1.4.2.Характеристика бактериологических показателей качества воды

Природные воды почти всегда содержат разнообразные микроорганизмы. Количество их определяется содержанием в воде питательных веществ, тем­пературой, насыщенностью водоемов кислородом, действием бактериофагов и т. д. Наличие микроорганизмов в подземных водах зависит от глубины залегания водоносного слоя и характера грунта и почвы. Ниже приводятся ориентировочные данные о бактериальной зараженности воды (количество бактерий в 1 мл) в зависимости от места ее забора:

Вода артезианских скважин. О Ключевая вода, защищенная от бактериального

загрязнения 0—200

То же, не полностью защищенная 10—3000

Колодезная вода, защищенная от загрязнения 10—1000

То же, не полностью защищенная до 80000

Вода больших озер до 1500

Чистая речная вода до 125000 Поверхностная вода, очищенная через слой песка до 100

Бактериальная зараженность воды зависит от происхождения и характера источника. Лучшими в этом отношении являются артезианские воды, но и они могут загрязняться при транспортировании по трубам, а также при нарушении санитарного режима в местах водозабора. Особенно подвержены заражению поверхностные воды, поэтому использование их в неочищенном виде всегда представляет большую опасность в связи с возможностью возникновения и распространения инфекционных заболеваний.

В воде морей и океанов содержание микробов зависит от расстояния до берега. В реках подобной закономерности не наблюдается. Особенно много микроорганизмов в иле водоемов. В донных отложениях Днепра насчитывается около 1 000 000 000 бактерий в 1г. Бактерии играют большую роль в про­цессе самоочищения водоемов, минерализации органических веществ и окисле­ния некоторых соединений, попадающих в водоемы с бытовыми стоками про­мышленных предприятий.

Бактерии имеют три основные формы: шаровидную - кокки, размером чаще всего 1-2 мк, палочковидную - бациллы и бактерии, длина которых обычно бывает 1-4 мк, спиральноизвитую - вибрионы, спириллы, спирохе­ты, длина их колеблется в пределах от 1 до 20 мкм. Размножаются бактерии чаще всего простым делением. Большое количество видов бактерий, попадая в небла­гоприятные условия, образуют споры, покрытые прочной защитной оболочкой, предохраняющей их от гибели. В таком состоянии споры могут сохраняться длительное время. При попадании в благоприятные условия споры прорастают, и бактерии начинают размножаться.

Основная масса тела бактерий состоит из воды (до 85%). «Сухое» вещество бактерий содержит главным образом белок (до 80%), а также углеводы, жиры (количество последних варьирует в широких пределах), минеральные элементы или зольные вещества - калий, кальций, фосфор, серу, магний, натрий, хлор, железо и т. д. Питание бактерий осуществляется проникновением пита­тельных веществ через всю поверхность бактериальной клетки. Вода и рас­творимые в ней вещества усваиваются клеткой непосредственно, поступая в нее под действием осмотических сил, а растворимые в жирах предваритель­но подвергаются воздействию бактериальных ферментов, которые являются

высоко дифференцированными катализаторами. Для нормального роста и размножения бактерий им необходимы в основном вода, углерод, азот, фосфор, калий, железо, магний и другие минеральные вещества, а также вита­мины В_1, В₂, В₃, n-аминобензойная кислота и другие органические соеди­нения.

По способу питания микроорганизмы делятся на аутотрофов, из­влекающих углерод, азот и другие элементы из неорганических соединений (углекислоты, аммиака, азота атмосферы и др.) и синтезирующих из них не­обходимые им органические вещества, игетеротрофов, нуждающихся для своего питания в органических соединениях, так как они не имеют фер­ментных систем, позволяющих синтезировать из неорганических органические вещества.

Гетеротрофные микробы делятся на паразитов или патогенных, живущих на живом субстрате, вызывающих заболевания растений, животных и человека, и сапрофитов или непатогенных, питающихся неорганическим и мертвым ор­ганическим веществом. Последние принимают активное участие в круговороте веществ в природе. К ним относятся нитрификаторы, денитрификаторы, азотфиксаторы, аммонифисаторы, бактерии, расщепляющие жиры, клетчатку, уробактерии. Они разлагают белок, участвуют в процессах минерализации животных и растительных остатков, чем выполняют очень важную санитар­ную задачу.

Дыхание бактерий осуществляется при помощи специальных дыхательных ферментов. По отношению к молекулярному кислороду (по типу дыхания) микробы разделяются на аэробов и анаэробов. Между строгими анаэробными и аэробными типами дыхания существуют и переходные формы.

Аэробные организмы нуждаются для дыхания в молекулярном кислороде, который они извлекают из воздуха. В этом процессе принимают участие раз­нообразные ферменты - гидроксилазы и оксигеназы.

Анаэробные организмы не нуждаются в молекулярном кислороде и по­лучают энергию за счет окислительно-восстановительных внутримолекуляр­ных реакций. Процессы освобождения энергии протекают под влиянием комп­лекса дегидрирующих ферментов и называются бродильными. Образующиеся при этом соединения используются в реакциях синтеза для построения органи­ческого вещества клетки.

К объектам, изучаемым микробиологией, относятся также вирусы, пред­ставляющие собой мельчайшие живые существа, видимые только под элек­тронным микроскопом, размеры которых варьируют от 16 до 300 мкм. Они не имеют клеточной структуры, состоят из наследственного материала - нук­леиновой кислоты, покрытой белковой оболочкой. Вирусы являются внутри­клеточными паразитами. Они проникают в живую клетку и размножаются, используя питательный материал и ферментные системы клетки, так как, не обладая собственным, имеют общий обмен веществ с клеткой, в которой живут. Последняя теряет свойственную ей ранее функцию и приобретает новые, часто вредные для организма особенности. Вирусы паразитируют в живых клетках человека, животных и др. Среди них есть виды, паразитирующие в клетках бактерий и вызывающие их разрушение и гибель бактериофаги.

Кроме постоянных обитателей водоемов сапрофитных бактерий, уча­ствующих в круговороте веществ в водных бассейнах, в воду вместе с бытовыми сточными водами попадают и патогенные (болезнетворные) микробы. В на­стоящее время установлена возможность распространения водным путем кишеч­ных инфекций (холеры, брюшного тифа, дизентерии и др.), а также туляремии, конъюнктивита, полиомиелита, гельминтозов и т. п. Патогенные бактерии и вирусы могут быть внесены в воду с дождевыми и сточными водами, отброса­ми, трупами животных, при попадании сточной жидкости в водопроводные трубы или при случайном соединении технического водопровода с питьевым.

Таблица 8 . Выживаемость (в днях) микробов в различных водах

Вид микробов		Загрязненная		Водопроводная		Речная		Колодезная
Кишечная палочка				2—262		21 — 183
Бактерии брюшного тифа		2—42		2—93		4—183		1,5—107
Бактерии паратифа В		2—42		27—97		—		—
Бактерии дизентерии		2—4		15—27		12—92		—
Лептоспиры		—		—		До 150		7—75
Бактерии туляремии		До 75		До 92		7—31		12—60
Бруцеллы		2—77		5—85		~		4—45

Находясь в природных условиях, микроорганизмы постоянно подвер­гаются воздействию внешней среды, влиянию различных физических, химиче­ских и биологических факторов. К основным физическим факторам, оказыва­ющим влияние на микроорганизмы, относятся лучистая энергия - ультрафио­летовые лучи и видимая часть спектра, воспринимаемая глазом как свет, ультразвук, радиоактивные излучения, тепловое воздействие и др. Прямой солнечный свет или видимая часть спектра с длиной волн 400-800 мкм обла­дает выраженным бактерицидным действием, но более слабым, чем ультра­фиолетовые лучи.

На микробы губительно действует высокая температура, под воздействием которой происходит свертывание коллоидов протоплазмы бактериальной клетки, вызывающее ее гибель. Температура влияет по-разному на различные виды микробов. По температурам, оптимальным для жизнедеятельности бактерий, последние делятся на три группы: психрофилы (0-15° С), мезофилы (3-60° С) и термофилы (30-70° С).

К низким температурам бактерии мало чувствительны, под их воздействием замедляются процессы жизнедеятельности, и они впадают в состояние анабио­за; особенно большой устойчивостью обладают споры бактерий и плесневых грибов.

К химическим факторам окружающей среды, оказывающим влияние на микроорганизмы, относятся соответствующие питательные веще­ства, концентрация водородных ионов, от которой зависит поступление пита­тельных веществ в клетку, окислительно-восстановительные условия в среде, влияющие на развитие и физиологическую активность микробов, действие хи­мических веществ и соединений органического и неорганического происхож­дения. Особое значение имеют вещества, обладающие бактерицидными свойст­вами, как, например, фенол, спирты ароматического ряда, крезол, лизол, хлорная известь, хлор, озон, соли тяжелых металлов - сулема, азотнокислое серебро и т. д.

В природных условиях различные виды живых существ вступают в оп­ределенные взаимоотношения друг с другом, образуя сообщества, или ассо­циации. В ассоциациях могут возникнуть различные формы сожительства, или симбиоза: взаимовыгодные, так называемый мутуализм, односторонне выгодные, когда одному участнику сожительство выгодно, а другому не при­носит вреда - комменсализм, и, наконец, когда сожительство выгодно только одному участнику, а другому приносит вред - так называемый парази­тизм .

Одной из форм взаимоотношений в микробных ассоциациях является антагонизм, выражающийся в угнетающем или гибельном влиянии одного из участников сообщества на другого. И. И. Мечников, изучивший взаимо­отношения между микрофлорой кишечника и палочкой молочно-кислого бро­жения, одним из первых начал заниматься вопросами антагонизма.

Причинами антагонистического влияния одного организма на другой яв­ляются продукты обмена веществ, выделяемые угнетающим микроорганизмом

Таблица 7. Влияние температуры на выжимаемость тифозных бактерий в воде.

Температура воды С	Количество бактерий, выживших на протяжении недели %	Срок окончательного исчезновения бактерий (в неделях)
0	46	9
5	14	7
10	0,007	5
18	0,04	4

Изменение кислотности и щелочности среды, окислительно-восстановитель­ного потенциала, осмотических свойств, влияние пигментов, высоко­активных протеолитических фермен­тов, более быстрые темпы роста и раз­множения одних микробов за счет других и т. д.

Вещества, выделяемые микроба­ми в окружающую среду и оказыва­ющие в малых концентрациях вредное влияние на другие микроорганизмы, называются антибиотиками. Степень воздействия антибиотиков бывает, различ­на - они могут тормозить рост микроорганизмов или вызывать их гибель. Им свойственна избирательность действия. Они обычно не оказывают почти никакого влияния на тот организм, который их продуцирует, и сильно ядови­ты для многих других микроорганизмов, развивающихся в одном сообществе с ними.

Под влиянием всех указанных факторов - химических, физических и биологических - микроорганизмы изменяют свои свойства. У бактерий мо­гут изменяться форма отдельных особей и колоний, биохимические свойства, спорообразование, пигментообразование, бродильная активность, патогенность и т. д. В настоящее время установлено, что изменчивость бактерий - это химический процесс, происходящий на молекулярном уровне. Изучая изменчивость различных микроорганизмов, исследователи научились управ­лять этим процессом, создавая виды бактерий, обладающие нужными человеку свойствами. Согласно современным взглядам, наследственная передача новых свойств происходит при воздействии различных факторов, например рентге­новских лучей, на определенный участок нуклеиновой кислоты, являющейся носителем наследственности в клетке. Этот участок нуклеиновой кислоты изменится, и новое свойство будет передано по наследству последующим по­колениям бактерий. Такой процесс называется направленным мутагене­зом.

Срок выживания патогенных микроорганизмов в природной воде зависит в значительной степени от наличия микробов-антагонистов, интенсивности процессов самоочищения и т. д. Сводные данные о выживаемости микробов в воде приведены в табл. 5. Общее количество попавших в водоем патоген­ных бактерий со временем быстро уменьшается. Установлено , что при за­ражении воды с низкой температурой брюшнотифозными и паратифозными бактериями 96,8% из них погибает уже через три дня. Однако отдельные особи сохраняются в воде очень длительное время. Отрицательно действует на вы­живание ряда патогенных микроорганизмов повышение температуры (табл. 6).

Установлено, что энтеровирусы более долговечны в воде, чем бакте­рии, особенно при низких температурах 4-10.°С (табл. 8). Учитывая это, обеззараживание следует считать обязательным для всех природных вод, используемых для питьевых и хозяйственных нужд.

Таблица 8. Выжимаемость(в днях) энтервирусов в воде

Вирусы	Водопроводная, Дистиллированная		Речная, силь­но загрязненная	Речная, умеренно загрязненная
	4 —10°С	18—23°С	4—10 °С	4—10°С	18—23°С	25—28°С
Полиомиелита	100	-	-	27—91	11—20	25-30
Коксаки А2	72	100	188	14	5	-
Коксаки А5	59-811	27—234	-	113	50	-

Результаты бактериологического исследования воды вместе с данными химического анализа характеризуют изучаемый источник воды и пригодность его для водоснабжения. Неудовлетворительные бактериологические показате­ли воды указывают на загрязнение водоема в настоящее время, в то время как низкие химические показатели при отсутствии бактериального заражения на давность происшедшего загрязнения. Полученные одновременно низкие химические и неудовлетворительные бактериологические показатели воды свидетельствуют о том, что водоем имеет постоянный источник загрязнения и что загрязнение воды происходило раньше и продолжается в настоящее время.

Данные бактериологического исследования воды могут указывать также на органическое (например, из бытовых стоков) или минеральное происхожде­ние веществ, появившихся в водоеме (сероводорода, хлоридов, азотсодержащих соединений и т. д.) и обнаруженных при помощи химического исследования воды. Данные химического и бактериологического изучения воды дополняют друг друга при санитарной оценке ее качества.

При бактериологическом исследовании воды, прежде всего, необходимо проверить вероятность ее заражения болезнетворными бактериями, возбу­дителями тифа, холеры, дизентерии и др. В связи с тем, что определение их представляет известные трудности, бактериологический анализ обычно сво­дится к установлению общего количества бактерий в 1мл воды, растущих при температуре 37°С, кишечной палочки (бак­терии коли). Наличие последней в большинстве случаев хотя и не опасно для человека, но свидетельствует о загрязнении воды выделениями людей и животных и заставляет подозревать наличие болезнетворных микробов, попавших в воду с бытовыми стоками и отбросами.

Определение кишечной палочки основано на ее способности, в отличие от других бактерий, разлагать сахар и спирты при определенной температуре. Количественно присутствие ее характеризуют коли-индексом - числом кишечных палочек, находящихся в 1л воды, или коли-титром, чис­ленно равным объему воды в миллилитрах, содержащему одну кишечную па­лочку.

Содержание кишечной палочки в воде - важный показатель для ее сани­тарной оценки. Если обработка воды ограничивается лишь обеззараживанием (хлорированием), надежность ее обеспечивается при содержании в сырой воде не более 1000 кишечных палочек в 1л. В случае коагулирования и обеззара­живания (хлором) надежные результаты можно получить при содержании в 1л воды не более 10 000 кишечных палочек.

По требованию ГОСТа 2874-73 необходимо, чтобы в обработанной водо­проводной воде содержалось не более трех кишечных палочек в 1л (коли-титр выше 300) и не более 100 микробов (всех видов) в 1 мл.