в пресной воде, в некоторых случаях могут вызвать оппортунистические инфекции у человека. Подвижные бактерии, оксидазоотрицательные, каталазоположительные, декарбоксилируют лизин и орнитин.

Род Serratia.

Род Serratia встречается в почве, воде и природных источниках, на поверхности растений, в пищеварительном тракте животных, некоторые виды вызывают различные инфекции и септицемию, инфекции животных и человека. Бактерии подвижны, индолотрицательны, способны расти на среде Симмонса с цитратом, декарбоксилируют лизин, орнитин. Не расщепляют аргинин, не образуют сероводород, не гидролизуют мочевину, гидролизуют желатину.

Род Hafnia.

Бактерии рода Hafnia часто встречаются в сточных водах, почве, молочных продуктах, фекалиях человека и животных. Вызывают инфекции у человека, локализуются в крови, мочевых путях и ранах. Подвижны, оксидазоотрицательны, каталазоположительны, индол и сероводород не образуют, на среде Симмонса с цитратом не растут, декарбоксилируют лизин и орнитин, не расщепляют мочевину, аргинин (Чистович, 1969; Лабинская, 1972; Тимаков, 1973; Пяткин, 1981; Определитель бактерий Берджи, 1997; Покровский и др., 1999; МР № 1, 2001).

Семейство Vibrionaceae, род Aeromonas.

Бактерии рода Aeromonas, семейства Vibrionaceae встречаются в морской и пресной воде, в сточных водах, некоторые виды патогенны для человека, вызывают такие заболевания как диарея, бактериемия. Патогенны для рыб и других животных. У рыб этот возбудитель вызывает красную эпизоотию или «краснуху карпа». Этот возбудитель может проникать через поврежденные кожные покровы и вызывать раневые инфекции, мионекрозы, аэромоноз. У людей при употреблении загрязненной воды могут наблюдаться гастоэнтериты (Пяткин, 1981; Борисенко, 1991; Юхименко, Койдан, 1997; Юхименко, 1998; Покровский и др., 1999; МР № 1, 2001).

Таким образом, колиформные бактерии относятся к санитарно-показательным микроорганизмам. Их наиболее часто обнаруживают в загрязненных объектах. БГКП обладают высокой чувствительностью и определяются при небольших источниках загрязнения. Кишечные палочки являются основным критерием для оценки качества питьевой воды, воды источников водоснабжения, пресной и морской воды, а также при определении эффективности очистки и обеззараживания сточных вод и оценке процессов микробного самоочищения водоемов (Andrews, Presnell, 1972).

2.7 Грамотрицательные неферментирующие палочки

Род Pseudomonas.

Бактерии рода Pseudomonas широко распространены в природе, выделяются из кишечника человека и животных. Бактерии этого рода факультативные аэробные гетеротрофы, подвижны, не растут в кислой среде. Предпочтительная температура для роста как правило составляет 5…25 оС (Gilligan, 1991; Gibb, 1992).

В природе существует до 200 видов псевдомонад - сапрофитов и паразитов. В последние годы особое значение в патологии человека и животных приобретает вид Ps. аеruginosa. (Мюнх и др., 1985; Ларцева и др., 1997; Перетрухина, 1999; МР № 1, 2001; Gilligan, 1991; Aragone, Maurizi, Clara, 1992; Gibb, 1992).

Ps. аеruginosa была обнаружена А. Люке в 1862 г. (Пяткин, 1981). Кишечный тракт человека и животного представляет собой наиболее оптимальную среду обитания для этих микроорганизмов (Collins, 1957; Carter, Leise, 1958; Selenka, 1958; Shewan, Hobbs, Hodgkiss, 1960; Palleroni, 1984; Yabuuchi, 1992; Raven, Simhon, Gimmon, 1993). Ps. aеruginosa может использоваться в качестве санитарно-показательного микроорганизма и индикатора загрязнения окружающей среды органическими остатками. Эти бактерии обнаруживаются в пищевых продуктах, богатых белками (мясо, рыба), могут вызывать заболевания рыб, а также пищевые токсикоинфекции (Будагян, 1965; Мудрецова-Висс, 1971; Перетрухина, 1999; МР № 1, 2001).

Присутствие в воде северных рек синегнойной палочки свидетельствует о санитарно-эпидемиологическом неблагополучии водоисточника. Тесная корреляция с количеством сальмонелл, наличие активного антагонистического потенциала по отношению к индикаторным микроорганизмам, стабильность диагностических свойств и факторов патогенности позволяют отнести ее к приоритетному показателю биологического загрязнения и неудовлетворительного эпидемиологического состояния водной экосистемы при различных условиях антропогенного загрязнения северных рек (Новиков, Ласточкина, Болдина, 1990).

При исследовании выживаемости кишечной палочки, сальмонелл, фекальных стрептококков и синегнойной палочки в воде отмечено их разную жизнестойкость. Так, выживамость кишечной палочки и сальмонелл не определялась сезонами года, тогда как стрептококки и синегнойная палочка сохранялись в воде более длительное время летом, чем весной и осенью. Кроме того, синегнойная палочка оставалась одинаково жизнеспособной в стерильной и нестерильной воде. Автором сделан вывод, что Ps. aeruginosa наиболее адекватный и объективный тест-микроб для оценки санитарно-эпидемиологической ситуации водоема (Ларцева и др., 1997).

Наряду с бактериями рода Pseudomonas широкое распространение в окружающей среде находят и другие бактерии родов Moraxella, Alcaligenes, Acinetobacter, Flavobacterium, Erythrobacter (Мюнх и др., 1985; Ларцева и др., 1997; МР № 1, 2001; Vandamme, Gillis, 1993).

Род Flavobacterium.

Бактерии рода Flavobacterium широко распространены в природе, в частности, в пресных и морских водах, пищевых продуктах, клинических образцах (Shewan, 1960; Ursing, Bruun, 1991). Оптимум роста этих микроорганизмов находится при температуре ниже 30 оС.

Род Acinetobacter.

Первые сведения о бактериях рода Acinetobacter опубликованы в 1954 г. Эти бактерии способны использовать органические вещества как источник углерода и энергии. Оптимум роста 30…32 °С. Изучение распространенности ацинетобактеров в окружающей среде и клинических образцах показало их частую встречаемость в поверхностных и сточных водах. Способны вызывать различные заболевания, пневмонию, трахеобронхит, реже - менингит (Определитель бактерий Берджи, 1997; Покровский и др., 1999; МР № 1, 2001).

На основании проведенного литературного обзора сделан вывод о том, что микробиологический мониторинг в силу своей информативной значимости может быть тест-индикатором изменений экологической ситуации в условиях антропогенных нагрузок и характеризовать санитарное состояние водоема.

Отмечено, что в районах Кольского Заполярья не проводились исследования санитарно-микробиологического состояния водных экосистем, испытывающих на себе мощный антропогенный пресс.

Все микробиологические исследования водных объектов были направлены на изучение количественных и продукционных характеристик бактериопланктона. Хорошо изучен вопрос химического загрязнения окружающей среды. Комплексных работ по выделению и идентификации микроорганизмов, изучению влияния абиотических факторов на бактерии нами в литературе не найдено.



3. Санитарно-вирусологический контроль водных объектов

В системе государственного санитарно-эпидемиологического надзора за загрязнением кишечными вирусами водных объектов используют следующие виды санитарно-вирусологического контроля:

- плановый;

- внеплановый;

- производственный.

Плановый контроль осуществляют в течение года в соответствии с разработанной программой для каждой системы водоснабжения на конкретной территории, согласованной с территориальными органами Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека. Предварительную оценку возможного вирусного загрязнения - общей группы колифагов, а также обнаружением антигенов ротавирусов и (или) антигена ВГА методом ИФА.

Внеплановый контроль предусматривает проведение исследований воды на наличие колифагов, антигенов ротавирусов и ВГА и энтеровирусов в случае внезапных или непредвиденных изменений санитарно-эпидемической ситуации на контролируемой территории.

Производственный контроль проводят постоянно, он предусматривает исследования воды водных объектов в организациях водоснабжения: на этапах водоподготовки, выходе с водоочистных сооружений (после обеззараживания), в разводящей сети; в организациях по производству воды, расфасованной в емкости; при выборе водоисточника; при оценке эффективности работы обеззараживающих установок, режима их работы; при повышении нормативов уровня колифагов, либо при обнаружении антигенов ВГА и ротавирусов.

Определение энтеровирусов и (или) РНК РВ и ВГА проводят в санитарно-вирусологических лабораториях, обеспечивающих деятельность государственного санитарно-эпидемиологического надзора, профильных учреждений и других организаций, имеющих разрешение на данный вид деятельности в установленном законодательством Российской Федерации порядке.

Вода водных объектов и питьевая вода подлежит обязательному санитарно-вирусологическому контролю. Критерием эпидемической безопасности воды водных объектов является отсутствие спорадической и вспышечной заболеваемости населения, обусловленной кишечными вирусами, распространяющимися водным путем. Санитарно-вирусологический контроль воды осуществляют с использованием санитарно-показательных микроорганизмов - колифагов, косвенных показателей вирусного загрязнения, что является экономичным и дает быстрый ответ о потенциальной эпидемической опасности водных объектов в отношении вирусного загрязнения и риска заболевания населения вирусными кишечными антропонозами (МУК 4.2.2029 - 05).



4. Бактериофаги

С первых шагов вирусологии многие исследователи придерживались мнения, что вирусы являются мелкими фильтрующимися формами бактерий, утерявшими способность расти на обычных субстратах. Первые наблюдения над переносимыми лизатами бактерий сделал Н.Ф. Гамалея (1898), обнаруживший просветление взвеси палочек сибирской язвы в дистилляте и способность этой жидкости в течение 6-12 ч лизировать свежие культуры бацилл (Медицинская микробиология, 1999).

Открытие бактериофагов явилось значительным этапом в развитии не только теоретических дисциплин, но и практического здравоохранения и ветеринарии. С повестки дня не сняты вопросы фагодиагностики и фагоиндикации, фаготерапии и фагопрофилактики. Хотя большинство специалистов склоняются к мнению о низкой эффективности двух последних. В настоящее время сам термин «бактериофаг» явно исчерпал своё значение и употребляется больше как дань традиции, нежели по существу. Более полно отражает его природу и наши представления о бактериофагах термин «бактериальный вирус» (Медицинская микробиология, 1999).

По сравнению с вирусами человека, бактериофаги более устойчивы к различным физическим и химическим воздействиям. Большинство из них без вреда переносит высокие температуры (50-60°С), действие дезинфектантов (исключая формалин) и УФ-облучение в низких дозах (Медицинская микробиология,1999).

Фаги более устойчивы к действию физических и химических факторов, чем многие вирусы человека. Большинство из них инактивируются при температуре свыше 65°-70°С. Они хорошо переносят замораживание и длительно сохраняются при низких температурах и высушивании. Сулема (0,5% раствор), фенол (1% раствор) не оказывают на них инактивирующего действия. В то же время 1% раствор формалина инактивирует фаг через несколько минут. Ультрафиолетовые лучи и ионизирующая радиация также вызывают инактивирующий эффект, а в низких дозах -- мутации (Микробиология и иммунология, 1999).

Большая устойчивость фагов ко многим факторам окружающей среды по сравнению с большинством бактерий-хозяев позволяла расценивать фаг, найденный при незначительных количествах других санитарно-показательных микроорганизмов, лишь как показатель давнего загрязнения.

Отмечена большая устойчивость вирусов как к повышенным (до 50-- 65°С), так и к пониженным (до --190°С) температурам (Абиева, 1965; Гордиенко, 1965), большая по сравнению с кишечными палочками устойчивость к ультрафиолетовым и гамма-лучам (Ловцевич, 1966), к действию ряда химических веществ и, в частности, к хлору (Ильницкий, 1966; Ловцевич, 1968). Вирусы не чувствительны к антибиотикам. По сводным данным Л. В. Григорьевой (1975), кишечные вирусы могут длительно выживать в водах разной степени загрязнения: от 6 до 214 дней при температуре 18--25°С и от 12 до 811 дней при температуре 4--8°С (Корш, 1978).

Бактериофаг широко применяется для диагностики, профилактики и лечения ряда инфекционных заболеваний бактериальной этиологии--дизентерии, брюшного тифа, холеры, чумы, геморрагической септицемии, стафилококковых, стрептококковых и анаэробных инфекций и др. (Бактерийные и вирусные…, 1971).

Строгая специфичность бактериофагов позволяет использовать их для фаготипирования и дифференцировки бактериальных культур, а также для индикации их во внешней среде, например, в водоемах.

Метод фаготипирования бактерий широко применяется в микробиологической практике (Борисов, 2001). Метод основан на специфичности фагов, т.е. способности взаимодействовать только с бактериями, имеющими специфические к фагу рецепторы, и вызывать их лизис (Алешукина, 2003). Он позволяет не только определить видовую принадлежность исследуемой культуры, но и ее фаготип (фаговар). Это связано с тем, что у бактерий одного и того же вида имеются рецепторы, адсорбирующие строго определенные фаги, которые затем вызывают их лизис. Использование наборов таких типоспецифических фагов позволяет проводить фаготипирование исследуемых культур с целью эпидемиологического анализа инфекционных заболеваний: установления источника инфекции и путей ее передачи (Борисов, 2001). Фаготипирование используют для диагностики брюшного тифа, дизентерии, чумы, холеры, стафилококковых инфекций (Алешукина, 2003).

Кроме того, по наличию фагов во внешней среде (водоемах) можно судить о содержании в них соответствующих бактерий, представляющих опасность для здоровья человека. Данный метод индикации патогенных бактерий также применяется в эпидемиологической практике. Его эффективность повышается при постановке реакции нарастания титра фага, которая основана на способности специфических линий фагов репродуцироваться на строго определенных бактериальных культурах. При внесении такого фага в исследуемый материал, содержащий искомый возбудитель, происходит нарастание его титра. Широкое использование реакции нарастания титра фага осложняется трудностью получения индикаторных наборов фагов и другими причинами (Борисов, 2001). Особенно большое значение приобрел бактериофаг для быстрой идентификации патогенных бактерий, что весьма ценно при эпидемиологических обследованиях.



Литература

1. Акимова Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов/ Т.А.Акимова, В.В.Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн.- М.:ЮНИТИ, 2009.- 556 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов вузов.

2. Акимова Т.В. Экология. Природа-Человек-Техника.: Учебник для студентов техн. направл. и специал. вузов/ Т.А.Акимова, А.П.Кузьмин, В.В.Хаскин..- Под общ. ред. А.П.Кузьмина; Лауреат Всеросс. конкурса по созд. новых учебников по общим естественнонауч. дисципл. для студ. вузов. М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2006.- 343 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов вузов.

3. Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. М.: Изд. Центр «Академия», 2012. - 256 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для бакалавров, магистров и студентов вузов.

4. Воронков Н.А. Экология: общая, социальная, прикладная. Учебник для студентов вузов. М.: Агар, 2012. - 424 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов вузов.

5. Коробкин В.И. Экология: Учебник для студентов вузов/ В.И. Коробкин, Л.В.Передельский. -6-е изд., доп. И перераб.- Ростон н/Д: Феникс, 2007.- 575с. Лауреат Всеросс. конкурса по созд. новых учебников по общим естественнонауч. дисципл. для студ. вузов. Рекомендовано Минобр. РФ в качестве учебника для студентов вузов.

6. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экорлогия. 2-е изд.Учебник для вузов. М.: Дрофа, 2008. - 624 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов технич. вузов.

7. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология: Уч. пособие для стут. химико-технол. и техн. сп. вузов./ Под ред. В.А.Соловьева, Ю.А.Кротова.- 4-е изд., испр. - СПб.: Химия, 2007. -238с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов вузов.

8. Одум Ю. Экология т.т. 1,2. Мир,2006.

9. Чернова Н.М. Общая экология: Учебник для студентов педагогических вузов/ Н.М.Чернова, А.М.Былова. - М.: Дрофа, 2008.-416 с. Допущено Минобр. РФ в качестве учебника для студентов высших педагогических учебных заведений.

10. Экология: Учебник для студентов высш. и сред. учеб. заведений, обуч. по техн. спец. и направлениям/Л.И.Цветкова, М.И.Алексеев, Ф.В.Карамзинов и др.; под общ. ред. Л.И.Цветковой. М.: АСБВ; СПб.: Химиздат, 2015.- 550 с.

11. Экология. Под ред. проф. В.В. Денисова. Ростов-н/Д.: ИКЦ «МарТ», 2012. 768 с.

Размещено на Allbest.ur