Микроорганизмы в воде

Поверхностные и артезианские воды являются прекрасной средой обитания микроорганизмов, к которым относят бактерии, вирусы, простейшие, грибки и микроскопические водоросли.

Все микроорганизмы по способности вызывать или не вызывать у человека заболевания делятся на патогенные (или болезнетворные) и непатогенные. Кроме того, под влиянием различных факторов внешней среды и процессов, происходящих в организме человека (например, неправильное лечение, снижение иммунитета) некоторые из непатогенных микроорганизмов приобретают свойство вызывать инфекционные заболевания (так называемые "условно-патогенные микроорганизмы").

Возможно ли и нужно ли стерилизовать воду, употребляемую для питья, т.е. полностью освобождать ее от микроорганизмов? Ведь невозможно при пользовании водой постоянно соблюдать условия стерильности: обеззараженная вода при прохождении по трубам водораспределительной сети, при хранении в емкости и т.д. непременно будет повторно загрязняться микроорганизмами. Поэтому, исходя из невозможности постоянной стерилизации больших объемов воды для питьевых целей, ВОЗ в своих рекомендациях определяет свою задачу как определение наиболее опасных для здоровья человека микроорганизмов, присутствие которых в питьевой воде должно быть исключено, а также разработку нормативов безопасности воды в микробиологическом отношении. Приводим перечень патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, составленный на основе списка ВОЗ, присутствие которых в воде делает ее потенциально заразной как при питье, так и использовании для мытья, купания и т.д.:

БАКТЕРИИ:

холерный вибрион;
сальмонеллы;
шигеллы (возбудители дизентерии);
иерсиния ентероколитика;
палочка синезеленого гноя;
энтеропатогенные кишечные палочки;
аэромонада спп.;
кампилобактер еюни и коли.

аденовирусы;
энтеровирусы;
вирус гепатита А;
энтеровирусы гепатита ни А, ни В, гепатита Е;
норволк вирус;
ротавирус;
мелкие круглые вирусы.

ПРОСТЕЙШИЕ:

энтамеба гистолитика;
гиардиа интестиналис;
криптоспоридум парвум;
дракункулюс мединензис.

Сегодня существует множество методов обработки воды, но, к сожалению, ни один из них не гарантирует полное освобождение воды от микроорганизмов.

Обеззараживание воды реагентами, хлором делает воду вредной для здоровья (увеличивает риск онкологических заболеваний). Более того, отдельные хлоррезистентные особи сохраняют жизнеспособность, поэтому полной стерилизации воды хлорированием не происходит.

Такие методы, как дистилляция и обратный осмос очищают воду на 98% от всех микроорганизмов, минералов и микроэлементов, кроме кислорода. В результате вода получается чистой, но потерявшей свою природную структуру, т.е. «мертвой». Мертвую воду пить нельзя.

NORMAQUA - единственная технология, которая обеззараживает воду, придавая ей природные свойства, при этом позволяет исключить все приемы химводоподготовки.

По данным исследований Кафедры Биоорганической химии МГУ в воде, обработанной Normaqua резко изменяются свойства микроорганизмов . Все имеющиеся данные говорят о том, что патогенные микроорганизмы могут обитать только в неактивной воде, тогда как в активной они либо погибают, либо теряют свои патогенные свойства, приобретая, напротив, свойства, полезные для животных и растений, с которыми микроорганизмы находятся в симбиотических отношениях .

Можно ли пить пропущенную через NORMAQUA воду? С большой вероятностью можно сказать, что если на входе вода отвечает принятым стандартам СНИП для питьевой воды, то на выходе они не изменятся, а если изменятся, то в лучшую сторону. С другой стороны, потребление активной воды должно в подавляющем большинстве случаев оказывать благоприятное воздействие на организм за счет укрепления его защитных сил (иммунитета). Это одинаково относится как к человеку, так и к животным и растениям.

Кроме этого при смешивании пропущенной через NORMAQUA активной воды с неактивной, первая может способствовать восстановлению естественных свойств последней, т.е. NORMAQUA может быть использовано даже для улучшения качества воды в небольших водоемах, например, в прудах рыбоводческих хозяйств.

NORMAQUA , воздействуя на физическую структуру воды (не изменяя химический состав), структурирует, приводит в баланс концентрацию солей и минералов полезных для человека, повышает биологическую активность воды; обеззараживает, оказывает антимикробное воздействие на воду - а именно, происходит отмирание клеток штаммов кишечной палочки и стафилококка ; снижает жесткость, умягчает воду, очищает, способствует удалению из воды нитратов, нитритов, солей жесткости, железа, радионуклидов, тяжелых металлов, хлора и др.; изменяет окислительно-восстановительный потенциал воды; устраняет неприятные запахи, улучшает вкус.

Микроорганизмы - это группа живых существ, не видимых глазу человека, они могут быть одноклеточные или многоклеточные. В зависимости от наличия ядра они делятся на прокариоты (бактерии и археи) и эукариоты (некоторые грубы и протисты), а вот вирусы выделяют в отдельную группу.

Встречаются микроорганизмы в воде как пресной, так и соленой, даже в океане на глубине 11 км, где давление в 1072 раза выше, чем нормальное атмосферное. Мертвое море было названо так потому, что считалось, что из-за его солености оно не приспособлено ни для рыб, ни для других организмов.

Не пугают микроорганизмов ни сильно низкие, ни сильно высокие температуры. Что уже говорить о воде, которая по трубам бежит у нас из-под крана. В ней могут содержаться такие особо опасные бактерии как холерный вибрион, сальмонеллы, шигеллы (возбудители дизентерии), иерсиния ентероколитика, палочка сине-зеленого гноя, палочка сине-зеленого гноя, энтеропатогенные кишечные палочки.

Встречаются в питьевой воде и опасные вирусы: аденовирусы, энтеровирусы, ротавирус, вирус гепатита А, энтеровирусы гепатита ни А, ни В, гепатита Е, норволк вирус, мелкие круглые вирусы. Попадают в нее и опасные простейшие: энтамеба гистолитика, гиардиа интестиналис, криптоспоридум парвум, дракункулюс мединензис. Не застрахованы потребители муниципальной воды и от глистных цист, колиформных бактерий, спор клостридий, фекальных стрептококков, колифагов. Они являются возбудителями самых тяжелых заболеваний. Поэтому для использования водопроводной воды необходимо устанавливать .

Микроорганизмы в воде хранят в себе тайную опасность. Крепкий здоровый организм взрослого человека способен бороться с большинством возбудителей. А вот неокрепший иммунитет детей больше подвержен воздействию бактерий, поэтому они чаще страдают от расстройств желудочно-кишечного тракта. Многие кипятят воду для борьбы с микроорганизмами, действительно при температуре 100 С гибнут некоторые бактерии, но далеко не все. Чтобы убить вирус гепатита, нужна более высокая температура, а прионы или возбудители коровьего бешенства не погибнут, даже если воду кипятить в течение 7 часов. Некоторые глисты цисты гибнут при температуру 60 С, почти все при кипячении, а для уверенности в их полном отсутствии необходимо кипятить воду в течение 30-40 мин.

Чтобы устранить опасные микроорганизмы в воде санитарно-эпидемиологическая служба и жилищно-коммунальные хозяйства проводят регулярное хлорирование. Такая процедура создает иллюзию безопасности, потому что часть бактерий и вирусов устойчивы к хлору. Да и сам хлор, попадая в наш организм, может увеличить риск раковых заболеваний, способствовать возникновению артериосклероза, оказывать негативное влияние на сердечнососудистую систему, привести к снижению иммунитета.

Но даже сам этот элемент не так опасен, как его канцерогенные соединения, которые отравляюще действуют на наш организм. Самостоятельное хлорирование не достаточно для борьбы с микроорганизмами в воде. После его проведения необходимо очистить воду от хлорсодержащих соединений. А затем воздействовать ультрафиолетовым или ионизирующим излучением, ультразвуком или фильтрованием. Установки ультрафиолетовой фильтрации - самый надежный способ избавления от микроорганизмов в воде, за исключением фильтров , которые после обработки дают сверхчистую воду из любого водного потока.

Установки Уф могут быть использованы как в быту, так и на производстве. Для использования фильтров на предприятии лучше провести анализ воды и определить уровень ее загрязненности, а затем приобрести необходимое оборудование. Для домашнего использования рекомендована схема «фильтрация - дозирование или - доочистка». Фильтрация будет очищать от крупных загрязнений, дозирование и умягчение призвано защитить нагревающиеся приборы от накипи, а за счет снижения жесткости экономить моющие средства. Конечной фазой является доочистка до питьевой воды высокого класса.

Вода является естественной средой обитания разнообразных микроорганизмов.

Микрофлора воды делится на две группы: автохтонную и аллохтонную.

Автохтонная или собственная микрофлора представлена микроорганизмами, постоянно живущими и размножающимися в воде. В состав этой группы входят Micrococcuscandicans,Sarcinalutea,Pseudomonasfluorescens,Bacilluscereusи др.

Аллохтонная или заносная микрофлора попадает в открытые водоемы из почвы, воздуха, организмов животных и человека и резко изменяет микробный биоценоз и санитарный режим.

Количественный и качественный состав микрофлоры воды зависит от состава и концентрации минеральных и органических веществ, температуры, рН, скорости движения воды, массивности поступления ливневых, фекально-бытовых и промышленных сточных вод. Количество микробов прямо пропорционально степени загрязненности водоемов. Особенно богаты микроорганизмами пруды, ручьи, озера густо населенных районов. В закрытых водоемах (озера, пруды) наблюдается определенная закономерность в распределении бактерий. Состав микроорганизмов различен на поверхности воды и на дне водоемов. Наиболее обильно заселена микроорганизмами вода на глубине 10-100 см. В более глубоких слоях их количество значительно снижается.

Ключевые воды и воды артезианских колодцев наиболее чисты.

Хотя вода и является неблагоприятной средой для существования условнопатогенных и патогенных микроорганизмов, отдельные их представители способны существовать в ней определенное время, а в некоторых случаях и размножаться. Многие годы в воде могут сохраняться споры возбудителя сибирской язвы, несколько месяцев – энтеровирусы, сальмонеллы, лептоспиры, несколько недель – возбудители холеры, дизентерии, бруцеллы.

Санитарно-бактериологическое исследование воды

Исследованию подлежит вода централизованного водоснабжения, колодцев, открытых водоемов, бассейнов, сточные воды.

Отбор проб водопроводной воды . Кран стерилизуют обжиганием с последующим стоком воды в течение 10 мин при полностью открытом кране. Пробу воды забирают в стерильную стеклянную посуду с плотно закрывающимися пробками. Доставка воды производится в контейнерах-холодильниках при температуре 4-10 0 С.

Для оценки санитарно-бактериологического состояния воды используют следующие показатели:

определение общего микробного числа (ОМЧ);

определение бактерий семейства Enterobacteriaceaeи термотолерантных колиформных бактерий;

определение спор сульфитредуцирующих клостридий;

определение колифагов;

определение патогенных бактерий кишечной группы.

Исследование питьевой воды на наличие колифагов, патогенных бактерий кишечной группы проводится по эпидемиологическим показателям. Определение спор сульфитредуцирующих клостридий проводится при оценке эффективности технологий обработки воды.

Определение общего микробного числа (ОМЧ)

Для определения ОМЧ вносят два объема воды по 1 мл в стерильные чашки Петри, в которые выливают по 6-8 мл расплавленного и остуженного до 45 0 С МПА. Содержимое чашки смешивают, оставляют до застывания агара и помещают в термостат на 24 ч. Подсчитывают количество колоний на чашках, вычисляют среднее арифметическое. Результат выражают числом КОЕ (колониеобразующих единиц) в 1 мл воды.

Определение бактерий семейства Enterobacteriaceae

и термотолерантных колиформных бактерий

Термотолерантные колиформные бактерии обладают всеми признаками бактерий семейства Enterobacteriaceae, но они способны ферментировать лактозу до кислоты и газа при температуре 44 0 С в течение 24 ч.

Для выявления бактерий семейства Enterobacteriaceaeи термотолерантных колиформных бактерий используют два метода: 1) метод мембранных фильтров, 2) титрационный метод.

Метод мембранных фильтров. Необходимый объем воды - 300 мл -фильтруют через мембранные фильтры по 100 мл. Фильтры переносят на среду Эндо в чашке Петри и инкубируют при 37 0 С 24 ч. Подсчитывают число красных и красных с металлическим блеском колоний.

Идентификацию бактерий проводят по оксидазному тесту и тесту образования кислоты и газа при ферментации лактозы (маннита) для чего исследуют не менее 10 колоний.

Так как, микроорганизмы семейства Enterobacteriaceaeи термотолерантные колиформные бактерии не обладают оксидазной активностью, то оксидазоположительные культуры дальше не исследуются.

Все лактозоположительные колонии засевают в две пробирки с одной из лактозных сред и 1 пробирку инкубируют при 37 0 (для культивирования микроорганизмов семействаEnterobacteriaceae), а другую при 44 0 (для культивирования термотолерантных колиформных бактерий).

Учитывают бактерии семейства Enterobacteriaceae– показатели давнего фекального загрязнения воды и термотолерантные колиформные бактерии – показатели свежего фекального загрязнения.

Результаты анализа выражают числом колониеобразующих единиц (КОЕ) бактерий семейства Enterobacteriaceaeи термотолерантных колиформных бактерий в 100 мл воды.

Титрационный метод. Принцип метода заключается в посеве установленного объема воды (300 мл – 3 объема по 100 мл – качественный анализ и 333 мл – 3 объема по 100 мл, 3 объема по 10 мл, 3 объема по 1 мл – количественный анализ) в лактозно-пептонную (или глюкозо-пептонную) среду, с последующим пересевом в среду Эндо и идентификацией культуры по морфологическим, культуральным и биохимическим свойствам для определения бактерий семействаEnterobacteriaceae.

Для выявления термотолерантных колиформных бактерий делают посев 2-3 изолированных колоний в пробирки с лактозной средой, нагретой на водяной бане или в термостате до 44 0 С.

При обнаружении бактерий семейства Enterobacteriaceaeи термотолерантных колиформных бактерий хотя бы в одном из трех объемов делают заключение – об обнаружении колиформных бактерий в 100 мл воды.

Определение спор сульфитредуцирующих бактерий

Сульфитредуцирующие клостридии, преимущественно C.perfringens– спорообразующие анаэробные палочки, редуцирующие сульфит натрия на железосульфитном агаре при 44 0 в течение 24 ч.

Определение сульфитредуцирующих клостридий проводят двумя методами: 1) метод мембранных фильтров, 2) прямым посевом.

Метод мембранных фильтров. Метод основан на фильтровании воды через мембранные фильтры, выращивании посевов в железо-сульфитном агаре в анаэробных условиях и подсчете черных колоний.

Результаты анализа выражают числом колониеобразующих единиц (КОЕ) спор сульфитредуцирующих клостридий в 20 мл воды.

Метод прямого посева. Производят посев 20 мл воды в пробирки с железо-сульфитным агаром (2 объема по 10 мл в 2 пробирки или 4 объема по 5 мл в 4 пробирки) инкубируют при 44 0 С 24 ч и посчитывают черные колонии. Результаты выражают числом КОЕ в 20 мл воды.

Определение колифагов

Колифаги – вирусы, лизирующие кишечную палочку и образующие зоны лизиса (бляшки) на бактериальном газоне.

Определение колифагов проводят прямым и титрационным методами.

Прямой метод. Исследуемую воду вносят в 5 стерильных чашек по 20 мл. В 6-ю - контрольную воду не берут. Затем во все чашки заливают расплавленный и остуженный до 45 0 агар с добавлением суточной культурыE.сoli, штамм К 2 (1,5 мл смываE.сoliв концентрации 10 9 на 150 мл агара). Перемешивают, оставляют для застывания и инкубируют при 37 0 С 24 ч.

Учитывают результат подсчетом бляшек в чашках Петри в БОЕ (бляшкообразующих единицах) в 100 мл воды. В контрольной чашке бляшки должны отсутствовать.

Титрационный метод. В основе метода - предварительное подращивание колифагов в среде обогащения в присутствииE.сoliи последующее выявления бляшек колифага на газонеE.сoli.

Определение бактерий родов сальмонелла и шигелла

Для выявления патогенных энтеробактерий исследуемый объем воды (не менее 2-3 мл) засевают в среды обогащения (Мюллера-Кауфмана, магниевая среда) с последующим высевом на плотные селективные и дифференциально-диагностические среды – Плоскирева, Эндо, Левина, висмут-сульфитный агар. Выделенные культуры идентифицируют по морфологическим, тинкториальным, биохимическим и серологическим свойствам.

Оценка воды по микробиологическим показателям

Критерии оценки воды разработаны дифференциально в зависимости от ее категории и назначения. Вода плавательных бассейнов по своим качествам должна соответствовать ГОСТу питьевой воды (табл. 3).

Питьевая вода

Несоответствие воды , так же как и химическим, делает ее непригодной для питья. Если Ваш источник водоснабжения не защищен от прямого воздействия окружающей среды или коммунальные системы устарели или давно не чистились, то сделать микробиологический просто необходимо. От этого зависит Ваше здоровье и безопасность! Особенно это важно для тех, кто пользуется колодцем. – грунтовая, она на прямую контактирует с почвами, а значит, грозит «напоить» Вас и нитратами, и тяжелыми металлами, и аммиаком, и, конечно, вредными органическими веществами, которые попадают в почву в результате деятельности сельскохозяйственных ферм или угодий.

В таблице 1 представлены микробиологические показатели действующего норматива СанПиН 2.1.4.1074-01 для питьевой воды:

Таблица 1. Микробиологические нормативы для питьевой воды

Стандартный микробиологический анализ

Стандартный микробиологический анализ питьевой воды в МГУ включает определение трех показателей: общего микробного числа, количества общих колиформных и термотолерантных колиформных бактерий.

Расширенный микробиологический анализ

Расширенный микробиологический анализ воды включает анализ пяти показателей: общего микробного числа, количества общих колиформных бактерий, количества термотолерантных колиформных бактерий, титр колифагов и содержание спор сульфитредуцирующих бактерий.

Микробиологический анализ поверхностных водоёмов (пруды, реки, бассейны)

Часто на наших участках или поблизости имеются водоемы, где мы и наши дети с удовольствием любим провести время. Конечно, вода в данных водоемах не является питьевой, но ее безопасность для человека также, как и питьевая, регламентируется. В таблице 2 представлены микробиологические показатели действующего норматива по гигиеническим требованиям к охране поверхностных вод (СанПиН 2.1.5.980-00)

Таблица 2. Микробиологические нормативы для рекреационного водопользования, а также в черте населенных мест

Стандартный микробиологический анализ (поверхностные водоёмы)

Микробиологический анализ воды, предназначенной не для питья, включает определение количества двух показателей: общих колиформных и колиформных термотолерантных бактерий.

Расширенный микробиологический анализ (поверхностные водоёмы):

Помимо двух основных показателей мы предлагаем провести дополнительный анализ на содержание: колифагов, условно-патогенных дрожжей и микромицетов (частых спутников опортунистических заболеваний) и индекса самоочищения водоёма.

Определение бактерий рода Salmonella и рода Enterococcus

При значительном превышении нормативов СанПиН 2.1.5.980-00, а также возможном фекальном загрязнении водоёма, мы предлагаем провести анализ на наличие возбудителей кишечных инфекций (род Salmonella и Enterococcus).

Глоссарий

Общая микробная численность (ОМЧ)

Метод определяет в питьевой воде общее число мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (ОМЧ), способных образовывать колонии на питательном агаре при температуре 37 °С в течение 24 часов, видимые с увеличением в 2 раза. Данный индикатор выявляет потенциальных бактерий, способных причинить вред здоровью человека.

Общие колиформные бактерии (ОКБ)

Общие колиформные бактерии (ОКБ) - грамотрицательные, оксидазоотрицательные, не образующие спор палочки, способные расти на дифференциальных лактозных средах, ферментирующие лактозу до кислоты, альдегида и газа при температуре (37+1) °С в течение (24-48) часов. Многие представители данной группы являются микроорганизмами нормальной микрофлоры желудка, поэтому превышение данной группы микроорганизмов может говорить о возможно антропогенном (в том числе и фекальном) загрязнении воды.

Термотолерантные колиформные бактерии (ТКБ)

Термотолерантные колиформные бактерии (ТКБ) входят в число общих колиформных бактерий, обладают всеми их признаками и, кроме того, способны ферментировать лактозу до кислоты, альдегида и газа при температуре (44±0,5) °С в течение 24 часов. Также, как и ОКБ являются индикаторной группой, однако более устойчивые в окружающей среде: вот почему обнаружение данной группы микроорганизмов в воде может говорить об однозначном загрязнении ее продуктами жизнедеятельности человека.

Колифаги

Колифаги, определяемые стандартным методом (МУК 4.2.1018-01), являются вирусами кишечной палочки (Escherichia coli) и рассматриваются эпидемиологами как дополнительный, а порой и более чувствительный, метод в определении загрязнения воды микроорганизмами группы кишечной палочки. Вирусные частицы, и в частности колифаги, более устойчивы к окружающей среде, чем их бактерии-хозяева. В связи с этим, наличие колифагов может служить достоверной меткой о более давнем фекальном загрязнении источника воды. Показана прямая корреляция между содержанием колифагов в воде и опасных для человека энтеровирусов, поэтому наличие колифагов в воде может говорить о вирусном заражении источника. Действующий нормативный документ (СанПиН 2.1.4.1074-01) подразумевает отсутствие колифагов в 100 мл воды.

Споры сульфитредуцирующие клостридии

Сульфитредуцирующие клостридии – спорообразующие анаэробные палочковидные микроорганизмы, являющиеся дополнительным микробиологическим показателем фекального загрязнения водоема. В отличие от относительно неустойчивых колиформных и термотолерантных колиформных бактерий, споры клостридий могут сохраняться в водоемах долгое время. Клостридии встречаются в кишечнике человека и домашних животных, однако, при попадании с водой в большом количестве могут вызвать пищевые отравления. К сульфитредуцирующим клостридиям относятся в том числе и опасные для человека клостридии (Clostridiumbotulinum, Clostridium perfringens, Clostridium tetani), вызывающие тяжелейшие заболевания. Согласно действующему нормативу (СанПиН 2.1.4.1074-01) споры клостридий должны отсутствовать в 20 мл воды.

Условно-патогенные дрожжи и микромицеты

К условно-патогенным дрожжам и микромицетам (плесени) относят большую неоднородную группу грибных организмов, способных сапротрофно расти при 37 °С. В нее входят такие представители, как Candida albicans и Cryptococcus neoformans, которые являются частым фактором оппортунистических заболеваний человека, вызывая кандидозы (грибковые заболевания кожи), молочницы и проч. Другие организмы микромицеты (Cladosporium cladosporioides, Aspergillusniger) могут являться активными сенсебилизаторами аллергических реакций, а иногда и самими аллергенами. В РФ не нормируется вода по плесеням и дрожжевым организмам в воде.

Определение индекса самоочищения (из МУК 4.2.1884-04)

Общее число микроорганизмов не нормируется в воде водоемов в зонах рекреаций, поскольку уровень этой группы микроорганизмов в большей мере зависит от природных особенностей каждого объекта, времени года и т.п.

Однако при выборе нового источника водоснабжения или места рекреации в воде водоёмов дополнительно следует определять общую микробную численность, вырастающую:

при температуре 37 °С в течение 24 часов;
при температуре 22 °С в течение 72 часов.

Полагается, что:

ОМЧ при 37 °С представлена большей частью алохтонной микрофлорой (внесенную в водоем в результате антропогенного загрязнения, в том числе фекального);
ОМЧ при 20-22 °С представлена, помимо алохтонной, аборигенной микрофлорой (естественной, свойственной для данного водоёма).

Соотношение численности этих групп микроорганизмов позволяет судить об интенсивности процесса самоочищения. При завершении процесса самоочищения коэффициент ОМЧ 22 °С/ ОМЧ 37 °С. В местах загрязнения хозяйственно-бытовыми сточными водами численные значения обеих групп близки.

Показатель позволяет получить дополнительную информацию о санитарном состоянии водоемов, источниках загрязнения, процессах самоочищения.

Термин «микрофлора воды» описывает всю совокупность микробов , находящихся в воде в определённых связях друг с другом. Если филолог решит проследить этимологию термина, то он будет несколько обескуражен, поскольку «микро» в переводе с греческого означает «маленький», а «флора» с латинского - «растение» в честь богини цветения Флоры (Древний Рим).

Термин «микрофлора» вошёл в обиход благодаря ботаникам, которые описали и зарисовали первые одноклеточные микроорганизмы, используя только что изобретённые микроскопы. У многих представителей они обнаружили зелёные пигменты, как и у растений, и потому решили, что это были маленькие растения. Однако с развитием науки и систематики выяснилось, что большинство представителей микрофлоры имеют такое же далёкое отношение к флоре, как и человек - к бактериям . В современном научном мире чаще используется термин «микробиом», означающий совокупность всех микроорганизмов.

Что же такое микроорганизмы?

Микробы или микроорганизмы - это собирательный термин , который включает в себя совершенно различные группы организмов размером менее 0.1 мм (рис. 1).

Рисунок 1 - Представители микрофлоры воды

Указанные группы могут попадать в питьевую воду и тем или иным образом ухудшать её качество . В воде также могут находиться яйца гельминтов , и, хотя по размеру эти жизненные формы можно отнести к микроорганизмам, научное сообщество не включает их в данное понятие .

Устойчивость микрофлоры в окружающей среде

Особенностью микроорганизмов является их высокая устойчивость в окружающей среде . Это связано с появлением и совершенствованием адаптаций к факторам среды (температуре, влажности, содержанию токсичных солей и элементов, pH среды) на протяжении 2,4 млрд лет эволюции. «Все есть везде» - девиз современной микробиологии , и это действительно так: микроорганизмы обнаруживаются в гидротермальных источниках на дне океанов («черные курильщики») и в атмосфере, под слоями тысячелетней мерзлоты (подземные озера Антарктиды) и в жерлах вулканов. Вот некоторые границы устойчивости микроорганизмов в окружающей среде в сравнении с человеком (табл. 1).

Таблица 1 - Границы устойчивости микроорганизмов и человека к некоторым факторам окружающей среды в сравнении с человеком

Если кто-то спросит Вас: «Есть ли жизнь на Марсе?», можете с уверенностью говорить: «Да» . В 1976 году для исследования Марса США запустили космический аппарат «Викинг». О стерилизации его основных узлов никто не думал, так как полагали, что ни один живой организм не вынесет столь суровые условия. Однако современные расчёты показывают, что микроорганизмы не только способны не умирать, но и при благоприятных условиях возвращаются к жизни. Таким образом, сейчас на Марсе где-нибудь в районе равнины Хриса есть готовые возродиться споры бактерий.

К счастью, большинство высокопатогенных и опасных для человека микроорганизмов не устойчивы в окружающей среде, но сам факт наличия у «близких родственников» опасных микроорганизмов чрезвычайной устойчивости должен настораживать человечество .

Питьевая вода

Питьевая вода - это безопасная для человека вода, которую можно потреблять в неограниченных количествах . В Российской Федерации качество питьевой воды регулируется СанПиН 2.1.4.1074-01 (центральное водоснабжение) и СанПиН 2.1.4.1116-02 (фасованная вода).В этих нормативных документах подробно описаны требования к , однако ввиду того, что человек употребляет воду из различных источников, не прошедших водоподготовку (в том числе обеззараживание), например, колодцев, ручьёв и родников, опишем представителей микрофлоры, с которыми мы сталкиваемся.

Патогенные микроорганизмы (опасная микрофлора воды)

Начнём с того, чего ни в коем случае не должно быть в питьевой воде , но, к сожалению, регулярно там обнаруживается. Патогенные микроорганизмы могут вызвать серьёзные, вплоть до летальных случаев, заболевания человека . Носителями могут быть как животные, так и человек, вода же является лишь средой, с которой возбудитель попадает в организм. В табл. 2 представлены микроорганизмы, заражение которыми возможно через питьевую воду.

Таблица 2 - Патогенные микроорганизмы, заражение которыми может произойти через водный источник

Микроорганизм-возбудитель	Представитель микрофлоры	Болезнь, вызываемая возбудителем
Salmonella typhi	бактерия	брюшной тиф
Vibrio cholerae	бактерия	холера
Escherichia coli	бактерия	колиэнтериты
Leptospira spp.	бактерия	лептоспироз
Burkholderia pseudomallei	бактерия	мелиоидоз
Vibrio spp. (Vibrio parahaemolyticus)	бактерия	заболевания, вызванные парагемолитическими вибрионами (НАГ-вибрионы)
Legionella pneumophila	бактерия	легионеллез
Clostridium spp. (Clostridium botulinum)	бактерия	клостридиозы (ботулизм)
Salmonella spp.	бактерия	сальмонеллезы, паратифы А и Б
Shigella dysenteriae	бактерия	дизентерия
Shigella spp.	бактерия	шигеллез
Francisella tularensis	бактерия	туляремия
Hepatitis А	вирус	болезнь Боткина
Enterovirus C	вирус	полиомиелит
Enterovirus А, В	вирус	болезнь, вызванная вирусом Коксаки
Entamoeba histolytica	протист	амебная дизентерия
Naegleria fowleri	протист	первичный амёбный менингоэнцефалит
Acanthamoeba, Balamuthia mandrillaris	протист	энцефалит гранулематозный амёбный
Giardia intestinali	протист	лямблиоз
Cryptosporidium spp.	протист	криптоспоридоз

Жирным выделены микроорганизмы, для которых естественным местом обитания являются абиотические (неживые) объекты окружающей среды.

Приведённая в таблице микрофлора не характерна для водоёмов, её также можно назвать аллохтонной (от гр. «аллос» - другой). По современным представлениям санитарной микробиологии эти микроорганизмы не размножаются в окружающей среде, в том числе и в воде, и со временем их содержание снижается. Это связано с тем, что перечисленные микроорганизмы требовательны к температуре, питанию, содержанию ростовых веществ. Кроме того, собственная микрофлора водоёма подавляет рост патогенных микроорганизмов.

Перечисленные микроорганизмы могут обнаружиться в природных водах: в поверхностных водах, в колодцах, реже - в родниках, практически никогда - в воде скважин. Патогенная микрофлора не обнаруживается в воде централизованного водоснабжения и бутилированной воде при соблюдении технических норм и правил.

По наблюдению эпидемиологов патогенные микроорганизмы обнаруживаются в стоках больниц, а также в местах массового распространения заболеваний, возбудителями которых являются эти микроорганизмы. Патогенные агенты попадают в источники питьевой воды вместе с почвенным стоком по сети почвенных трещин и капилляров.

Сопорозные микроорганизмы (микроорганизмы, способные накапливаться в воде)

Среди патогенной микрофлоры выделяют особую группу организмов, которые могут не только сохраняться в природных источниках, но и активно размножаться там - сапронозы или сапронозные инфекции. Для них окружающая среда, и, в частности, вода, является естественным источником обитания . Среди бактерий это НАГ-вибрионы, лигионеллы, буркхальдерии и клостридии, среди протистов - Неглерия Фоулера и представители Acanthamoeba, Balamuthia mandrillaris . Но даже от них можно уберечься, выполняя минимальные меры предосторожности. Так отмечено, что в летнее время в стоячей воде, богатой органическим веществом, например, болотах, могут накапливаться клостридии. Опасны они тем, что многие виды выделяют в среду сильнейшие природные токсины, такие как ботулотоксин и тетанотоксин.

Важно: учёные фиксировали массовый падёж птиц в Канаде и США, отравившихся ботулотоксином при употреблении природной воды. Ни в коем случае не пейте воду из стоячего водоема (болото, озеро, пруд), особенно в странах с жарким климатом. Даже если Вы проведёте фильтрацию этой воды, ботулотоксин не исчезнет. Кипячения около 30 мин достаточно, чтобы токсин разрушился, но риск все равно будет высоким.

Многие вибрионы , например, Vibrio parahaemolyticus , встречаются в прибрежных зонах, и их появление имеет сезонный характер. Полагается, что носителями этого микроорганизма являются морские обитатели, а заражение человека происходит через заглатываемую воду или вместе с едой, пораженной вибрионами. Таким образом, в жаркий летний период следует избегать попадания воды в рот и не питаться необработанной термически морокой едой (рыба и моллюски).

Выше мы коснулись патогенных микроорганизмов, которые тесно связаны с человеком или животными. А кто же явлетется истинным хозяином поверхностных водоемов?

Подобно лесу, населенному множеством деревьев, толщу воды пронизывают одноклеточные водоросли , микроаэрофильные грибы (грибы которым для дыхания нужно немного кислорода), бактерии , в основном олиготрофные (те, кому не требуется много питания), свободноживущие протисты , и бактериофаги (вирусы бактериальных клеток). Эти микроорганизмы образуют плотную сеть из взаимодействий, поэтому их можно по праву назвать микрофлорой воды.

Как правило, эти микроорганизмы представлены видами, растущими при температуре 20 o С и ниже , то есть их оптимальная температура роста не совпадает с оптимумом роста патогенных микробов, которые лучше всего растут при температуре, близкой к температуре тела человека - 37 o С. Этим пользуются экологи и микробиологи: по отношению числа бактерий, выросших при 22 o С, к бактериям, выросшим при 37 o С, определяют индекс самоочищения водоема . Например, при фекальном загрязнении водоемов, это отношение близко к 1, а при значениях 4 и выше считается, что водоем очистился (ссылка на СанПиН).

Важно: чаще автохтонные микроорганизмы безопасны для человека из-за невысокого содержания в воде и невозможности размножаться при температуре 37 o С, однако серьёзную опасность для человека могут представлять их токсины.

Микроорганизмы - проценты токсинов

Водоросли (микроорганизмы, содержащие зеленый пигмент - хлорофилл) - обитатели спокойных и богатых питательными элементами водоемов. Сами микроорганизмы не заражают человека, но синтезируют и выделяют в воду цианотоксины, вызывающие поражение внутренних органов человека и животных: гепатотоксины (Microcystis, Anabaena, Oscillatoria, Nodularia, Nostoc, Cylindrospermopsis и Umezakia ), нейротоксины (Aphanizomenon и Oscilatoria ) и почечные токсины (Cylindroapermopsis raciborski ). Это явление часто встречается в спокойных непроточных водоемах в летний период.

Важно: помимо открытых водоёмов водоросли способны размножаться в воде при её хранении, например, в бутылях для кулеров, при условии наличия источника света и ненадлежащей очистке тары при повторном использовании.

Микромицеты (микроскопические грибы), наряду с водорослями продуцируют чрезвычайно токсичные микотоксины , такие как патулин , афлотоксины и зеараленон . Особенностью этих токсинов является их устойчивость к температурной обработке и высокая онкогенность . Следует отметить, что в основном отравления микотоксинами происходят через пищу, однако, учитывая содержание грибов открытых водоёмах Российской Федерации (до 1 000 КОЕ/мл), можно утверждать, что возможно влияние микотоксинов на человека через потребление воды . В большинстве случаев микромицеты встречаются в водоемах в виде дрожжеподобных форм (не образуют разветвленный мицелий) и спор, представленых родами Aspergillis, Fusarium, Penicillum, Cladosporium, Alternaria. Часто споры микромицетов и выделяемые микромицетами вещества активно влияют на иммунную систему человека, являясь активными сенсебилизаторами аллергических реакций . Основным местообитанием микромицетов являются почвы, поскольку для развития необходим кислород, но есть и микроаэрофильные микромицеты, основным местообитанием которых является вода. Эти микроорганизмы не встречаются в подземных водах, могут находися в окрытых водоемах, а также находится и даже размножаться в водопроводе .

Важно: в Российской Федерации содержание микромицетов и водорослей в воде не регламентируется.

Микрофлора водопроводной воды

Выше мы описывали микрофлору в основном природной воды. Следует обсудить микробиологический состав той воды, которая . Следует понимать, что перед тем, как вода попадает к нам в дом через централизованный водопровод, она проходит процессы водоподготовки, которые включают в себя дезинфекцию воды .

Важно: в Российской Федерации главными источниками воды являются открытые водоёмы, а основным методом дезинфекции - хлорирование воды.

Считается, что содержание свободного хлора в концентрациях 0.3-0.5 мг/л свидетельствует о санитарной безопасности воды . Но как уже было сказано выше, микроорганизмы научились приспосабливаться к различным условиям среды, поэтому водопроводная вода также содержит микрофлору . Условно микроорганизмы водопроводной воды также можно разделить на автохтонные и аллохтонные.

Автохтонные микроорганизмы водопровода - это организмы, которые научились закрепляться в системе водоснабжения и даже размножаться. Как правило они существуют в виде биоплёнок - полисахаридных слизеподобных образованиях, которые многократно повышают устойчивость организмов в окружающей их среде (хлорированной водопроводной воде) (рис. 2).

Рисунок 2

К автохтонным микроорганизмам водопровода можно отнести железобактерии (роды Gallionella, Leptothrix, Crenothrix, Siderocapsa ), нитрифицирующие бактерии (роды Nitrospira, Nitrococcus, Nitrospina ) и различные олиготрофные организмы , которые для функционирования требуется минимальное содержание органического вещества (роды Leptothrix, Crenothrix ).

Железобактериям не требуется органического вещества, и энергию для жизнедеятельности они добывают из энергии химических связей : микроорганизмы переводят закисное железо Fe 2+ в окисное Fe 3+ , после чего аккумулируют железо в слизях и капсулах. Даже при незначительном количестве (менее 0.3 мг/л) в воде клетки микроорганизмов активно аккумулируют железо Fe 2+ . Представители этих родов не патогенны, но могут снизить качество воды до полностью непригодного . Как правило, вместе с аккумуляцией железа происходит и аккумуляция солей марганца . В результате биообрастаний внутренние поверхности металлических трубопроводов покрываются наростами и отложениями (рис. 3).

Рисунок 3 - Отложение солей железа и марганца в водопроводе в ходе жизнедеятельности железобактерий.

Нитрифицирующие бактерии участвуют в образовании обрастаний вместе с железобактериями. Эти микроорганизмы переводят аммонийный и нитритный азот, присутствующий в воде, в нитраты (рис. 4).

NH 3 + O 2 + НАДН 2 → NH 2 OH + H 2 O + НАД +

NH 2 OH + H 2 O → HNO 2 + 4H + + 4e -

1/ 2 O 2 + 2H + + 2e - → H 2 O

NO 2 - + H 2 O → NO 3 - + 2H + + 2e -

Рисунок 4 - Схема микробиологической нитрификации в воде

Основной вред нитрифицирующих бактерий заключается в том, что при высоком содержании в воде аммония и нитритов, а также при обеззараживании воды хлорамином, они могут накапливать в воде нитраты - пищу для других бактерий. Таким образом, нитрифицирующие бактерии являются центрами обрастаний и биопленок в системе водоснабжения. Также эти микроорганизмы в системах водоснабжения ухудшают дезинфицирующие (частично разрушают хлорамин - вещество для дезинфекции воды) и органолептические свойства (запах и цвет), а высокое содержание образовавшихся нитратов может вызывать метгемоглобинемию (особенно часто у детей).

Потенциально опасные микроорганизмы в биопленках

Биопленки , созданные железобактериями и нитрификаторами, часто в качестве «гостей» занимает опасная для человека микрофлора . Биопленки создают уникальные условиях, помогая микроорганизмам перенести неблагоприятные воздействия окружающей среды: влияние дезинфицирующих агентов, температуры и питательных элементов.

Настоящей проблемой являются внутрибольничные инфекции, возбудители которых находятся в больницах в виде биопленок. Биопленки могут содержать опасные бактерии как внутри водопровода, попадая внутрь при плохой дезинфекции либо нарушении водопроводной сети, так и на «выходе», при попадании в систему водоснабжения с фекалиями (рис. 5)

Рисунок 5 - Биоплёнки, образующиеся водопроводном бытовом кране.

Показано, что представители следующих условно-патогенных и патогенных родов бактерий могут образовывать биопленки: Psudomonas (сепсисы, отравления ), Mycobacterium (туберкулез, лепра ), Campylobacter (кампилобактериоз ), Klebsiella (сепсисы, пневмония ), Aeromonas (отравления ), Legionella (легионелез ), Helicibacter (язва, рак желудка ), Salmonella (сальмонелез ). Исследование бытовых кранов кухонь и душевых в Индии показало, что из 187 выделенных штаммов потенциальных патогенов, 20 % образовывали биопленки. Таким образом, даже если вода при водоподготовке отвечает всем санитарным требованиям, на выходе она может повторно загрязнятся через биопленки, образованные на кране .