Природная вода является именно той средой, где интенсивно размножаются многочисленные микроорганизмы, а потому микрофлора воды никогда не перестанет быть объектом пристального внимания человека. Насколько интенсивно они размножаются, зависит от многих факторов. В природной воде всегда растворены в том или ином количестве минеральные и органические вещества, которые служат своего рода "едой", благодаря которой и существует вся микрофлора воды. По количеству и качеству состав микрообитателей весьма разнообразен. Практически никогда нельзя утверждать, что та или иная вода, в том или ином источнике - чистая.
Артезианская вода
Ключевые или артезианские воды - подземные, но это вовсе не значит, что микроорганизмы в них отсутствуют. Они обязательно есть, а их состав зависит от характера почвы, грунта и глубины залегания данного водоносного слоя. Чем глубже - тем микрофлора воды беднее, но это не значит, что она вовсе отсутствует.
Самое значительное количество бактерий содержится в обычных колодцах, которые недостаточно глубоки, чтобы в них не просачивались поверхностные загрязнения. Именно там чаще всего обнаруживаются и болезнетворные микроорганизмы. И чем выше находятся грунтовые воды, тем миклофлора воды богаче и обильнее. Почти все водоёмы закрытого типа излишне засолены, поскольку соль накапливалась под землёй многие сотни лет. Поэтому чаще всего перед употреблением артезианскую воду фильтруют.
Поверхностные воды
Открытые водоёмы, то есть поверхностные воды - реки, озёра, водохранилища, пруды, болота и так далее - обладают непостоянным химическим составом, а потому и состав микрофлоры там отличается огромным разнообразием. Это происходит потому, что каждая капля воды загрязнена и бытовыми, и зачастую промышленными отходами, и остатками гниющих водорослей. Сюда стекаются дождевые потоки, приносящие разнообразную микрожизнь с почвы, сюда попадают и заводских и фабричных производств.
Одновременно со всевозможными минеральными и органическими загрязнениями водоёмы принимают в себя и огромные массы микроорганизмов, в том числе и патогенных. Даже для технологических целей используется вода, отвечающая ГОСТу 2874-82 (в одном миллилитре такой воды не должно быть более ста клеток бактерий, в литре - не более трёх клеток кишечной палочки.
Возбудители заболеваний
Такая вода под микроскопом предъявляет исследователю целый ряд возбудителей кишечных инфекций, которые довольно долгое время сохраняются вирулентными. Например, в обычной водопроводной воде возбудитель дизентерии жизнеспособен до двадцати семи дней, брюшного тифа - до девяноста трёх дней, холеры - до двадцати восьми. А в речной воде - в три или четыре раза дольше! угрожает заболеванием сто восемьдесят три дня!
Воды тщательно отслеживается, а в случае нужды даже объявляется карантин - при угрозе вспышки заболевания. Даже минусовые температуры большинство микроорганизмов не убивают. Замороженная капля воды несколько недель хранит вполне жизнеспособные бактерии тифозной группы, и в этом можно удостовериться, используя микроскоп.
Количество
Количество микробов и их состав в открытом водоёме напрямую зависят от химических реакций, там происходящих. Очень повышается микрофлора питьевой воды при тесной заселённости прибрежных районов. В разное время года она меняет состав, а также есть множество других причин для перемен в ту или иную сторону. Самые чистые водоёмы содержат до восьмидесяти процентов кокковых бактерий среди всей микрофлоры. Остальные двадцать - по большей части палочковидные бактении бесспоровые.
Вблизи промышленных предприятий или больших населённых пунктов в кубическом сантиметре речной воды многие сотни тысяч и миллионы бактерий. Там, где цивилизации почти нет - в таёжных и горных реках - вода под микроскопом показывает всего лишь сотни или тысячи бактерий в такой же капле. В стоячей воде микроорганизмов, естественно, много больше, особенно около берегов, а также в верхнем слое воды и в иле на дне. Ил - это питомник для бактерий, из которых образуется своеобразная плёнка, за счёт которой происходит большинство процессов превращения веществ всего водоёма и формируется микрофлора природных вод. После обильных ливней и весеннего половодья число бактерий также возрастает во всех водоёмах.
"Цветение" водоёма
Если водные организмы начинают массово развиваться, это может нанести довольно значительный вред. Микроскопические водоросли бурно размножаются, что обуславливает процесс так называемого цветения водоёма. Даже если такое явление невелико по масштабу, органолептические свойства резко ухудшаются, даже могут выйти из строя фильтры на водопроводных станциях, состав микрофлоры воды не позволяет ей считаться питьевой.
Особенно вредны в массовом развитии некоторые виды сине-зелёных водорослей: он вызывает многие непоправимые беды от падежа скота и отравления рыбы до тяжёлых заболеваний людей. Вместе с "цветением" воды создаются условия для развития разнообразных микроорганизмов - простейших, грибов, вирусов. В совокупности всё это - микробный планктон. Поскольку в жизнедеятельности человека особую роль играет микрофлора воды, микробиология является одной из важнейших областей наук.
Водная среда и её типы
Качественный состав микрофлоры зависит напрямую от происхождения самой воды, от среды обитания микроскопических организмов. Есть пресные - реки, ручьи, озёра, пруды, водохранилища, которые имеют характерный для них состав микрофлоры. В подземных, как уже было сказано, в зависимости от глубины залегания количество и состав микроорганизмов меняется. Есть атмосферные воды - дождь, снег, лёд, которые тоже содержат определённые микроорганизмы. Есть солёные озёра и моря, где, соответственно, находится свойственная такой среде миклофлора.
Также воду можно различать по характеру пользования - это питьевая (местного водоснабжения или централизованного, которая забирается из подземных источников или из открытых водоёмов. Вода плавательных бассейнов, лёд хозяйственный, пищевой и медицинский. Особого внимания с санитарной стороны требуют сточные воды. Они тоже классифицируются: промышленные, хозяйственно-фекальные, смешанные (двух вышеперечисленных типов), ливневые и талые. Микрофлора сточных вод всегда загрязняет природную воду.
Характер микрофлоры
Микрофлора водоёмов подразделяется в зависимости от данной водной среды на две группы. Это собственные - аутохтонные водные организмы и аллохтонные, то есть, попадающие при загрязнении извне. Постоянно живущие и размножающиеся в воде аутохтонные микроорганизмы по составу напоминают микрофлору почвы, прибрежной или придонной, с которой соприкасается вода. Специфическая водная микрофлора содержит практически всегда Proteus Leptospira, различные виды её, Micrococcus candicans М. roseus, Pseudomonas fluorescens, Bacterium aquatilis com mum"s, Sarcina lutea. Анаэробы в не слишком загрязнённых водоёмах представлены видами Clostridium, Chromobacterium violaceum, В. mycoides, Bacillus cereus.
Аллохтонной микрофлоре характерно присутствие совокупности микроорганизмов, сохраняющих активность сравнительно недолгое время. Но есть и более живучие, длительно загрязняющие воду и угрожающие здоровью человека и животных. Это возбудители подкожных микозов Clostridium tetani, Bacillus anthracis, некоторые виды Clostridium, микроорганизмы, которые вызывают анаэробные инфекции - Shigella, Salmonella, Pseudomonas, Leptospira, Mycobacte-rium, Franciselfa, Brucella, Vibrio, а также вирус ящера и энтеровирусы. Количество их варьируется довольно широко, поскольку зависит от типа водоёма, от сезона, метеорологических условий и степени загрязнения.
Позитивное и негативное значение микрофлоры
Круговорот веществ в природе значительно зависит от жизнедеятельности микроорганизмов в воде. Они расщепляют органические вещества растительного и животного происхождения, обеспечивают питанием всё живущее в воде. Загрязнение же водоёмов чаще всего бывает не химическим, а биологическим.
Воды всех поверхностных резервуаров открыты для микробной контаминации, то есть загрязнения. Те микроорганизмы, которые попадают в водоём вместе со сточными, талыми, способны резко изменить санитарный режим местности, поскольку изменяется сам микробный биоценоз. Это основные пути микробного загрязнения поверхностных вод.
Состав микрофлоры сточных вод
В микрофлоре сточных вод содержатся те же самые обитатели, что и в кишечнике человека и животных. Туда входят представители и нормальной, и патогенной флоры - туляремии, возбудители кишечных инфекций, лептоспирозов, иерсиниозов, вирусы гепатита, полиомиелита и многие другие. Купаясь в водоёме, одни люди заражают воду, а другие заражаются. Также это происходит при полоскании белья, при купании животных.
Даже в бассейне, где вода хлорируется и очищается, обнаруживаются бактерии БГКП - группы кишечной палочки, стафилококки, энтерококки, нейссерии, спорообразующие и пигментообразующие бактерии, разнообразные грибы и микроорганизмы вроде вирусов и простейших. Бактерионосители, купающиеся там, оставляют после себя шигеллы и сальмонеллы. Поскольку вода - не слишком благоприятная среда для размножения, патогенные микроорганизмы пользуются малейшей возможностью подыскать для себя основной биотоп - организм животного или человека.
Не всё так плохо
Водоёмы, как и великий и могучий русский язык, способны к самоочищению. Основной путь - это конкуренция, когда активизируется сапротифическая микрофлора, разлагающая органические вещества и уменьшающая численность бактерий (особенно успешно - фекального происхождения). Постоянные виды микроорганизмов, входящие в данный биоценоз, активнейшим образом борются за своё место под солнцем, не оставляя пришельцам ни пяди своего пространства.
Здесь самое важное - качественное и количественное соотношение микробов. Оно крайне нестойкое, и воздействие различных факторов сильно влияет на состояние воды. Здесь важна сапробность - комплекс особенностей, которыми обладает тот или иной водоём, то есть количество микроорганизмов и их состав, концентрация органических и неорганических веществ. Обычно самоочищение водоёма происходит последовательно и никогда не прерывается, посредством чего постепенно сменяются и биоценозы. Загрязнённость поверхностных вод различают в трёх градациях. Это зоны олигосапробные, мезосапробные и полисапробные.
Зоны
Зоны особо сильного загрязнения - полисапробные - почти без кислорода, поскольку его забирает огромное количество легко разлагающейся органики. Микробный биоценоз соответственно очень велик, но ограничен по видовому составу: там живут в основном грибы и актиномицеты. Один миллилитр такой воды содержит более миллиона бактерий.
Зона умеренного загрязнения - мезосапробная - характеризуется доминантой нитриикационных и окислительных процессов. Состав бактерий более разнообразен: облигатно аэробные, составляют большинство, но с присутствием видов Candida, Streptomyces, Flavobacterium, Mycobacterium, Pseudomonas, Clostridium и других. В одном милилитре этой воды уже не миллионы, а какие-нибудь сотни тысяч микроорганизмов.
Зона чистой воды называется олигосапробной и характерна она уже окончившимся самоочистительным процессом. Там небольшое содержание органики и процесс минерализации завершён. Чистота этой воды высока: в миллилитре её не более тысячи микроорганизмов. Там уже потеряли жизнеспособность все патогенные бактерии.
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.
Вода играет большую роль в пищевой промышленности. Она является основным технологическим сырьем при приготовлении напитков, бульонов, соусов, сиропов, рассолов и др. Кроме того, вода употребляется для мойки сырья и аппаратуры, коммуникаций и всего оборудования. Использование загрязненной воды приводит к инфицированию продуктов микроорганизмами, затруднениям при технологической обработке, быстрой порче продуктов.
Так же, как и почва, вода является естественным местообитанием микробов. Микроорганизмы в ней не только находятся, но и размножаются. В водоемы они попадают с почвой, пылью, различными органическими остатками и отбросами. В прибрежной полосе обычно содержится больше микробов, чем вдали от берега.
Микрофлора вод носит случайный характер, однако в нее входят и некоторые постоянные виды, требующие минимальных количеств органических веществ. Обсемененность воды микроорганизмами зависит от ее происхождения. Так, наиболее чистой является вода из артезианских колодцев и ключей. Дождевая вода загрязняется микроорганизмами, которые попадают в нее из воздуха или с частичками пыли. В выпавшем снегу после таяния обнаруживают много микроорганизмов даже в сильные морозы. Снег на ледниках почти стерильный и содержит очень мало микроорганизмов.
Глубокие почвенные воды в микробиальном отношении чище поверхностных; фильтруясь через слои почвы, они освобождаются от взвесей и микроорганизмов. Однако при плохом уходе вода колодцев может загрязняться просачивающимися поверхностными водами. При попадании патогенных микробов в колодцы вода может служить источником заражения.
Промышленные, бытовые и сельскохозяйственные сточные воды оказывают большое влияние на водоемы, вызывая загрязнение воды. Это влияние может быть прямым или косвенным. Прямое влияние состоит в том, что в поверхностные воды в прогрессирующих количествах попадают разнообразные химические вещества: продукты промышленной переработки; вещества, вносимые в почву для повышения плодородия или защиты растений от вредителей и др. Такие воды богаты питательными веществами, что обеспечивает бурное развитие водорослей. В результате в природных водоемах часто наблюдается недостаток кислорода. Следствием является загрязненность вод, гибель рыбы, неприятный привкус в питьевой воде. Биологическая структура водоемов меняется: уменьшается количество имеющихся видов, при этом некоторые совсем исчезают, а другие, более устойчивые, начинают преобладать. Обилие питательных веществ тормозит развитие одних видов, а других - стимулирует. Развиваются нечувствительные к загрязнениям виды фауны и флоры.
В настоящее время вопрос очистки сточных вод для защиты водоемов от загрязнений приобрел огромное значение. Ему уделяется много внимания как в нашей стране, так и за рубежом в ряду проблем защиты окружающей среды.
Борьба с загрязнением воды ведется давно, и основные направления в этой работе - разбавление и очистка сточных вод. Очищают сточные воды механическими и биологическими способами.
К механическим способам относятся различные виды фильтрации. Для очистки вод, загрязненных органическими веществами, обычно применяют биологические способы, при которых основную роль играют микробиологические процессы. Участвующие в них микроорганизмы вызывают усиленную минерализацию органических веществ, загрязняющих сточные воды.
Существуют различные системы биологической очистки вод. При использовании особых микроорганизмов органические вещества разлагаются в анаэробных условиях в процессе метанового брожения. В результате метанового брожения получаются безопасные конечные продукты: углекислый газ, вода и легкоудаляемый газообразный метан. Клетки микроорганизмов легко отделяются от очищенной воды.
В реках и других естественных водоемах загрязненная вода обладает способностью к самоочищению в результате оседания нерастворимых осадков, разбавления, а также биохимических процессов, вызываемых бактериями, водорослями и другими низшими растениями и животными. Количество микроорганизмов в речной воде в течение лета уменьшается также под воздействием солнечного света; в осенние месяцы оно увеличивается.
Процесс естественного самоочищения вод происходит во всех водоемах независимо от географического положения. Однако в летний период, при интенсивном солнечном освещении, скорость этого процесса мала. Повторное фекальное загрязнение почвы вокруг населенных мест поддерживает резерв патогенных микробов. Эпидемиологическая опасность такой воды велика, так как она может вызвать инфекцию.
Микроорганизмы перерабатывают в воде остатки растений и животных, даже если органические вещества находятся в разбавленном виде. Обитающие в воде микроорганизмы (водные бактерии, микроскопические водоросли) приспособились к этим условиям. Но среди микрофлоры воды встречаются и обычные почвенные бактерии, попадающие в воду из почвы.
Степень загрязненности воды различна. В озерах, вдали от берегов вода очень чистая: в 1 мл воды содержатся лишь единицы или десятки бактерий. В прибрежных загрязненных водах обнаруживают сотни тысяч микробов.
В воде много растворенного кислорода, который выделяется зелеными водорослями в процессе фотосинтеза. Поэтому в ней происходят окислительные процессы. На дне водоемов кислорода меньше и окисление органических веществ идет медленнее. В результате образуется продукт неполного окисления органических остатков - ил, густо заселенный микроорганизмами. Они находятся в основном на поверхности ила, а на глубине 1-2 см их уже немного. В 1 г ила содержатся тысячи и сотни тысяч микробов.
В морской воде микробов меньше, чем в пресной, и количество их уменьшается по мере удаления от берегов. На глубине 1 км в 1 мл морской воды обнаружены единичные бактерии. На глубине более 4 км гнилостных бактерий нет и гнилостные процессы не происходят. Микрофлора морской воды приспособилась к высокой концентрации солей, в ней больше солелюбивых организмов.
В морской воде, даже в арктических морях, вблизи Северного полюса на глубине более 3 тыс. м, в водах Индийского и других океанов, в Черном море, далеко от побережья, на глубине сколо 2 тыс. м в слоях воды, насыщенных сероводородом, обнаружены дрожжи.
Качество воды зависит от содержания в ней микроорганизмов.
| Оценка водоема | Количество микробов в 1 мл воды |
| Очень чистые | |
| Умеренно чистые | |
| Загрязненные | |
| Очень грязные | 10 6 и более |
Сапрофиты составляют небольшую часть общего количества микроорганизмов - в питьевой воде их всего 0,1-0,001 %. Численность их колеблется от внесения загрязнений, сезонных факторов, наличия органических веществ, интенсивности размножения микробов и др.
Количество сапрофитов играет определенную роль при оценке гигиенических свойств воды. Оно является важным показателем в ряде случаев, например при оценке процессов самоочищения в воде, почве, донных отложениях, при определении степени биологической очистки воды в различных сооружениях, при обеззараживании сточных вод. В водоемах и почве сапрофитная микрофлора является наиболее активным участником процесса уничтожения патогенных микробов в результате антагонизма, конкуренции и т. п.
Особенно велика роль сапрофитов в разложении содержащихся в воде органических веществ, которые являются для них источником питания. Сапрофитная микрофлора участвует также в разложении и обезвреживании токсических веществ в окружающей среде.
Уровень сапрофитной микрофлоры дополняет санитарную характеристику водоемов - источников водоснабжения. Так как чистая вода сравнительно бедна питательными веществами, количество сапрофитов в ней зависит от содержания легкоусвояемых органических веществ. Наличие сапрофитов в воде является показателем качества воды. Увеличение количества питательных веществ в водоемах вызывает «цветение» воды из-за развития микроскопических растений - фитопланктона. При этом ухудшаются органолептические свойства воды, появляются привкусы, запахи, развиваются анаэробные процессы. Все эти явления неблагоприятны в гигиеническом отношении.
В воде водоемов встречаются и патогенные микробы, вызывающие желудочно-кишечные и другие заболевания человека. Некоторые из них могут длительно сохранять жизнеспособность в воде.
Особенно богат микроорганизмами речной ил: в 1 г сухого речного ила находится до 2-3 млрд. микробных клеток, а в 1 г влажного ила озер количество микроорганизмов доходит до 400 млн. Наибольшее количество микроорганизмов наблюдается в поверхностном слое ила, где образуется своеобразная пленка из бактерий. Она содержит много серобактерий и железобактерий и играет существенную роль в превращениях веществ в водоеме. Серобактерии окисляют образующийся в иле сероводород до серной кислоты, предотвращая таким образом проникновение его в воду. Недостаток кислорода в грунте способствует развитию анаэробных бактерий, вызывающих брожение растительных остатков с образованием метана и водорода.
Источники водоснабжения для бытовых нужд и потребностей промышленных предприятий, особенно пищевых, необходимо предохранять от загрязнения.
При загрязнении водоемов некоторыми типами промышленных и сточных вод с ними могут попасть в воду и специфические вредители пищевых производств. При использовании воды, содержащей эти микробы, в технологические емкости вносятся дрожжи, бактерии и плесневые грибы, ухудшающие качество пищевых продуктов. Поэтому для технологических целей можно использовать только воду, отвечающую требованиям ГОСТ 2874-82: в 1 мл неразбавленной воды не должно содержаться более 100 клеток бактерий; в 1 л воды не должно быть более 3 клеток бактерий группы кишечной палочки (коли-индекс); коли-титр должен быть не менее 300.
Мы находим их в различных водоемах - стоячих и проточных, мелких и глубоких, горячих и ледяных, соленых и пресных, чистых и загрязненных, в озерах, болотах, морях и океанах. Прибрежные и придонные илы водоемов также богаты микроорганизмами.
В морской воде у островов Шпицбергена бактерии были найдены на глубине 2700 м. Океанографические исследования Тихого океана у берегов Филиппинских островов обнаружили бактерии на глубине 10 462 м, в одной из самых глубоких впадин Мирового океана.
Во время работы океанографической экспедиции Додо в 1964 году микробиолог К. Зобелл обнаружил на различных глубинах и в донных отложениях Тихого океана большое количество микроорганизмов (фото 33). При культивировании этих организмов были созданы условия, господствующие на глубине свыше 10 000 м - температура 2,5°С и давление 1000 атм. Оказалось, что при таком высоком давлении размножение бактерий происходило в десятки и тысячи раз интенсивнее, чем при атмосферном давлении.
Сравнивая реакцию различных бактерий на высокое давление, Зобелл установил, что наземные бактерии под давлением 600 атм не растут или гибнут, тогда как морские, взятые с глубины 6000 м, чувствуют себя в этих условиях нормально. Тот же исследователь сообщил, что термофильные бактерии, прекращающие свой рост при нормальном атмосферном давлении уже при температуре несколько выше 85°С, при давлении 1000 атм способны расти и размножаться даже при 104°С. Это считается наивысшей известной до сих пор температурой, при которой возможен рост бактерий.
Известно, что свечение моря, часто наблюдаемое ночью, вызывают микроорганизмы. Эти светящиеся существа принадлежат в основном к жгутиковым организмам; среди них есть род, названный Noctiluca , что означает "ночной светлячок". В своей книге "Дневник изысканий по естественной истории и геологии" Ч. Дарвин так писал о свечении моря: "...море светилось вспышками. Явление было очень сходно с тем, чего можно было бы ожидать, если бы большая рыба быстро двигалась сквозь светящуюся жидкость" * .
* (Ч. Дарвин, Путешествие натуралиста вокруг света на корабле "Бигль", М., Географгиз, 1955, стр. 201. - Прим. ред. )
Одноклеточные зеленые водоросли в фитопланктоне океанов составляют 80% всех органических веществ, образовавшихся на нашей планете путем фотосинтеза. Есть в морских водах и микроорганизмы, которые минерализуют органические вещества отмирающих существ и таким путем возвращают их в круговорот природы. Зеленые водоросли вырабатывают желтые пигменты, очень напоминающие по цвету окраску воды в некоторых прудах, в связи с чем предполагают, что желтые вещества * , встречающиеся в природных водоемах, могут быть продуктами жизнедеятельности водорослей.
* (Растворимые в воде гумусовые вещества (фульвокислоты) сложной химической природы; встречаются в почве и природных водоемах. - Прим. ред. )
Живут микроорганизмы и в горячих источниках. Микроскопические водоросли были обнаружены в воде, вытекающей из купален курорта Пьештяни (Западная Словакия), температура которой достигает 90°С. В горячих источниках Балканского полуострова живут бактерии, выдерживающие температуру 83°С. При изучении фотосинтетической активности водорослей из горячих источников Йеллоустонского национального парка (США) было установлено, что процесс фотосинтеза происходил при 75°С. Некоторые бактерии были обнаружены в источнике, вода которого имела температуру 91,5°С - всего лишь на 2° ниже точки кипения, регистрируемой в условиях данного района. В канале, по которому вода вытекает из источника, температура доходит до 88°С, но и здесь бактерий такое множество, что они окрашивают стенки канала в розовый цвет. Американские микробиологи Т. Брок и Дж. Дарланд сообщили о результатах исследований бактерий в 300 горячих источниках, находящихся в США, Новой Зеландии и Исландии. Они установили, что в умеренно кислых водах бактерии живут при температурах свыше 90° С, а в щелочных выдерживают даже 100°С!
Из водоемов с высоким содержанием солей (Мертвое море, Большое Соленое озеро) выделили бактерии, продуцирующие желтые и красные пигменты (с некоторыми из них связывают окраску рыб, живущих в соленой воде). Жизнь в воде с высокой концентрацией солей для большинства организмов невозможна. Однако в Большом Соленом озере обнаружили 30 видов организмов, в основном бактерий, а также несколько видов сине-зеленых и зеленых водорослей, простейших, два вида членистоногих и два вида пресмыкающихся. Еще более суровые условия в Мертвом море. Но и тут найдено восемь видов бактерий и два вида сине-зеленых водорослей.
Рекорд поставили микроорганизмы, обнаруженные в небольшом антарктическом озере Дон-Жуан, воды которого отличаются высокой концентрацией солей и низкой температурой. Члены американской экспедиции, проводившие исследования, с удивлением констатировали, что вода в нем не замерзает даже при температуре - 24°С, что объясняется высоким содержанием солей - в 13 раз большим, чем в морской воде. Но и из этого озера были выделены бактерии и дрожжи, приспособившиеся к столь неблагоприятным условиям среды.
Патогенные бактерии Pseudomonas aeruginosa могут расти даже в дистиллированной воде. В журнале Science в 1971 году было опубликовано сообщение четырех микробиологов, которые подвергли анализу 50 проб дистиллированной воды. В 20 из них были обнаружены эти бактерии. Вода была взята из запасов, предназначенных для аэрозольной терапии в двух детских больницах. Бактерии интенсивно размножались, и за 24 ч при температуре 25°С количество их увеличилось в 250 раз!
По одной из самых распространенных научных теорий, бактерии называют древнейшими, вполне возможно, первыми живыми организмами на Земле. Микробы населяют даже самые экстремальные по условиям места планеты. Например, для жизни не нужен кислород. Общая масса бактерий в биосфере Земли составляет примерно 350-550 млрд. тонн.
Впервые микробы были рассмотрены в микроскоп естествоиспытателем из Нидерландов Антони ван Левенгуком в 1676 году. Метаболизм микроорганизмов, их физиологию начал исследовать Луи Пастер, обнаруживший болезнетворное .
Самой оптимальной средой обитания простейших, к которым относятся и анаэробные бактерии, является вода. В различных водоемах состав бактерий может варьироваться, в зависимости от многих факторов:
- температура среды,
- насыщенность солями,
- стоячая вода или проточная,
- отсутствие или наличие солнечного света.
Бактерии в аквариуме
Микроорганизмы, живущие в аквариуме, помимо вреда, приносимого некоторыми видами, могут оказывать положительное воздействие. Полезные от аммиака, находящегося в отходах жизнедеятельности его жильцов. Если микроорганизмы Nitrosomonas перерабатывают аммиак в аквариуме в нитриты, то род Nitrobacter превращает нитриты в нитраты, очищая стоячую воду аквариума (и завершая круговорот азота). Полезные бактерии-сапрофиты, не портят воду в аквариуме, а наоборот, – очищают ее, питаясь гниющими водорослями, кормом и продуктами жизнедеятельности рыбок. К болезнетворным (патогенным) микробам относятся такие бактерии, как:
- Aeromonas – вызывает аэромоноз, при котором окраска рыб тускнеет, они перестают есть. Лечится с помощью вакцины ВЮС-2.
- Pseudomonas – условно-патогенные бактерии. При недостаточном питании рыб и нарушенной биологической сбалансированности среды вызывают язвы, ослизнение и гибель рыбок. Можно убить бисептолом.
- Edwardsiella tarda – опасна для золотых рыбок заражением кишечного тракта, приводящим к гибели. Обезвредить данные микробы возможно при помощи окситетрациклина и бисептола, добавленного в воду аквариума.
- Грамотрицательная палочка провоцирует фурункулез, то есть образует язвы у рыбок. В аквариум проникает с частями грунта и грязной водой. При заражении рыбки должны быть перемещены в отдельный аквариум с раствором левомицетина.
Бактерии в скважинах
Ни один организм на нашей планете не способен обойтись без питьевой воды. Но помимо этой функции, вода из крана может представлять угрозу и быть опасной для организма человека. Таковой ее делают вирусы и микроорганизмы, находящиеся в ней.
Каждая капля питьевой воды, если рассмотреть под микроскопом, содержит бесчисленное количество разнообразных полезных и . Полное избавление от них невозможно. Даже если допустить возможность полной дезинфекции, обеспечиваемой обратным осмосом и кипячением, микробы снова попадут в воду из воздуха, крана, посуды и прочих мест. Именно поэтому критерии допустимости к использованию питьевой воды из крана в медицинской практике не категоричны, но исключают наличие патогенных микробов, то есть тех, которые могут способствовать развитию заболевания.
Опасными для человеческого здоровья являются патогенные бактерии. К этому списку относятся, в частности:
- Sallmonella typhi, non-typhi (сальмонелла);
- Shiqella;
- Campylobacter coli, C. jejuni;
- Vibrio cholerae (холерный вибрион) и прочие.
Существуют и обитающие в воде вирусы. Наиболее заразный – вирус гепатита А (вызывает болезнь Боткина). Такой вирус ежегодно подхватывают около миллиона человек во всем мире. Вирус поражает печень и селезенку. Устраняется из воды путем обратного осмоса или использованием мембранного фильтра.
Ротавирусы – это вирусы, которые обитают в воде и вызывают болезнь, в народе называемую кишечным гриппом. Чаще поражает детей, а также людей, которые за ними ухаживают. В результате заражения вирусом появляются общие симптомы кишечного отравления (рвота, боли в животе), повышается температура. Устранить вирус из воды легко кипячением.
Определение микроорганизмов в питьевой воде
Очень сложным и дорогостоящим является определение всех микроорганизмов, находящихся в образце питьевой воды из скважины. Поэтому в лабораторных условиях определяют наличие лишь самых легко обнаруживаемых представителей микрофлоры, которые могут свидетельствовать о наличии иных, более в воде. К таковым относят колиморфные микроорганизмы.
Колиморфные микробы, имеющие форму палочек и относящиеся к грамотрицательным микроорганизмам, попадают в питьевую воду и скважины в основном с фекальными стоками. К ним относятся такие названия:
- Escherichia,
- Citrobacter,
- Enterobacter,
- Klebsiella.
Не допускается содержание колиморфных микробов в водопроводной и питьевой воде из скважин. Их наличие свидетельствует о загрязнении или о недостаточной очистке воды. Если под микроскопом обнаружены данные микробы, обязателен тест на присутствие термотолерантных .
Борьба с патогенными бактериями
Самый простой способ очистить воду – кипячение. Это самый доступный и широко распространенный метод избавления от . Еще один способ – растворенная в воде таблетка хлора, но нужно учитывать количество воды, а также вредность вещества.
Использование йода – также один из способов избавиться от микроорганизмов. Для этого нужно нагреть воду, чтобы она была теплой. После этого в воду добавляют препарат йода и около получаса настаивают. Также один из вариантов – ультрафиолет.
Можно также избавиться от анаэробных бактерий, не прибегая к кипячению. Одним из распространенных способов дезинфекции является замораживание воды с последующим получением талой. О полезных свойствах талой воды известно давно. Способ так же прост и хорош, как кипячение, но имеет важное преимущество – талая вода не теряет кислород, необходимый организму человека. Метод замораживания воды вполне эффективен и не требует дополнительных мер дезинфекции. Следует помнить, что, прокипятив дополнительно талую воду, можно не только не получить пользы, но и нанести ущерб качеству воды.
Как избавиться от анаэробных и прочих бактерий в питьевой или талой воде, не прибегая к кипячению и химическим способам? Серебро уничтожает микробы из скважин, в том числе и анаэробные, не принося воде никакого вреда. Если после применения серебра посмотреть на каплю воды из скважины под микроскопом, вряд ли удастся обнаружить там болезнетворных микробов, в том числе анаэробных. Этот метод хорош для резервуаров со стоячей водой.