Механизмы заражения поверхностных водоемов. Их патогенная микрофлора

Несомненно, что в настоящее время основным каналом заражения как пресно­водных, так и морских водоемов микрофлорой является спуск необработанных (или недостаточно обработанных) стоков городских и сельских населенных мест.

Патогенная микрофлора сточных вод

В состав сточных вод входят различные компоненты. В городских населенных пунктах это, прежде всего воды с взвешенными в них частицами, связанные с жиз­недеятельностью населения - экскременты, вода используемая для помывки, стирки белья, приготовления пищи, уборки помещений и т.д. Вторым, наиболее существен­ным, компонентом сточных вод являются стоки промышленных предприятий, кото­рые резко различаются, но своему химическому и бактериологическому составу в зависимости от характера промышленных предприятий. Третий, наиболее сущест­венный компонент стоков городов имеющих ливневую канализацию, это вода с на­ходящимися в ней ингредиентами, смываемыми с поверхности улиц, площадей, дворов и т.д. как при выпадении атмосферных осадков (а также таянии снега), так и при искусственной поливке улиц.

Сточные воды сельских населенных пунктов отличаются от городских, прежде всего тем, что их существенным компонентом являются стоки животноводческих ферм, тогда как стоки промышленных предприятий отсутствуют вообще, или удель­ный вес их ниже, чем в городах.

С эпидемиологической точки зрения наибольшую опасность, в смысле загряз­нения сточных вод патогенными микроорганизмами, представляют те компоненты стоков, которые связаны с жизнедеятельностью людей, разведением сельскохозяй­ственных и домашних животных, а также промышленными предприятиями по пере­работке животного сырья.

А ргюгікачественный и количественный состав патогенной микрофлоры сточ­ных вод должен зависеть от конкретной эпидемиологической коньюнктуры в дан­ном населенном пункте. Однако, фактический эпидемиологический материал по этому вопросу довольно скуден и в известной степени противоречив.

Аbou-Gareeb (1960) при исследовании 89 проб воды из р.Хугли и ряда каналов в г.Калькутта возбудитель холеры был выделен из 12 проб. Однако находки холерно­го вибриона довольно равномерно распределялись по времени. В более эндемичном по холере районе города вибрион был обнаружен только в одной пробе воды из 15.

Довольно противоречивые данные имеются и о связи заболеваемости сальмо- неллезными инфекциями и наличием сальмонелл в сточных водах. Если МсСоу (1963), Раgоn с соавт. (1974) указывают на наличие такой связи, то Вurmann (1967), проводивший в 1955-63 гг. эти исследования в Гельзенкирхене, пришел к выводу, что между обсемененностью воды сальмонеллами и заболеваемостью населения сальмонеллезами имеется лишь условная связь. По С.Н.Черкинскому с соавт. (1975) виды сальмонелл, которые вызывали заболевания среди населения, в воде обнару­живались очень редко.

Н.И. Окладников и И.С.Безденежных (1987) указывают, что в населенных пунк­тах ниже спуска стоков свиноводческих комплексов, где были животные поражен­ные сальмонеллезом, отмечались заболевания людей этой инфекцией, причем число их из года в год нарастало.

В отношении энтеротоксигенных E.coli установлено совпадение заболеваний с наличием возбудителя в стоках в сезонном разрезе. (Sato Mietal, 1983).

Больше всего данных о связи заболеваемости (и носительства) населения с на­личием соответствующих возбудителей в сточных водах имеется в отношении ви­русной микрофлоры. Известно более 100 типов вирусов, которые, паразитируя в кишечнике человека, могут попасть в сточные воды (Shuval, Katzenelson, 1976). Как и в отношении сальмонелл данные о координации между распространением тех или иных вирусных агентов среди населения и присутствии их в сточных водах проти­воречивы. Так если Ке11у с соавт. (1957), Ediquet с соавт. (1966) не смогли устано­вить такой связи, по Оzere с соавт. наличие полиовируса III типа в сточных водах одного населенного пункта Восточной Канады совпадало с эпидемической вспыш­кой полиомиелита, обусловленный вирусом этого типа, однако присутствие в сточ­ных водах полиовируса I типа не координировало с присутствием заболеваний, вы­званных этим типом вируса среди населения.

Большинство исследователей, изучавших вибриофлору сточной жидкости, все же указывают на ее связь с эпидемической ситуацией. Об этом в частности пишут Мельник (1947), Мендель (1946), Родос (1950) цитировано по Г.А.Багдасарьян, 1961. Вирусы полиомиелита обнаруживались в сточных водах - до, во время, и не­которое время после эпидемии. На наличие корреляции между присутствием энтеро - и аденовирусов в сточных водах и заболеваемостью населения соответствующими инфекциями сообщают также Lamb с соавт. (1964), Seigneurin с соавт. (1968), Г.Г.Турищева с соавт. (1969), С.Г.Дроздов и В.А.Казанцева (1977). Последние ука­зывают, что тот или иной тип энтеровируса выделяется из сточных вод тогда, когда примерно 10% детей были поражены данным вирусным агентом, и что, следова­тельно, исследование сточных вод дает возможность выявить наиболее распростра­ненные среди населения типы вирусов.

С точки зрения рассматриваемого аспекта определенный интерес представляют сообщения об обнаружении в сточных водах вакцинных штаммов вируса полиомие­лита в период проведения среди населения массовой иммунизации против данной инфекции. Об этом в частности пишут Веііпп с соавт. (1965), Zbrazilek et al. (1974, 1977). По данным Веііші et al. в Берлине в 1962 и 1963 гг. массовая иммунизация де­тей проводилась в феврале-апреле, а вакцинные штаммы в сточных водах появились через 1-3 недели после начала прививок и обнаруживались вплоть до июня, после чего эти штаммы не выделялись ни от населения, ни из сточных вод.

Интересные данные по этому вопросу приводят финские исследователи (Роугу Т.еі а1., 1988). Во время вспышки паралитического полиомиелита, данный вирус ти­па 3 обнаруживался в сточных водах Хельсинки и 13 других городах страны. После национальной прививочной кампании в 72 пробах сточных вод из 93 обнаружили несколько типов энтеровирусов, включая 5 типов, связанных с вакциной, но ни разу не был выявлен дикий полиовирус.

Имеются сообщения о том, и это вполне естественно, что наиболее богатая па­тогенная микрофлора характерна для сточных вод инфекционных больниц. Так А. А. Левит (1949) установил наличие в сточных водах одной больницы S.раratyphi В, причем этот микроорганизм распространялся по канализационному коллектору на расстоянии 19 км от больницы, тогда как брюшнотифозные палочки выявлялись только в непосредственной близости от больницы, и после впадения в коллектор стоков жилых домов и промышленных предприятий возбудитель брюшного тифа в сточной воде уже не обнаруживался. Нами в 1973 г. была расшифрована вспышка брюшного тифа в г. Сукарас (Алжир) в результате которой переболело более 60 че­ловек. Вспышка была обусловлена нарушением эпидрежима инфекционным отделе­нием местного госпиталя, в результате чего необеззараженные щавелевой водой стоки попадали в речку (уэд Зерга). В свою очередь воды из речки использовались в рынке (марше) для придания «товарного вида» овощам, фруктам, цветам и т.п. Воз­будитель был обнаружен в стоках речки на расстоянии до трех километров от места сброса сточных вод инфекционным отделением. Все штаммы были идентифициро­ваны в бактериологическом сервисе госпиталя Ибн Рош в Аннабе и подтверждены проф.А.Меред в институте Пастера (N. Khotko, 1974). О присутствии S.typhi в сточных водах больниц сообщают также В. С.Четвериков (1948), Г.А. Абрамович с соавт. (1954), причем по данным последних в стоках инфекционной больницы при­сутствовали также возбудители паратифов и дизентерии, несмотря на то, что в отде­лениях больниц экскременты подвергались дезинфекции. Из иностранных исследо­вателей о присутствии возбудителей кишечных инфекций в сточных водах меди­цинских учреждений пишут ОскеН et al. (1968) ^ulanges, Mayoux (1970). Представ­ляют интерес данные В.А.Прокопова (1977). Ссылаясь на материалы иностранных исследователей (Ckrke et al.) автор указывает, что в стоках городской канализации на 1 млн. кишечных палочек приходится примерно 15-20 вирусных единиц и от 0-4 до 120 возбудителей тифопаратифозных заболеваний.

Довольно обширная литература имеется о сточных водах туберкулезных лечеб­ных учреждений. В частности Кгеbs (1957) указывает, что в 1 л сточных вод тубер­

кулезных больниц было до 1000 палочек Коха, в то время как в городских сточных водах их концентрация была в 100 раз меньше. Еще большей была концентрация M.tuberculosis в сточных водах туберкулезных больниц по данным Вагнера с соавт. (цит. по Г.П.Яковлеву, 1961): от 10000 до 100000 в 1 л. О такой же концентрации возбудителя сообщают ‰fmann et al. (1962). О наличии микобактерий туберкулеза в сточных водах лечебных учреждений сообщается в работах D'Агса et al. (1969), Е.И.Гончарук и Я.Я.Деревянко (1976).

Разумеется, в сточные воды возбудители туберкулеза попадают не только со стоками туберкулезных больниц, но и от не госпитализированных больных, а также животных больных этой инфекцией.

В сточные воды возбудители зооантропонозов попадают преимущественно со стоками животноводческих ферм и предприятий мясообрабатывающей промышлен­ности. Например, Gilesie et al. (1963) в США, Веселинов с соавт. (1957) в Болгарии описывают нахождение L^mona в стоках животноводческих ферм. В.В.Влодавец, Г.П.Калина, Е.К.Гипп и др. (1979) показали, что сточные воды свиноводческого комплекса, даже подвергшиеся механической и двукратной биологической очистке, содержали 2,4х10⁶ бактерий ряда Escherichia, 2,1х10⁵ - E.Coli, 2,4х10⁶ -энтерококков, 1,1х10⁵ - протея, 3,0х10⁵ - аэромонад, 2,2х10² - сальмонелл.

Общее количество микробов в стоках свиноводческого комплекса в 100 раз выше, чем в хозяйственно-бытовых стоках. В стоках свиноводческого комплекса много споровых форм, дрожжей, актиномицетов, микроскопических грибов (Смир­нов с соавт, 1980).

В сточных водах птицефабрики протей обнаруживался в 86,5% проб, стафило­кокки в 37%, патогенные эшерихии в 12.4% (И.Ф.Ярмолик цит.

По А.W.Ноаdlеу еt аї. (1974) в стоках птицефабрики отношение сальмонелл к Е.со1і-1:500.Несмотря на наличие очистительных сооружений сальмонеллы распро­странялись на 5 км по течению. Об очень значительной зараженности стоков вете­ринарных учреждении сообщают Е.Л.Гончарук с соавт. (1977): 20% проб сточных вод содержали сальмонеллы.

Если животноводческие хозяйства являются основным фактором инфицирова­ния сточных вод возбудителями зоонозных инфекций в сельской местности, то в го­родах аналогичное значение имеют предприятия мясоперерабатывающей промыш­ленности. Имеются данные о присутствии в сточных водах разных патогенных мик­роорганизмов, например микобактерий туберкулеза (Stoll, 1956), однако больше все­го материалов относится к сальмонеллам. По Осkегt, Lerwein (1968) различные се- ровары сальмонелл были найдены в 66,7% проб сточных вод скотобоен. Еще чаще (в 86,6%) были обнаружены эти микроорганизмы в стоках мясоперерабатывающих предприятий ВЛ.Шигановой и Е.К.Гипп (Кн.:« Актуальные вопросы санитарной микробиологии».М., 1973, с.23). Заслуживает внимания работа Э.В.Говорухина (1969). Титры санитарно-показательных микроорганизмов в сточных водах Москов­ского и Можайского мясокомбинатов колебались: для Е.соїі от 10⁹ до 10⁴, для энте­рококков от 10^-2 до 10^-6, для протея от 10 до 10 В сточных водах были обнаружены сальмонеллы 30 различных сероваров. Чаще других S.thyphimurium, heidelberg, para­typhi В, stanleyoille, derbi. Несколько неожиданные результаты дала работа Leclers и

Оdeг (1975), сравнивавших микрофлору городских сточных вод и стоков боен. В го­родских стоках сальмонеллы обнаруживались чаще, чем в боенских, что автор объ­ясняет тем, что в сточные воды города эти микроорганизмы проникают не только со стороны боен, но также от населения - больных и носителей сальмонелл. С другой стороны, клостридии в боенских стоках встречались в 2-10 раз чаще, чем в го­родских, а стафилококки и фекальный стрептококк в 4 раза чаще.

Стоки предприятий мясоперерабатывающей промышленности, если они отво­дятся непосредственно в водоемы (пресноводные, морские) минуя общую сеть от­вода сточных вод, являются фактором загрязнения указанных водоемов. Аналогич­ное в принципе, но меньшее по значению, могут иметь предприятия рыбной про­мышленности - Vс.Соу (1963), Кєііet Lungnitz (1963). Последние в районе рыбоком­бината и гавани в 33 пробах из 42 обнаружили сальмонеллы 11 сероваров, а в месте спуска сточных вод бойни нашли сальмонеллы 12 различных сероваров в 19 из 21 взятой пробы.

Наконец следует учесть то обстоятельство, что стоки многих предприятий пи­щевой промышленности содержат такие компоненты как казеин, дрожжевой ауто­лизат, сыворотка, способствующие размножению ряда микроорганизмов (эшерихии, сальмонеллы, псевдомонады). Наиболее стимулировал накопление этих микроорга­низмов в сточной воде дрожжевой аутолизат. (Daubner und and., 1981).

Качественный и количественный состав патогенной микрофлоры сточных вод, помимо попадающих в них микроорганизмов, зависит и от ряда других факторов, из которых важнейшими являются химический состав сточных вод, концентрация во­дородных ионов, явления биологического антагонизма. Первые два фактора в ос­новном определяются характером стоков промышленных предприятий в общую систему канализации. Влияние перечисленных факторов анализируется в следую­щей главе.

Очевидно, что микрофлора сточных вод, в том числе патогенная, не может быть одинаковой, ни в различных населенных пунктах, ни в том или ином пункте в разные периоды времени и находится в зависимости от упомянутых выше факторов. Литературные данные о микрофлоре сточных вод весьма обширны. Ниже мы при­водим некоторые из этих материалов, опубликованных в последние десятилетия, при оценке которых следует учесть приведенные соображения.

В сточных водах могут обнаруживаться паразиты различных биологических классов - гельминты, бактерии, вирусы, грибы.

Н.А.Романенко и Н.И.Хижняк (1975) указывают, что в сточных водах могут быть яйца 15 различных видов гельминтов. Количество их может колебаться от 1 до 500 на 1 литр жидкости в зависимости от распространения гельминтозов среди на­селения. Постепенно яйца оседают на дно и погружаются в ил, откуда вновь могут попасть в воду.

По данным Rudat (1957) в 1 л обычных сточных вод городов находят до 5000­6000 яиц гельминтов, хотя при хорошо проводимых санитарно-гигиенических меро­приятиях количество яиц может быть значительно меньшим. Так, по материалам то­го же автора в 1948-1949гг. в сточных водах Берлина в 1 л содержалось 35 яиц аска­рид, в 1952-1953гг. - 15, в последующие годы не выше 10. В другом городе этой страны - Галле в период 1960-1967гг. среднее содержание яиц глист в неочищенных

сточных водах составляло 10 на каждый литр, но в отдельных пробах доходило до 100 на 1 л. Видовой состав яиц был следующим: Тaalnia - 38,03%; Аscaris Iumbri- coides - 29,46%; Enterobius wermicularis - 20,40%; Frichuris SP - 10,30%; Ауmenlepis sp. и Сарillaria sр. менее 1% (Осkегt, 1968). Strauch (1973) обращать внимание на значительную зараженность ила отстойников яйцами гельминтов. Даже после камер гниения яйца аскарид обнаруживались в 38% проб, Diphyllobothrium latum - в 99%. В Ташкенте в пробах сточных вод канализационных выпусков яйца гельминтов на­ходили в 40-50% проб (Е.А.Баннова, 1959). По данным Н.А.Романенко и Н.И.Хижняк (1975) в 1 литре сточных вод в Калининградской области содержалось от 2 до 21 яиц гельминтов, в Киевской от 3 до 12, в Кустанайской - от 1 до 18, в Мо­сковской от 3 до 13. В тропических странах в сточных водах находят яйца тех гель­минтов, которые не встречаются в странах умеренного пояса. Так по Rowan (1964) в сточных водах населенных пунктов Порто-Рико наряду с яйцами аскарид (в 70% проб) обнаруживались и яйца Schistosoma mansoni (60% проб).

Обстоятельная работа по изучению бактериальной микрофлоры сточных вод была опубликована Р.ВоШіпet al. (1979). На материале исследования сточных вод ряда французских городов авторы установили, что нагрузка санитарно­показательных бактерий в сточной воде в пересчете на 1 жителя выражается сле­дующими цифрами: колиформы 10¹¹ - 10¹² колонии, фекальный стрептококк 10⁹ - 10¹⁰, клостридии - 10⁸- 10⁹. Зафиксирован выраженный утренний пик фекального загрязнения. Прохождение сточных вод через станцию биологической очистки сни­жало количество санитарно-показательных бактерий на 90%. Из патогенных микро­организмов больше всего данных имеется о присутствии в сточных водах сальмо­нелл. Данные некоторых работ по этому вопросу сведены в нижеследующую табли­цу №1.

Приведенные материалы свидетельствуют о том, что присутствие сальмонелл в сточных водах закономерное явление, хотя частота их обнаружения колеблется в широких пределах: от нескольких процентов, до нескольких десятков процентов. В одних случаях в сточных водах выделяются несколько (4-6) различных сероваров, в других разнообразие сероваров может доходить до десятков.

Таблица №1

Сальмонеллы в сточных водах

Примечание:

* - указано число выделенных культур, а не число проб, где были сальмонеллы. **- исследовались сточные воды после прохождения очистки

Например, в Германии в округе Потсдам из сточных вод было выделено 53 раз­личных сероваров сальмонелл, из которых 43 встречались также у людей, а 10 были обнаружены только в сточных водах (Gasfmeier P. Und and, 1985).

Неоднократность опубликованных данных может объясняться несколькими причинами, о некоторых из них речь шла выше: конкретной эпидемической и эпи­зоотической ситуацией на территории, с которой собираются сточные воды, вхож­дение в состав исследованных сточных вод стоков предприятий, перерабатывающих животное сырье или, наоборот, стоков предприятий, химический состав которых неблагоприятно действует на сальмонеллы. Важное значение, несомненно, имеет методика исследования сточной жидкости - выделить патогенные микробы, и в ча­стности сальмонеллы, из такого субстрата как сточные воды - нелегкая задача, учи­тывая их огромную зараженность различного рода сапрофитами, условно­патогенной микрофлорой.

Сальмонеллы обнаруживали не только в самих сточных водах, но и в их осад­ках - иле (IInies, 1974; Strauch, 1973), причем последний ссылается на данные швед­ских исследователей, которые обнаруживали сальмонеллы в 90,9% проб свежего ила.

Значительно реже, чем сальмонеллы, в сточных водах обнаруживаются другие патогенные представители семейства Епterobacteriaceae. Тем не менее, сообщения об этом можно найти в литературе. Так Я.Меуег (1957) находил в сточных водах воз­будителей брюшного тифа и паратифа В. Эти же микроорганизмы и, кроме того, шигеллы содержались в сточных водах по данным Д.М.Бабова (1959).

Л.В .Григорьева с соавт. (1968) находила в 62% проб сточных вод г. Киева патоген­ные эшерихии (главным образом представителя серогруппы О - Аг-О20). Из других патогенных микроорганизмов в сточных водах часто обнаруживаются микобактерии туберкулеза (Кгеbs, 1957; Deneke, 1957; Г. Л.Яковлева, 1961; Hofmann et al, 1962; Е.И.Гончарук и Я.Я. Деревянко, 1976). Более подробно эти данные приводились вы­ше. Все исследователи, изучавшие зараженность сточных вод микобактериями ту­беркулеза подчеркивают длительность их сохранения в сточных водах и их осадках, способность хорошо противостоять различным методам очистки стоков.

Работы сравнительно недавнего времени сообщают о присутствии в стоках иерсиний, в частности ^ейегосоШюа, Y.intermedia, Y.kristensenii, причем если в пробах сточных вод сальмонеллы сохраняются до месяца, то иерсинии могут сохра­няться до полутора лет, (Langeland Y, 1983).

В последние десятилетия внимание исследователей привлек вопрос о контами­нации сточных вод псевдомонадами. По В.В.Влодавец и Н.И.Махонько (1980) си­негнойная палочка обнаруживалась в 27% проб сточной жидкости птицефабрик.

По D.W.Wheater et аЕ, (1980) Рseudomonas aeruginosa часто присутствовала в домашних и особенно госпитальных сточных водах. Авторы установили, что нали­чие псевдомонад в стоках связано с антропогенным фактором, тогда как загрязнение стоков выделениями животных не обеспечивает присутствие в них Р.аeruginosa. Концентрация псевдомонад в сточных водах колебалась от 2,6х10 до 4,8х10- клеток в 1м; (Leuenich H. und and, 1984).

Из микроорганизмов, обнаружение которых в сточных водах является редким явлением, можно упомянуть Listeria monocytogenes (Nquen Dang Due, Mero, 1971).

Несмотря на то, что санитарная вирусология сточных вод, значительно моложе аналогичного раздела бактериологии, к настоящему времени имеются многочислен­ные исследования, посвященные этому вопросу, в первую очередь относящиеся к энтеровирусам. В 1976 г. издательство «Здоровье» (Киев) опубликовало моногра­фию Л.В.Григорьевой и Г.И.Карчак «Санитарная вирусология сточных вод и их осадков». В книге обобщены значительные материалы по этому вопросу, как полу­ченные самими авторами монографии, так и заимствованные из литературных ис­точников.

Впервые вирус полиомиелита в сточных водах обнаружили в 1942 г. Ikiul и Fгасk в США и Kling et al. в Швеции. Позже аналогичные находки были сделаны Mесоllum et al. (1952), Магії (1955), Микик et al. (1956).

В 50-х годах появляются сообщения о присутствии в сточных водах и других энтеровирусов. Так КеПу, Landerson (1957), Кєііу,Winsser, Winkelstein (1957) при исследовании 308 проб сточных вод в двух населенных пунктах штата Нью-Йорк в 21% проб нашли полиовирусы, в 42% вирусы Коксаки. В некоторых пробах обна­руживались и те, и другие энтеровирусы. Несколько позже (1958) Маск et al. сооб­щили о выделении из сточных вод г. Ленсинг вирусов Коксаки. Несколько позже (1958) Маск et al. сообщили о выделении из сточных вод г.Ленсинг вирусов Кокса­ки, ЕСНО и полиовирусов (энтеровирусы обнаружены в 118 из 1403 проб - 8,4%).

Позднее энтеровирусы из сточных вод в США выделяли Wiley с соавт. (1962) в штате Айова; Zamb et al. (1964) в Чикаго, причем вирусы обнаруживались в 80% проб. Merell et al. (1968) в Калифорнии из сточных вод выделяли до 60 видов виру­

сов. В соседней Канаде энтеровирусы в сточных водах городов выделялись О7Єгєet al. (1961), Zaulkner et al. (1969), Lattar и Westwood (1977), причем последние в сточ­ных водах Оттавы помимо энтеровирусов обнаруживали также реовирусы.

Энтеровирусы выделялись и в сточных водах стран Европы: Италии (АІЬаііо, ВопєШ,1957), Финляндии (Lepinleimu, Feiitiiieii, 1963), Голландии ^rimavesi, 1955), Франции (Foliquet et al. 1966), Senault et al. 1965), Испании (Zucena F. et al. 1970); Verlinde (1974), Болгарии (Василенко, 1966), Чехословакии (Frankova 1965; Zdra- zilek, 1971), Румынии ^ilec et al, 1968), Польше (Zopkiewiez et al. 1972, I