11. Микробное загрязнение и санитарно-биологические показатели качества воды

Качественные и количественные характеристики микробных сообществ природных и сточных вод определяются, в первую очередь, их составом [4, 6, 11, 18, 30]. Для глубокозалегающих, очень чистых артезианских вод характерно почти полное отсутствие бактерий вследствие защищенности водоносного слоя от контакта с лежащими выше горизонтами.

Особенностью состава воды открытых водоемов является изменение его по сезонам года, сопровождающееся изменением в количестве и видовом разнообразии микронаселения. Бактериальная загрязненность поверхностных источников обусловлена, главным образом, поступлением в водоемы поверхностного стока, содержащего органические, минеральные вещества и микроорганизмы, смываемые с площади водосбора, и сточных вод.

Микрофлора бытовых сточных вод представлена, в основном, микроорганизмами, выделяемыми из кишечника человека, смываемыми с тела и окружающих предметов. С физиологическими выделениями человека в сточную воду поступает несколько триллионов микробов в сутки. Среди них значительное число составляют кишечные палочки, лактобациллы, энтерококки, грибы, простейшие. При спуске в городскую канализацию некоторых производственных отходов в сточных водах оказываются специфические микроорганизмы (грибы, актиномицеты, дрожжи и т.д.), используемые в промышленности.

С позиций санитарной микробиологии оценка качества воды производится с целью определения ее санитарно-эпидемиологической опасности или безопасности для здоровья человека. Как выше было сказано, вода играет важную роль в передаче возбудителей многих инфекций, главным образом кишечных. Патогенные микроорганизмы попадают в воду с выделениями людей и животных, при стирке белья, водопое скота. Через воду получают распространение брюшной тиф, дизентерия, холера, инфекционный гепатит и т.д.

Ввиду сложности выделения при бактериологическом анализе собственно болезнетворных бактерий практикуют выделение группы бактерий кишечной палочки и по их количеству судят о загрязнении водоема. Прямое количественное определение возбудителей всех инфекций для контроля за качеством воды неосуществимо в связи с многообразием их видов и трудоемкостью анализа. В практической санитарной микробиологии используют косвенные методы, позволяющие определить потенциальную возможность заражения воды патогенными микроорганизмами. Санитарно-бактериологическая оценка качества воды основана на определении двух основных показателей: микробного числа и числа бактерий группы кишечной палочки. Первый показатель дает представление об общей обсемененности воды аэробными сапрофитами, поэтому часто называется общим счетом аэробных сапрофитов или кратко общим счетом. Микробное число определяют методом посева на стандартную среду – мясо-пептонный агар (МПА). Мясо-пептонный агар принят в качестве стандартной среды, так как его состав соответствует пищевым потребностям большинства сапрофитов. Посев инкубируют при температуре 37 °С в течение 24 часов. Микробное число выражают числом клеток в 1 мл воды. В сточной, природной и водопроводной водах определение проводится одинаково, но при анализе сточных и большинства природных вод из-за высокого содержания в них микроорганизмов требуется предварительное разведение пробы.

Аэробные сапрофиты составляют только часть общего числа микробов в воде, но являются важным санитарным показателем качества воды, так как между степенью загрязнения ее органическими веществами и микробным числом существует прямая зависимость. Кроме того, полагают, что чем выше микробное число, тем больше вероятность присутствия в воде патогенных микроорганизмов. В соответствии с ГОСТ 2874 – 73 микробное число водопроводной воды не должно превышать 100. В природных водах этот показатель изменяется в широких пределах для разных водоемов и по сезонам года для одного и того же водоема. В чистых водоемах число аэробных сапрофитов может исчисляться десятками или сотнями, а в загрязненных и грязных водоемах составлять десятки тысяч и миллионы. В сточных водах этот показатель достигает сотен тысяч и миллионов.

О загрязнении воды патогенными (болезнетворными) микробами судят по наличию в ней бактерий группы кишечной палочки (Escherichia coli), обитающих в кишечнике человека и животных. Бактерии группы Сoli относятся к семейству энтеробактерий. Это неспороносные палочки, факультативные анаэробы, сбраживающие лактозу и глюкозу при температуре 37 °С с образованием кислоты и газа и не обладающие оксидазной активностью. Эти бактерии постоянно выделяются во внешнюю среду и дольше, чем патогенные микроорганизмы сохраняют жизнеспособность в этой среде, более устойчивы к действию хлора, чем возбудители большинства инфекций. Именно эти свойства бактерий группы Сoli обусловили возможность их использования в качестве санитарно-показательных микроорганизмов. Наличие коли-форм в воде говорит о ее фекальном загрязнении, а их число позволяет судить о степени этого загрязнения. Для количественного определения коли-форм применяют фуксин-сульфатный агар (среда Эндо).

При анализе сточной или грязной природной воды производят посев предварительно разбавленной пробы на среду Эндо и подсчитывают число характерных колоний после 24 часов инкубации при температуре 37 °С.

Энтеробактерии безвредны для человека, но присутствие их в воде указывает на загрязнение воды выделениями человека и животных и сигнализирует о возможной опасности распространения через воду дизентерии, брюшного тифа, холеры и других тяжелых заболеваний. Содержание этих организмов в воде открытых водоемов в течение года изменяется. Резкое увеличение их происходит в паводки и после сильных дождей. В зависимости от содержания бактерий групп кишечной палочки различают следующие степени загрязненности воды: сильно загрязненная – свыше 10000 бактерий в 1 л, загрязненная – 1000 бактерий в 1 л, слабо загрязненная – 100 бактерий в 1 л, удовлетворительная – 10 бактерий в 1 л, хорошая питьевая – 3 бактерии в 1 л и меньше.

Показателями загрязненности служат коли-титр и коли-инденс. Коли-титр – это наименьший объем воды в мл, содержащий одну кишечную палочку. Коли-индекс – количество кишечных палочек в 1000 мл воды. По ГОСТу на питьевую воду допускается коли-индекс не более 3, коли-титр не менее 300. Допустимый коли-индекс воды источников водоснабжения зависит от предполагаемого способа очистки. Если намечается только хлорирование воды, то коли-индекс воды в источнике не должен превышать 1000: при полной очистке воды – 10000.

В особых случаях по санитарно-эпидемиологическим показателям практикуют определение в воде энтерококков, энтеровирусов, сальмонелл и проводят исследования воды на патогенную микрофлору.

Фекальное загрязнение воды устанавливается по наличию в ней бактерий группы кишечной палочки с входящими в нее подгруппами Bacterium paracoli и Васterium aerogenes. Показательные для фекального загрязнения организмы характеризуются следующими признаками: это аэробные, слабо подвижные, грамотрицательные, неспороносные палочки, не разжижающие желатину, образующие индол, свертывающие молоко, сбраживающие с образованием газов (Н₂ и СО₂) глюкозу, лактозу, мальтозу, левулозу, арабинозу и маннит и не сбраживающие сахарозу. На среде Эндо эти бактерии образуют красные с золотистым металлическим блеском колонии, темно-красные и розовые с темным центром.

В настоящее время санитарно-показательными бактериями свежего фекального загрязнения считаются все разновидности кишечных палочек, способные ферментировать с кислотой и сбраживать жидкую среду, содержащую глюкозу или маннит, с выделением газов при t = 43 °С в течение 18–24 час. Обязательному учету подлежат Е. paracoli ввиду того, что они обнаруживаются обычно в испражнениях людей с кишечными инфекциями [18, 33].

Индикаторным микробом за рубежом принят энтерококк (Streptococcus faecalis – один из видов зеленящих стрептококков фекальной группы). Энтерококки – групппа микроорганизмов с характерными легко устанавливаемыми признаками. При анализе сравнительных исследований индикаторной роли Escherichia coli и Streptococcus faecalis на различных сточных водах Г.П. Калина отмечает определенную взаимосвязь между индексом энтерококков и частотой обнаружения патогенных энтеробактерий. Подобная взаимосвязь не наблюдалась при сопоставлении частоты обнаружения патогенных энтеробактерий и бактерий группы кишечных палочек. Адекватность поведения в сточных водах энтерококков и патогенных энтеробактерий подчеркивает преимущество энтерококков как индикаторных микробов [18].

Поверхностные источники водоснабжения помимо санитарно-бактериологических показателей характеризуются также данными гидробиологических наблюдений. Микроскопированием пробы воды определяется число клеток фито- и зоопланктона. Эти показатели существенно изменяются по сезонам: как по количеству организмов, так и по их видовому разнообразию.

В весенне-летний период интенсивного развития водорослей (цветение водоема) содержание фитопланктона в поверхностных водах может достигать 50 тысяч клеток в 1мл. Летом зоопланктон отличается большим разнообразием и представлен низшими ракообразными, коловратками, личинками моллюска дрейссены. В воде могут оказаться и бентосные организмы: черви, личинки насекомых. В зимнее время в воде встречаются, в основном, низшие ракообразные. Число организмов зоопланктона обычно выражают числом экземпляров в 1 м³ воды. Для рек средней полосы европейской части нашей страны концентрация зоопланктона составляет 100–10000 экземпляров в 1м³ воды. В воде источников встречаются также организмы, видимые невооруженным глазом. Их оценивают числом экземпляров в 1 м³ воды. Обычно их в несколько раз меньше, чем организмов зоопланктона.

В питьевой воде планктонные организмы, так же как и организмы, видимые невооруженным глазом, должны отсутствовать.

Согласно СанПиН № 2.1.4.1074 – 01 [3] питьевая вода должна быть не только безвредна по химическому составу, иметь благоприятные органолептические свойства и быть безопасной по бактериологическим показателям (табл. 3).

Таблица 3