Існує кілька тисяч найменувань мікроорганізмів, які живуть у воді. Це різноманітні бактерії, грибки та ін. Вони є невіддільною частиною біологічного різноманіття планети та виконують важливі функції.
Якщо спробувати класифікувати водні мікроорганізми, то можна розділити їх на групи.
Синьо-зелені водорості або ціанобактерії є невід'ємною частиною кожної водойми, вони утворюють 60% всіх мікроорганізмів.
Патогенні та умовно патогенні мікроорганізми: віруси, бактерії, грибки, найпростіші.
Відносно безпечні організми, які можуть бути присутніми у воді та не викликають небезпечних хвороб.
Короткий зміст
У якій воді найбільше мікробів?
Мікробні показники води
Інфекційні хвороби людини
Обростання техніки та деталей фільтрів
Дезінфекція води
У якій воді найбільше мікробів?
Спектр мікроорганізмів у воді і їх життєдіяльність дуже високі.
Вони володіють:
1. стійкістю до температур — воді Антарктиди виявляється до 100 клітин бактерій на 1 грам, а в гарячих джерелах деякі мікроорганізми фотосинтезують при 75 оС.
2. стійкістю до кислого та лужного середовища, а також спирту — лише 70% бактерій знищуються алкоголями;
3. стійкістю до солей — у антарктичному озері Дон-Жуан вміст солей в 13 разів вище, ніж у морській воді, але в цьому озері живуть бактерії та дріжджі;
4. До іонізуючого випромінювання — D. radiodurans здатний виживати при дозі до 10000 Гр (для людини летальна доза радіації 5 Гр, для Escherichia coli - 2000 Гр).
Для поверхневих вод річок та озер характерні гнильні мікроорганізми (B. fluorescens, B. aquatile, B. violaceum, P. vulgaris, плісняві гриби та ін.).
Спробуємо розташувати джерела води за поширенням мікроорганізмів в порядку зростання:
вода з глибоких артезіанських свердловин;
розморожений лід — деякі бактерії та особливо спори грибків виживають при заморожуванні;
атмосферні опади збирають пил і мікроорганізми з повітря;
солоні водойми мають меншу мікробну різноманітність, оскільки клітинні мембрани багатьох мікробів пошкоджуються солями;
поверхневі водойми (ріки, озера, ставки, колодязі) мають найбільше мікробне видове різноманіття.
Сучасні бактерії здатні розкладати не тільки біологічні відходи, вони виконують важливі функції по руйнуванню токсичних органічних стоків підприємств, а деякі навіть концентрують токсичні важкі метали. Ці функції мікробів використовуються на станціях біологічного очищення води.
У природних водах особливо поверхневих завжди містяться певні мікроорганізми. Найбільша їх чисельність характерна для поверхневих стоячих водойм.
Мікробні показники
Споживання мікробіологічно-забрудненої води, як в питних так і в технічних цілях обмежена. Вона вимагає дезінфекції. Забруднення води мікробами визначається за рядом показників:
окиснюваність — характеризує кількість сильних окиснювачів використаних на руйнування органічних частинок і мікроорганізмів в об'ємі води. Це непрямий показник, оскільки окислюються не дише клітини мікроорганізмів, а також органічні домішки (феноли та ін.);
загальне мікробне число води, норма якого визначає кількість колоній, що виросли на поживному середовищі в 1 мл води при підвищеній температурі за певний час (24 або 72 години);
колі-титр — найменший об'єм води (в мілілітрах), що містить одну кишкову паличку;
колі-індекс — кількість кишкових паличок в 1 л рідини.
Нормативні показники для питної води можна знайти тут.
Інфекційні хвороби людини
Перелік інфекційних хвороб, які поширюються через воду дуже широкий. Відповідно до класифікації Всесвітньої організації охорони здоров'я до них відносять 17 основних захворювань. Ми коротко розкажемо про ті, які зустрічаються на території України.
Діарея
Діарея є однією з основних причин смертності дітей до п'яти років в бідних країнах (528 тисяч дітей щорічно). За даними офіційної статистики в Україні щороку реєструється 50 - 60 тис. випадків діареї у дітей, а гине від неї 20 - 30 дітей на рік.
Для неї є характерним рідкий стілець, який відбувається понад три рази на добу (за винятком дітей раннього віку). Її зазвичай викликають інфекції, що можуть бути викликані вірусами, бактеріями, найпростішими та гельмінтами. Шляхами поширення цих небезпечних мікроорганізмів часто є питна заражена вода і харчові продукти, низька санітарія (в народі діарею називають "хвороба брудних рук"). Інші симптоми можуть спостерігатися в залежності від збудника. Найбільшою небезпекою діареї є те, що вона супроводжується зневодненням, зниженням надходження поживних речовин і інтоксикацією організму.
В Україні вода з водопроводів централізованого водопостачання в більшості випадків є безпечною, оскільки хлор ефективний проти всіх видів мікроорганізмів, що зустрічаються в воді. Джерелом зараженої води найчастіше є джерела, колодязі, неглибокі свердловини та поверхневі водойми.
Крім води, зараженої фекаліями людей і тварин, шляхами зараження можуть бути також недостатньо оброблене м'ясо, брудні овочі та ін.
Холера
Її викликає наявність V. cholerae або холерного вібріона в воді. Це дуже небезпечна хвороба, яка характеризується гострою водянистою діареєю. Між інфікуванням і розвитком симптомів хвороби зазвичай проходить від 12 годин до 5 діб. Незалежно від віку, при тяжкому перебігу без відповідного лікування може призводити до смерті через кілька годин.
Попри небезпечність хвороби, у більшості людей не розвиваються її симптоми та вона може проходити в легкій формі, але при цьому в фекаліях присутні небезпечні бактерії, які є джерелом інфікування інших людей.
Джерелом зараження є вода з фекальним забрудненням.
Останнім гострим спалахом був випадок у 2011 році в Донецькій області. Було зареєстровано 33 випадки холери.
Тиф
Тифоїдна лихоманка є бактеріальною інфекцією кишечника і кровотоку. Її збудниками є Salmonella typhi та Salmonella paratyphi. Найпоширенішим шляхом зараження є питна вода та харчові продукти, а також контакт з інфікованими людьми.
Симптомами захворювання є стійко підвищена температура 39 - 40 °C і головний біль, закрепи або діарея, рожеві плями на грудній клітці, збільшення печінки та селезінки. Вони проявляються через 1-3 тижні після зараження.
Світова захворюваність тифом оцінюється приблизно в 17 мільйонів випадків на рік. В Україні зустрічаються поодинокі випадки, в середньому від 10 до 25 на рік.
Лептоспіроз
Це кишкова інфекція людини та тварин. На початковому етапі цього захворювання часто проявляються такі симптоми як головний і м'язовий біль, почервоніння очей, озноб, жовтяниця, крововиливи на шкірі та слизових, діарею і блювоту, висип. Частим проявом є легеневі кровотечі.
Лептоспіроз викликається патогенними бактеріями Leptospira spp. Зараження відбувається в результаті безпосереднього контакту з сечею інфікованих тварин або з забрудненими нею об'єктами: поверхневими водами, грунтом і рослинами. Лептоспіри можуть проникати в організм через пошкодження шкіри та слизових оболонок очей, носа і рота.
Тому шляхом зараження найчастіше є питна вода та купання в поверхневих водоймах, контакті з інфікованими тваринами.
Точна статистика по захворюваності на лептоспіроз не ведеться, але він зустрічається у всьому світі. Частота захворюваності оцінюється від 0,1 до 1% на 100 000 людей в помірному кліматі. Підвищений ризик зараження фіксується в періоди паводків та стихійних лих.
Лептоспіроз в Україні проявляється сезонно — навесні та влітку, коли люди проводять час біля водойм. Орієнтовна кількість хворих на рік в Україні коливається в межах 400 - 500 осіб.
Кампілобактеріоз
Це одна з найпоширеніших причин діареї. Бактерії Campylobacter зазвичай мають паличковидну або спиралевидну форму. В даний час до цього роду бактерій відносять 17 видів і 6 підвидів бактерій. Найпоширеніші з них C.jenuni та E.coli. Останню у нас заведено називати кишковою паличкою.
Інкубаційний період в даному випадку зазвичай може тривати 2-5, рідше до 1 - 10 днів з моменту інфікування.
Поширеними симптомами є діарея (іноді фекалії містять кров), підвищена температура, нудота і блювота, болі в області живота, слабкість. Зазвичай симптоми проходять через 3-6 днів.
Зазвичай одужання відбувається повністю і без ускладнень, цей збудник критично небезпечний для дітей раннього віку, літніх людей, та тих хворіє на імунодефіцитні стани.
До ускладнень можна віднести зараження крові, гепатити, панкреатити, а також в окремих випадках складніші системні ураження нервової та опорно-рухової системи.
Гепатити
Через воду передаються два типи цього вірусу А та E. Зараження відбувається шляхом споживання води або їжі (часто це фрукти та овочі) забруднених фекальними стоками. Також можна заразитися при близькому контакті з людиною.
Гепатит A — це гостре інфекційне захворювання, яке має також назви "хвороба Боткіна" і "жовтяниця". Інкубаційний період — 2 - 6 тижнів, а перебіг хвороби може тривати від 1 до 4 тижнів. До симптомів відносять: характерний жовтий відтінок шкіри, підвищення температура тіла (у перші 3 - 5 днів), загальна слабкість і зниження апетиту, знебарвлення калу, гострий біль у животі, вкрай рідко спостерігається печінкова недостатність.
Найлегше переносять цей тип гепатиту діти, часто спостерігається безсимптомний перебіг, що, до речі, небезпечно для оточуючих. Важливо розуміти, що чим старша людина, тим важче переноситься хвороба. Особливо небезпечна для літніх і людей з імунодефіцитом.
Варто зазначити, що в січні 2017 року Миколаєві було зафіксовано спалах гепатиту A з числом хворих в 93 людини. Причиною зараження стало споживання з водопроводу, яка не була достатньо знезаражена. Поширення гепатитів A та E в Україні оцінюється в кілька випадків тисяч на рік.
Гепатит E менш поширений, в цивілізованих країнах рідко зустрічаються спалахи захворювання, але не виключені поодинокі випадки. Симптоми та наслідки аналогічні до гепатиту A, але в даному випадку вкрай рідко можливий перехід в хронічну форму.
В Україні зустрічаються рідкісні поодинокі випадки цього вірусу.
Лікування від вірусів гепатиту на сьогодні не розроблено, людська імунна система перемагає їх сама.
Дерматомікоз
Ця назва об'єднує велику кількість грибкових захворювань стоп, шкіри голови, тіла. Симптомами є червоні плями, свербіння, сухість шкіри, лущення. Грибки поширені по всьому світу. Вірогідність зараження грибком існує при контакті зі стоячою водою поверхневих джерел, у воді громадських душів і басейнів, при використанні спільних з хворим рушників і близькому контакті.
Щоб уникнути зараження води грибками використовуються ефективні реагенти для знезараження, переважно вони містять хлор. Щоб позбавиться від грибкових спор на поверхнях, потрібно їх ретельне просушування.
Лікування проводять відповідно до тяжкості хвороби місцевими або системними пероральними протигрибковими препаратами.
Ціанобактерії
Синьо-зелені водорості або ціанобактерії самі по собі не є патогенами, але токсини, що виділяються деякими видами досить небезпечні. Люди можуть зазнати впливу цих речовин, як при питті такої води, так і при купанні в ній.
Ціанобактерії мають одночасно властивостями бактерій і рослин (водоростей), оскільки здатні до фотосинтезу.
Перебіг хвороб викликаних продуктами життєдіяльності синьо-зелених водоростей залежить від переважаючого типу бактерій і шляхи впливу води на людину.
Токсична дія визначається видом впливу на людину (пиття води або купання) та типом токсину:
гепатотоксини, що впливають на печінку — виробляються деякими штамами бактерій Microcystis, Anabaena, Oscillatoria, Nodularia, Nostoc, Cylindrospermopsis и Umezakia;
нейротоксини продукують Aphanizomenon и Oscilatoria;
гастро і нефротоксичні бактерії це Cylindroapermopsis raciborski.
Звичайно, не всі види бактерій виробляють небезпечні токсини, але одночасно не можна стверджувати, що вже відомі всі типи токсинів.
Найпоширеніші бактерії утворюють на поверхні води плівку, але якщо поширення їх сильне (як в Дніпрі), то вони займають всю товщу води переважно ближче до її водного дзеркала, оскільки їм необхідно сонце для фотосинтезу. Найнебезпечнішою для людського здоров'я є плівка, тому водозабір зазвичай ведеться з глибоких частин водойми.
Глобальним рішенням є зниження викидів поживних речовин, в першу чергу фосфатів. А також повноцінне застосування технологій знезараження та подальше очищення від продуктів знезараження на сорбційних фільтрах.
У водах Дніпра дуже поширені гепатотоксичні Microcystis і Oscillatoria, нейротоксичний Aphanizomenon і інші бактерії, тому купання в Дніпрі та пиття води без попереднього очищення не рекомендується.
Обростання техніки та деталей фільтрів
Важливо розуміти, що в знезараженій водопровідній воді, таких мікроорганізмів практично немає, свердловинна вода зазвичай теж не містить їх, але може бути заражена при пересуванні по трубопроводу. Що стосується поверхневої води, в тому числі води з колодязів, вона зазвичай має підвищений рівень забруднення.
Ряд бактерій може руйнувати навіть леговані сталі, не кажучи вже про залізні частини. Це спостерігається в водопроводах централізованого водопостачання, які покриті залізобактеріями тощо. Це пояснює те, що в великих містах України активний хлор не доходить до споживачів, але практично у всіх пробах води присутні завищені показники більш токсичних хлорорганічних речовин.
Інтенсивність обростання пластикових і керамічних поверхонь в першу чергу характеризується їх гладкістю — чим менше існує нерівностей на яких можна закріпитися, тим менше обростань буде спостерігатися.
Дезінфекція води
Для знищення як патогенних, так і безпечних мікроорганізмів, які викликають плівку на поверхнях контактуючих з водою використовуються різні технології знезараження.
Дезінфекція хлоровмісними препаратами. На сьогодні більш ефективного реагенту для знезараження води не існує. Хлор ефективний проти 99,9% мікроорганізмів. Цей метод ідеально підходить для застосування в системах централізованого водопостачання, води в басейнах і ін. Головною його перевагою є тривалий пролонгований ефект.
Озон — цей метод досить поширений сьогодні. Він також має високу ефективність, але не має пролонгованого ефекту, також утворює токсичні продукти взаємодії. Застосовується в промисловості та абсолютно не підходить для систем централізованого водопостачання, басейнів та ін.
Ультрафіолет — перевагою даного методу є відсутність реагентів і, відповідно, вторинного забруднення води. Але, на жаль, цей метод має відносно невисоку ефективність (90 - 95%) і при його застосуванні пред'являються високі вимоги до вихідної воді (прозорість, низька кольоровість та ін.). Тому УФ-лампи зазвичай використовуються, як додатковий елемент в будь-якій схемі водопідготовки.
Зворотний осмос — завдяки дрібним порам затримує 100% бактерій і вірусів, тому на виході ви отримуєте стерильну рідину. Цей метод оптимально підходить для питної води, як в промисловості, так і в побутових умовах. Для запобігання вторинному забрудненню рекомендується встановлення УФ-лампи після фільтра.
Іони важких металів ушкоджують деякі мікроорганізми. Їх додавання в розчини здатне уповільнювати обростання тари. Для цього часто додають розчини солей срібла.