Микробиология - это наука, изучающая жизнь и развитие живых микроорганизмов (микробов). Микроорганизмы - самостоятельная обширная группа одноклеточных организмов, связанных по своему происхождению с растительным и животным миром.
Развитие микробиологии началось еще во времена древности, когда медики впервые предположили, что «зараза передается от человека к человеку» через каких-то живых существ. В результате последующего развития естественных наук появились специальные методы научных исследований, позволившие ученым окончательно убедиться в этом утверждении.
Среди выдающихся ученых-микробиологов можно выделить Л. Пастера, Р. Коха, И. И. Мечникова, Д. И. Ивановского.
Классификация возбудителей инфекционных заболеваний.
По морфологическому строению все возбудители инфекционных заболеваний подразделяются на: микробы (бактерии); спирохеты; риккетсии; вирусы; грибки; простейшие.
Бактерии - это одноклеточные микроорганизмы.
По своему морфологическому строению бактерии чрезвычайно разнообразны. Наиболее часто встречаются следующие виды бактерий :
- кокки - бактерии шарообразной формы, одиночные или парами, а также в виде цепочек или образующие гроздья. К ним относятся диплококки, стрептококки, стафилококки. Они вызывают различные заболевания, такие как скарлатина, менингит, гонорея и др.;
- бациллы - бактерии палочкообразной формы, имеющие достаточно большое распространение в природе. Они вызывают очень тяжелые инфекционные заболевания - дифтерию, столбняк и туберкулез;
- спириллы - извилистые клетки, напоминающие штопор. Они являются возбудителями летоспироза и сифилиса. Латинское название возбудителя сифилиса звучит довольно красиво - Spiroheta palida (бледная спирохета);
Все микробы по типу дыхания делятся на две группы:
- анаэробы - хорошо размножаются только в отсутствии кислорода (возбудители столбняка, ботулизма, газовой гангрены и др.)
- аэробы - живут исключительно в кислородной среде.
Клетка бактерии состоит из следующих элементов: оболочка, протоплазма, ядерная субстанция. У некоторых бактерий из наружного слоя оболочки формируются капсулы. Патогенные бактерии способны образовывать капсулу, только находясь в организме человека или животного. Образование капсулы - это защитная реакция бактерии. Бактерия внутри капсулы устойчива к действию антител.
У многих палочковидных бактерий внутри тела, посередине или на одном из концов имеются характерные образования - эндогенные споры круглой или овальной формы. Споры появляются при неблагоприятных внешних условиях существования бактерий (недостаток питательных веществ, наличие вредных продуктов обмена, неблагоприятная температура, высушивание). Одна бактериальная клетка образует одну эндоспору, которая, попадая в благоприятную среду, прорастает, образуя одну клетку. Споры устойчивы к внешним воздействиям.
Многие бактерии обладают активной подвижностью. Подвижными являются все спириллы и вибрионы. Подвижностью характеризуются и многие виды палочковидных бактерий. Кокки неподвижны, за исключением единичных видов. Подвижность бактерий осуществляется при помощи жгутиков - тонких нитей, иногда спиралеобразно извитых.
У некоторых патогенных микробов при определенных внешних воздействиях можно достигнуть ослабления или даже потери болезнетворных свойств. Однако при этом способность их при введении человеку вызывать невосприимчивость к заболеванию, или иммунитет, сохраняется. Указанное положение легло в основу получения живых ослабленных вакцин, которые нашли широкое применение в профилактике заболеваемости с помощью прививок.
Для распознавания и изучения особенностей различных видов микробов пользуются посевом их на искусственные питательные среды, которые готовят в лабораториях. Патогенные микробы растут лучше, если питательные среды по составу полнее воспроизводят условия их питания в живом организме.
Спирохеты (возбудители возвратного тифа, сифилиса) имеют форму тонких, штопорообразных, активно изгибающихся бактерий.
Впервые риккетсии были обнаружены и изучены американским микробиологом Риккетсом. Переносчиком риккетсии являются насекомые и клещи. Заболевания, вызываемые различными видами возбудителей этой группы, получили название риккетсиозов: сыпной тиф, пятнистая лихорадка Скалистых гор, сыпной тиф, Ку-лихорадка и др. В отличие от бактерий они не растут на искусственных питательных средах.
Вирусы - это мельчайшие микроорганизмы, размеры которых измеряются в миллимикронах. Увидеть вирусы можно только при очень большом увеличении (в 30 000 раз) с помощью электронного микроскопа.
Они очень примитивно устроены. У них нет клеточной оболочки в обычном понимании или каких-либо сложно организованных структур и не обнаруживается метаболизм. Они состоят из нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), окруженной белковой оболочкой. Главный компонент вирусов - нуклеиновая кислота - представляет собой соединение, которое служит материальной основой наследственности и многих других явлений жизни. Их жизнедеятельность обеспечивают РНК или ДНК клеток хозяина.
Некоторые вирусы обладают очень коварной способностью - внедряясь в клетку, оставаться в ней в латентном («сонном») состоянии очень долгое время (в некоторых случаях на протяжении всей жизни хозяина). Так проходят месяцы и годы, и как только организм ослаблен (по разным причинам - стресс, авитаминоз, заболевание), вирус тотчас же реактивируется, т. е. проявляет свою активность или агрессивность. Другими словами, латентная инфекция переходит в острую или хроническую форму. Особенно опасны для человека те вирусы, которые встраиваются в наследственные субстраты клетки (ее хромосомы) и становятся, таким образом, составной частью генома человека. Это, например, вирус иммунодефицита человека. Известно также, что некоторые вирусы обладают способностью, проникнув в клетку, нарушать механизмы роста и развития, превращая ее в раковую клетку.
Во внешней среде они практически не живут. Дезинфицирующие вещества, солнечный свет, ультрафиолет, нагревание убивают большинство вирусов. Однако среди них есть и очень стойкие. Например, вирус болезни Боткина (инфекционный гепатит, или желтуха) погибает лишь при температуре 100°С и 45-минутном кипячении.
К вирусам относятся возбудители гриппа, ящура, полиомиелита, натуральной оспы, энцефалитов, кори, СПИДа и других заболеваний.
Лечение вирусных заболеваний очень сложное, но небезнадежное дело. На сегодняшний день самая эффективная защита от различных вирусов - прививки (превентивный способ защиты). С их помощью можно создать в организме достаточно мощный и эффективный заслон против большого числа вирусов, повысить активность иммунной системы, ее защитные механизмы.
Многие вирусы обладают уникальной способностью изменять свои наследственные качества, т. е. мутировать. Тот факт, что вирус находится внутри клетки-хозяина, обеспечивает ему также надежную защиту. Очень немногие современные лекарства «работают» на внутриклеточном уровне, большинство не в состоянии «достать» вирус. В процессе эволюции многие вирусы научились спасаться от иммунной системы организма хозяина, прикрываясь его же собственными белками, и при этом их разрушающее действие на организм хозяина не прекращается, а, напротив, усиливается. Именно к такому вирусу относится вирус В, вызывающий болезнь Боткина.
Интерферон - это белок, содержащийся в нормальных клетках тканей. При лизисе клеток, например под воздействием вируса, он переходит в окружающие жидкости. Блокируя некоторые ферментные системы клеток, свободный интерферон обладает способностью препятствовать поражению этих клеток вирусом. Дальнейшее размножение вируса возможно лишь в тех клетках, которые не блокированы интерфероном. Таким образом, интерферон является механизмом защиты клеток от чужеродных нуклеиновых кислот.
Грибки
Грибки , или микроскопические грибы, в отличие от бактерий имеют более сложную структуру. Большинство из них - многоклеточные организмы. Клетки микроскопических грибков вытянутой формы, похожие на нить. Размеры колеблются в пределах от 0,5 до 10-50 мкм и более.
Большинство грибов - сапрофиты, только немногие из них вызывают заболевания человека и животных. Чаще всего они обусловливают различные поражения кожных покровов, волос, ногтей, но встречаются виды, которые поражают и внутренние органы. Заболевания, вызываемые микроскопическими грибами, носят название микозов.
В зависимости от строения и особенностей грибы разделя ют на несколько групп.
1. К патогенным грибам относятся:
- дрожжеподобный гриб, вызывающий тяжелое заболевание - бластомикоз;
- лучистый гриб, вызывающий актиномикоз;
- возбудители глубоких микозов (гистоплазмоза, кокцидиоидоза).
2. Из группы так называемых «несовершенных грибов» широкое распространение имеют возбудители многочисленных дерматомикозов.
3. Из непатогенных грибов наиболее распространены плесени и дрожжи.
Грибковые поражения кожи и ногтей встречаются очень часто. К их числу относятся руброфитии, трихофитии, эпидермофитии. Дрожжевые грибки вызывают сравнительно распространенное заболевание влагалища - молочницу. Встречается также грибковая ангина, фаринго - и ларингомикозы.
Простейшие - одноклеточные микроорганизмы, способные нанести вред здоровью человека, особенно при понижении защитных функций его организма. Простейшие отличаются более сложным строением, чем бактерии.
К возбудителям инфекционных заболеваний человека среди простейших относятся дизентерийная амеба, малярийный плазмодий и др. Наиболее распространенные заболевания - амебная дизентерия, токсоплазмоз, лямблиоз и др . В последние годы все большее распространение получили урологические заболевания, причиной которых стали хламидии. Заболевание, которое они вызывают, называется хламидиоз .
Различают гельминты, жизнь которых протекает с обязательным участием человека, и гельминты, способные существовать независимо от человека - в организме животных.
Патогенность микроорганизмов
Важнейшими свойствами микробов являются патогенность, т. е. способность вызывать инфекционную болезнь различной тяжести, и вирулентность, т. е. сумма агрессивных свойств микробов по отношению к организму человека и животного. Мерой ее является количество живых микроорганизмов, способных вызвать заболевание; вирулентность - это мера патогенности, она различна у разных микробов.
По своей вирулентности (способности вызывать заболевание у человека) бактерии можно разделить на три группы : патогенные (заразные), условно патогенные и сапрофиты. Особой вирулентностью и патогенностью обладают возбудитель особо опасных инфекций .
Существуют и условно патогенные организмы, которые постоянно обитают внутри живого организма, не причиняя ему вреда. Их патогенное действие проявляется только при изменении условий обитания и снижении защитных сил организма, вызванном различными факторами. В этих случаях они могут проявить свои патогенные свойства и вызвать соответствующие заболевания.
Среди микробов существуют также сапрофиты - безвредные микроорганизмы. Их роль сводится к разложению мертвых органических остатков в почве, сточных водах и т. п. Последние неопасны для организма и даже, напротив, очень полезны. Например, известно, что во влагалище женщины среда кислая. Это не что иное, как результат деятельности постоянно присутствующих микроорганизмов, кисломолочных бактерий. Именно поэтому в такой среде не развиваются патогенные микроорганизмы и дрожжевые грибки. Другой пример: в толстом кишечнике обитает кишечная палочка - echery colli. Она обеспечивает процессы брожения в кишечнике, необходимые для разложения клетчатки.
Необоснованное употребление некоторых лекарств (чаще всего при самолечении) вызывает уничтожение всей микрофлоры кишечника, что приводит к заболеванию, которое носит название дисбактериоз. Надо заметить, что достаточно большое число людей страдают этим заболеванием. Может быть, некоторые из вас обратили внимание, что в последние годы в молочных отделах магазинов появились продукты с приставкой «био», в частности: биокефир, биойогурт, бифидок и др. И это не случайно. Их появление вполне оправданно, так как они помогают организму нормализовать его кишечную флору. Продукты с приставкой «био» очень полезны. Однако вполне достаточно употреблять их 1-2 раза в неделю по 0,25-0,5 л.
Всем патогенным микроорганизмам свойственна специфичность , т. е. способность микробов данного вида вызывать определенный вид заболевания, и токсич ность , т. е. способность вырабатывать токсин.
Микроорганизмы в процессе своего размножения, жизнедеятельности и гибели выделяют ядовитые (токсические) отравляющие вещества, токсины - экзотоксины и эндотоксины.
Экзотоксин выделяется при жизни микробной клетки. Микробные токсины значительно влияют на ход инфекционной болезни, а при некоторых болезнях они играют основную роль (ботулизм, дифтерия, столбняк). Экзотоксины поражают только строго определенные, чувствительные к данному токсину ткани. Так, столбнячный токсин действует на центральную нервную систему, ботулинистический - на ядра черепно-мозговых нервов; дифтерийный - на сердечно-сосудистую систему, почки. Экзотоксины обладают антигенностью. После обезвреживания экзотоксинов (формалином и высокой температурой) их называют анатоксинами. Анатоксины применяются для прививок с целью создания невосприимчивости к некоторым инфекционным заболеваниям, таким как столбняк, дифтерия, ботулизм.
Эндотоксин выделяется при разрушении микробной клетки, вызывает общую интоксикацию и не обладает антигенным свойством.
Устойчивость микробов к воздействию факторов внешней среды
Внешняя среда не является естественной для большинства патогенных микробов. Однако чтобы сохранить свой вид (выжить), микробы должны обладать определенной устойчивостью к действию различных факторов внешней среды. Сохранение вида любого возбудителя возможно лишь при некотором пребывании его во внешней среде. Длительность этого пребывания обусловлена как интенсивностью воздействия факторов внешней среды (температуры, влажности, энергии солнца и др.), так и особенностями микроорганизма, объединяемыми понятием «устойчивость».
Для каждого возбудителя имеется свой температурный оптимум. Для большинства патогенных микробов оптимальной является температура 30-37°С. Вместе с тем они также хорошо переносят и низкие температуры (до -19... -25°С). При этом микробная клетка переходит в состояние анабиоза, в котором она может существовать долгие годы. Следовательно, патогенные микробы могут перезимовать в почве и различных субстратах. Высокая температура среды губительна для микробов. Так, при температуре 60 °С большинство из них гибнет через 10 минут, при 80-100°С - через 1 минуту, так как происходит свертывание белков.
Некоторые бактерии вне организма человека и животного образуют споры путем уплотнения протоплазмы и образования плотной оболочки, что позволяет им длительно сохраняться во внешней среде. Споры значительно устойчивее к действию высоких температур , чем вегетативные формы. Уничтожение спор в течение 20-30 минут достигается лишь при температуре пара 120°С. Споры столбняка выдерживают кипячение до 3 часов, ботулизма - до 6 часов.
Высушивание, приводящее к обезвоживанию, губительно для микробов. Скорость гибели под влиянием высушивания весьма различна у разных видов микробов: у холерного вибриона - 2 дня, у палочки брюшного тифа - 70 дней. Будучи защищены высушенными белковыми субстратами (кровь, мокрота, ткани), микробы могут оставаться жизнеспособными в течение более длительного срока, для некоторых возбудителей этот период достигает нескольких месяцев. Споры весьма стойки к высушиванию, например, споры палочки сибирской язвы способны прорастать в вегетативные формы после пребывания в сухой почве через 50-70 лет.
Лучистая энергия солнца обладает наибольшей эффективностью губительного действия на микробы, особенно ультрафиолетовая часть ее спектра. Большой губительной способностью для микробов обладают некоторые ядовитые химические вещества, которые используются для дезинфекции.
Патогенные микроорганизмы вызывают инфекционные заболевания животных и человека. Они могут относиться к любой из групп микроорганизмов: бактериям, актиномицетам, грибам, вирусам и простейшим. Патогенными организмами могут также являться различные гельминты. Большинство патогенных организмов мезофильно, они предпочитают температуры ниже 40 °С, так как адаптированы к температуре тела человека и животных. Большинство из них погибает, если находится достаточно длительное время при более высоких температурах (табл. 8.2). Однако существуют патогенные бактерии, образующие высокоустойчивые эндоспоры, которые выдерживают большое нагревание и высушивание, а затем пролиферируют, когда условия окружающей среды становятся подходящими для этого.[ ...]
Патогенные для человека микобактерии включают Mycobacterium tuberculosis, М. balney и М. bovis. Имеются также атипичные микобактерии, которые в специфических условиях проявляют патогенные свойства. Эти кислотоустойчивые патогенные бактерии обычно обнаруживаются в мокроте больных, однако они могут быть обнаружены и в испражнениях . Микобактерии туберкулеза были обнаружены в необработанных и обработанных сточных водах туберкулезного санатория . В необработанных сточных водах количество микобактерий туберкулеза достигает 1000-150 000/100 мл . Попав в реку, вирулентные микобактерии распространяются вниз по течению . Микобактерии туберкулеза были обнаружены также в городских сточных водах .[ ...]
Патогенные бактерии и вирусы могут быть внесены вводу с дождевыми и сточными водами, отбросами, трупами животных, при попадании сточной жидкости в водопроводные трубы или при случайном соединении технического водопровода с питьевым.[ ...]
Бактерии группы Coli, типичным представителем которых является Escherichia Coli, и фекальные стрептококки (энтерококки), населяющие кишечный тракт, в больших количествах выделяются с фекалиями человека и других теплокровных животных (в среднем около 50 млн. бактерий на 1 г фекалий). Неочищенные бытовые сточные воды обычно содержат более 3 млн. бактерий Coli: на 100 мл. Патогенные бактерии и вирусы, вызывающие кишечные заболевания у человека, имеют тот же источник, т. е. испражнения больных людей. Следовательно, вода, загрязненная фекалиями, о чем свидетельствует присутствие в ней бактерий Coli, считается потенциально опасной.[ ...]
Патогенные и токсигенные спорообразующие анаэробы. Некоторые из протеолитических и сахаролитических бактерий могут быть возбудителями болезней, особенно таких, как гангрена и столбняк (так называемые раневые инфекции). Возбудителями газовой гангрены являются такие виды анаэробных спороносных бактерий, как CI. perfringens, CI. histolyticum, CI. septicum, CI. oedematiens, CI. bifermentans. Возбудитель столбняка - CI. tetani. Хотя патогенные бактерии не так часто встречаются в медицинской практике, как другие патогенные микроорганизмы, но вызываемые ими заболевания очень опасны, протекают быстро и часто с фатальным исходом.[ ...]
К патогенным бактериям относятся возбудители таких опасных инфекцнонных заболеваний, как сибирская язва, газовая гангрена, столбняк, ботулизм и др. Возбудители этих болезней в отдельных почвах способны оставаться жизнеспособными многие десятилетия.[ ...]
Из патогенных бактерий в сточных водах могут находиться возбудители желудочно-кишечных инфекций (брюшной тиф, паратиф, холера, дизентерия), а также возбудители кожных инфекций, туберкулеза и многих других. В значительном количестве в сточных водах имеются яйца гельминтов (глистов).[ ...]
Из патогенных бактерий могут встретиться возбудители желудочно-кишечных и других заболеваний. Весьма характерной для осадков является большая заселенность их яйцами глистов.[ ...]
Наряду с патогенными бактериями токсичным действием обладают и так называемые синезеленые водоросли, или цианобактерии. Цианобактерии присутствуют во всех пресных водоемах: "цветение" водоемов - серьезная экологическая проблема, поскольку такая вода не пригодна для питья и способна вызвать отравления. Установлено, что техногенное загрязнение водоемов детергентами, нитратами и т.п. компонентами способствует их цветению вследствие более интенсивного развития цианобактерий. Из цианобактерий токсичны представители родов Micro-cistis, Anabaena, Nobularia, Nostoc, Aphanizomenon, Oscillatoria и др., представляющие в основном планктонные формы, способные проникать и в илы. Гепатотоксины, вырабатываемые этими цианобактериями, попавшие в организм, способны вызывать разрушение печени, развитие онкологических заболеваний и т.п.[ ...]
Е. Холера. Патогенные бактерии Vibrio cholerae могут вызвать серьезное, острое кишечное заболевание человека. При отсутствии срочной медицинской помощи смерть больного может наступить в течение нескольких часов от начала заболевания . V. cholerae (v. comma), биотип Эль Тор и серотипы Инаба и Огава являются патогенными для человека.[ ...]
Кроме того, патогенные микроорганизмы могут присутствовать в водоеме в значительных количествах лишь в период вспышки заболевания. В межэпидемический период они, как правило, отсутствуют или количество их очень незначительно. Потенциальная опасность возникновения новой водной эпидемии при этом не устраняется. Но обнаружение в воде патогенных бактерий в таких случаях чрезвычайно осложняется тем, что количество их значительно уступает непатогенным водным бактериям.[ ...]
Количество бактерий в сточных водах бывает довольно значительное. Оно может достигнуть многих миллионов в 1 мл. Объем бактериальной массы (содержащей 85% воды) при количестве 100 млн. бактерий в 1 мл составляет 0,04% от объема сточных вод. Наличие большого количества бактерий в сточных водах характеризует степень их загрязненности. Однако этот показатель не является исчерпывающим. Во-первых, могут быть очень загрязненные воды, не имеющие бактерий, но содержащие токсичные вещества, во-вторых, помимо патогенных бактерий, бывают и сапрофитные, т. е. полезные. Поэтому, кроме определения количества бактерий в мл сточных вод, важно знать, какое количество кишечных палочек (бактерий «коли») присутствует в сточных водах. Наличие кишечных палочек в воде еще не говорит о зараженности ее инфекционными началами, например брюшного тифа. Но факт обнаружения кишечной палочки свидетельствует о нахождении в воде выделений человека и животных, что является отрицательным санитарным показателем. Бактериальную загрязненность сточных вод характеризуют величиной коли-титра, т. е. наименьшим объемом воды в мл, в котором содержится одна кишечная палочка. Так, если коли-титр равен 10, то это значит, что в 10 мл найдена 1 кишечная палочка; при коли-титре, равном 0,001, в 1 мл обнаруживается 1000 кишечных палочек. Коли-индекс означает количество кишечных палочек в 1 л жидкости. В сточных водах коли-титр может быть 0,000001 и даже меньше.[ ...]
Определение патогенных бактерий в воде с первого взгляда может показаться легко осуществимым путем контроля бактериологического качества ¡воды. Однако «а самом деле такой способ имеет много недостатков, что делает его применение нецелесообразным. Проведение лабораторных анализов на патогенные бактерии сопряжено со значительными трудностями; кроме того, они, как правило, количественно невоспроизводимы. Далее, например, отсутствие бактерий Salmonella не исключает возможность присутствия бактерий Shigella, Vibrio или болезнетворных вирусов. Так как в загрязненных водах присутствует мало патогенных организмов, большая частота отрицательных результатов поставит под сомнение надежность анализов. Для аналитика гораздо более приемлемо, если несколько анализов дадут положительные результаты. По этим причинам бактериологическое качество воды определяется с помощью анализов на непатогенные индикаторные организмы, главным образом бактерии группы кишечной палочки.[ ...]
Срок выживания патогенных микроорганизмов в природной воде зависит в значительной степени от наличия микробов-антагонистов, интенсивности процессов самоочищения и т. д. Сводные данный о выживаемости микробов в воде приведены в табл. 5 . Общее количество попавших, в водоем патогенных бактерий со временем быстро уменьшается. Установлено , что при заражении воды с низкой температурой брюшнотифозными и паратифозными бактериями 96,8% из них погибает уже через три дня. Однако отдельные особи сохраняются в воде очень длительное время. Отрицательно действует на выживание ряда патогенных микроорганизмов повышение температуры (табл. 6).[ ...]
Среди представителей бактерий рода Pseudomonas есть формы, токсичные для животных организмов (патогенные бактерии). Имеется также немало фитопатогенных видов, поражающих растения.[ ...]
Возбудители - условно-патогенные бактерии из родов Aeromonas (рис. 41) и Pseudomonas, из которых наиболее часто встречаются A. punctata и Ps. fluorescens. Культурально-морфологические свойства их аналогичны с описанными бактериями у карповых рыб. Они относятся к обычной бактериальной флоре аквариумов и бассейнов. Потенциальная опасность этих бактерий проявляется только при неблагоприятных условиях среды.[ ...]
Изучение изменчивости патогенных бактерий привело к открытию вакцин и созданию современных методов диагностики инфекционных заболеваний. Использование экспериментального мутагенеза позволило созвать высокоактивные расы и мутанты продуцентов антибиотиков. Литература по изменчивости кишечных бактерий (Г. П. Калина и Д. Г. Кудлай ), дрожжей (В. И. Кудрявцев ), анаэробных целлюлозных бактерий (М. Н. Ротмистров ) позволяет считать исследования в этой области очень важными. Нельзя сомневаться, что исследования по изменчивости и селекции микробов, разрушающих синтетические загрязнители промышленных стоков, окажутся не менее плодотворными.[ ...]
По отношению к азоту все бактерии разделяются на две группы: 1) аминоавтотрофные, синтезирующие белковые вещества за счет неорганических источников азота, и 2) аминогетеротрофные, способные синтезировать ряд аминокислот из простейших источников, но не способные построить одну или несколько аминокислот и требующие их в готовом виде. Есть среди них такие, которые могут расти только на белках (патогенные бактерии) или на пептонах (молочнокислые бактерии).[ ...]
Нормируемые индикаторные бактерии были в пределах допустимых норм, патогенные бактерии не обнаружены. На питательных средах вырастали в основном споровые микроорганизмы, устойчивые к хлору.[ ...]
Известно, что в природе существуют и патогенные болезнетворные бактерии, нуждающиеся в живом белке, которые могут попадать в подземные воды при разного рода загрязнениях . Они являются возбудителями инфекционных заболеваний - брюшного тифа, паратифа, дизентерии, холеры, инфекционной желтухи, туляремии и др. При бактериальном анализе выделить болезнетворные бактерии сравнительно сложно. Поэтому о загрязнении воды патогенными бактериями судят по наличию в ней кишечной палочки Escherichia coli, живущей в кишечнике человека и животных. Сама палочка безвредна для человека, но ее присутствие в воде указывает на загрязнение воды и возможное наличие в ней бактерий - возбудителей инфекционных заболеваний. В соответствии с ГОСТ 2874-82 показателями бактериального загрязнения воды служат такие показатели как коли-титр и коли-индекс. Коли-титр - это объем воды в миллилитрах, содержащий одну кишечную палочку (норма 300 мл), а коли-индекс - число кишечных палочек, находящихся в 1 л воды (норма не более трех палочек).[ ...]
Из кормов были также высеяны кокковые бактерии, которые давали гидролиз эскулина. По нормам санитарного контроля качества кормов в 10 г корма не должно содержаться ни одной условно-патогенной бактерии. Судя по результатам проведенных исследований, корм нельзя использовать без дополнительной обработки.[ ...]
Следует иметь в виду, что в почвах и грунтах патогенные бактерии могут существовать лишь в благоприятных условиях. В частности, большинство патогенных бактерий погибают при нахождении их в течение часа при температуре 60 °С, а при 100 °С - почти моментально. Тем не менее известны, например, термофильные цианобактерии, обитающие в горячих источниках при температурах 74 °С. Убивают бактерии и ультрафиолетовые лучи (повреждающие их ДНК), ионизирующие виды излучений. Многие ПАВ (фенол, жирные кислоты, аммонийные соединения, относящиеся к дезинфицирующим средствам) также убивают патогенные бактерии и используются как бактерицидные средства.[ ...]
Для решения вопроса о том, какой из кишечных бактерий отдать предпочтение как санитарному показателю, важно сопоставить сроки их выживания в воде со сроками выживания патогенных бактерий. Вас. ре г епв сохраняется в виде спор кишечника весьма длительно; этот срок много больше возможной продолжительности выживания патогенных микробов. Поэтому хотя наличие Вас. регГппдепз указывает на происшедшее когда-то фекальное загрязнение субстрата, оно не позволяет судить о его свежести. Энтерококк в противоположность споро- вым бациллам кишечника во внешней среде мало устойчив, и некоторые возбудители кишечных инфекций могут переживать его в воде. Вследствие этого, хотя энтерококк и является достоверным показателем свежего фекального загрязнения, отсутствие его в исследуемой воде еще не гарантирует полного эпидемиологического благополучия.[ ...]
Исследования показывают, что даже наиболее опасные патогенные бактерии желудочно-кишечных заболеваний довольно быстро погибают в почве и не обнаруживаются на овощах. Од-яако некоторую опасность представляет возможность непосредственного контакта людей и овощей со сточными водами.[ ...]
В связи с тем что при биологическом анализе воды определение патогенных бактерий затруднено, бактериологические определения сводятся к нахождению общего числа бактерий в 1 мл воды, растущих при 37 °С, и кишечной палочки- бактерии коли. Наличие последней имеет индикаторные функции, т. е. свидетельствует о загрязнении воды выделениями людей и Животных и т. п. Минимальный объем испытуемой воды (йл), приходящийся на одну кишечную палочку, называют коли-титром, а количество кишечных палочек в 1 л воды - коли-индексом.[ ...]
К первой подгруппе относятся: микробное число, коли-индекс, коли-титр, наличие патогенных бактерий и вирусов.[ ...]
Выявление и ликвидацию очагов биохимического заражения почв, подземных и поверхностных вод патогенными бактериями проводят специальные службы МЧС, подразделения санитарно-эпидемиологической разведки (рис. 1.5.3). Постоянное наблюдение за источниками водоснабжения населения проводят станции санитарно-эпидемиологической службы (СЭС).[ ...]
Отмиранию микрофлоры могут также способствовать некоторые химические вещества. При этом кроме патогенных бактерий и вирусов в водоемах могут отмирать и микроорганизмы, играющие существенную роль в самоочищении водоемов.[ ...]
Хлорирование водопроводной воды и сточных вод применяют с целью их дезинфекции для уничтожения патогенных бактерий и контроля над содержанием нежелательных микроорганизмов, а также для окисления. В качестве окислителя хлор используется для удаления железа и марганца, разложения соединений, вызывающих неприятные привкусы и запахи, и устранения аммонийного азота.[ ...]
Таким образом, как и при обычном хлорировании, при обработке продуктами электролиза воды, зараженной различными бактериями, кишечная палочка как наиболее устойчивая к обеззараживающим агентам, сохраняет значение показателя эпидемиологической безопасности питьевой воды в отношении патогенных бактерий кишечной группы.[ ...]
Животные корма, содержащие много жиров и белков, являются благоприятной средой для развития микроорганизмов, в том числе патогенных - бактерий из группы сальмонелл, энтеропатогенных типов кишечной палочки. Кроме того, их жиры при хранении окисляются и прогоркают с образованием перекисей.[ ...]
Отсюда можно заключить, что простейшим принадлежит роль «пасущихся» организмов, т. е. живущих за счет потребления в основном бактерий или мельчайших взвешенных частиц органического происхождения. Однако роль этих организмов в очистке сточных вод не пассивна и тем более не вредна, хотя они и пожирают основных агентов, ведущих очистку, - бактерий. В частности, наличие простейших оказывает решающее влияние на снижение количества патогенных бактерий и бактерий кишечной палочки. По среднегодовым данным, полученным Н. С. Золотаревой, наличие в активном иле обильной фауны простейших обеспечивает высокий процент задержания E. coli (97,95%), вследствие чего в очищенной воде крайне редко обнаруживаются возбудители острых кишечных заболеваний.[ ...]
В работе, проведенной под руководством Черкинского и До-ливо-Добровольского (Белова, 1954), было экспериментально доказано, что патогенные бактерии кишечной группы обнаруживаются в воде, прошедшей очистные сооружения, даже тог-, да, когда кишечная палочка отмирает на 99%. Поэтому после искусственной биологической очистки безусловно необходимо обеззараживать очищенные сточные воды. Обеззараживание может осуществляться меньшим количеством способов по сравнению с обеззараживанием питьевых вод.[ ...]
Очень высокую степень стерильности необходимо поддерживать в исследовательских лабораториях, особенно в тех, где работают с патогенными бактериями. В обычных условиях биохимических производств стерильность поддерживается на среднем уровне, однако необходимо выполнять весьма строгие требования, если в помещениях имеются перчаточные боксы или камеры для работы с ферментами или с патогенными бактериями для исследований на животных.[ ...]
С бактериологической точки зрения воду лучше всего дезинфицировать перед поступлением ее в водопроводные трубы; это необходимо для того, чтобы уничтожить патогенные бактерии и микробы, находящиеся фактически во всех поверхностных водах. Для надежности лучше продезинфицировать и подземные воды, несмотря на то, что они в большинстве случаев бактериологически чистые. Вероятность обнаружения вирусов в поверхностных водах больше, чем в подземных, хотя в последнее время и подземные воды нельзя полностью от них обезопасить.[ ...]
Присутствие легкоразлагающихся органических веществ делает воду, с санитарной точки зрения, мало пригодной для питья. Наличие же в воде трудноразлагающихся органических зещеего (гумус и танин) не портит воду, хотя патогенные бактерии выживают дольше в воде, содержащей гуминовые вещества (Реут, Левина и Каган, 1955). При выборе между двумя источниками водоснабжения, из которых один содержит гуми-новые соединения, а другой нет, следует отдать предпочтение тому, в котором гуминовые вещества отсутствуют. Делается это №- столько с точки зрения окраски воды, сколько из-за более длительного выживания в этих водах возбудителей паратифа и дизентерии.[ ...]
Лизогения широко распространена среди всех систематических групп микроорганизмов. Это явление детально изучено у сальмонелл - возбудителей брюшного тифа и паратифа, у дифтерийной палочки; все культуры этих видов патогенных бактерий оказались лизогенными. Лизогения широко распространена среди стрептококков, споровых форм бактерий, клубеньковых бактерий, актиномицетов, микобактерий и др.; она выявлена и у некоторых мицелиальных грибов (пенициллов) и дрожжей.[ ...]
Ядовитые примеси при надлежащем санитарном надзоре за промышленными предприятиями будут поступать в коллектор лишь в безвредной для человека ¡концентрации, в то же время уберечь городские стоки от попадания в них патогенных бактерий является практически невозможным.[ ...]
Бактериальная заселенность осадков, как и самих городских сточных вод. огромна, Здесь имеются все основные формы бактериальных организмов: цепочки из кокков, цилиндрические палочки и спирально изогнутые спириллы. Из патогенных бактерий встречаются возбудители желудочно-кишечных и других заболеваний. В осадках отмечается также большая заселенность яйцами глистов; кроме того, в них имеются дрожжевые и плесневые грибы, а также водоросли.[ ...]
Хлорирование является химическим (окислительным) способом обработки сточной воды, получившим в настоящее время широкое распространение. В технологии очистки сточных вод хлорирование применяется для обеззараживания очищенных сточных вод от патогенных бактерий и вирусов и удаления из сточных вод фенолов, крезолов, цианидов и других веществ, а также для борьбы с биологическими обрастаниями на сооружениях.[ ...]
Бытовые и многие производственные сточные воды содержат значительные количества органических веществ, способных быстро загнивать и служить питательной средой, обусловливающей возможность массового развития различных микроорганизмов, в том числе патогенных бактерий; некоторые производственные сточные воды содержат токсические примеси, оказывающие пагубное действие на людей, животных и рыб. Все это представляет серьезную угрозу для населения и требует немедленного удаления сточных вод за пределы жилой зоны и их очистки.[ ...]
Инъекция сыворотки крови животного, перенесшего болезнь в легкой форме, также является средством предотвращения или лечения заболевания. Сущность этого метода состоит в действии антител сыворотки, которые разрушают или иммобилизуют соответствующие патогенные микроорганизмы. Специфическая агглютинация культур патогенных бактерий соответствующими антителами является способом идентификации патогенных микробов.[ ...]
Так же как и с другими токсичными или вообще нежелательными аэрозолями, разбавление свежим воздухом может в некоторых случаях позволить решить проблему снижения уровня загрязнения организмами, например в помещениях для работы с животными . Однако потенциальная опасность таких загрязнений для окружающего населения в большинстве случаев, когда имеют дело с патогенными организмами, не позволяет ограничиться только вентиляцией. Если патогенных бактерий нет, основное внимание должно быть уделено снижению содержания жизнедеятельных организмов до такого уровня, при котором во избежание влияния этих организмов на качество продукции экономически выгодно применить стерилизацию.[ ...]
Биотические компоненты. Помимо твердой, жидкой и газообразной составляющей загрязнители могут воздействовать и на состав исходного живого (биотического) компонента грунтов, вызывая активизацию жизнедеятельности тех или иных микроорганизмов, грибов и т.п., или, напротив, могут подавлять их активность вплоть до полного уничтожения той или иной популяции. С другой стороны, загрязнители грунтов могут быть сами представлены биотическими компонентами, оказывающими вредное воздействие на экосистемы, развитые на таких грунтах. Например, загрязнение грунтов патогенными бактериями может вызвать серьезные заболевания у человека (см. гл.1).[ ...]
Учет реакции производится при помощи лупы или агглютино-скопа. Просмотр пробирок начинают с контроля сыворотки и контроля антигена. Бывают случаи обнаружения спонтанной агглютинации в пробирке с контролем антигена. Это является показателем давнего фекального загрязнения воды. Если спонтанная агглютинация не обнаружена, то просмотр пробирок продолжают начиная с наименьшего разведения сыворотки и заканчивают наибольшим. Результаты реакции отмечаются в журнале анализов полюсами или минусами. Реакция агглютинации получается положительной при наличии в ассоциации бактерий представителей патогенной кишечной флоры или соответствующих им параштаммов. При этом титр агглютинации параштаммов обычно бывает сравнительно невысоким. В то же время патогенные бактерии кишечной группы, попавшие в водоем и еще не потерявшие свою агглютинабильность, дают реакцию в высоком титре.[ ...]
На небольших городских станциях очистки сточных вод снятые с решеток отбросы по мере их накопления вывозят на загородные свалки для компостной обработки совместно с городским мусором. В ряде случаев санитарная биологическая обработка отбросов с решеток может осуществляться в камерах Беккарн, где микроорганизмы перерабатывают органическую часть отбросов в течение 1-2 мес. Технология процесса обработки в камерах Беккари заключается в том, что в массу ранее прокомпостированного мусора или сброженного осадка вносят отбросы с решеток из расчета 15-20% по сухому веществу. Периодически (через 5-7 сут) массу перемешивают. Во время протекания процесса наблюдается чрезвычайно быстрый подъем температуры до 65- 80°С, под воздействием которой гибнут большая часть патогенных бактерий и гельминты. Одновременно в компостированных отбросах в результате сбраживания значительно уменьшается содержание органических веществ (на 30-40%), клетчатки (на 30-60%), альфа-целлюлозы (на 45-65%), гемицеллюлозы (на 10-50%). Продукты распада отбросов из камер представляют собой лишенную запаха, черную, однородную компостированную массу, пригодную для использования в качестве органического удобрения.
Cтраница 1
Патогенные бактерии и вирусы могут быть внесены вводу с дождевыми и сточными водами, отбросами, трупами животных, при попадании сточной жидкости в водопроводные трубы или при случайном соединении технического водопровода с питьевым.
Патогенные бактерии содержатся в фекалиях больных или бессимптомных носителей. Инфекция обычно передается через грязную воду или пищу. Для заражения брюшным тифом достаточно очень небольшого количества микроорганизмов, поэтому данное заболевание классифицируют как высокоинфективное. Наиболее обычны следующие источники инфекции.
Патогенные бактерии Vibrio cholerae могут вызвать серьезное, острое кишечное заболевание человека. Эль Тор и серотипы Инаба и Огава являются патогенными для человека.
Свежевыделенные патогенные бактерии туляремии биохимически мало активны. Они могут ферментировать глюкозу, выделять сероводород, при дальнейшем культивировании приобретают способность сбраживать мальтозу, маннозу и непостоянно другие углеводы.
Многие потенциально патогенные бактерии являются компонентами естественных экосистем. На полях орошения выделяют иерсинии, цитробактеры, серрации, хафнии и др. Они проникают из почвы и воды в корневую систему растений и достигают высоких концентраций в их вегетативных органах. Эти бактерии тесно связаны с беспозвоночными в почве и воде - амебами, креветками, нематодами и др. Идет невидимая человеку битва. В ней находит применение и оттачивается весь арсенал факторов патогенности, который при подходящих условиях, связанных с изменением экологических характеристик внешней и внутренней среды, может быть использован против человека. Особенно опасны для сапрофитов простейшие. Разные виды простейших питаются различными видами микроорганизмов: кальпидиум и кальпида предпочитают некоторые виды псевдомонад; инфузория туфелька - дрожжи и псевдовульгарис. В свою очередь бактерии, защищаясь, вызывают целые эпизоотии среди простейших.
Большинство патогенных бактерий в той или иной степени устойчивы к продуктам респираторного взрыва.
Из патогенных бактерий могут встретиться возбудители желудочно-кишечных и других заболеваний.
Из патогенных бактерий могут встретиться возбудители желудочно-кишечных и других заболеваний. Весьма характерной для осадков является большая заселенность их яйцами глистов.
Из патогенных бактерий в сточных водах могут находиться возбудители желудочно-кишечных инфекций (брюшной тиф, паратиф, холера, дизентерия), а также возбудители кожных инфекций, туберкулеза и многих других.
Определение патогенных бактерий в воде с первого взгляда может показаться легко осуществимым путем контроля бактериологического качества воды. Однако а самом деле такой способ имеет много недостатков, что делает его применение нецелесообразным. Проведение лабораторных анализов на патогенные бактерии сопряжено со значительными трудностями; кроме того, они, как правило, количественно невоспроизводимы. Далее, например, отсутствие бактерий Salmonella не исключает возможность присутствия бактерий Shigella, Vibrio или болезнетворных вирусов. Так как в загрязненных водах присутствует мало патогенных организмов, большая частота отрицательных результатов поставит под сомнение надежность анализов. Для аналитика гораздо более приемлемо, если несколько анализов дадут положительные результаты. По этим причинам бактериологическое качество воды определяется с помощью анализов на непатогенные индикаторные организмы, главным образом бактерии группы кишечной палочки.
Из всех агентов, вызывающих пищевые отравления у людей, 70 % приходится на патогенные бактерии. Особую опасность представляют сальмонеллы, стрептококки, стафилококки, которые, размножаясь и накапливаясь в пищевых продуктах, не приводят к изменению их органолептических свойств.
Патогенные микроорганизмы попадают в воздух, почву, на различные предметы, пищевые продукты и остаются жизнеспособными некоторое время.
В некоторых случаях пищевые продукты в процессе получения, переработки, хранения и реализации, особенно при нарушении санитарных правил, могут загрязняться патогенными микроорганизмами, что приводит к возникновению пищевых отравлений и кишечных инфекций.
Токсикоинфекции – острые, нередко массовые заболевания, возникающие при употреблении пищи, содержащей массивное количество (10 5 –10 6 и более на 1 г или 1 мл продукта) живых возбудителей и их токсинов, выделенных при размножении и гибели микроорганизмов.
Природные токсины, не уступающие по канцерогенной активности антропогенным ксенобиотикам, из-за своей широкой распространенности и очень высокой степени нагрузки на организм человека представляют огромный риск для здоровья населения планеты. Это касается не только развивающихся стран, но и стран с развитой рыночной экономикой.
При остром воздействии наибольшую опасность представляют бактериальные токсины. С точки зрения хронического воздействия и опасности отдаленных последствий на первое место по степени риска выходят микотоксины.
Бактериальные токсины загрязняют пищевые продукты и являются причиной острых пищевых интоксикаций. Рассмотрим наиболее часто регистрируемые интоксикации, связанные с поражением пищевых продуктов некоторыми бактериальными токсинами.
Стафилококк. Staphylococcus aureus – грамположительные бактерии, являющиеся причиной стафилококкового отравления (приложение). Стафилококки представляют собой небольшие клетки шаровидной формы, примерно одинаковой величины. Образуют круглые с ровными краями колонии белого, желтого или золотистого цвета. Оптимальная температура роста 37ºС. Стафилококки продуцируют семь энтеротоксинов: A, B, C 1 , C 2 , D, E, которые представляют собой полипептиды с молекулярной массой 26360–28500 дальтон. Энтеротоксины S.aureus термостабильны и инактивируются лишь после 2–3 часового кипячения.
Стафилококки устойчивы к действию физических и химических факторов, выдерживают нагревание при 70ºС в течение часа. Термическая обработка пищевых продуктов вызывает гибель стафилококков при условии достаточной ее интенсивности и продолжительности: при температуре 75–80ºС стафилококки отмирают лишь через 20–30 мин, а некоторых случаях требуется прогрев продукта даже при 85ºС. Известно, что стафилококки выдерживают нагревание при 100ºС в течение 35 мин (консервы в масле). Хотя стафилококки не растут при 0ºС, они устойчивы к холоду и выживают длительное время в замороженных средах. Размножение стафилококков задерживается при понижении рН среды до 6,2 или повышении ее до 7,4. Стафилококки устойчивы к высокой концентрации хлористого натрия (до 10% и более). Хорошо переносят высушивание.
Бактерицидным действием по отношению к стафилококкам обладают уксусная, лимонная, фосфорная, молочная кислоты при pH до 4,5. Кроме того, жизнедеятельность бактерий прекращается при концентрации соли (NaCl) – 12%, сахара – 60–70%, вакуумная упаковка также ингибирует рост бактерий. Все это необходимо учитывать в различных технологиях консервирования, как в промышленном масштабе, так и в домашних условиях. Наиболее благоприятной средой для роста и развития стафилококков являются молоко, мясо и продукты их переработки, а также кондитерские кремовые изделия, в которых концентрация сахара составляет менее 50%. В заварном креме энтеротоксин образуется при температуре 30°С через 12 ч, а при 37°С – через 4 ч.
Стафилококки широко распространены в природе, их можно найти на коже человека, в воздухе, почве и других объектах. Отдельные виды патогенны для человека. Г.Гоббс отмечает, что в носоглотке здорового человека когуалозоположительные стафилококки составляют 30–60%, на руках 15–20% от всего количества бактерий. В большом количестве стафилококки содержатся в гнойничках и нарывах и легко передаются человеком. Стафилококки, особенно золотистые, вырабатывают экзотоксин. Некоторые штаммы образуют энтеротоксин, вызывающий острый гастроэнтерит. По данным Д.Мосселя и других, для образования токсина, вызывающего отравление, требуется минимум 600 тыс. когуалозоположительных стафилококков на 1 г продукта. Некоторые микроорганизмы, например, Proteus vulgaris , Escherichia coli , Pseudomonas , молочнокислые, задерживают рост стафилококков.
При санитарно-микробиологических исследованиях учитывают только типичные когуалозоположительные штаммы стафилококков.
Сальмонеллы. В 1934 г. по предложению номенклатурной комиссии Международного съезда микробиологов было принято именовать упомянутый род «сальмонелла» (Salmonella ). Так была увековечена память микробиолога Сальмона, который первым из исследователей открыл в 1885 г. одного из представителей этого рода бактерий – В.cholerae suis (S.suipestifer ).
Возбудители сальмонеллезов относятся к семейству кишечных бактерий рода сальмонелл. Сальмонеллы – короткие бесспоровые палочки, по способу дыхания – факультативные анаэробы и могут размножаться при ограниченном доступе воздуха. Они хорошо размножаются при комнатной температуре, но наиболее интенсивно при 37°С и рН 7,2–7,4; хорошо растут на обычных питательных средах, образуя кислоту (и обычно газ) из глюкозы, мальтозы, маннита и декстрина (приложение).
Некоторые виды сальмонелл не погибают при замораживании до –48…– 82°С и хорошо переносят высушивание. Сальмонеллы устойчивы к воздействию поваренной соли и сохраняют жизнеспособность в мясном рассоле (29% соли) в течение 4–8 месяцев при температуре 6–12°С. Они выживают в воде и на различных предметах при комнатной температуре до 45–90 дней. Сальмонеллы чувствительны к тепловой обработке. При нагревании до 60°С сальмонеллы выживают в течение часа, при 75°С – 5 мин, при 80°С они погибают мгновенно. Сальмонеллы гибнут под действием света, особенно ультрафиолетовых лучей. Они более чувствительны в облучению, чем стафилококки, и менее чувствительны чем бактерии группы кишечной палочки.
Сравнительно долго сальмонеллы выживают в пищевых продуктах, причем они не только сохраняют жизнеспособность, но и размножаются, не вызывая изменения органолептических свойств продуктов. В большинстве случаев причина возникновения сальмонеллеза – употребление в пищу различных мясных блюд, приготовленных в основном из мяса крупного рогатого скота, реже из свинины и мяса птиц. Известны случаи передачи сальмонеллезов при употреблении копченой рыбы, в частности сига. Большую опасность представляют изделия, приготовленные из измельченного мяса (фарша), т.к. в процессе измельчения находившиеся в лимфоузлах сальмонеллы распространяются по всей массе фарша, а при неправильном хранении его интенсивно размножаются. Сальмонеллезные токсикоинфекции могут возникать также при употреблении яиц и мяса домашней птицы, особенно водоплавающей. Большое значение как фактор передачи сальмонеллезов имеют молоко и молочные продукты.
При всех формах сальмонеллезной инфекции бактерии проникают в организм человека через рот и могут вызывать клинические или субклинические формы заболевания. Сальмонеллы вызывают три основных типа заболеваний:брюшной тиф, паратифы и энтерит, однако часто встречаются и смешанные формы инфекции.
Бактерии, попавшие в организм человека с загрязненной пищей или водой, проникают в тонкую кишку, откуда они могут распространяться в брыжеечные лимфатические узлы. Затем бактерии проникают через грудной проток в кровяное русло и диссеминируют во многие внутренние органы, включая кишечник, где размножаются в лимфоидной ткани и экскретируются из организма с фекалиями. Инфицирующая доза для людей составляет обычно более 100000 микроорганизмов. Исключительно характерными изменениями являются гиперплазмия и некроз лимфоидной ткани (например, пейеровых бляшек), гепатит, очаговый некроз в печени и воспалительные поражения желчного пузыря, а иногда и других органов и тканей (например, легких, костей).
Гастроэнтеритическая форма проявляется повышением температуры тела, ознобом, тошнотой, рвотой, жидким стулом, иногда с примесью крови и слизи, болью в животе, повышенной жаждой и головными болями. Особенно тяжело, с явлениями неудержимой рвоты и даже поражением нервной системы, протекает заболевание при попадании с пищевыми продуктами в организм человека S.typhimurium .Тифоподобная форма может начинаться с обычного гастроэнтерита и после кажущегося временного выздоровления через несколько дней проявляется признаками, характерными для обычного брюшного тифа.
Гриппоподобная форма, довольно часто встречающаяся при заболевании людей, характеризуется болями в суставах и мышцах, ринитом, конъюнктивитом, катаром верхних дыхательных путей и возможными расстройствами желудочно-кишечного тракта.
Септическая форма протекает в виде септицемии или септикопиемии. При этой форме наблюдаются обусловленные сальмонеллами местные септические процессы с локализацией очагов во внутренних органах и тканях: эндокардиты, перикардиты, пневмонии, холециститы, остеомиелиты, артриты и абсцессы и т.д.
Смертельность при сальмонеллезных токсикоинфекциях в среднем составляет 1–2%, но в зависимости от тяжести вспышек, возрастного состава людей (заболевание среди детей) и других обстоятельств может доходить до 5%.
По данным отечественных и зарубежных авторов, ведущая роль в возникновении пищевых сальмонеллезов, как уже говорилось, принадлежит мясу и мясным продуктам. Особенно опасно в этом отношении мясо и субпродукты (печень, почки и др.) от вынужденно убитых животных. Прижизненное обсеменение мышечной ткани и органов сальмонеллами происходит в результате заболевания животных первичными и вторичными сальмонеллезами. К числу опасных пищевых продуктов с точки зрения возникновения пищевых сальмонеллезов относят фарши, студни, зельцы, низкосортные (отдельная, столовая, ливерная, кровяная и др.) колбасы, мясные и печеночные паштеты. При измельчении мяса в фарш нарушается гистологическая структура мышечной ткани, а вытекающий мясной сок способствует рассеиванию сальмонелл по всей массе фарша и их быстрому размножению. То же самое относится и к паштетам. Студни и зельцы содержат много желатина, а низкосортные колбасы – значительное количество соединительной ткани (рН 7,2–7,3). В этих условиях сальмонеллы также развиваются очень быстро. Нередко сальмонеллоносителями являются водоплавающие птицы, а, следовательно, их яйца и мясо могут быть источником пищевых сальмонеллезов. Реже токсикоинфекции возможны при употреблении в пищу молока и молочных продуктов, рыбы, мороженого, кондитерских изделий (кремовых пирожных и тортов), майонезов, салатов и т.д.
Ботулизм. Clostridium botulinum продуцирует токсины, представляющие особую опасность для человека (приложение). Эти микроорганизмы являются облигатными анаэробами с термостабильными спорами. Различают A, B, C, D, E, F, и G виды ботулотоксинов, причем наибольшей токсичностью обладают токсины A и E. Ботулотоксины имеют белковую природу, молекулярная масса порядка 150 кДа.
Они поражают рыбные, мясные продукты, фруктовые, овощные и грибные консервы при недостаточной тепловой обработке и в условиях резкого снижения содержания кислорода (герметично закупоренные консервы). Кроме того, ботулотоксины характеризуются высокой устойчивостью к действию протеолитических ферментов (пепсин, трипсин), кислот (в частности, к кислому содержимому желудка), низких температур, но инактивируются под влиянием щелочей и высоких температур (80°С – 30 мин; 100°С – 15 мин). Высокая концентрация хлорида натрия не инактивирует ботулинический токсин. Если в пищевом продукте уже накопился токсин, то консервирование продукта – соление, замораживание, маринование не инактивируют его. Обычно при развитии микробов органолептические свойства продукта заметно не изменяются, иногда лишь ощущается слабый запах прогорклого жира, значительно реже продукт размягчается и изменяется его цвет. В консервах в результате развития микробов и гидролиза белковых и других веществ могут накапливаться газы, вызывающие стойкое вздутие донышка банки (бомбаж).
Ботулизм встречается довольно часто и летальность достигает 7–9%.
К токсинообразующим микроорганизмам, вызывающим пищевые отравления у человека, относятся также Clostridium perfringens – спорообразующие анаэробные грамположительные бактерии, которые продуцируют большое число энтеротоксинов. Споры обычно сохраняются в продуктах и блюдах после их термической обработки (споры термоустойчивых штаммов типа A и F выдерживают кипячение от 1 до 6 ч). При длительном хранении готовой пищи в тепле споры могут прорасти и в течение короткого времени накопиться в огромном количестве. В связи с этим продукты из мяса, молока, рыбы и др., даже хорошо термически обработанные, подлежат быстрой реализации.
Эшерихиоз или кишечная колиинфеция. Эшерихиоз или кишечная колиинфеция – острая кишечная инфекция, вызываемая патогенными (диареегенными) штаммами кишечных палочек, протекающая с симптомами общей интоксикации и поражения желудочно-кишечного тракта (приложение).
Возбудители принадлежат к виду Escherichia coli, роду Escherichia , семейству Enterobacteriaceae , представляют собой грамотрицательные подвижные и неподвижные палочки. Названы они в честь открывшего их в 1885 г. немецкого ученого Т.Эшериха E.coli является обычным обитателем кишечника многих млекопитающихся, поэтому ее часто называют кишечной палочкой. В организме человека E.coli выполняет полезную роль, подавляя рост вредных бактерий и синтезируя некоторые витамины. Однако, существуют разновидности E.coli , способные вызывать у человека острые кишечные заболевания. В настоящее время выделяют более 150 типов патогенных (так называемых «энтеровирулентных») палочек E.coli , объединенных в четыре класса: энтеропатогенные (ЭПЭК), энтеротоксикогенные (ЭТЭК), энтероинвазивные (ЭИЭК), энтерогеморрагические (ЭГЭК).
Патогенные штаммы E.coli (кишечная палочка) являются продуцентами термостабильных токсинов полипептидной природы с молекулярной массой от 4 до 10 кДа и способны вызывать как острые токсикоинфекции, так и являться причиной хронической почечной недостаточности.
Бактерии группы кишечной палочки не устойчивы к высокой температуре: при 60ºС гибель их наступает через 15 мин, при 100ºС – мгновенно. Сохраняемость кишечной палочки при низких температурах и в различных субстратах внешней среды изучена недостаточно. Бактерии хорошо растут на обычных питательных средах, активно ферментируют углеводы. Устойчивы во внешней среде, месяцами сохраняются в почве, воде, испражнениях. По некоторым данным в воде и почве кишечная палочка может сохраняться несколько месяцев. Хорошо переносят высушивание. Обладают способностью к размножению в пищевых продуктах, особенно в молоке. Быстро погибают при кипячении и воздействии дезинфицирующих средств. Обычные дезинфицирующие вещества (фенол, формалин, сулема, едкий натр, креолин, хлорная известь и др.) в общепринятых разведениях быстро убивают кишечную палочку.
Из путей передачи инфекции ведущее место занимает пищевой, особенно молоко и молочные продукты, мясные продукты.
Протеи. Бактерии рода Proteus широко распространены в природе и известны как гнилостные бактерии. Протейные бактерии подвижные, бесспоровые, факультативные анаэробы. Оптимальная температура развития их от 20 до 37°С, однако размножение может происходить и при температуре от 6 до 43°С. Эти микроорганизмы могут размножаться при pH 3,5–12; выдерживают нагревание до 65°С в течение 30 мин; устойчивы к высыханию и высокой концентрации хлорида натрия. Органолептические свойства продукта при массивном обсеменении бактериями рода Proteus не изменяются. Среди многих представителей протейной группы только отдельные виды способны вызывать пищевые токсикоинфекции. Протейная палочка длительное время сохраняет жизнеспособность во внешней среде, в том числе и в пищевых продуктах.
Пищевыетоксикоинфекции, вызванные микробами группы протея, возникают преимущественно при употреблении рыбных и мясных блюд, особенно измельченных.
Протеи вызывают заболевание у людей только в тех случаях, когда они выходят за пределы своей экологической ниши (пищеварительный тракт). Их нередко обнаруживают при хронических инфекциях мочевыводящих путей, а также при бактериемиях, пневмониях и очаговых поражениях у ослабленных больных или у больных.
Воздух, почва и вода являются возможными источниками инфицирования пищевых продуктов микроорганизмами, а также инфицирования продуктов и людей патогенными микробами. Вода в этом отношении имеет особо важное значение. В пищевой промышленности и в предприятиях общественного питания она используется для мойки перерабатываемого пищевого сырья, аппаратуры, непосредственно входит в состав многих продуктов. Естественно, используемая вода должна отвечать определенным санитарно-гигиеническим нормам.
МИКРОБИОЛОГИЯ ВОЗДУХА
В атмосферный воздух микроорганизмы попадают главным образом из почвы, а также с растений, от животных, людей. Обычно микроорганизмы содержатся в воздухе вместе с частицами пыли и в мельчайших капельках влаги, находящихся во взвешенном состоянии.
Воздух не является благоприятной средой для развития микроорганизмов, так как в нем отсутствует капельно-жидкая вода. В воздухе микроорганизмы могут сохранять свою жизнеспособность лишь временно, а многие более или менее быстро погибают под влиянием высушивания и солнечной радиации.
Микрофлора воздуха разнообразна по количеству и составу и может существенно изменяться в зависимости от климатических условий, времени года, общесанитарного состояния местности и других факторов. Над морями, горами, ледяными полями Арктики воздух содержит очень мало микробов (единицы в 1 м 3). Значительно больше их в воздухе населенных местностей, особенно крупных промышленных городов.
По мере удаления от населенных мест количество микроорганизмов в воздухе заметно снижается, но жизнеспособные микроорганизмы обнаружены даже в стратосфере, хотя их там очень мало. Зимой в воздухе микробов значительно меньше, чем летом.
Большое значение для уменьшения количества микробов в воздухе имеют зеленые насаждения. Листья деревьев и кустарников обладают значительной пылезадерживающей способ-
ностью. Кроме того, фитонциды растений оказывают на Микроорганизмы губительное действие. По данным Я. Г. Кишко, в центре Львова количество бактерий в 1 м 3 воздуха около 3000, внутри городского парка –1000, а внутри загородного парка – 500.
Состав микрофлоры воздуха нестабилен. В воздухе находятся обычно различные микрококки, сарцины, спорообразую-щие и бесспоровые палочковидные бактерии, споры грибов, дрожжи; могут встречаться и болезнетворные микроорганизмы. Через воздух передаются возбудители ряда инфекционных заболеваний (туберкулеза, стафилококковых и стрептококковых инфекций гриппа и др.), которые выделяются больными и бациллоносителями при разговоре, чихании, кашле.
Количество микроорганизмов в воздухе рабочих и жилых помещений находится в зависимости от их санитарно-гигиенического состояния. При скоплении людей, плохой вентиляции, неправильной уборке помещений количество микроорганизмов в воздухе увеличивается.
На предприятиях пищевой промышленности, в производственных цехах и в местах хранения продуктов необходимо соблюдать Не только определенную влажность и температуру воздуха, но и его чистоту. Нельзя допускать на близлежащей территории и в подсобных помещениях предприятий торговли и общественного питания скопления всевозможных отбросов.
Санитарная оценка воздуха помещений осуществляется по двум микробиологическим показателям: общему количеству бактерий и количеству санитарно-показательных микроорганизмов в 1 м 3 воздуха. Санитарно-показательными микроорганизмами служат гемолитические (растворяющие эритроциты крови) стрептококки и стафилококки. Они являются постоянными обитателями верхних дыхательных путей, слизистой носа и ротовой полости человека. В·воздухе производственных цехов пищевых производств должно содержаться в 1 м 3 не более 100–500 бактерий в зависимости от характера производства.
В качестве ориентировочных критериев полагают возможным (А. И. Шафир) признать воздух жилых помещений чистым при содержании в 1 м 3 до 1500 бактерий и 16 стрептококков; загрязненным – при 2500/м 3 всех бактерий и 38 стрептококков. Воздух холодильных Камер исследуется на загрязненность спорами плесеней (см. с. 197).
Своевременная окраска, побелка стен, потолков, систематические влажная уборка помещений и вентиляция значительно уменьшают запыленность помещений и количество в них микробов.
В отдельных случаях воздух, подаваемый в помещение (камеры хранения продуктов и др.), пропускают через специальные фильтры, задерживающие микроорганизмы; применяют иногда и дезинфекцию воздуха. Для этой цели пригодны только те дезинфицирующие вещества, которые быстро вызывают ги-
бель микроорганизмов, безвредны для человека, не портят оборудования и других предметов, бесцветны и лишены запаха. Дезинфицирующие вещества применяют в виде их испарений или механического распыления.
Для обеззараживания воздуха некоторых производственных цехов, лечебных помещений и холодильных камер применяют ультрафиолетовое облучение и озонирование.
МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВЫ
Почва является естественной средой обитания микроорганизмов. Они находят в почве все условия, необходимые для своего развития, пищу, влагу, защиту от губительного влияния прямых солнечных лучей и высушивания.
Микрофлора почвы по количественному и видовому составу значительно колеблется в зависимости от химического состава почвы, ее физических свойств, реакции (рН), влагоемкости, степени аэрации. Существенно влияют также климатические условия, время года, способы сельскохозяйственной обработки почвы, характер растительного покрова и другие факторы.
Неодинаково распространены микроорганизмы и по горизонтам почвы. Меньше всего их обычно содержится в самом поверхностном слое почвы толщиной в несколько миллиметров, где микроорганизмы подвергаются неблагоприятному воздействию солнечного света и высушивания. Особенно обильно населен микроорганизмами следующий слой почвы толщиной до 5– 10 см. По мере углубления число микроорганизмов снижается. На глубине 25–30 см количество их в 10–20 раз меньше, чем в поверхностном слое толщиной 1–2 см (по данным А. С. Ра-зумова).
Меняется с глубиной и состав микрофлоры. В верхних слоях почвы, содержащих много органических веществ и подвергающихся хорошей аэрации, преобладают аэробные сапрофиты, способные разлагать сложные органические соединения. Чем глубже почвенные горизонты, тем они беднее органическими веществами; доступ воздуха в них затруднен, поэтому там преобладают анаэробные бактерии.
Микрофлора почвы представлена разнообразными видами бактерий, актиномицетов, грибов, водорослей и простейших животных.
К постоянным обитателям почвы относятся различные гнилостные, преимущественно спороносные, аэробные (Bacillus subtilis, В. cereus var. mycoides, B. megaterium) и анаэробные (Clostridium sporogenes, CI. putrificum) бактерии, а также бактерии, разлагающие клетчатку, нитрифицирующие, денитрифицирующие, азотфиксирующие, серо- и железобактерии.
Деятельность почвенных микроорганизмов играет большую роль в создании плодородия почвы. Последовательно сменяя друг друга, микроорганизмы осуществляют процессы кругово-
рота веществ в почве. Органические вещества, попадающие в почву в виде остатков растений, трупов животных и с другими загрязнениями, постепенно минерализуются. Соединения углерода, азота, фосфора и других элементов из недоступных для растений форм преобразуются в усвояемые ими вещества.
Наряду с обычными обитателями почвы встречаются и болезнетворные микроорганизмы, преимущественно спорообразую-щие бактерии, например возбудители столбняка, газовой гангрены, ботулизма и др. Поэтому загрязнение пищевых продуктов почвой представляет опасность.
При санитарной оценке почвы критерием служит титр кишечной палочки и количество сапрофитных бактерий. Также целесообразно определение CI. perfringens и энтерококков.
МИКРОБИОЛОГИЯ ВОДЫ
Природные воды, как и почва, являются естественной средой обитания многих микроорганизмов, где они способны жить, размножаться, участвовать в процессах круговорота углерода, азота, серы, железа и других элементов. Количественный и ка-
|чественный состав микрофлоры природных вод разнообразен. Подземные воды. Состав микрофлоры подземных вод (артезианской, ключевой, грунтовой) зависит главным обоазом от глубины залегания водоносного слоя, его защищенности от попадания загрязнений извне. Артезианские воды, находящиеся на больших глубинах, содержат очень мало микроорганизмов. Подземные воды, добываемые через обычные колодцы из неглубоких водоносных слоев, куда могут просачиваться поверхностные загрязнения, содержат значительное количество бактерий, среди которых могут быть и болезнетворные. Чем ближе к поверхности расположены грунтовые воды, тем обильнее их микрофлора.
Поверхностные воды. Это воды открытых водоемов (рек, озер, водохранилищ и др.). Они отличаются большим разнообразием состава их микрофлоры в зависимости от химического состава воды, характера использования водоема, заселенности прибрежных районов, времени года, метеорологических и других условий. Помимо собственных водных микроорганизмов в открытые водоемы попадает много микроорганизмов извне.
В реке, например, протекающей в районе крупных населенных пунктов или промышленных предприятий, вода может содержать сотни тысяч и миллионы бактерий в 1 см 3 , а выше этих пунктов – всего лишь сотни или тысячи бактерий.
В воде прибрежной зоны водоемов, особенно стоячих, микроорганизмов больше, чем вдали от берегов. Больше микроорганизмов содержится также в поверхностных слоях воды, но особенно много их в иле, главным образом в его верхнем слое, где образуется как бы пленка из бактерий, играющая большую роль в процессах превращения веществ в водоеме. Значительно возрастает число бактерий в открытых водоемах во время весеннего половодья или после обильных дождей.
Особенно изменяется химический состав воды и ее микрофлора при впуске в водоем хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Вместе с различными органическими и минеральными загрязнениями в водоем вносится масса микроорганизмов, «ереди которых могут попадать и патогенные. Многие из них, например возбудители кишечных инфекций, длительно (неделями и даже месяцами) сохраняются в воде вирулентными. Для хозяйственно-питьевых целей в качестве источников водоснабжения используют открытые водоемы и подземные.
Питьевая вода. По составу и свойствам питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Наиболее соответствуют этим требованиям артезианские воды, которые обычно не нуждаются в очистке. Воду из открытых водоемов подвергают обработке на водопроводных станциях для улучшения физических и химических свойств и освобождения от микроорганизмов.
Очистка питьевой воды проводится в несколько этапов. Первым является освобождение воды от взвесей путем отстаивания в специальных бассейнах – отстойниках. Для более эффективного осветления и обесцвечивания воды отстаивание проводят с применением коагулянтов. Основными коагулянтами служат соли алюминия и железа. В результате реакции коагулянтов с содержащимися в воде углекислыми солями образуются гидроокиси алюминия или трехвалентного железа (при использовании солей железа), выпадающие в виде хлопьев. Оседая, хлопья увлекают с собой взвеси и микроорганизмы.
После отстаивания воду подвергают фильтрации. В качестве фильтрующего материала используют чаще кварцевый песок. В верхних слоях фильтра образуется биологическая пленка, содержащая большое количество микроорганизмов. В настоящее время начинают применять фильтрацию воды в сочетании с коагуляцией, используя для фильтрации материал с адсорбционными свойствами, например каолин, бентонит.
Пройдя через фильтры, вода полностью освобождается от взвешенных веществ и большей части микроорганизмов. Однако в ней еще остается некоторое количество бактерий, могут сохраниться и болезнетворные. Поэтому воду после фильтрации обеззараживают – дезинфицируют, чаще методом хлорирования. Применяют обычно газообразный хлор или другие хлорсодер-жащие вещества (гипохлориты, хлорную известь, хлорамины). Хлор даже в незначительных концентрациях (доли мг/л) губительно действует на многие микроорганизмы. Споры бактерий устойчивее вегетативных клеток. Кроме свободного хлора, значительным бактерицидным действием обладают недиссоцииро-ванные молекулы хлорноватистой кислоты (НОС1), образующейся при гидролизе хлора в воде. Губительно действуют на микроорганизмы и гипохлорит – ионы (ОС1), образующиеся в результате диссоциации хлорноватистой кислоты. Бактери-
цидными свойствами обладает, видимо, также атомарный (активный) кислород, образующийся при реакции хлора с водой.
Необходимая для дезинфекции доза хлора должна быть тем больше, чем выше концентрация в воде органических веществ, так как хлор расходуется на их окисление. При недостатке остаточного (активного) хлора вода не обеззараживается; избыточное количество хлора придает воде неприятные привкус и запах.
В практику водоснабжения внедряют новые методы дезинфекции воды – озонирование и облучение бактерицидными ультрафиолетовыми лучами. Озонирование кроме бактерицидного действия улучшает органолептические свойства воды. Ультрафиолетовое облучение может быть применено только для воды с незначительной цветностью и мутностью. /Оценка качества питьевой воды проводится по комплексу химических, органолептических и бактериологических показателей.^ соответствии с ГОСТ 2874–82 общее число бактерий не должно превышать 100 клеток в 1 см 3 , количество кишечных палочек (коли-индекс) должно быть не более 3 в 1 л, а коли-титр – не менее 300 см 3 . Вода колодцев и открытых водоемов признается доброкачественной при коли-индексе не более 10 (коли-титр – не менее 100 см 3), общее число бактерий должно быть не выше 1000 в 1 см 3 .
д. В связи с тем что вода открытых водоемов и вода грунтовых колодцев может быть значительно загрязнена, при ее (бактериологическом исследовании учитывают наличие других (кроме кишечной палочки) санитарно-показательных микроорганизмов: энтерококков и Clostridium perfringens как показателей фекального загрязнения, а также бактерий рода Proteus, присутствие которых в воде указывает на наличие в ней значительных количеств органических веществ.
Санитарно-гигиенические нормы для воды, используемой в пищевой промышленности и на предприятиях общественного питания, такие же, как и для питьевой воды.
Сточные воды. Это вода, используемая в промышленных предприятиях для различных производственных процессов, загрязненная разнообразными органическими и минеральными примесями. Такие загрязненные воды называют промышленными сточными водами. На отдельных промышленных предприятиях.количество сточных вод составляет тысячи и десятки тысяч кубометров в сутки.
Большое количество загрязненных вод получается также в результате использования населением чистой воды для хозяйственно-бытовых нужд. Такие воды называют бытовыми сточными водами. Количество бытовых сточных вод в зависимости от благоустройства районов жилых застроек составляет от 125 до 420 л на человека в сутки.
Сточные воды, кроме большого количества органических и минеральных загрязнений, содержат массу различных микроорганизмов, среди которых встречаются и патогенные.
Удаление сточных вод с места их образования регламентируется особыми правилами. Перед спуском в открытые водоемы сточные воды должны подвергаться очистке. Степень очистки зависит от количества и химического состава вод, а также от характера водоема, в который они могут быть спущены.
Очистку сточных вод проводят различными методами – физическими, химическими и биологическими (биохимическими). После механической очистки – отстаивания – сточные воды, содержащие много органических веществ, подвергают биологическим методам очистки. Эти методы очистки основаны на использовании биохимической деятельности аэробных и анаэробных микроорганизмов – их способности перерабатывать органические и минеральные вещества в процессах конструктивного и энергетического обменов клетки. Аэробная биологическая очистка проводится в естественных и искусственных условиях. В естественных условиях очистка сточных вод осуществляется путем их фильтрации через слои почвы на специальных земельных участках, называемых полями фильтрации и полями орошения, а также в биологических (очистных) прудах.
Почвенные микроорганизмы окисляют органические вещества просачивающейся воды, превращая их в неорганические соединения, т. е. минерализуя их, очищают воду. Помимо освобождения от органических загрязнений в почве задерживается до 99 % находившихся в сточной воде бактерий. Прошедшая через почву очищенная сточная вода поступает в сборные дренажные трубы, по которым отводится в открытый водоем.
Поля орошения отличаются от полей фильтрации тем, что одни и те же земельные участки используются одновременно для очистки сточных вод и для выращивания сельскохозяйственных культур (трав, овощей, плодовых деревьев и др.). На полях орошения очищается значительно меньше сточной воды, чем на полях фильтрации той же площади, но зато испо"льзуются растениями ценные удобрительные вещества, получающиеся при минерализации органических веществ сточной жидкости.
Биологические пруды – это искусственные последовательно соединенные водоемы, в которые отводится сточная разбавленная вода. Очистка воды в них сходна с процессами, протекающими в водоемах при естественном их самоочищении (см. с. 174). Наиболее широко применяется биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях на специальных очистных сооружениях – биологических фильтрах и в аэротенках. Биологической очистке предшествует механическая.
Биологические фильтры (биофильтры) представляют собой резервуары, заполненные крупнозернистым материалом (шлаком, щебнем или пластмассовыми пористыми блоками)./Через толщу этого загрузочного материала фильтруют сточную воду. Подача воздуха (аэрация) в биофильтры может быть естественной и искусственной (принудительной), когда воздух продувается через толщу загрузки вентиляторами. Такие 7 биофильтры
называют аэрофильтрами. На поверхности загрузочного материала обильно развиваются разнообразные организмы (микроорганизмы, простейшие и др.), образуя более или менее мощную пленку, называемую биологической.
Процесс очистки сточной воды иод влиянием микроорганизмов биологической пленки состоит из двух фаз. Сначала окисляются углеродсодержащие органические вещества и идет аммонификация азотсодержащих органических веществ. После окисления главной массы органических веществ окислению подвергают образовавшиеся аммиачные соли, которые переходят в соли азотистой и азотной кислот (процесс нитрификации). Первая фаза протекает главным образом в самых поверхностных слоях загрузочного материала, вторая – в более глубоких его слоях.
Аэротенки представляют собой проточные бассейны, в которые вместе, с отстоенной сточной водой вводят определенное количество так называемого активного ила (в виде хлопьев), основная масса которого состоит из различных микроорганизмов. Смесь сточной воды с илом, протекая через аэротенк, подвергается активной аэрации. Поступающий в аэротенк воздух – источник кислорода поддерживает ил во взвешенном состоянии и осуществляет энергичное перемешивание жидкости, что способствует постоянному и быстрому контакту организмов активного ила с питательными веществами сточной воды и кислородом. В аэротенках происходит такой же процесс, как и в биофильтрах,– последовательное биохимическое окисление органических веществ сточной жидкости. Однако в аэротенках процесс протекает значительно интенсивнее, чем в биофильтрах из-за лучшей аэрации сточной жидкости. Качественный состав микронаселения биопленки и активного ила может служить индикатором работы очистного сооружения.
После прохождения через биофильтр и аэротенк вода поступает в отстойники для освобождения от биопленки и активного ила, а затем сбрасывается в водоем. Иногда вода перед выпуском дезинфицируется хлором или хлорной известью.
В процессе очистки сточных вод накапливается большое количество осадков, содержащих много„органических веществ, микроорганизмов, в том числе и патогенных. Обработка и обезвреживание осадков проводятся в метантенках.
Сложные органические соеди-нения осадка (белки, жиры, клетчатка и др.) в результате различных процессов брожения и гниения превращаются в жирные кислоты, спирты и газообразные продукты (углекислый газ, аммиак, метан, водород). Среди газообразных продуктов 60–65 % составляет метан, который может быть использован как горючий газ. Сброженный осадок обезвоживают, сушат и вывозят на сельскохозяйственные поля в качестве удобрения, а в брикетированном виде он может быть использован и как топливо.
Загрязнение и самоочищение водоемов. Водная среда и населяющие ее организмы тесно взаимосвязаны. При выпуске неочищенных или недоочищенных сточных вод в водоем условия жизни его естественного населения резко изменяются. Многие обитающие в незагрязненной воде организмы вымирают, на смену им в водоеме начинают развиваться другие.
Степень загрязненности водоема органическими веществами называется сапробностью.
В месте спуска сточных вод, которые содержат органические загрязнения, развивается множество сапрофитных микроорганизмов и в воде активно протекают вызываемые ими процессы гниения и брожения. В этой сильно загрязненной зоне водоема, называемой полисапробной зоной, число бактерий достигает нескольких миллионов в 1 см 3 воды.
По мере снижения содержания органических соединений, т. е. по мере их минерализации, уменьшается и количество сапрофитных бактерий, число их составляет ΙΟ 5 -–10 4 в 1 см 3 воды. В этой умеренно загрязненной зоне водоема, называемой ме-зосапробной зоной, начинают развиваться другие водные организмы (простейшие, коловратки, водоросли и др.).
Сапрофитные бактерии отмирают в результате, недостатка пищи, под воздействием выделяемых некоторыми водорослями антибиотических веществ. Коловратки и простейшие поедают бактерии, лизируются они бактериофагом. В водоеме постепенно восстанавливаются нормальные экологические условия, фауна и флора. В этой зоне водоема, называемой олигосапроб-н о й зоной, число сапрофитных бактерий снижается до 10 2 – 10 1 клеток в 1 см 3 воды.
Такой процесс очищения водоема от органических загрязнений и бактерий называется естественным самоочищением. Интенсивность его зависит от количества поступающих в водоем загрязнений, их состава, степени разбавления чистыми водами, насыщения воды кислородом, ее температуры.
Вода естественных водоемов хотя и обладает самоочищающей способностью, однако при попадании большого количества органических загрязнений на протяженных участках в санитарном отношении небезопасна и непригодна для использования. В связи с этим в нашей стране выпуск сточных вод в водоемы без предварительной обработки не разрешается.
Проблеме охраны и использования природных водных ресурсов в Советском Союзе уделяется большое внимание, что отражено в ряде постановлений ЦК КПСС и Совета Министров СССР. На строительство очистных сооружений выделяются большие средства. В ряде промышленных предприятий осуществляется оборотное и повторное использование воды в технологических процессах, что приводит к сокращению объема сточных вод. За последние годы в нашей стране в связи с сокращением сброса неочищенных промышленных стоков улучшилось санитарно-гигиеническое состояние многих рек.