Введение к работе
Актуальность темы. Гигиеническое нормирование качества питьевой воды и санитарная охрана водных объектов в нашей стране предполагает строгий контроль за прямым и косвенным влиянием хозяйственной деятельности, бытового использования, сбросом разнообразных стоков в водоемы и водотоки. Это регламентируется Федеральным законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30 марта 1999 г. № 52-ФЗ; Водным Кодексом Российской Федерации от 16 ноября 1995 г.; СанПиН 2.1.5.980 - 00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод»; СанПиН 2.1.4.1074 - 01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого снабжения. Контроль качества».
Санитарно-гигиеническая индикация качества вод ориентирована на показатели фекального загрязнения, значения которых свидетельствуют о потенциальном присутствии патогенных штаммов - возбудителей кишечных заболеваний. Однако, исследования последних лет отмечают, что скорость отмирания кишечной палочки в водных объектах выше, чем патогенных и особенно потенциально-патогенных бактерий, что является следствием высокой антропогенной нагрузки на оз. Байкал. Сбросы хозяйственно-бытовых, промышленных стоков, развитие рекреаций и судоходства привели к необходимости расширения числа гигиенических и микробиологических показателей, характеризующих качество воды. В СанПиН 2.1.4.1074 -01 микробиологическая оценка качества питьевой воды проводится по следующим показателям: термотолерантные колиформкые бактерии, общие колиформные бактерии, общее микробное число (ОМЧ), колифаги, споры сульфатредуцирующих клостридий, цисты лямблий. Но помимо этих критериев для оценки санитарного состояния качества воды необходимы сведения о фоновом содержании потенциально-опасных бактерий в водоеме. Исследования микробиоценозов озера Байкал прошлых лет, в основном, ограничивались изучением физиологических групп бактерий: аммонификаторов, денитрофикаторов, целлюлозоразрушающих и др. Однако это направление работ, являясь важным в продукционных исследованиях, не позволяет проследить экологические изменения микробиоценозов водоемов, определяющих безопасность питьевой воды.
Выбранные нами для исследования условно-патогенные бактерии (семейства
Enterobacteriacae и неферментирующей группы), обладают высокими
адаптационными возможностями при выживаемости в окружающей среде,
экологической пластичностью. Их значение возрастает как в этиологической структуре заболеваний, так и среди представителей естественных бактериальных сообществ. Кроме того, они несут потенциальную эпидемическую опасность для здоровья населения. В связи с включением Байкала в список Участков Всемирного наследия особый интерес представляет охрана этого водоема и изучение антропогенного влияния на него.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы состояла в
обосновании применения условно-патогенных бактерий оз. Байкал, как дополнительных критериев оценки качества воды.
Для реализации поставленной цели определены следующие задачи:
-
Оценка влияния на озеро Байкал поступления в его бассейн разнообразных стоков.
-
Выделение и идентификация потенциально-патогенных бактерий из озера Байкал и основных притоков озера.
-
Исследование сезонного распределения, межгодовой динамики, доминирующих видов потенциально-патогенных бактерий, и использование этих данных для микробиологического мониторинга. Определение доли потенциально- патогенных бактерий по отношению к общему количеству культивируемых микроорганизмов, выделенных из воды озера.
-
Изучение свойств, характеризующих вирулентность микроорганизмов: антибиотикорезистентность, гемолитическая активность, рост при температуре 37С.
-
Определение оптимальной температуры роста и развития потенциально-патогенных и автохтонных бактерий, выделенных из вод озера.
-
Исследование влияния низкой температуры и популяции автохтонной микрофлоры на рост и размножение потенциально-патогенных и патогенных бактерий, в условиях лабораторного моделирования.
Научная новизна: Впервые из озера Байкал были выделены и идентифицированы более 898 штаммов условно-патогенных бактерий, являющихся представителями 31 вида. Показана приуроченность выделения данной группы бактерий к акваториям вблизи населенных пунктов, местам рекреаций, сброса сточных вод и устьям основных притоков. Изучено вертикальное и горизонтальное распределение условно-патогенных бактерий в водной толще озера Байкал. Впервые исследованы антибиотикорезистентность, гемолитическая активность и оптимальная температура культивирования условно-патогенных и гетеротрофных бактерий озера
Байкал. Доминирующие на протяжении многолетнего изучения виды условно-патогенных бактерий могут быть предложены, как дополнительные микробиологические индикаторы при оценке качества воды.
Практическая значимость работы: Данные проведенных исследований представлены в Государственном докладе «О состоянии окружающей природной среды Иркутской области в 1998 году» Государственного комитета по охране окружающей среды Иркутской области. Результаты проведенных исследований являются составной частью отчета по научно-исследовательской работе Лимнологического института СО РАН в рамках темы № 01960011465 « Разработка, апробация и внедрение новых методов биологического и химического мониторішга» и приняты к реализации по результатам научно-исследовательской работы № 1.6.16-1 «Комплексный экологический мониторинг экосистемы озера Байкал: обоснование, разработка новых методов и системы наблюдений, оценка состояния».
Теоретическая значимость. В работе обсуждены вопросы терминологии «патогенности», «вирулентности», «условной патогенности», так как в литературе мнения авторов расходятся. Показано, что антибиотикорезистентность и гемолитическая активность являются дополнительными факторами патогенности водных бактерий, которые так же необходимо учитывать при микробиологическом мониторинге озера Байкал. Результаты работы представляют интерес при рассмотрении вопросов, связанньк с санитарно-гигиеническим нормированием безопасности воды, эволюцией водных экосистем, персистенцией условно-патогенных бактерий в объектах окружающей среды. Защищаемые положения.
Научная новизна и практическая значимость работы, составляющие предмет защиты диссертации, заключаются в следующем:
В результате многолетних исследований впервые дана характеристика численности, биоразнообразия и пространственного распределения условно-патогенных бактерий (УПБ) озера Байкал. УПБ обнаружены в значительном количестве проб воды. Впервые установлено распределение этих бактерий в зонах антропогенного влияния: литоральные области озера, основные притоки, районы, прилегающие к населенным пунктам.
- Доминирующие виды потенциально-патогенных бактерий, выделенные из воды озера Байкал: Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter cloacae, Citrobacter freundii, Burkhalderia cepacia, могут быть использованы как дополнительные
индикаторы в микробиологическом мониторинге для оценки качества вод озера Байкал.
- Впервые в сезонном и межгодовом аспектах изучен не только видовой состав, но и свойства потенциально-патогенных бактерий в сравнении с байкальскими гетеротрофами. Показано, что такие свойства как антибиотикорезистентность, гемолитическая активность и рост при температуре 37 С, являющиеся основными и дополнительными факторами патогенное, присущи не только УПБ, но и автохтонной микрофлоре озера Байкал. Низкая температура и автохтонная микрофлора озера Байкал не влияют на выживаемость потенциально-патогенных и патогенных бактерий в байкальской воде в условиях лабораторного моделирования. Использование полученных данных позволит усовершенствовать микробиологический мониторинг воды озера Байкал для сохранения чистоты его вод.
Апробация работы и публикации. Материалы исследований были доложены
и обсуждены на: региональной научно-практической конференции «Биоразнообразие
микроорганизмов Восточно - Сибирского региона и их научно-практическое
использование», Иркутск, 1999; региональной научно-практической конференции
«Интеграция фундаментальной науки и высшей школы в устойчивом развитии
Сибири», Иркутск, 2001; Российской научно-практической конференции,
посвященой 100-летию со дня рождения профессора Е.В. Талалаева «Оценка современного состояния микробиологических исследований в Восточно-Сибирском регионе», Иркутск, 2002. По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 2 находятся в печати.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, 4 глав, в которых представлены и обсуждены собственные результаты исследований, заключения, выводов, списка