Микрофлора открытых пресноводных водоемов

В основе классификации микрофлоры водоемов лежат биохимические свойства микроорганизмов - способность ассимилировать соединения азота и углерода в аэробных и анаэробных условиях.

жения и минерализации азотосодержащих веществ. Завершают процесс минерали­зации азотосодержащих веществ денитрофикаторы и азотофикаторы.

К микроорганизмам участвующим в круговороте углерода относятся группы кислотообразователей, щелочеобразователей и нейтральная группа.

С экологической точки зрения микрофлору водоемов принято делить на аутох- тонную и аллахтонную.

Аутохтонная микрофлора - естественная постоянная микрофлора данного во­доема. Огромное большинство видов, сюда относящихся, мезофилы-оптимум их роста при температуре 18-20°С. В водоеме с низкой температурой развиваются пси- хорофильные микробы, в горячих водоисточниках - термофильные. В целом аутох- тонная микрофлора способствует самоочищению водоемов.

Аллохтонная микрофлора поступает в водоемы извне - со стоками, смывами. Эта микрофлора в воде обычно длительно не сохраняется, так как водная среда, куда она попадает, по своему химическому составу, температуре, концентрации водород­ных ионов, как правило, не соответствует оптимальным условиям существования данных видов. Более длительному сохранению в водоемах аллохтонной микро­флоры может способствовать одновременное поступление в эти же водоемы суб­стратов, в которых находилась эта микрофлора (например - фекалий, мокроты).

Патогенная микрофлора относится к аллохтонной. Вопрос о том, могут ли об­ладать патогенностью для человека отдельные представители аутохтонной микро­флоры, обсуждался в начале главы.

По Л.В.Григорьевой (1975) формирование микрофлоры водоемов зависит от следующих факторов:

1. обилия и постоянства источников загрязнения;

2. близости и величины населенных пунктов, расположенных по берегам водо­емов;

3. сезонных и метеорологических факторов;

4. физико-химических особенностей водоема;

5. глубины водоема и характера донных отложений;

6. видового состава и количества гидробионтов;

7. широты местности.

Весь комплекс особенностей водоема, определяемый составом и количеством микроорганизмов в воде, содержащей органические и неорганические вещества в определенных концентрациях, обозначается термином сапробности (Sapros (греч.) - гнилой). Различают три зоны сапробности. Полисапробные зоны-зоны сильного загрязнения. В воде много органических веществ, мало кислорода. Микробный био­ценоз обилен, но видовой состав ограничен анаэробными бактериями, грибами, ак- циномицетами, т.е. микроорганизмами, вызывающими гниение и брожение. Количе­ство бактерий в 1 мл воды достигает миллиона и более. Мезасапробные зоны уме­ренного загрязнения с интенсивным процессом минерализации. Преобладают окис­лительные и нитрификационные процессы. Качественный состав микробиоциноза разнообразен. В основном это нитрифицирующие, облигатно аэробные бактерии, также виды Pseudomonas, Mycobacterium, Clostridium, Candida, Streptomyces, Flavo- bacterium и др. В 1 мл воды сотни тысяч микроорганизмов. Олигосапробные зоны -

чистой воды. Процесс самоочищения закончен, возможно небольшое количество ор­ганических соединений. Количество бактерий от десятка до тысячи в 1 мл.

Следует отметить, что патогенные микроорганизмы, попадающие в водоемы, достаточно обильны в полисапробных зонах, постепенно отмирают в мезосапроб- ных и практически не обнаруживаются в олигосапробных зонах.

Исходя из вышеприведенных соображений, присутствие тех или иных патоген­ных микроорганизмов в открытых пресноводных водоемах не является закономер­ным явлением. Еще в меньшей степени можно говорить о каком-то стабильном уровне содержания патогенных возбудителей.

Ниже приводятся материалы о патогенной микрофлоре открытых пресновод­ных водоемов по материалам работ последних десятилетий.

Гельминты. На большинстве территорий СНГ в воде чаще других обнаружи­ваются яйца аскарид. Так, по данным Н.Н.Еремеева (1953) яйца паразитов обнару­женных в воде рек и каналов по видовому составу распределялись следующим обра­зом: яйца аскарид -78,2%, широкого лентеца - 18,2%, власоглава - 2%, остриц - 1,6%.

Зараженность воды гельминатами на разных территориях колеблется в широ­ких масштабах. Так, на Украине она составляла, в районе Харькова, в среднем 2,4 яйца на 1 литр (С.М. Вишневская с соавт, 1956), в районе Львова на р. Полтаве от 0,3 до 9,5 на 1 литр (В.Ф.Малашенко, 1957). Значительно выше эти показатели в ка­налах, проходящих через территорию г.Ташкента (Е.А.Баннова, 1959). Здесь яйца гельминтов обнаружены в 5,5-19% проб. Повсеместно отмечается, что чем ближе от места выпуска сточных вод отбираются пробы, тем чаще обнаруживаются в них яй­ца гельминтов. Инфестированность водоемов зависит и от времени года. Яйца гель­минтов находят не только в воде, но и в донных отложениях.

Санитарно-показательная и условно-патогенная кишечная микрофлора. Санитарно-показательные микроорганизмы, о которых идет речь в этом разделе, не имеют самостоятельного патологического значения, но могут быть использованы как показатели микробного и, в частности, фекально-микробного загрязнения воды. В первую очередь используется общее микробное число (в 1 мл воды) и число Е.соїі (коли-индекс, коли-титр).

дренажных коллекторов и мелиоративных систем. Возбудитель проникает через по­врежденную кожу и вызывает раневые инфекции. Реже наблюдают гастроэнтериты при употреблении загрязненной воды. К часто находимым обитателям водоемов от­носятся также Mebsiella. По данным 'Γlιomas et al. (1959) изучивших 645 образцов воды из сельских водоисточников в Великобритании 50% штаммов выделенных при температуре 30°С составляли клебсиеллы, тогда как среди штаммов выделенных при 37°С 57% составляли Е.соїі. О присутствии К1еbsiellа в воде упоминают также Harlsson и Sparell (1965,1974).

Из обитателей кишечника человека и теплокровных в открытых водоемах не­редко находят энтерококки. Так по данным Муха и Даубнер (1961) в различных створах Дуная на территории Чехословакии в 1мл воды находилось от 4 до 18 энте­рококков. Nair et al. (1972) при исследовании проб воды из открытых водоисточни­ков Индии установил в 13,3% сильное загрязнение фекальным стрептококком. Н.А.Богатырева (1976) находила энтерококки в 95% проб ила и 80% проб песчаного грунта Воткинского водохранилища. Среди энтерококков 59% составляли E.faecium, 35% -E.faecalis и 9% - E.durans.

По данным Муха и Даубнер (1961) в воде Дуная на территории Чехословакии закономерно (хотя и в небольших концентрациях - от 3 до 10 на 50 мл воды) присут­ствие Сl.регfringens.

Интересные данные о санитарно-показательной микрофлоре ряда водохрани­лищ канала им.Москвы приводит Л.Е.Корш (1957). В Акуловском водохранилище, находящимся в зоне строгого режима общее микробное число в разные времена ко­лебалось от 18 до 60; а коли-индекс от 9 до 200; в Клязьменском водохранилище, находящемся в зоне охраны II пояса, соответствующие показатели были от 47 до 370 и от 23 до 6000; и, наконец, в Химкинском водохранилище, расположенном вне зон санитарной охраны, где имеется речной порт и пляжи общее микробное число коле­балось от 300 до 1800, а коли-индекс от 9 (зимой) до 22000 (осенью). Эти данные убедительно показывают зависимость аллохтонной микрофлоры от санитарного со­стояния окружающей водоем территории и особенностей использования самого во­доема.

Коли-индекс воды нижнего течения Камы в 1956-1985 гг. характеризовался следующими данными (Ю.Н.Почкин с соавт, 1987):

Таблица 2

Таким образом, уровень бактериальной обсемененности был невысок (А.В.Ставкин с соавт., 1985).

ных штаммов составили Enterobacter, 10%-Arisona, 5%-Proteus, 9%-Arinetobacter, 10%-Mогaxella, 28%-Аегоmonas, 6%-Vibrio 3%-Аlcaligens.

Имеется ряд работ отечественных исследователей, посвященных изучению фе­кальногозагрязнения сибирских рек. Так по данным А.А.Обгольц с соавт. (1969) на севере Тюменской области реки Обь, Таз, Пур, Нарым - мало загрязнены. Коли-титр колебался от 43 до 111. Исключение составляет приток Оби-Полуй, на котором сто­ит Салехард. Здесь часто выявлялись пробы с коли-титром менее 0,01. В верхнем течении Обь и ее притоки - Тура и Тобол загрязнены значительно - коли-титр менее 0,04 (В .И. Дьячков, 1969). Ангара, по данным Я.М.Грушко (1965), сильно загрязне­на: коли-титр 0,01 и даже 0,004. В.Ю.Андреянов и В.С.Малиновская (1970), изу­чившие коли-титр воды в р.Лене, установили, что выше населенных пунктов этот показатель колебался от 0,2 до 3, а ниже населенных пунктов от 0,4 до 0,001.

Ряд исследований посвященных санитарно-показательной микрофлоре прудов. Я.И.Костовецкий (1958) при исследовании небольших по объему воды и площади прудов на Украине установил, что микробное число колебалось от 2300 до 308000, а коли-титр от 15 до 0,0002. Сходное по замыслу исследование было проведено Ма1 апеу et al. (1962) в сельской местности штата Огайо (США). Среднее число ко­лоний в 100 мл воды составило 69000, кишечных палочек -23, энтерококков - 3,6, термостабильных бактерий 6 000, термофилов - 450, психрофилов - 1000. Авторы оценивают эти результаты исследования воды как благоприятные.

Приводим данные о непатогенной микрофлоре открытых водоемов по работам иностранных авторов. В Нигерии (ВІнш D. et а1., 1987) установлено значительное фекальное загрязнение прудов, рек, колодцев в течение всего года. На 100 мл воды число фекальных колиподобных бактерий варьировало от 760 до 17877, а фекально­го стрептококка от 678 до 17394. Наиболее загрязненными были пруды. М.М.АІ- Yebouri (1985) установил, что 80% колиморфных бактерий, выделенных из р.Тигр (Ирак) имели устойчивость к одному или нескольким антибиотикам. В Германии в питьевой воде выявились бактерии с антагонистическими свойствами к Е.соііи E.faecalis. Эти антагонисты относились к псевдомонадам (F.Wernicke, W.Dott 1987). В той же стране представители семейства Enterbacteriacea распределялись следую­щим образом: эшерихии (34,3%), цитробактерии (21,3%), энтеробактерии (17%), гафнии (13,8%), клебсиеллы (6,7%), серратии (45%).

По данным R.Melis єі аі .(1983), SA^sis єі аі. (1988), в колодезной и других водах, помимо Y.enterocolitica встречаются и непатогенные иерсинии, в частности Y.intermedia, Y.frederiksenii, Y.kristensenii.

Патогенная бактериальная микрофлора. Из открытых пресноводных водо­емов выделялась самая разнообразная патогенная бактериальная флора, но чаще всего в воде находили различные серовары сальмонелл. В таблице № З мы попыта­лись свести данные ряда этих исследований выполненных в последние десятилетия.

Об обнаружении сальмонелл из речной и озерной воды сообщают и многие другие авторы: КоЫ и Zibushka (1968), Каdlеоvа Оdlег (1972) - из Дуная; Fa⅛ и Mor­rison (1967) из рек штата Колорадо (США), Каmpelmocher et al. (1973) - из рек Рейн и Маас (по данным этих авторов водами Рейна ежесекундно в Голландию приносит­ся 50 млн. сальмонелл, а водами Мааса - 7 млн.) Оуе, Van Bockstael (1973) - из кана­ла Брюгге в Бельгии; Рагуегу et al. (1974) - из р. Майн во Франции, Вос^єгet al.

(1977) - из р. Икона на Мадагаскаре; Коminсаva et al. (1987) - р. Сазава в Чехослова­кии; Y.Моsе, W.Thiel, (1982) в Германии и др.

Таблица №3

Сальмонеллы в открытых пресноводных водоемах

В ряде исследований (R^ulet, 1982; О.Н. Яковлев, Ю.Г.Талаева, 1983) указы­вается на значительную и все возрастающую антибиотикоустойчивость штаммов сальмонелл, выделяемых из воды. Как видно из приведенных материалов в некото­рых случаях зараженность вод открытых водоемов сальмонеллами очень высокая, подчас не уступающая зараженности сточных вод. В ряде работ указывается, что на­ибольшая концентрация сальмонелл обнаруживалась поблизости мест спуска сточ­ных вод, причем сальмонеллы могут распространяться на большое расстояние от места выпуска стоков.

Так Gekdreich (Кн.: «Микробиология загрязненных вод» под ред. Митчел, 1976) указывает, что в штате Северная Дакота (США) на р. Ред Ривер сальмонеллы выде­лялись на расстоянии 35 км ниже места спуска сточных вод. Когда в эту реку стали поступать отходы переработки сахарной свеклы, то сальмонеллы обнаруживались и на расстоянии 118 км - 4-х суточного пробега воды. По данным Λndre et al. (1967) при температуре 21-29С сальмонеллы в прудах выживали до 2-х недель.

Если, как это следует из приведенных выше материалов, возбудитель паратифа B часто обнаруживается в открытых водоемах то сообщения о присутствии в воде

S. typhi (вне связи со вспышками) весьма редки (Л. Д.Жданова, 1957 г. - г. Ташкент; В.А.Яврумов с соавт. - р. Ока; А.М.Зарицкий с соавт., 1968 - на Украине). Мы не нашли в литературе ни одного указания на выделение из воды возбудителя паратифа А. В последние 2-3 десятилетия появилось немало сообщений о присутствии в воде открытых водоемов патогенных эшерихий. В частности Seigneurin et al. (1955) обна­ружили O26 и O55 в водоисточниках ,что совпало с заболеваниями детей. Моnnet et al. (1954,1965) во Франции из воды были выделены O55 и O111. Аналогичные со­общения сделали Yoshe-Рuгег (1965) в Израиле; Міііег (1967) в ФРГ-Zuppi et al. в Италии. В некоторых случаях патогенные эшерихии находились в значительном ко­личестве проб. Например, Zindе et al. (1970) обнаруживали их в 12% проб воды, а

T. В. Бей (1971) даже в 31,7%. Находили патогенные эшерихии в речной воде и дру­гие отечественные авторы: Л.В .Григорьева, Т.В. Старовойтова (1965), Г.А.Абрамович. Последняя исследовала 200 проб волжской воды в районе Саратова и 40 проб из воды сельских водопроводов питавшихся из Волги. Выделено 115 культур патогенных эшерихий, относившихся к О26, О55, О111 и О145.

Имеется значительная литература по обнаружению в открытых водоемах ши- гелл. Об этом сообщают Л.Д.Жданова (1957) в г. Ташкенте, В.Я.Ярумов, Л.А.Кирюшина (1958) на р. Ока; Ф.Н. Поддубный (1962) на р. Днепр; Л.В. Григорь­ева и Т.В. Старовойтова (1965); А.А. Обгольц (1969) на притоках Оби; Л.В.Горышина и Е.В.Патрищева (1969), Б.С. Руснак и О.И.Сафронова (1979) в Мол­дове. Последние авторы исследовали очень большое количество проб - 5090 нахо­дили шигелл в 0,82% проб речной воды и в 1,09% проб воды озер и водохранилищ. С такой же частотой выделялись шигеллы из 344 проб воды открытых водоемов - Л.В .Григорьевой, А.М. Зарицким (1971). Следует отметить, что всех перечисленных работах сообщается о выделении единичных культур шигелл (часто атипичных). Поэтому трудно согласится с указанием Г.И.Сидоренко с соавт. (1973) о том, что по обобщенным данным шигеллы выявляются в 15% проб.

В воде пресноводных водоемов неоднократно находили вибрионов, как холер­ных, так и неагглютинирующихся. Эти данные более подробно приведены в главе VI.

Многие исследователи, изучавшие присутствие возбудителей кишечных антро­понозных инфекций в воде, отмечают частое выделение атипичных культур, кото­рые по биохимическим и антигенным свойствам не полностью соответствуют эта­лонным штаммам. Многократно, пересевая и используя иные микробиологические приемы, в некоторых случаях удается добиться реверсии выделенных штаммов, иногда же эти ухищрения остаются безрезультатными (А.А.Ленцнер с соавт. 1959 и др.).

Из возбудителей зооантропонозных и зоонозных инфекций есть сообщения о выделении из воды микобактерий. В частности Kasatija et al. (1974) из 539 проб во­ды из различных поверхностных водоисточников в Квебеке (Канада) выделили 146 атипичных штаммов микобактерий, включая 12 штаммов Мycobacterium marinum. Kasda выделил М.avium-intracellulare из поверхностных вод с рН 4-4,5. В воде мико­бактерии могут сохраняться несколько недель.

Неоднократно описывались водные вспышки туляремии (см-главу VI), что ука­зывает на возможность присутствия возбудителя в воде, в том числе в высоких ши­ротах, например 73 с.ш. на восточном Таймыре (И.П.Алгазин с соавт. 1976).

Тесная связь лептоспирозов с водоемами общеизвестна, что, как и при туляре­мии, несомненно, указывает на присутствие патогенных лептоспир в воде, хотя вы­деление этих культур непосредственно из воды представляет немалые методические трудности. В качестве примера выделения лептоспир из воды поверхностных водо­емов можно привести работы МасіIoux (1962), Nguen, Dang Duo, Z.Mero (1982), R.Y.Diyksta (1971), удалось выделить из открытых водоемов Listeria monocytogenes.

В литературе последнего истекшего десятилетия появилось много исследова­ний,посвященных присутствию в водоисточниках иерсиний (Y.Weber und and, 1931; В.Г. Кузнецов, Р.Н.Реброва с соавт. 1985; В.Г.Кузнецов, 1987). Речь идет как об Y.еnterocоlitica, так и о Y.pseudotuberculosus. В некоторых случаях иерсинии выде­лялись с большим постоянством; например, по В.Г.Кузнецову (1987) иерсинии об­наруживались в 86-82% мест забора воды.

Патогенная вирусофлора. В открытых пресноводных водоемах чаще всего обнаруживаются энтеровирусы. По этому вопросу можно привести следующую сводку литературных данных.

Из иностранных авторов энтеровирусы в пресных водоемах выделяли также Francova (1964), Nestor (1967), Yrinstan et al. (1970), Wira et al. (1968), Dd Vecchio et al. (1969), ?\lbaiio, Dc Donato (1969), Рrimavesi (1970), Schuval (1970), причем по дан­ным последнего энтеровирусы обнаруживались в реке на 25 км ниже спуска стоков.

Вообще, присутствие энтеровирусов в открытых пресноводных водоемах явле­ние довольно частое. По мнению Г.И.Сидоренко с соавт. (1973) по обобщенным данным эта группа вирусов находится в 30-34% проб воды.

Помимо энтеровирусов в открытых пресноводных водоемах могут быть обна­ружены и другие вирусные агенты, но значительно реже. Мы уже упоминали об об­наружении в воде аденовирусов. Seigneurum et al. (1968), Т.С.Малаховой и

А.С.Лейбензон (1977), Walter et al. (1982), Ііагіеі et al. (1988), Nestoг et al. (1988). Кроме этих исследователей аденовирусы обнаруживали Welke et al. (1969), Grinstein et al. (1971).

Таблица 4.

Энтеровирусы в открытых пресноводных водоемах

Наконец, есть сообщения об обнаружении в речной воде реовирусов Меtcalf et al. в США, Yopkiewich et al. (1968) в Польше, Del Vacchio et al. (1969) в Италии, Ж- рєп(1970) в Африке, а также пикорнавирусов и вируса гепатита А (Walter R. еt аі.,1989) в Германии.

Важные исследования по вопросу вирусного заражения воды провела Г.А.Багдасарьян с сотрудниками (Багдасарьян Г.А, Мышляева Л.А, Недачник А.Е, 1982; Багдасарьян Г.А, Мышляева Л.А, Дмитриева Р.А., 1983). Согласно получен­ным данным вода открытых водоемов заражается вирусами в первую очередь за счет стоков из населенных пунктов. Полное смешение стоков с речной водой проис­ходит на расстоянии от 1-2 до 60 км от места поступления стоков. Расстояние, на котором могут завершиться процессы самоочищения от вирусных загрязнений, со­ответствует 3-5 суточному пробегу воды (это расстояние от 120 до 230 км). Разница зависит от величины первоначального загрязнения и гидрологических особенно­стей.

В 1 г фекалий может быть 10⁵ -10⁸ вирусных частиц, в 1 л сточных вод 10³-10⁶ вирусных частиц, в 1 л речной воды 10⁰ -10². Вирусы, находящиеся в воде, могут со­храняться в иле и организме гидробионтов. Критерии безопасности: для питьевой воды - отсутствие вируса в 400 л, реакционной воды и восстановленной воды - от­сутствие вирусов в 40 л.

Научная группа ВОЗ провела расчет возможного инфицирования населения при исследовании питьевой воды, содержащей 1 вибрион в 20 л воды. При этом оказа­лось, что в городе с населением 1 млн. жителей ежедневно будет заболевать клини­чески выраженными формами по 10 человек, к тому же будет много вирусоносите­лей. Исходя из этих данных для эпидемического благополучия необходимо, чтобы в 100 литрах воды отсутствовал бы вирус.

Работами ряда авторов, и в частности Магzaek V. Et al. (1980) установлено, что нет корреляции между титрами бактериальных индикаторов и наличием вирусов. Фаги являются более соответствующим индикатором в отношении энтеровирусов, чем кишечная палочка. Содержание фагов кишечных палочек менее 100 БОЕ/л от­ражает завершенность процессов самоочищения воды в отношении вирусного зара­жения. Помимо различного рода вирусов есть данные о присутствии в открытых во­доемах бактериофагов к возбудителям ряда бактериальных кишечных инфекций. Большинство современных вирусологов склонны рассматривать их как своеобраз­ный санитарно-показательный микроорганизм на зараженность данной воды вирус­ными агентами (подробнее см. в главе VI). С другой стороны, хотя сами фаги пато­логического значения не имеют, имеется тенденция рассматривать их присутствие в воде, как косвенный показатель инфицированности данной воды тем микробом, фаг к которому в воде обнаружен. Во всяком случае, следует указать, что фаги в воде обнаруживаются чаще, чем возбудители соответствующих бактериальных кишеч­ных инфекций. Приводим некоторые данные об обнаружении бактериофагов в во­доемах.

Г.К.Сергеев (1946) обнаруживал Соїі - фаг в открытых водоисточниках северо­восточного Ирана, куда, по мнению автора, он поступал с поверхности почвы. РВ. Чеботарева (1945) исследовала на присутствие свободных фагов 33 пробы воды из Волги в районе Волгограда и приток Волги р. Пионерки. Дизентерийные фаги най­дены в 32 пробах, брюшнотифозные в 25, паратифозные в 21, паратифозные А в 16 пробах. Концентрация фагов возросла после выпадения дождей. В мае-июне фаги обнаруживались в больших количествах, чем в сентябре-ноябре, Л.Д.Жданова (1958) в различных водоемах г. Ташкента, вода которых имела низкий коли-титр, выделяла брюшнотифозные и паратифозные А и В фаги. Л.В. Григорьева и Т.В.Старовойтова(1965) выделяли из воды дизентерийные фаги, фаги с патогенным и непатогенным сероварами E coli. В более поздней работе Л.В Григорьева (197 5) указывает, что в пресных водах на Украине кишечные бактериофаги обнаружива­лись в 68% проб. Е.Н.Миляева (19б9) находила брюшнотифозные и дизентерийные бактериофаги в 57% проб р.Самары и 17,8% проб волжской воды в районе г. Самары. Из этих рек наряду с фагами выделялись и возбудители соответствующих инфекции. В районе нижней Камы фаги обнаруживались в воде нечасто - в 2-65% проб (Ю.Н.Почкин с соавт, 1987).

Проведенные данные говорят о значительной частоте присутствия бактериофа­гов к возбудителям кишечных инфекций в открытых пресноводных водоемах.