Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF PATHOGENS – HELMINTHOLOGICAL CONTAMINATION OF DOMESTIC WATER

Saspugayeva G.Y. 1 Khasanova K.R. 1
1 S. Seifullin Kazakh Agrotechnical University
Передача патогенных организмов водным путём приобретает особую значимость, вследствие всевозрастающей роли водоёмов в жизни людей. Увеличение микробиологического загрязнения водоёмов связано с поступлением большого количества сточных вод, возрастанием водопользования. Главная проблема заключается в малоэффективной системе очистки сточных вод от патогенных организмов, которая составляет всего 85 % с учётом большой скорости их размножения. Основным источником биологического загрязнения являются бытовые сточные воды, стоки больниц, бань, прачечных, некоторых видов пищевой промышленности. В сточных водах могут находиться бактерии, вирусы, бактериофаги, яйца гельминтов, дрожжи, плесневые грибы, микроскопические водоросли, простейшие. Наиболее часто через воду передаются кишечные инфекции, что связанно с концентрацией их возбудителей в кишечнике человека, массовым выведением их в водную среду и относительной устойчивостью в воде. Особенно высокую устойчивость в сточной воде и осадке имеют вирусы.
Transmission of pathogens by water is of particular importance due to ever-increasing role of bodies of water in people’s lives. The increase of microbial contamination in the water is due to the arrival of large amounts of wastewater, increasing water use. The main problem is ineffective wastewater treatment system away from pathogenic organisms, which is only 85 %, taking into account their high speed reproduction. The main sources of biological pollution are domestic wastewater, sewage hospitals, baths, laundry, some types of food. In wastewater may be bacteria, viruses, bacteriophages, helminth eggs, yeast, fungi, microscopic algae, protozoa. Most often transmitted through water intestinal infection, due to the concentration of pathogens in the human gut, deducing them mass into an aqueous medium, and relative stability in water. Particularly high resistance to water and sewage sludge are viruses.
рathogens
waste water
microbiological contamination
biological contamination

По данным ВОЗ до 80 % заболеваний передаётся через водные объекты и с ростом антропогенной нагрузки на окружающую среду актуальность возведения барьера на пути их распространения возрастает. Загрязнения поступающие в водоём из внешних источников вызывают первичное загрязнение водоёмов. В то же время поступающие в водоём соединения подвергаются трансформации, видоизменяются, что сопровождается изменением их свойств и степени влияния на организмы водоёма. Микроорганизмы используемые в активном иле способны попадать в донные отложения, сохраняясь в них определённое время и при перемешивании воды могут снова вымываться из иловых отложений.

Повышение концентрации азота и фосфора в воде водоёма способно вызывать сильное развитие высших водных растений, что способствует зарастанию и засорению водохранилищ, каналов и других водоёмов. Для массового развития планктона, водорослей, вызывающих цветение, достаточно повышение концентрации фосфора в воде до нескольких миллиграммов в литре. Изменение качества сточных вод во время цветения и нарушение кислородного режима при массовом отмирании фитопланктона и водной растительности способствуют ухудшению санитарного режима сточных вод. В результате этих процессов происходит увеличение органического вещества в донных отложениях и питательных веществ в толще воды, т.е происходит эвтрофикация водоёма, что является благоприятной средой для развития и размножения патогенных организмов в сточных водах.

Цель работы – разработка мероприятий по улучшению качества очистки сточных вод г. Астаны от патогенно – гельминтологического загрязнения.

Выбраны объект и методы исследования с учетом роста числа патогенных организмов в результате использования бытовых вод. Произведена экологическая оценка загрязнения бытовых вод патогенно – гельминтологическими организмами.

К бытовым сточным водам традиционно относят обширную группу сточных вод, образуемых объектами бытового назначения, в том числе: индивидуальными жилыми домами, гостиницами, предприятиями общественного питания, домами и базами отдыха, прачечными, банями и другими объектами, связанными с жизнедеятельностью человека.

Главными источниками биологических загрязнений являются выделения из организма человека, домашних животных, смывы с тела, одежды и других бытовых предметов, а также ливневые воды особенно, с площадок для выгула домашних животных. В сточные воды они поступают в количествах составляющих триллионы организмов ежесуточно. Немало микроорганизмов попадает в сточные воды либо с отбросами пищевых продуктов, либо с туалетными стоками. Преобладающими классами микроорганизмов являются бактерии и вирусы [1].

Наиболее распространенные виды патогенных бактерий и вирусов, а также их основные характеристики приведены в табл. 2.

Фекалии – органические вещества- продукты жизнедеятельности организма. В своей основе они содержат клетчатку, а также не переработанные белки, волокна растительной и животной пищи и другие отходы обмена веществ. Химический состав фекалий по основным компонентам приведен в табл. 3 [2].

Таблица 1

Классификация загрязнённости водных объектов по гидробиологическим и микробиологическим показателям

Уровень

загрязненности

Гидробиологические показатели

По фитопланктону, зоопланктону, перифитону (индекс сапробности)

по зообентосу

отношение общей численности олигохет к общей численности донных организмов, %

биотический индекс

по Вудивусу, в балльной системе

Очень чистые

< 1,0

1–20

10

Чистые

1,0–1,5

21–35

7–9

Умеренно загрязненные

1,5–2,5

36–50

5–6

Загрязненные

2,5–3,5

51–65

4

Грязные

3,5–4,0

66–85

2–3

Очень грязные

> 4

86–100 или отсутствие микробентоса

0–1

Уровень

загрязненности

Микробиологические показатели

Общее количество бактерий,

млн.кл/см3

Количество сапрофитных бактерий, тыс.кл/см3

Отношение общего количества бактерий к количеству сапрофитных бактерий

Очень чистые

< 0,5

< 0,5

103

Чистые

0,5

0,5–5,0

< 103

Умеренно загрязненные

1,1–3,0

5,1–10,0

102–103

Загрязненные

3,1–5,0

10,1–50,0

< 100

Грязные

5,1–10,0

50,1–100,0

< 100

Очень грязные

> 10,0

> 100,0

< 100

Таблица 2

Характеристика основных патогенных бактерий населяющих бытовые воды и отходы продуктов питания

Бактерии Семейство/род

Описание

Профилактические меры

Enterobacteriaceae (энтеробактерии) – палочки размером 1–3×0,5–0,6 мкм, не образуют споры и капсулы. На уровне рода отличаются ферментативной активностью и подвижностью.

Salmonella Сальмонеллы

Грамположительные палочки длиной 2–3 мкм и шириной до 0,6 мкм. Топт. = 37 °С*. Размножаются при 5–45 °С. Вызывают брюшной тиф, гастроэнтерит

Гибнут при 75 °С через 5 мин и мгновенно при кипячении.

Eschericha coli Эшерихии

Имеются патогенные штаммы кишечной палочки с размерами 1,1–1,5×2,0–6,0 мкм. Существуют подвижные и лишенные жгутиков организмы. Топт. = 37 °С. Вызывают заболевания желудка.

Приспособились к существованию в организме человека. Погибают при кипячении.

Shigella Шигеллы

Возбудители дизентерии.

Переносят замораживание до месяца. В сточных водах живут до недели.

Proteus Протеи – полиморфные, нитевидные палочки с размерами 0,3–3 мкм у молодых и до 20 мкм у старых клеток.

(Pr. mirasilis,

Pr. vulgaris)**P. mirabilis, P. rettgeriи P. morganii.

Топт. = 25–37 °С. Вырабатывают эндотоксин.

Выдерживают нагревание до 65 °С при рН 3,5–12.

Примечание. * Топт – оптимальная температура существования, **в скобках приведены наиболее распространенные патогенные подвиды.

Таблица 3

Химический состав фекалий в расчете на человека в сутки

Показатель

Мин

Макс.

Среднее

Объем, л

0,4

1.7

1,25

Масса, г

400

1700

1250

Твердые вещества, г

80

130

109

С органический, г

19

45

30

БПК5, г

12

40

30

ХПК, г

32

86

57

Общий азот, г

5,9

18

РОБЩ, г

0,6

4,2

1,9

Калий, г

1,5

6,1

2,8

Кальций, г

3,0

4,5

3,7

Магний, mM

0,12

0,18

0,15

C:N

5

11,3

8,2

Таблица 4

Валовые составы мочи и стока компостирующего туалета

Показатель

Моча (по данным)

Сток компостирующего туалета

свежая 123]

[124]

Porto

Porto

 

БПК5, г/л

6,25 (1,5–11,33)

ХПК, г/л

12,58 (4,5–25)

0,646–0,731

 

Взвесь, г/л

   

0,055–0,214

 

Растворенные твердые вещества, г/л

40 (36–47)*

     

NОБЩ, г/л

7,2–8,5

11,4 (9,1–21)

8,67 (3–13,33)

0,035–0,113

 

NH4, мг/л

 

0,6 (0,2–1,1)

     

СОБЩ, г/л

   

5,5 (1,5–10,0)

0,128–0,151

 

РОБЩ, г/л

0,94–0,98

0,92 (0,42–2,1)

0,084–0,086

 

Мочевина, mM N

687(467–1149)

     

Калий, mM

70 (40–100)

     

Кальций, mM

5.9 (<–10)

     

Магний, mM

5,4 (2,5–8,3)

     

Общий азот, mM N

819 (650–1500)

     

Фосфаты, mM

20

     

Коли формы на 100 мл

-

2600–35000

 

Примечание. * В скобках приведены минимальное и максимальное значения.

 

Из всех продуктов жизнедеятельности человека фекалии являются наиболее токсичными веществами. Встречающиеся в фекалиях патогенные организмы, можно разделить на четыре группы, в том числе: вирусы, бактерии, простейшие и черви (гельминты).

Моча – биологическая жидкость, которую вырабатывают почки. С мочой удаляются ненужные организму человека конечные продукты обмена и инородные вещества. Плотность мочи здорового человека оставляет 1,002–1,024. Валовой состав мочи определяют: вода (до 98 %), неорганические и органические вещества, а также соединения биологического происхождения. Всего известно более 150 компонентов Валовые составы мочи и стока из компостирующего туалета показаны в табл. 4.

Из таблицы видно, что до 80 % общего азота в моче содержится в составе мочевины [CO(NH2)2]. Органические вещества представлены главным образом азотистыми соединениями – продуктами разложения белков. В свежей моче здорового человека может содержаться несколько видов бактерий в общем количестве до 1000 организмов на см3.

Если человек болен, то численность бактерий, вызвавших болезнь, превышает 100 000 организмов на см3. Часто в моче инфицированных людей могут находиться бактерии: Salmonella typhi, Salmonella paratyphi, Leptospira, Yersinia и даже черви Schistosoma haematobium [3].

Анализ литературных данных показал, что бытовые воды являются основным источником биологического загрязнения и распространения гельминтозов, инфекционных и бактериальных болезней. Проанализирован состав бытовых вод в том числе химический состав фекалий и мочи в расчёте на 1 жителя в сутки.

Рассмотрено влияние патогенных организмов на гидросферу, биоту и здоровье человека. Бытовые воды, способны ухудшать качество сточных вод, также они являются источником вторичного загрязнения, которые способны нарушать нормальное функционирование растений и живых организмов.

На очистных сооружениях существующие методы очистки сточных вод не позволяют достичь нужной степени эффективности удаления патогенных организмов до 100 %. Значительная доля организмов, не удаляются в полной мере очистными установками. В связи с этим существует необходимость внедрения УФ систем обеззараживания сточных вод [4].

Выводы

1. Проведен анализ патогенно – гельминтологического загрязнения бытовых вод.

Бытовые воды, сопровождаются выделением в окружающую среду патогенных организмов, среди которых известны: бактерии, вирусы, бактериофаги, яйца гельминтов, дрожжи, плесневые грибы, микроскопические водоросли, простейшие. Наиболее часто заболевания передаются через воду, что связанно с повышенной концентрацией возбудителей и их массовым выведением в водную среду и относительной устойчивостью в воде.

Выявлено, что на отечественных очистных сооружениях существует проблема в малоэффективной системе очистки сточных вод от патогенных организмов, которая составляет всего 85 %, без учёта способности бактерий, вирусов и гельминтов к высокому процессу размножения и относительной устойчивостью к водной среде.

2. Для повышения степени очистки сточных вод от патогенно – гельминтологического загрязнения необходимо внедрить УФ систему обеззараживания сточных вод, которая позволить достичь значительных результатов, а именно:

● УФ облучение летально для большинства водный бактерий, вирусов, спор. Оно уничтожает возбудителей, таких инфекционных болезней, как тиф, холера, дизентерия, вирусный гепатит, полиомиелит и др. Применение ультрафиолета позволяет добиться более эффективного обеззараживания, чем хлорирование, особенно в отношении вирусов;

● обеззараживание ультрафиолетом происходит за счет фотохимических реакций внутри микроорганизмов, поэтому на его эффективность изменение характеристик воды оказывает намного меньшее влияние, чем при обеззараживании химическими реагентами. В частности, на воздействие ультрафиолетового излучения на микроорганизмы не влияют рН и температура воды;

● в обработанной ультрафиолетовым излучением воде не обнаруживаются токсичные и мутагенные соединения, оказывающие негативное влияние на биоценоз водоемов;

● в отличие от окислительных технологий в случае передозировки отсутствуют отрицательные эффекты. Это позволяет значительно упростить контроль за процессом обеззараживания и не проводить анализы на определние содержания в воде остаточной концентрации дезинфектанта;

● время обеззараживания при УФ облучении составляет 1–10 секунд в проточном режиме;

● для обеззараживания ультрафиолетовым излучением характерны низкие эксплуатационные расходы.