К искусственным водоемам относятся водохранилища, пруды, судоходные и оросительные каналы.
Водохранилища имеют многоцелевое назначение и численность микроорганизмов в нем колеблется от 1 млн до 2 млрд клеток в 1см3.
Пруды, независимо от способа из создания и назначения – это мелкие водоемы с небольшой площадью водного зеркала, часто спускаемые на зиму. Число микроорганизмов в прудах может достигать до нескольких миллионов клеток в см3.
В пресных водах обитают бактерии родов Pseudomonas, Micrococcus, Sarcina, Spirillum, Bacillus и др., водные грибы из родов Mucor и Fusarium, а также актиномицеты.
Загрязнение водоемов патогенными микроорганизмами может происходить самыми различными путями: при попадании в источники неочищенных хозяйственно-фекальных стоков, перегоне через реки домашнего скота, загрязнения воды дикими животными, в результате аварий на канализационных сооружениях и др. Некоторое количество микроорганизмов попадает в воду из воздуха, оседая с пылью или атмосферными осадками, вымывается из почвы дождями, при таянии снега.
Незагрязненные реки, озера и водохранилища, в которых развивается нормальный биоценоз, является неблагоприятной средой для развития патогенных микроорганизмов. В водоемах с высоким содержанием кислорода развиваются аэробные микроорганизмы, активно окисляющие и минерализующие органическое вещество, вследствие чего патогенные бактерии лишаются источника питания и фактически не размножаются, а лишь сохраняют жизнеспособность. Кроме того, вода обычно имеет более низкую температуру по сравнению с оптимальной для патогенных микроорганизмов, что также препятствует развитию последних.
Несмотря на факторы, ограничивающие развитие болезнетворных микроорганизмов, вода часто является источником ряда кишечных инфекционных заболеваний – брюшного тифа, паратифа, дизентерии, холеры. Через воду передаются инфекционная желтуха, туляремия, бруцеллез, водная лихорадка, полиомиелит, лептоспироз, шигеллез, туберкулез и др. Продолжительность сохранения патогенных бактерий в речной воде колеблется в зависимости от ее состава и свойств.
Санитарно-микробиологическое исследование воды проводится систематически. Для оценки микробиологической безопасности воды централизованных систем водоснабжения определяют показатели ОМЧ (общее микробное число), содержание общих колиформных бактерий (ОКБ), содержание термотолерантных колиформных бактерий (ТКБ). Для воды нецентрализованных систем водоснабжения вводится ряд дополнительных показателей, например, содержание цист лямблий, колифагов, спор сульфитредуцирующих клостридий. При проведении анализов по эпидемиологическим показаниям перечень определяемых видов микроорганизмов существенно расширяется.
При определении микробиологических показателей качества воды применяют те же методы, что и при анализе почв.
Атмосферный воздух не является благоприятной средой для развития микроорганизмов из-за недостатка в нем питательных веществ, влаги, а также действия УФ-излучения солнечного спектра. Если в воде и почве микроорганизмы могут активно размножаться, то в воздухе они лишь временно сохраняют свою жизнеспособность. Благодаря этому количество микроорганизмов в атмосферном воздухе сравнительно невелико.
Наибольшее количество микроорганизмов находится в прилегающем к земле слое воздуха, высотой около 1 м. В воздух они попадают из почвы, с растений и животных, разносятся ветром и осадками.
Количество микроорганизмов в 1 м3 воздуха может составлять от нескольких единиц до десятков тысяч и зависит от климатической зоны, времени года, степени освоения и урбанизации земель. Например, в воздухе крупных городов количество микроорганизмов больше, чем в сельской местности, мало микроорганизмов воздухе над лесами и морями – единицы на м3. Осадки в виде дождя и снега способствуют очищению воздуха от микробов.
В воздухе закрытых помещений микробов значительно больше, чем в открытых пространствах, особенно в зимнее время при недостаточном проветривании. Состав и количество микроорганизмов в воздухе помещений зависят от санитарно-гигиенического режима помещения, числа находящихся в нем людей, состояния их здоровья и других условий.
Постоянно в атмосферном воздухе обнаруживаются пигментообразующие кокки, палочковидные бактерии, актиномицеты, мицелиальные грибы, дрожжи. Патогенные бактерии в открытом воздухе практически отсутствуют и встречаются только в воздухе закрытых помещений. В воздух патогенные микроорганизмы попадают от больных людей и носителей инфекций, а так же от больных животных.
Для микробиологического исследования воздуха пользуются методами, в основу которых положены явления седиментации и аспирации. При помощи седиментационных методов можно получить общее представление о встречающихся в воздухе микроорганизмах. Аспирационные методы дают возможность определить не только качественное, но и количественное содержание микробных клеток в определенном объеме воздуха.
Для санитарно-гигиенической оценки воздуха закрытых помещений, в том числе и производственных, используют два показателя:
- КМАФАнМ (ОМЧ) определяет количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов в 1 м3 воздуха; обычно воздух производственных цехов пищевых предприятий считается чистым, если в нём содержится не более 500 КОЕ в 1м3. В особых случаях допустимое содержание микроорганизмов в воздухе указывается в отраслевых нормативных документах.
- присутствие санитарно-показательных микроорганизмов определяет содержание в 1м3 воздуха гемолитических стрептококков и стафилококков; обнаружение их в воздухе производственных помещений указывает на санитарное неблагополучие данного объекта и возможность возникновения у персонала инфекционных заболеваний, вызываемых микроорганизмами дыхательных путей, которые передаются через воздух (ангины, гриппа, коклюша, дифтерии, туберкулеза и др.). Такой воздух может стать источником контаминации пищевых продуктов и, следовательно, представлять потенциальную опасность для здоровья людей.
В последнее время больше внимания уделяется обнаружению в воздухе и других условно-патогенных и патогенных микроорганизмов – бактерий, плесневых грибов, дрожжей, вирусов.
Определение в воздухе санитарно-показательных, условно-патогенных и патогенных микроорганизмов проводится только по эпидемиологическим показаниям работниками санитарно-эпидемиологических станций.
Как уже отмечалось, при помощи седиментационных методов можно получить общее представление о встречающихся в воздухе микроорганизмах. Эти методы основаны на оседании под влиянием силы тяжести частичек пыли, капель, бактериальных частиц на поверхность агаризованной среды в открытой чашке Петри. Чашки с мясопептонным агаром экспонируют 5-10-15 мин в зависимости от предполагаемого микробного загрязнения. Существенным недостатком в этом случае является недостаточное улавливание тонкодисперсных фракций. Поэтому применяемый пересчет количества выросших на чашках колоний на содержание микробных клеток в 1 м3 воздуха (расчет по правилу Омелянского, согласно которого на поверхность питательной среды, площадью в 100 см2 за 5 мин оседает такое количество микроорганизмов, которое содержится в 10 литрах воздуха) малопригоден для количественного учета микробиоты воздуха помещений и абсолютно непригоден для атмосферного воздуха, где имеют место большие колебания в скорости его движения. Тем не менее, метод оседания может быть использован в тех случаях, когда отсутствуют более совершенные приборы и методы.
Аспирационные методы дают возможность определить не только качественное, но и количественное содержание микроорганизмов в определенном объеме воздуха. Методы основаны на улавливании микробов в жидкости или на ударно-прибивном действии струи воздуха о влажную поверхность плотной питательной среды. В результате удара находящиеся в воздухе аэрозоли, пылевые частицы и капли, содержащие клетки микроорганизмов, прибиваются к поверхности питательной среды. При микробиологическом исследовании воздуха следует стремиться к тому, чтобы при равномерном посеве на чашку Петри число выросших колоний не превышало 200-300, так как при большем числе колоний трудно провести их детальную характеристику. Регулирование числа колоний на чашке достигается посевом на плотные среды различных объемов воздуха. При отборе проб воздуха в жидкие улавливающие среды количество выросших на чашке колоний может регулироваться как пропусканием различных объемов воздуха, так и различными объемами внесенной в чашки Петри улавливающей жидкости. В случае использования большого объема улавливающей жидкости всю ее или ее часть профильтровывают через мембранные фильтры с последующим посевом фильтров на поверхность плотной питательной среды.
Среди приборов для исследования воздуха закрытых помещении, основанных на ударно-прибивном действии струи, самым распространенным является прибор Кротова и его различные модификации. Прибор характеризуется эффективностью улавливания в пылевой фазе аэрозоля, дает четкие сопоставимые результаты, прост в работе, позволяет за короткое время произвести отбор проб воздуха непосредственно на чашки Петри со средой.
При незначительном содержании микроорганизмов в воздухе можно применять для его анализа метод мембранного фильтрования.
Выявление патогенных и условно-патогенных микроорганизмов в воздухе проводится аспирационным методом с применением специальных диагностических и дифференциальных сред.
1. Какова роль микроорганизмов в круговороте веществ?
2. Какие из природных биотопов являются естественной средой обитания микроорганизмов? Почему?
3. На какой глубине в почве содержится наибольшее количество микроорганизмов? Почему?
4. От чего зависит качественный и количественный состав микроорганизмов в почве?
5. Какие показатели определяют при кратком санитарно-микробиологическом анализе почвы?
6. Дайте краткую характеристику природных водных источников.
7. Источники загрязнения водоемов патогенными микроорганизмами.
8. Какие водные источники содержат самые чистые природные воды?
9. Качественный и количественный состав микроорганизмов атмосферного воздуха.
10. Методы определения микробиологической загрязненности воздуха и их сравнительная оценка.
11. Как изменяется микробный состав атмосферы с высотой?
13. Каким методом можно определять микробную загрязненность атмосферного воздуха?
Лабораторные работы по темам 3 и 4 объединены в один цикл. Цикл содержит 3 работы: № 6, № 7 и № 8. Работа № 6 рассчитана на 2 занятия и посвящена проведению подготовительных работ для проведения культивирования и посеву экспериментального материала в жидкие селективные среды. Работа № 7 включает анализ накопительной культуры и выполнение микробиологического анализа воздуха седиментационным способом. На лабораторной работе № 8 завершают анализ культуры на диагностической среде, проводят количественный учет микроорганизмов в воздухе по Омелянскому и проводят ориентировочную идентификацию выросших на МПА колоний с описанием культуральных и основных морфологических признаков микроорганизмов.
Занятие 1. Приготовление жидких и плотных питательных сред.
Стерилизация сред.
Задания:
1. Приготовить мясопептонный агар (МПА), разлить его в колбы (для заливки чашек Петри) и в пробирки (для скошенного агара). Сдать на стерилизацию.
2. Приготовить жидкую накопительную среду Кесслер для выявления и определения бактерий группы кишечных палочек (БГКП). Разлить среду в 3 колбы по 100 см3 , в 3 бактериологические пробирки по 10 см3 и в 3 химические пробирки по 1 см3. Сдать на стерилизацию. Остаток среды в колбе также сдать на стерилизацию.
3. Ознакомиться с устройством и работой автоклава и сушильного шкафа.
Методические указания:
1. При приготовлении плотной питательной среды из сухого концентрата навеску порошка сначала суспензируют в холодной воде и только потом постепенно нагревают до полного расплавления комочков. Нагревание проводят при постоянном перемешивании, не допуская пригорания, вспенивания и бурного кипения среды. При разливе среды в колбы и пробирки обращать внимание на коэффициент их заполнения, который не должен превышать 0,5.
2. Все емкости с плотными и жидкими питательными средами закрыть ватно-марлевыми пробками и бумажными колпачками. На колпачках простым карандашом указать название стерилизуемой среды. Для каждой среды указать способ и режим стерилизации.
3. При знакомстве с устройством автоклава особое внимание уделить работе предохранительного клапана и проверке его исправной работы, технике установки режимов стерилизации, контролю уровня воды в паровой камере.
Оборудование и материалы: Весы технические электронные (или механические с разновесом), рН-метр, водяная баня, колбы вместимостью 500, 250, 100 см3, пробирки бактериологические и химические, цилиндры мерные разные, стакан химический, пипетки на 1-2 см3 и 10 см3 , шпатель металлический, сухие питательные среды МПА и Кесслер, 10%-ные растворы кислоты и щелочи, ватно-марлевые пробки к колбам и пробиркам, бумага оберточная, шпагат, ножницы – по числу студентов и по усмотрению преподавателя.
Занятие 2. Подготовка и стерилизация посуды.
Получение накопительной культуры и приготовление
дифференциально-диагностической среды.
Подготовка к седиментационному анализу воздуха.
Задания:
1. Приготовить ватно-марлевые пробки для колб и пробирок.
2. Подготовить к стерилизации чашки Петри, шпатели Дригальского, пипетки на 1,2,10 см3 . Сдать на стерилизацию.
3. Приготовить к стерилизации колбы вместимостью 250 см3 со 100 см3 водопроводной воды и пробирки с 10 см3 водопроводной воды. Сдать на стерилизацию.
4. Приготовить дифференциально-диагностическую среду Эндо, разлить в стерильные чашки Петри, чашки со средой поставить в термостат с температурой 30ºС для подсушивания.
5. Стерильный мясопептонный агар расплавить и разлить в стерильные чашки, чашки с МПА поставить в термостат при температуру 30ºС для подсушивания.
6. Провести посев навески исследуемого материала в жидкую селективную среду Кесслер, посев поставить в термостат с температурой 37ºС.