Что такое фекальное загрязнение

Санитарно-показательные микроорганизмы

Индикатором кишечных инфекций является естественная микрофлора кишечника человека и теплокровных животных. Санитарно-показательными микробами могут служить постоянные обитатели кишечника человека, находящиеся там в большом количестве и обладающие определенными признаками, по которым облегчается их количественный учет.

Бактерии группы кишечной палочки.

Все многочисленные бактерии, входящие в группу бактерий кишечной палочки, имеют общие свойства: короткие аэробные или факультативно-анаэробные палочки, не образующие спор, окраска по Граму отрицательная, способны сбраживать глюкозу и другие сахара. На специальных средах растут в виде характерных колоний.

Бактерии группы кишечной палочки ведут себя идентично патогенным кишечным бактериям, поэтому они и сохраняют свое санитарно-показательное значение в качестве основного нормируемого показателя степени фекального загрязнения и одновременно косвенного индикатора эпидемиологической опасности водоемов для различного водопользования. Роль бактерий группы кишечной палочки отражается в официальных документах, и этот показатель нормируется.

Бактерии группы кишечной палочки являются основным критерием при оценке качества воды. Допустимо количество бактерий группы кишечной палочки в 1 л питьевой воды (коли-индекс): не более 3, в поверхностных источниках воды не более 10000.

За рубежом в качестве санитарно-показательных микроорганизмов используют коли-формы, кишечную палочку Эшерихия коли и «фекальные коли-формы». Все они принадлежат к семейству энтеробактерий, природным местообитанием которых являются фекалии человека и животных.

Загрязнение пищи палочкой Эшерихия коли указывает на возможность попадания в нее возбудителей желудочно-кишечных заболеваний. Поэтому роль коли-форм состоит в том, что они являются индикаторами загрязнения патогенными микробами.

Кишечные кокки и вирусы.

Во всем мире ведутся поиски новых индикаторных микроорганизмов. Кроме бактерий группы кишечной палочки предлагаются кишечные кокки (энтерококки), кишечные вирусы (энтеровирусы), фаги кишечной палочки и др.

За рубежом энтерококки рассматриваются как наиболее надежные показатели фекального загрязнения воды закрытых источников, в частности колодцев.

Преимуществом энтерококков в качестве санитарно-показательных организмов является большая достоверность их фекального происхождения и отсутствие размножения в воде.

Наличие энтерококков подтверждает фекальное загрязнение воды в сомнительных случаях. Показано, что содержание в воде поверхностных источников кроме кишечной палочки энтерококков и фагов кишечной палочки в количестве более 1 тыс. в 1 л свидетельствует о недавнем поступлении фекального загрязнения, опасного в эпидемиологическом отношении.

Для оценки степени эпидемиологической опасности или степени вирусного загрязнения объекта, особенно при определении качества воды, возникла необходимость обнаружения вирусов кишечной труппы (энтеровирусов). Так как прямое определение вирусов сложно и длительно, стали искать санитарно-показательные организмы для оценки качества воды в отношении вирусного загрязнения. Такими микроорганизмами признаны фаги кишечной палочки (коли-фаги), которые в течение длительного времени выживают в воде, устойчивы к воздействию дезинфектантов.

Клостридии.

Некоторые бактерии рода Клостридиум, преимущественно Клостридиум перфрингенс, предложены в качестве санитарно-показательных микроорганизмов в отношении кишечных инфекций. Этот микроб обитает в кишечнике человека в довольно больших количествах и его можно быстро определить. Благодаря образованию спор рассматриваемые микроорганизмы длительно выживают в окружающей среде и очень устойчивы к внешним воздействиям. Присутствие их в воде расценивается как старое фекальное загрязнение. К действию хлора они чувствительны и при двукратном хлорировании воды на водопроводных станциях теряют термоустойчивость. Обнаружено, что одновременно с увеличением в воде количества санитарно-показательных клостридий увеличивается число возбудителей ботулизма, столбняка и газовой гангрены, особенно в отсутствие кислорода в процессе гниения и при благоприятной температуре. Это подтверждает индикаторное значение теста в отношении патогенных клостридий. Для оценки степени инфицирования объектов окружающей среды патогенными клостридиями они имеют первостепенное значение по сравнению с бактериями группы кишечной палочки, так как вызывают пищевые отравления, порчу консервов и т. п.

В используемой на консервных предприятиях воде количество клостридий нормируется: они должны отсутствовать в 100 мл. В ряде стран клостридии включены в стандарты качества воды как дополнительный показатель.

В группу санитарно-показательных клостридий объединяют грамположительные, образующие споры анаэробные палочки. Эта группа на 90-95 % состоит из Клостридиум перфрингенс и Клостридиум спорогенес. Санитарно-показательные клостридии служат показателем загрязненности объектов окружающей среды. Эти микробы более устойчивы, чем бактерии группы кишечной палочки, так как образуют споры. Это наиболее показательный тест в отношении патогенных и токсигенных клостридий.

Определение санитарно-показательных клостридий проводят в почве и питьевой воде, на пищевых предприятиях, при выборе новых источников водоснабжения.

Источник

Микробиологические показатели качества воды

Вода является неотъемлемой составляющей всех живых систем. В среднем, человек потребляет 2,5 литра воды в день. Наряду с полезным кальцием, магнием и калием вода несет в себе и вредные для здоровья человека элементы, такие как нитраты, нитриты, кадмий и тому подобное. Характеристики употребляемой нами жидкости определяют качество и продолжительность жизни. Согласно докладу Всемирной организации здравоохранения (WHO, 2007), около 1,1 миллиарда человек не имеют доступа к безопасным источникам водоснабжения, а около 2 миллиона человек ежегодно умирают от заболеваний, передающихся через питьевую воду. Тошнота и диарея – не самое опасное, что вызывают микроорганизмы. Бактерии и вирусы в прямом смысле могут отравлять нашу жизнь, вызывая болезни с летальным исходом (например, Clostridium botulinum – возбудитель ботулизма) или опосредовано приводя к смертельным случаям (Helicobacter pylori – возможная причина рака ЖКТ). В Российской Федерации состояние воды регламентируются несколькими нормативами в зависимости от предназначения (смотреть таблицу).

Требования к микробиологическим показателям качества воды в Российской Федерации в зависимости от хозяйственной деятельности человека

Оценка качества по микробиологическим показателям сводится к определению в объекте доли микроорганизмов, связанных с человеком и его продуктами жизнедеятельности.

Прежде всего, определим единицы измерения количества микробов. КОЕ/мл (колониеобразующие единицы) – количество жизнеспособных микробных клеток в миллилитре. Если производится оценка вирусных частиц в среде, то указывается БОЕ/мл (бляшкообразующие единицы) – количество вирусных частиц в миллилитре.

Общие показатели

Общая микробная численность бактерий (ОМЧ) базовый показатель

Выявляет бактерии, потенциально способные причинить вред здоровью. Этот показатель достаточно информативен, так как высокая ОМЧ является индикатором загрязнения органическими соединениями (например, содержащихся в фекалиях) и различными формами азота. С другой стороны, в ОМЧ входят как опасные бактерии (например, высокопатогенный штамм кишечной палочки Escherіchіa colі), так и практически безвредные и повсеместно встречаемые сенные палочки (Bacillus subtillis).

Общие колиформные бактерии (ОКБ) колодцы, скважины, родники

Группу ОКБ формируют бактерии семейства Enterobacteriacea (Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella). Многие представители этой группы относятся к нормальной микрофлоре желудка, поэтому превышение ОКБ может говорить о возможном фекальном загрязнении, связанном с деятельностью человека. Однако в данной группе могут встречаться и свободноживущие микробы, которые не представляют опасности для здоровья.

Термотолерантные колиформные бактерии (ТКБ) колодцы, скважины, родники

ТКБ – более достоверный индикатор загрязнения продуктами жизнедеятельности. Этот показатель свидетельствует о свежем фекальном загрязнении. В большинстве случаев в этой группе обнаруживается кишечная палочка Escherіchіa colі.

Колифаги колодцы, открытые источники

Колифаги являются вирусами палочки Escherichia coli и рассматриваются эпидемиологами как более чувствительный метод определения загрязнения жидкости микроорганизмами группы кишечной палочки. Вирусные частицы более устойчивы к окружающей среде, чем бактерии, в которых они обитают, поэтому этот показатель качества служит достоверной меткой давнего фекального загрязнения. Содержание колифагов свидетельствует о наличии опасных для человека энтеровирусов в воде.

Рекомендуется проводить исследование этой характеристики в случае, если ранее источник не был проверен, а также для оценки эффективности методов дезинфекции источников и систем подачи-распределения воды.

Споры сульфитредукторов бытовые нужды

Спорообразующие клостридии (Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Clostridium tetani) являются дополнительным микробиологическим показателем фекального загрязнения. Клостридии встречаются в кишечнике, однако при попадании в организм в большом количестве могут вызывать пищевые отравления и смертельные заболевания, в том числе, ботулизм. В отличие от относительно неустойчивых ОКБ и ТКБ, споры клостридий могут сохраняться долгое время, поэтому этот микробиологический показатель, как и колифаги, свидетельствует о наличии давнего загрязнения. Относительно высокая устойчивость позволяет использовать споры в качестве индикатора эффективности проведения водоподготовки (хлорирования, озонирования и т.п.).

Определение этого микробиологического показателя качества воды рекомендуется проводить при наличии посторонних запахов и образовании чёрного налёта на трубах, а также для оценки эффективности методов дезинфекции источников и систем подачи-распределения жидкости.

Синегнойная палочка бассейны, колодцы, родники

Pseudomonas aeruginosa – распространённый организм, который встречается практически во всех средах, в т. ч. входит в состав микрофлоры кожи. Однако при снижении иммунитета человека и высоком содержании в воде синегнойная палочка может вызывать серьёзные заболевания, поражая лёгкие и почки и приводя к сепсису. Присутствие Pseudomonas aeruginosa в бассейне или ванне является основанием для полной замены содержимого резервуара. Особенность синегнойной палочки – её чрезвычайная устойчивость к нагреванию, дезинфицирующим средствам и антибиотикам.

Золотистый стафилококк бассейны, колодцы, кулеры, родники

Staphylococcus aureus – тесно связанная с человеком бактерия, которая в основном образует колонии на коже, половых органах, респираторном и желудочно-кишечном трактах. Как и синегнойная палочка, золотистый стафилококк встречается у здоровых людей, однако может вызвать развитие болезни при ослаблении иммунитета.

Возбудители кишечных инфекций специфические показатели

В действующих нормативных документах не прописаны конкретные возбудители кишечных инфекций. В эту группу входят микроорганизмы, заражение которыми происходит через жидкие среды (Escherichia, Shigella, Vibrio, Salmonella). Процесс определения этого параметра трудоёмок и требует специальной квалификации микробиолога.

Микробиологические показатели качества воды, не регулируемые СанПиН

Развитие и удешевление технологий и новых методов приводит, с одной стороны, к расширению контролируемых параметров, с другой, к выбору более конкретных микроорганизмов-показателей. Например, руководство ВОЗ рекомендует использовать в качестве индикатора фекального загрязнения наличие кишечной палочки (Escherіchіa colі), а не ОКБ и ТКБ. В странах ЕС помимо палочки определяют наличие энтерококков – специфичной группы микроорганизмов обитателей кишечника человека. Ниже приведены группы микроорганизмов, которые имеют индикаторное значение при оценке микробиологического качества воды.

Энтерококки колодцы, скважины, родники

Enterococcus spp. – широкая группа микроорганизмов, проживающая в кишечнике человека. Наряду с золотистым стафилококком энтерококки являются причиной внутрибольничных инфекций, вызывают у человека (менингит, эндокардит). Ввиду более высокой устойчивости этих микроорганизмов к засолению и температуре, по сравнению с ТКБ, энтерококки – более надежный индикатор фекального загрязнения морей и солёных озёр. Согласно нормативу ЕС, эта группа не должна обнаруживаться в 250 мл. Согласно законодательству США, при превышении содержания Enterococcus spp. 35 КОЕ / 100 мл вводится запрет на купание людей.

Условно-патогенные дрожжи и микромицеты колодцы, родники, поверхностные воды

Сине-зелёные водоросли (цианобактерии) бытовые нужды, воды для купания, кормление животных

Микроорганизмы, содержащие зелёный пигмент хлорофилл – обитатели богатых питательными элементами стоячих водоемов. Сами микроорганизмы не заражают человека, но синтезируют и выделяют в среду цианотоксины, вызывающие поражение внутренних органов млекопитающих: гепатотоксины (Microcystis, Anabaena, Oscillatoria, Nodularia, Nostoc, Cylindrospermopsis и Umezakia), нейротоксины (Aphanizomenon и Oscilatoria), почечные токсины (Cylindroapermopsis raciborski).

Таким образом, микробиологические показатели качества воды отражают несколько важных показателей:

Источник

Загрязнение сточными водами: экологические проблемы и пути их решения

Мировой океан – главный компонент экосистемы планеты. Переоценить его значение для всего живого, в том числе и для человека, невозможно.

Но океаны страдают от антропогенного влияния, причем деградация набирает обороты.

Одна из причин – увеличение объема сточных вод, т.е. промышленных и поверхностных стоков, вод с сельскохозяйственных объектов, бытовых стоков прибрежных населенных пунктов.

К чему приводит привнесение чужеродных веществ, находящихся за пределами нормы для экосистемы, каковы пути решения этой проблемы? Постараемся разобраться с этими вопросами.

Источники загрязнения

Загрязнение водоемов СВ становится не меньшей проблемой, чем истощение запасов пресных вод. Стоки, сброшенные в водоем без очистки или недостаточно очищенные, оказывают прямое воздействие на воды Мирового океана, нарушают биологическое равновесие, влияют на климат планеты.

Виды и формы загрязнения разнообразны и в разной степени масштабны:

Кроме того, реки загрязняются при гидроэнергетическом строительстве. В период навигации увеличивается объем стоков с судов речного и морского флота.

Вклад в органическое загрязнение СВ привносят:

Загрязняющие вещества, в том числе ядовитые и токсичные примеси, оказываясь в природных водоемах, меняют физические и химические свойства воды. К чему приводит загрязнение, связанное с различными видами утилизации или с работой промышленных предприятий, читайте ниже.

Промышленные стоки

Самые опасные СВ – стоки металлургических, химических и целлюлозных производств. Отходы производства и потребления, загрязнения в выбросах и сбросах от технологических производственных процессов оказываются в ближайших водоемах, откуда опасные вещества неизбежно попадают в Мировой океан, отравляя флору и фауну.

Количественный и качественный состав промышленных стоков определяется отраслью.

По концентрации загрязнений их можно разделить на 2 основные группы:

Хозяйственно-бытовые

Рост населения планеты приводит к постоянному увеличению поступления канализационных стоков во внутренние водоемы. В результате реки и озера загрязняются моющими синтетическими составами, биологическими отходами, заражаются болезнетворными бактериями и гельминтами.

Итог – снижается насыщаемость вод кислородом, прекращается деятельность бактерий, минерализующих органику.

Сточные воды с сельскохозяйственных угодий

Сельское хозяйство – серьезный фактор антропогенного загрязнения водоемов.

Биогенные элементы, поступающие со СВ с полей, садов и огородов, влияют на качество воды в водных объектах не меньше, чем загрязнения в промышленных и хозяйственно-бытовых водах.

Естественно, влияние отрицательное.

Азотные удобрения вредны для человека и животных. При использовании для орошения и полива сточных вод, обогащенных азотом, интенсивном внесении азотных удобрений в почве и растениях аккумулируются в большом количестве опасные для человека нитраты.

Фосфорные удобрения – источник поступления токсичного фтора в окружающую среду, что в результате приводит к дефициту в почве цинка, марганца и железа.

Избыток удобрений на основе хлорида калия приводит к накоплению хлора, негативно влияющего на большинство растений, а также к снижению концентрации в растениях необходимых концентраций натрия, кальция, бора.

Биогенные элементы (особенно фосфор и азот), содержащиеся в СВ сельхозугодий, способствуют быстрому развитию в малопроточных водоемах сине-зеленых водорослей, чья токсичность не уступает пестицидам.

Атмосферные осадки

Важный источник поступления опасных веществ из СВ в почву, растения и водоемы – атмосферные осадки.

Свинец и кадмий оказываются в атмосфере в результате сжигания нефтепродуктов, отходов производства, при производстве стали и цветных металлов, при эксплуатации транспорта. В удаленных от промышленных объектов концентрация свинца в снеге и дожде примерно 1,6-1,7 мкг/л, а в крупных городах – 350 мкг/л.

Ртуть попадает в атмосферный воздух при сжигании твердого топлива на предприятиях цветной металлургии, затем с атмосферными осадками она оказывается в почве и водоемах.

Микроорганизмы превращают соединения ртути в очень токсичное органическое вещество – метилртуть.

Антропогенное загрязнение атмосферных осадков свинцом, кадмием, оксидом серы и продуктами ее трансформации, а также пестицидами и другими опасными веществами делает их серьезной причиной загрязнения водных объектов, снижения плодородия почв и качества сельскохозпродукции.

Тепловое загрязнение

От тепловых электростанций и отдельных производств в водоемы поступают нагретые СВ.

Возникает «тепловое загрязнение» с негативными для гидросферы, постепенно нарастающими последствиями:

Загрязнение гидросферы, мирового океана

Мировой океан – главный «орган» Земли, определяющий ее климат.

Он взаимодействует с атмосферным воздухом, управляет круговоротом воды, излучает и поглощает тепло, формирует облака и осадки, производит кислород и даже смягчает последствия глобального потепления.

Согласно исследованиям, всего 13 % акватории Мирового океана не затронуты человеческой активностью (в основном в отдаленных частях Тихого океана, Арктике и Антарктике). Под особой охраной находятся всего 5 % «первозданных» морских территорий.

Технологический прогресс отвел Мировому океану роль гигантской «мусорной свалки». В воду ежегодно поступают миллиарды тонн загрязняющих отходов – нефти, промышленных и канализационных стоков, мусора, радиоактивных отходов, тяжелых металлов. Главным бедствием для океана является нефть и нефтепродукты.

Попадая в водоемы, они, а также нефтесодержащие стоки, принимают различные формы загрязнения, в частности:

Всего 12 г нефти, попавшие в водоем, делают непригодной для использования и жизни морских организмов целую тонну воды.

Следующие по значимости вреда – сточные воды. Если в воду попадает небольшой объем СВ, это даже приносит пользу – вода обогащается, увеличивается рост растений и обитателей водоема. Но большие объемы разрушают экосистемы, приводят к гибели морских организмов.

Ученые выделяют две основные причины загрязнения Мирового океана:

Основные загрязнители океанов — это СВ, содержащие:

Сброс неочищенных СВ создает опасность для здоровья, приводит к кислородному истощению.

Основные источники СВ, поступающих в море:

Сброс СВ в моря и океаны – распространенная практика наших дней. Мегаполисы с помощью многокилометровых труб отправляют канализационные и промышленные стоки в глубины морей. Но приходит время задуматься о последствиях.

Экологические проблемы

Такие источники, как:

загрязняют водные объекты:

Интенсивное развитие сельского хозяйства и массовое использование азотных и фосфорных удобрений привело к тому, что вещества в колоссальных объемах попадают в океаны и становятся причиной появления «мертвых» зон.

Происходит эвтрофикация – азот и фосфор чрезмерно насыщают воду морей питательными соединениями, что приводит к чрезмерному развитию одних водорослей и гибели других.

В результате одноклеточные водоросли (а среди них много токсичных) интенсивно размножаются и закрывают солнечный свет для других растений и животных. Затем водоросли отмирают и разлагаются, опускаясь на дно и потребляя растворенный в воде кислород.

Итог – воды морей становятся мутными и безжизненными, флора и фауна вынуждены мигрировать на другие территории, а многие организмы просто погибают.

На жизнь обитателей водоемов особенно пагубно воздействуют СВ целлюлозно-бумажной промышленности. Древесные массы, содержащиеся в стоках, окисляются, поглощая большие объемы растворенного кислорода. В результате погибают икра, мальки и взрослые рыбы. Волокна древесины, засоряя воду, ухудшают ее физические и химические показатели.

Атомные электростанции тоже вносят свой вклад в загрязнение водоемов СВ с радиоактивными отходами в составе. Радиоактивные элементы накапливаются в планктоне и рыбе, откуда по цепочкам питания передаются другим водным обитателям.

Радиоактивность планктонных организмов в тысячи раз выше, чем воды – среды их обитания. СВ с высокой радиоактивностью, превышающей 100 мкюри/л, подлежат захоронению. Для этих целей используются подземные бессточные бассейны и резервуары со специальной защитой.

Негативные последствия сточных вод

Если обобщить, в результате антропогенного воздействия нарушается экология водоемов, снижается биопродуктивность, а также изменяются:

Водный объект становится источником поступления токсичных веществ к человеку по 4 водно-трофическим цепочкам:

СВ нарушают функционирование систем жизнеобеспечения, от которых зависят множество секторов – от городской инфраструктуры до производства продуктов питания и промышленности.

В результате отсутствия регулирования сточных вод происходит ряд негативных моментов:

Между состоянием Мирового океана и жизнью людей на Земле есть прямая связь. Мутации и исчезновение представителей флоры и фауны трансформируют экосистему в глобальных масштабах – пищевые цепочки нарушаются, что неизбежно отражается на уровне жизни и питании зависящих от морских ресурсов людей.

Из-за нерегулируемого антропогенного воздействия СВ Мировой океан плохо функционирует. Семейства рыб не восстанавливаются, от изменения климата моря теряют кислород, становясь кислее и теплее, загрязнения губят морских обитателей, растительный мир и в конечном счете человеческую популяцию.

Пути решения

Океан способен восстанавливать баланс экосистемы. Но в век активной, неконтролируемой и безрассудной деятельности человека водный слой планеты не успевает обновляться собственными силами.

Глобальные проблемы Мирового океана должны решаться не менее глобальными методами:

Человечество должно понять – нужно возвращать природе воду, если не в первозданном виде, то хотя бы приближенной к естественному составу.

Промышленные предприятия должны использовать фильтровальные станции, очистные сооружения, аэрационное оборудование, применять универсальную и эффективную технологию очистки сбросов высокоактивными симбиотическими иловыми культурами – все эти методы способны отфильтровать из СВ вредные соединения.

Города должны улучшать способы очистки канализационных стоков с обновлением оборудования и увеличением числа очистных станций.

Эффективным направлением в сфере охраны водоемов будет активный переход предприятий на замкнутые циклы водоснабжения, где очищенные СВ не сбрасываются, а многократно используются.

Бессточные циклы позволят сократить поступление СВ в поверхностные водоемы, использовать свежую воду только для восполнения безвозвратных потерь в неизмеримо меньших объемах.

Ощутимо сократить уровень загрязненности СВ можно путем извлечения из сточных масс ценных примесей, используя современные методы обработки.

Большие объемы воды в различных отраслях расходуются на охлаждение, превращаясь в СВ и частично испаряясь. Замена водяного охлаждения воздушным позволит сократить расход пресной воды в среднем на 80%.

Видео по теме

Предлагаем прослушать доклад эксперта о проблемах загрязнения окружающей среды сточными водами фармацевтических предприятий:

Подводим итоги

Если сточными водами управлять рационально, они способны стать полезным ресурсом и решением множества проблем. Обработанные стоки – источник воды и питательных веществ.

Их можно использовать для выращивания сельскохозяйственных культур, минимизируя потребность в пресных запасах и дорогостоящих удобрениях.

Осадок сточных вод может стать сырьем для производства биогаза, биотоплива, экологичных строительных материалов, что позволит экономить природные ресурсы планеты, создавать новые рабочие места и развивать экономику в целом.

Источник