МІКРОБІОЛОГІЯ - М.Г. Сергійчук - 2008
Розділ 8. МІКРООРГАНІЗМИ І ДОВКІЛЛЯ
Мікроорганізми води
Мікроорганізми виявляють у найрізноманітніших типах водойм: солоних та прісних, прозорих та мутних, мілких та глибоких, стоячих та проточних, гарячих та льодяних. У воді розчинені речовини необхідні для живлення мікроорганізмів. Мікроорганізми у воді живуть, розмножуються, засвоюють поживні речовини і виділяють продукти обміну.
На кількісний склад мікроорганізмів у воді впливає її біо- та фізико- хімічний склад (вміст органічних та неорганічних речовин, температура, значення рН, опромінення, насиченість СО2 та О2 тощо), глибина водойм, швидкість течії, флора та фауна, надходження стічних вод та інші чинники. На поверхні води на мікроорганізми згубно діють промені сонця, а на глибині - високий тиск, низька температура, нестача кисню.
У воді є постійні її мешканці, але й багато мікроорганізмів потрапляє з ґрунту, особливо після дощів. Так, якщо в 1 мл води озера визначається близько 10 мікробних клітин, то після дощу їх кількість зростає до 1 200. Це представники родів Achromobacter, Azotobacter, Flavobacterium, Nitrobacter, Micrococcus, Proteus, Pseudomonas, Spirillum та ін. При надходженні великої кількості органічних речовин виявляються представники родів Clostridium, Spirochaeta, Vibrio. У водоймах, багатих на сірководень, розвиваються фото-синтезуючі бактерії.
На кількість мікроорганізмів у воді впливає також близькість населених пунктів - міст та сіл. Угору за течією від населених пунктів мікроорганізмів у воді значно менше, ніж біля населеного пункту і вниз за течією.
Змінюється кількість мікроорганізмів і залежно від глибини. Так, професор М. Федоров, дослідивши мікрофлору озер, наводить такі дані: на поверхні водойми в 1 мл води визначається 73 мікробні клітини; на глибині 5 м - 142; 10 м - 197; 20 м - 147; 40 м - 50; 54,5 м - лише 6 клітин.
Мікроорганізми, які потрапляють у воду з ґрунту, можуть виживати там різний час. Це залежить від виду мікроорганізму та характеру води. У воді виявляють холерні вібріони, черевнотифозні та дизентерійні бактерії, збудники туляремії, бацили сибірки та багато інших небезпечних для людей і тварин мікроорганізмів.
Вважається, що близько 25 % інфекційних захворювань передається саме через воду. Наприклад, у чистій колодязній воді сальмонели можуть зберігатися від 2 діб до 3 місяців, шигели - 5-9 діб, лептоспіри - 7-150 діб. Туберкульозні палички в річковій воді зберігають свою життєздатність до 5 місяців. Черевнотифозні бактерії можуть навіть перезимовувати в льоду, не втрачаючи хвороботворних властивостей.
Якість води визначається, перш за все, загальною кількістю виявлених у ній мікроорганізмів. Питна вода вважається придатною до вживання, якщо в 1 мл міститься до 100 мікробних клітин. Ступінь біологічного забруднення води оцінюють за колі-титром та колі-індексом. Колі-титр - це найменший об'єм води, з якого висівається одна клітина Escherichia coli. Колі-індекс - це та кількість клітин E. coli, яка виявляється в 1 л води. За діючими нормативами для водопровідної води колі-титр не повинен бути менше 300, а колі-індекс - більше 3.
Ще більш інтенсивне життя в мулі річок та озер. Так, 1 г вологого мулу містить від 200 до 400 млн мікробних клітин. У поверхневому шарі мулу міститься багато залізо- та сіркобактерій. Оскільки у воді живе та відмирає велика кількість живих істот, а в результаті гниття органічних речовин утворюється сірководень (Н2S), то особливо багато цього отрутного для рослин і тварин газу накопичується в мулі. Сіркобактерії ж здатні окиснювати сірководень до сірчаної кислоти. Якщо б цього не відбувалося, сірководень надходив би в товщу води і вбивав живі організми.
Мікроорганізми живуть також і в глибоких шарах мулу. Це анаероби, які отримують необхідну для своєї життєдіяльності енергію шляхом бродіння.
Видовий склад мулу досить різноманітний. В 1 г мулу міститься від 100 тис. до 1 млн клітин сульфатредукуючих бактерій, від 10 до 100 тис. амоніфікаторів, близько тисячі нітрифікаторів (здійснюють процеси окиснення аміаку до азотною кислоти і сприяють утворенню селітри), від 10 до 100 тис. денітрифікаторів і приблизно 100 анаеробних та аеробних бактерій, здатних руйнувати клітковину.
Багаті мікроорганізмами і води морів та океанів. Вони пристосувались не лише до розвитку в сильносолоних середовищах, а й умов надвисокого тиску. Так, мікроорганізми були виявлені в одній з найглибших западин світового океану (10 462 м). На такій глибині мікроорганізми розвивались при температурі 2,5 оС і тиску близько 1 000 атм. Мікрофлора морів та океанів бере безпосередню участь у кругообігу вуглецю, заліза, азоту, сірки, фосфору, мангану, калію. Бактерії морів розкладають складні органічні речовини і перетворюють їх на придатні для живлення водної флори та фауни. Важлива також роль хітинруйнуючих бактерій. Хітин - речовина, з якої складаються тверді покриви морських тварин.
Виняткова здатність мікроорганізмів пристосовуватись до умов довкілля знайшла своє відображення і в умовах високих температур. У гарячих гейзерах при температурі вище 90 оС було виявлено термофільні бактерії. Цікавим є факт, що ці мікроорганізми розмножуються лише при високих температурах.
Санітарно-мікробіологічне дослідження води проводиться з метою поточного нагляду, а також за епідеміологічними показниками. Основними об'єктами такого дослідження є:
- питна вода централізованого водопостачання;
- питна вода нецентралізованого постачання;
- вода поверхневих і підземних джерел;
- стічні води;
- вода прибережних зон морів;
- вода плавальних басейнів.
Основними офіційно регламентованими показниками якості санітарно-мікробіологічного стану води є:
1. Загальне мікробне число (ЗМЧ) - кількість мезофільних бактерій в 1 мл (см3) води.
2. Індекс бактерій групи кишкової палички - кількість БГКП в 1 л води. У разі необхідності розслідування водних спалахів інфекційних захворювань проводять більш детальне санітарно-мікробіологічне дослідження води, встановлюється наявність ентерококів, сальмонел, холерного вібріона, ентеровірусів.
Повітря - це несприятливе для розвитку мікроорганізмів фізичне середовище. Відсутність поживних речовин, дія сонячних променів та інших факторів зумовлює швидку загибель мікроорганізмів у повітрі. Проте деякі види здатні зберігатися в ньому досить тривалий час.
Склад мікрофлори повітря визначається його забрудненістю мінеральними та органічними частками, температурою, характером місцевості, мікрофлорою ґрунту і води, а також порою року та метеорологічними умовами. Повітря великих міст більш забруднене мікроорганізмами, ніж у сільській місцевості. Повітря лісів, гір, над водною поверхнею морів і великих озер містить ще меншу кількість мікробних клітин.
Літом повітря забруднене мікроорганізмами вдвічі більше, ніж взимку. Якщо прийняти загальну кількість мікроорганізмів взимку за одиницю, то весною вона становитиме 1,7, влітку - 2, восени - 1,2. Завдяки опадам (дощ, сніг) повітря очищується від пилоподібних частинок і мікроорганізмів, які на них осіли.
Видовий склад мікроорганізмів повітря досить різноманітний. Вони потрапляють у нього з ґрунту, рослин та живих організмів. Найбільш поширені в повітрі спорові форми, пігментоутворювальні бактерії (стафілококи, мікрококи), цвілеві гриби, дріжджі та актиноміцети. Кількість мікроорганізмів у повітрі приміщень залежить від частоти провітрювання, способу прибирання, освітленості та інших факторів.
Кількість мікроорганізмів у повітрі коливається від декількох одиниць до багатьох десятків тисяч в 1 м3. Так, у повітрі Арктики визначається 2-3 мікробні клітини на 20 м3, у промислових містах - понад 3 000 мікробних клітин на 1 м3. Спороутворювальні бактерії та конідії грибів визначаються на висоті понад 20 км. В 1 г пилу може міститися до 106 мікробних клітин. Поширення мікроорганізмів у повітрі пов'язане з утворенням аерозолю - колоїдної системи, яка складається з крапель рідини (чи дрібних твердих часток), завислих у газовому середовищі. Мікроорганізми, які містяться в повітрі, можуть перебувати в трьох станах бактеріального аерозолю: крапельному, крапельно- ядерному і пилоподібному. Стійкість аерозолю залежить від розмірів часток, поверхневої енергії, величини електричного заряду та властивостей дисперсійного середовища. Частинки розміром понад 10 мкм швидко осідають, оскільки їхня сила тяжіння перевищує опір повітря.
У повітря закритих приміщень потрапляє мікрофлора з верхніх дихальних шляхів та покривів людини і тварин. У приміщенні, де перебувають хворі тварини або люди, у повітрі можуть визначатися патогенні форми мікроорганізмів: коки, мікобактерії туберкульозу, збудники дифтерії, сибірки, коклюшу, легеневої форми чуми, туляремії та ін. Збудники цих інфекцій можуть передаватися разом із краплями слизу чи мокроти при чханні, кашлі, розмові.
При чханні та кашлі в повітря викидається до 60 000 крапель різного розміру на відстань до 2-3 м. Великі краплі (розміром 100-2 000 мкм) швидко осідають, а дрібні краплі бактеріального аерозолю (1,0-10 мкм) можуть протягом тривалого часу (від кількох годин до кількох діб) перебувати в завислому стані. Навіть короткочасне перебування патогенних форм мікроорганізмів у повітрі може стати причиною поширення інфекційних захворювань.
Для дослідження мікрофлори повітря використовуються такі методи:
1. Природна седиментація (чашковий метод Коха) з пасивним осадженням мікробних клітин на поверхню щільного поживного середовища за певний проміжок часу (зазвичай 5-10 хв).
2. Вимушена седиментаця з використанням спеціальних приладів - імпакторів типу приладу Кротова (мікробні клітини осідають на поверхню щільного поживного середовища) та імпінджерів типу приладу Дьяконова (при продуванні повітря мікроорганізми надходять у рідке поживне середовище).
3. Фільтраційний метод - повітря продувають через воду або мембранні фільтри з наступним висівом у поживне середовище.
Перші два методи більш надійні, оскільки дозволяють дати кількісну характеристику мікробного забруднення повітря.
Критеріями оцінки санітарно-мікробіологічного стану повітря закритих приміщень є:
- загальне мікробне число (ЗМЧ) - кількість бактерій у перерахунку на 1 м3 повітря, які виросли про посіві на поверхню поживного агару (посіви інкубують протягом 24 год при температурі 37 оС, потім ще 24 год при температурі 20 оС);
- індекс санітарно-показових бактерій - кількість у перерахунку на 1 м3 повітря умовно-патогенних мікробів дихальних шляхів - гемолітичних стрептококів, золотистого стафілокока, грамнегативних бактерій, дріжджеподібних грибків та цвілей.