Механизмы заражения воды в водопроводах; микрофлора водопроводной воды.

Степень развития водопроводных систем является точным показателем эконо­мического и политического уровня развития стран и регионов. В настоящее время в экономически развитых странах, не только городское население, но и значительная часть сельских жителей пользуются водой водопроводов.

нужд. Значение качества воды для здоровья человека, с эпидемиологической точки зрения сводится к очищению ее от возбудителей инфекционных (инвазионных) за­болеваний. К качеству воды хозяйственно-питьевых водопроводов предъявляются требования, регламентируемые соответствующими документами. Водопроводная вода, соответствующая этим требованиям, может употребляться для питья и других целей без дополнительной обработки. Поэтому с эпидемиологической точки зрения заражение водопроводной воды, уже прошедшей обеззараживание на головных со­оружениях водопровода, представляет особую опасность. В настоящем разделе под­лежат рассмотрению различные варианты заражения воды патогенными микроорга­низмами в системе водопровода.

По А.М.Аренштейн (1951) по своему происхождению микрофлора во­допроводных сооружений состоит из 2 групп организмов:

а) поступающих из водоисточников и прошедших через очистные сооружения;

б) населяющих очистные сооружения.

Организмы, о которых идет речь, могут быть микроскопическими (железобак­терии, сине-зеленые водоросли, жгутиковые водоросли и т.д.) и крупными (черви- нематоды, ракообразные, личинки насекомых).

Подробное исследование флоры и фауны водопроводной воды в ряде городов Украины /Днепропетровск, Кривой Рог, Мариуполь и др./ провел П.А.Герасимов (1938). В одном из городов в водопроводной воде был обнаружен планктон, кото­рый проходил через фильтры. В водопроводном колодце обнаружена пресноводная губка /Eрhydatia fluviatilis/. В ней обитали простейшие гидры, коловратки, олигохе­ты, нематоды. В водопроводной воде были обнаружены также малощитинковые черви. Они находились в тупиках сети. Помимо указанных организмов в пробах во­ды находились подвижные эвглениды, личинки хирономид, нити спирогиры, круп­ные простейшие водоросли /Stentor niger, Сolрidium, Lionotus/.

Как и А.М.Аренштейн (1951), П.А.Герасимов делит организмы, обитающие в водопроводной воде, на проходящие через фильтры, и вторая группа - обитатели во­допроводной сети. К последней относится организмы из группы Ргotozoa: Stentoг niger, Stilonichia myilis и др., из группы Rototoria - Rotifer vulgaris; из группы Vermes -Frilobus, Frichodorus, Prisma tolaimus, Mononchus, Аеlosomа, №is, могут быть обна­ружены личинки хиромонид.

Наибольшее значение в фауне водопроводной воды, П.А.Герасимов придает нематодам: /Γrilobus, Рrismа tolaimus, МолоисЬ^, ^chornes/ они оказались непара­зитическими, отличались устойчивостью к хлору и к поваренной соли. Количество этих червей доходило до 13-72 экземпляров на 1 литр.

О нематодах в водопроводной воде имеются данные. dιang et al. (1959, 1960). Обнаруженные черви оказались вида Diplogaster nudicapitatus из ряда Мonhysteга. По мнению автора, они могут проходить из воды реки и размножаться в очистных сооружениях. Помимо нематод обнаружены в некоторых пробах водопроводной во­ды цисты свободно живущих амеб.

Вопросу биообрастаний городской водопроводной сети в Воронеже посвящена работа А.А.Землянухина с соавт.

Е.Н.Аплаксина (1950) в 1 мл. московской водопроводной воды обнаруживала от 10 до нескольких сот (в весенне-летний период) микробных клеток. Микрофлора состояла из бесспоровых грамоотрицательных палочек, кокков и споровых микро­бов. Удовлетворительное качество воды по микробным показателям установил Э.А.Дик (1969) в Ишимском групповом водопроводе, протяженностью свыше 1700 км. Общее число микробов колебалось от 0 до 147, коли-титр лишь в единичных случаях был ниже 333.

Aeromonas hydrophila присутствовала в водопроводной воде г.Перт (Австра­лия), причем количество этих микроорганизмов увеличивалось в летнее время (Вш-ке еt аі., 1984).

В Индии в штате Ассам (Nair et al., 1972) 90,3% проб водопроводной воды были свободны от фекальных стрептококков, но 43% проб были заражены, Рs.Schindler (1984) находил Y.enterocolitica в 82 случаев из 1052 проб воды водопроводных сис­тем в Южной Баварии.

Помимо бактериальных микроорганизмов санитарно-показательного значения в водопроводной воде могут быть обнаружены другие бактериальные формы. Так Л.С.Гурвич (1956) исследуя коричневые хлопья, появившиеся в воде Красноярского водопровода, установил, что они оказались колониями нитчатых бактерий типа кла- до- и лептокрикса. Wolfe (1960) выделил из водопроводной воды г.Ричмонда светло­

коричневые волосоподобные бактерии, идентифицированные как С^оШик putealis (ОоиоЛпк fusca). Эти микроорганизмы способны концентрировать железо и марга­нец из весьма слабых растворов. В г.Медисон (США) Zueschow a.Mackenthum (1962) в воде из одного пожарного гидранта и одного малоиспользуемого крана нашли в большом количестве железо-выделяющие бактерии. Железобактерии, профилирую­щие сероводород и бактерии, минерализирующие белки, а также синие водоросли, были обнаружены В.И.Станкевичус в г. Каунас. Jraf Вакг (1973) сообщают о выде­лении ими из поверхностных систем водопроводов красных бактерий Согynbacterium rubrum, отличавшихся высокой терморезистентностью (до 80°С) и хлор устойчивостью.

С.І І.СоІІіі^ et аІ., находили микробактерии - M.каnsаsii и хєпорів водопровод­ной воде, последний вид сохраняется в горячей воду.

Z.Sekta et аІ .(1980) обнаружил вирусы полиомиелита в 5 из 74 (6,7%) водопро­вода г.Манитоба (США). В Германии (Walter R.,1982) энтеровирусы были найдены в 10,5% из 410 проб воды, прошедшей технологическую обработку. NR.Deetz et аІ. (1985) в Мексике обнаруживали в питьевой воде энтеровирусы и ротавирусы. Выде­лить энтеровирусы из водопроводной воды удавалось отечественным исследовате­лям. Так, Э.А.Рабышко (1974) из 64 проб водопроводной воды выделил 9 штаммов энтеровирусов. Т.С.Малахова, А.С.Лейбензон (1977) из 169 проб выделили 2,9% эн­теровирусы и аденовирусы. Л.Ц.Мац и Л.Е.Корш (1967) указывают, что коагуляция снижает количество вирусных агентов находящихся в воде на 95-99%, очистка ак­тивным илом на 90-98% т.е. не дают полного эффекта. Не погибают энтеровирусы под действием хлорирования в тех дозах, которые применяются для обеззаражива­ния воды от бактерии.

Имеются находки в очищенной водопроводной воде дизентерийных и брюшно­тифозных фагов в 0,38% случаев (Миляева Е.Н., 1969).

Таким образом, в ряде случаев в водопроводную воду попадают патогенные возбудители, что может быть причиной эпидемических вспышек (эпидемий) связан­ных с употреблением необеззараженной водопроводной воды. Механизмы зараже­ния водопроводной воды разнообразны, их удельный вес неодинаков на отдельных территориях и видимо может меняться со временем. Г. В. Султанов и Ю.П.Солодовников (1977) сообщают, что в Дагестане 52% водных вспышек было связано с ремонтными работами при повреждении магистральных линий, в 23% имело место неправильное оборудование головных сооружений, в 13% - использо­вание воды технических водопроводов и в 12% - плохое содержание водопроводной сети и водоразборных сооружений.

При анализе 36 эпидемических вспышек, связанных с зараженьями естествен­ных водопроводов различными патогенными возбудителями, нашими исследова­

ниями установлено, что самой частой их причиной было нарушение герметичности водопроводной сети при не герметичности стыков, разрыва труб, что оказалось следствием гидравлических ударов при резких изменениях давления в сети. Это создавало условия подсоса загрязнений, когда давление в трубах падало. Вспышки такого рода описывают В.М.Львов (1952), А.Г.Малиенко-Подвысоцкий (1956), Н.И.Волович (1956), Сennate, Oioffi (1957), А.Ю.Бабаев и Р.Г.Сендов (1958), Nico­demus, Orman (1959), М.Г.Коломийцева, Л.Л.Нагнибеда (1960), В.П.Беликова и Е.Н.Колосов (1960), Г.Р.Гаджиева, А.Масланов (1963), Swann (1968), Раttanayak с соавт. (1968), Napoli et al. (1968), В.Н.Никифоров с соавт. (1974), Г.В.Султанов, Г.Р.Гаджиева (1976) и др. На вспышки этого генеза пришлось 44,4% вспышек о ко­торых мы собрали сведения.

Так, В.М.Львов (1952) наблюдал заражение минеральных вод, отводившихся от источника чугунными трубами, имевшими течь на стыках. Трубы были уложены в бетонных кольцах, не скрепленных между собой. Сточные воды из канализации, проходившей на расстоянии 17 метров, проникли в бетонную трубу, скапливались, при снижении давления в трубах, проводивших минеральную воду, засасывались.

В г.Св.Мария (Италия)возникла эпидемия брюшного тифа, причиной которой было засасывание канализационных вод в водопровод работавший с перебоями ^enname, Goffi 1957).

Следует указать, что причины вакуума в трубах могут быть различны: при ава­рии, когда для ремонта отключаются тот или иной отрезок сети, недостаток воды за­ставляет поочередно выключать тот или иной участок сети; вакуум создается в верх­них участках сети в часы водозаборного пика. Г.Р.Гаджиева и А.М.Асланов (1963) в Дербенте наблюдали в 2-х жилых кварталах резкое ухудшение качества питьевой водозаборной воды. Удалось установить, что от водопроводной сети шло ответвле­ние с канализацией. Ответвление оказалось заброшеным, в нем было отрицательное давление. Из-за неисправности канализации сточные воды попадали в заброшенную трубу, а оттуда в водопровод.

Причиной крупной эпидемии брюшного тифа (933 больных) в г. Биттипалья (Италия) было затекание стоков в месте перекрещевания водопроводной и канали­зационной труб (Napoli et al, 1968).

Г.В.Султанов и Г.Р.Гаджиева (1976) наблюдали заражение воды водопровода в результате пробоин в асбестоцементной водопроводной трубе. В эти пробоины по­ступали канализационные воды, сеть которых проходила на расстоянии 20-З0м от водопроводной. Подсос канализационных вод происходил в результате перебоев в подаче воды, что в свою очередь приводило к возникновению вакуума.

С нарушением режима работы фильтровальных установок на станции водо­снабжения была связана очень крупная вспышка криптоспоридоза (охватила 13000 человек). Заболел 41% потребителей воды (Науes Е.Н. еt аї., 1989).

Близки с предыдущими по механизму заражения водопроводной воды те слу­чаи, когда ее инфицирование связано с неквалифицированно проведенными ре­монтными работами. По нашим данным, такие случаи составили 13,9% всех зараже­нии. Примерами таких ситуации являются описания Микаэлян В.Г. (1948), А.М.Семашко и Э.Н.Паненко (1956), Jonzales (1957), Randel, Bovee (1952), Н.Л.Сусликов, В.Г.Гєоргиєв(1972) и др.

А.М.Семашко и Э.Н.Паненко (1956) описывают вспышку дизентерии Зонне. Появлению заболеваний предшествовала авария на водопроводной сети, заложен­ной в одних траншеях с ветхими деревянными канализационными трубами, повреж­денными во время ремонтных работ. Контакт сточных вод с ремонтировавшимися водопроводными трубами длился 14-16 часов, органолептические качества воды в этот период резко ухудшились. Из воды водопровода ниже места аварии выделена шигелла Зонне. В ближайшие дни после описываемых событий появились желудоч­но-кишечные заболевания дизентерии, а потом несколько тифопаратифозных забо­леваний. Таким образом, имело место сочетанной водной вспышки нескольких ки­шечных инфекций.

В Толедо (Испания) в мае-июне 1956г. возникла крупная вспышка брюшного тифа (174 человека больных). Причиной вспышки, по мнению автора (Jonzales, 1957), был ремонт в течение 8 часов водопроводной магистрали. Рабочие пользова­лись кирками и лопатами, которыми они 2 дня раньше чинили канализацию.

Важным механизмом заражения патогенными возбудителями сети хозяйствен­но-питьевых водопроводов является их соединение с техническими (производствен­ными) водопроводами. Эти системы водоснабжения используются для подачи на предприятия воды для технических целей. Вода в них не подвергается очистке и обеззараживанию, или проводится не в полном объеме. К воде технических водо­проводов не предъявляются требования, которые регламентируют качество хозяй­ственно-питьевых водопроводов. Предусматривается, что соединения обеих систем были исключены. Запрещается использовать воду технических водопроводов не только для питья, но и для других хозяйственно-бытовых целей, например, купания, стирки. Однако практически нарушения этих положений могут встречаться, и обу­словлены недостатком или перебоями в подаче воды хозяйственно-питьевых водо­проводов. Встречаются случаи, когда рабочие промышленных предприятий пред­почитают употреблять для питья воду технических водопроводов из-за более прият­ных органолептических свойств: отсутствие запаха хлора, более низкая температура летом и т. д.

Соединения хозяйственно-питьевых и технических водопроводов, использова­ние воды последних для питья или иных бытовых целей, явилось причинами воз­никновения вспышек инфекционных заболеваний. /А.И.Бенсман,1936; К.О.Бенштейн и О.К.Филиппова,1950;Л.И.Лось,1955;С.Н.Черкинский,1942;

Н.И.Волович, 1956; Ресzenik et al., 1956; Л.И.Лось с соавт. 1956; Р.А.Тер-Погосян и Л.А.Камалян, 1959/. По данным Wolman и Jorman в США с 1930 по 1936 гг. зареги­стрировано 14 вспышек: 139 брюшного тифа и 563 диарей, обусловленными соеди­нениями безопасных и загрязненных водопроводных сетей.

Л.И.Лось с соавт. (1956) указывает, что на участках, где есть технический водо­провод, заболеваемость тифо-паратифозными инфекциями в Саратове, была в 3-5 раз выше, чем на тех участках, где технические водопроводы отсутствуют.

В Выборгском районе Ленинграда на некоторых заводах в 1933-1934 гг. была отмечена высокая заболеваемость брюшным тифом, установлено, что вода одного дома, где проживало много рабочих, имела низкий коли-титр (0.1), тогда как в со­седних домах вода была удовлетворительной. Удалось установить, что при построй­ке этого дома, воды не хватало, и верхние этажи дома были соединены с техниче­

ским водопроводом. После отключения технического водопровода заболеваемость прекратилась.

В начале 70-х годов в Саратове, расположенном на берегу р. Волги, зарегист­рирована эпидемическая вспышка, вызванная нарушениями в эксплуатации техни­ческого водопровода. В этот период в городе были выявлены заболевания холерой eltor и случаи носительства. Возбудитель холеры эль тор многократно выделялся из реки. Однако систематические исследования воды городского водопровода неиз­менно показывали ее высокое качество, так как водопровод имел современную сис­тему очистки и обеззараживания воды. На фоне заболеваемости холерой, в боль­шинстве случаев связанный контактом населения с рекой (купание, рыбная ловля и т.д.), возник более интенсивный очаг инфекции среди рабочих, занятых постройкой нового цеха одного из заводов (среди рабочих других цехов данного предприятия заболеваний и носительства не было). На стройплощадку была проведена ветвь питьевого водопровода, при исследовании воды из крана этой ветки был выделен возбудитель холеры. Завод имел систему технического водопровода, подававшего воду из реки без всякой обработки, поэтому было сделано первоначально предпо­ложение, что на стройплощадку по ошибке была выведена ветвь технического водо­провода. Проверка показала, что выведенная на площадку ветвь с краном действи­тельно оказалась ответвлением питьевого водопровода; в отличие от всех остальных участков именно из этого крана поступала зараженная вода. Генез этого явления оказался следующим: на заводе имелся крупный бойлер для технической воды, за несколько месяцев до описываемых событий произошла авария технического водо­провода, и вода перестала поступать в бойлер. Поскольку бойлером необходимо бы­ло пользоваться, администрация самостоятельно подключила к нему питьевой водо­провод. Спустя некоторое время авария на техническом водопроводе была ликвиди­рована, и техническая вода вновь стала поступать в бойлер, который позабыли от­ключить от сети питьевого водопровода. Таким образом, обе сети: техническая и питьевая оказались соединенными бойлером (см. схему- рис.1). Поскольку давление в техническом водопроводе в несколько раз превышало давление в питьевом, то по­степенно весь бойлер оказался заполненным технической водой, более того техни­ческая вода вытеснила питьевую из участка сети хозяйственно-питьевого водопро­вода примыкавшего к бойлеру. Именно от этого участка сети и был сделан отвод с краном на стройплощадку нового цеха.

Рис. 1.

Другой из причин заражения воды водопроводной сети являются неисправно­сти и различные иные дефекты работы водопроводных колонок. По нашим материа­лам именно такой механизм заражения водопроводной воды имел место в 11.1%. Чаще всего происходит проникновение атмосферных или талых вод в смотровой колодец колонки. В этих водах могут быть смываемые с поверхности возбудители инфекционных заболеваний. При отсутствии герметичности жидкость, содержащая­ся в смотровом колодце, может попасть в систему водоснабжения. Вспышки такого рода неоднократно описывались в литературе (С.Н.Черкинский, 1942, И.И.Беляев, 1945, 1954, А.В.Конахевич и Г.Е.Лапинин, 1957, А.П.Анохина с соавт, 1961 и др.).

С.Н.Черкинский (1942) описывает вспышку брюшного тифа в городе В, охва­тившую людей (42 человека), проживавших на ограниченном участке. Удалось ус­тановить, что причиной было затекание атмосферных вод в люк смотрового колодца системы Черкунова и засасывание этой воды в трубу, подающую воду благодаря не­совершенству конструкции колонки.

А.П.Анохина, Л.А.Белякова, Н.М.Горшкова, Т.П.Межуева (1961) наблюдали вспышку дизентерии в одном поселке Самарской области. Заболели 80 человек, пользовавшиеся водой из определенной колонки, в которой была найдена шигелла Зонне. Всего в 1 м от колонки находился сборник нечистот. Кроме того, в смотровой колодец колонки сверху попадали поверхностные воды. Само устройство колонки было неисправным, что создавало возможность подсоса жидкости, скапливавшейся в смотровом колодце, в трубы по которым шла водопроводная вода.

Выше приведенными вариантами заражения водопроводной воды в сети, ко­нечно, не исчерпываются все возможности инфицирования этой воды. Подчас соз­даются весьма своеобразные ситуации. Например, Zingelbacy Раbst (1962) отметили резкое ухудшение водопроводной воды (коли-титр-1) в г.Хемниц (ФРГ). Ранее при­чиной ею было интенсивное микробное заражение уплотняющей веревки, вставлен­ной в стык труб, веревка выпячивалась в просвет трубы, вода приобрела нормаль­ные свойства после дезинфекции уплотняющей веревки.

Источником заражения опреснительной воды по Л.В.Пархоменко с соавт. (1985) могут быть комплекты солей для минерализации, чаще всего вода заражается таким образом E.doacae.

Заражениями воды в водопроводной сети не исчерпываются все возможности инфицирования воды поступающей потребителю. Нельзя исключить возможность ее заражения в резервуарах для хранения воды (баках, цистернах), небольших емкостях типа бачков и графинов и даже в самой посуде, из которой употребляется вода.

Staac (1962) в Германии при исследовании 681 пробы питьевой воды в цистер­нах кораблей морского флота установил, что в 29.5% микробное число оказалось выше 1000. Лишь в 29,2% проб не было найдено бактерий, являющихся показателя­ми фекального загрязнения воды. В ряде проб обнаруживались E.coli (в 100 и менее мл. воды), протей, В/pyocyaneus. Автор указывает, что 66,7% проб питьевой воды в цистернах признаны неудовлетворительными.

Описана вспышка гастроэнтерита, возникшая на борту крупного судна обу­словленная патогенным сероваром Е.соїі. Вспышка бала связана с заражением воды

главного питьевого резервуара судовой системы водоснабжения. Заболели 251 пас­сажир из 1632 и 51 член экипажа - из 790. (О.Маbоnу М.С. еt аї., 1986).

Гигиеническая оценка водоснабжения пассажирских железнодорожных ваго­нов, проведенная Е.Н.Ковригиной с соавт.(1974) показала, что на головных водо­проводных трубах Е.соїі найдена в 42,7%, в штуцерах в 16,6%. С длительностью эксплуатации вагонов, зараженность воды в баках увеличилась, так как после окон­чания рейса баки не всегда полностью освобождаются от воды, в результате чего вода в них застаивается.

Не исключена возможность заражения воды в посуде, из которой она употреб­ляется. Исследования были проведены в 1928г. Б.И.Курочкиным и К.Г.Емельяновым, из бачков для кипячения воды на речных судах и дебаркадерах в районе Астрахани и, из, прикованных к ним цепочками кружек. Среднее микробное число в воде бачков составило 115, а в кружках - 9911, т.е. вода в кружках была в десятки раз грязнее чем в бачках. Видимо, общественные кружки заражаются как грязными руками, так и от слизистой рта. Проведенная работа В.Н.Ломакина и В.В.Нодколзина (1958) по изучению сатураторных установок в Москве, позволила в 3 из 43 проб воды найти Е.соїі, с такой же частотой этот микроб был найден в сиро­пе. Из 264 проб с оборудования в 9 найдены Е.соїі. Авторы полагают, что в основ­ном стаканы заражались при соприкосновении с площадкой для мойки.

Не исключено заражение воды используемой для мойки посуды с серьезными эпидемиологическими последствиями. Такой случай описывается С.Н.Черкинским (1945), когда брюшным тифом заболело 95 человек. Источником инфекции оказа­лась бактерионосительница, работник столовой, а причиной вспышки - неправиль­ное устройство моечной (посуда заражалась в моечном корыте).

В заключение главы приводим некоторые обобщающие данные о механизмах возникновения водных вспышек кишечных инфекций, заимствованные из работы В.Б.Нестеровой (1971). По данным Уолмани и Гормана в США и Канаде в 1920- 1929гг. причинами водных эпидемий брюшного тифа и дизентерии были:

1) неудовлетворительный контроль очистки воды - 54.1%,

2) употребление грунтовых вод без очистки - 14.7%,

3) загрязнения водосборной системы (каптажи, источники) - 14,7%,

4) заражение воды в распределительной системе (резервуары, сеть) -9,2%

5) употребление без очистки воды поверхностных водоемов - 2,3%

6) загрязнение резервуаров - 1,4%

7) прочие причины - 1,7%

Причины водных вспышек дизентерии в России за период с 1958 по 1967 годы.

Таблица 7

Далее автор приводит сведения о причинах водных инфекций в США (399 вод­ных вспышек с 115000 заболевшими) в 1920-1936 г.г.:

1) недостаточный контроль обработки и хлорирования воды -46,7%,

2) загрязнение сети поверхностными и канализационными водами -19,7%,

3) соединение питьевых сетей с другими водоводами - 11,3%,

4) загрязнение подземных источников - 5,7%,

5) загрязнение открытых водоемов на территории санитарных зон -3,9%,

6) прочие причины - 13,1%

Автор проанализировала причины 115 водных вспышек дизентерии в России за период 1958-1967г.г. Результаты представлены в таблице №7.