Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10
Вода как объект микробиологического исследования 10
Факторы, влияющие на развитие бактерий в водной среде 12
Участие микроорганизмов в процессах самоочищения водоемов..20
Микробная аммонификация в водоемах 24
Участие водных микроорганизмов в процессах нитрификации 27
Модификация свойств химических загрязнений в процессе трансформации при обработке питьевых вод 34
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 42
2.1, Объекты исследования 42
2.2. Методы исследования 42
Микробиологические методы исследования 42
Экологические методы исследования 46
Санитарно-токсикологические исследования 48
Статистическая обработка результатов 50
ГЛАВА 3. ЭКОЛОГО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ
КАЧЕСТВА ВОДЫ РЕКИ ВОЛГА В МЕСТАХ ВОДОЗАБОРА
Г.САРАТОВА 51
Оценка численности микроорганизмов различных эколого-трофических групп в местах водозабора г. Саратова 51
Оценка токсичности воды в местах водозабора г. Саратова 53
Оценка процессов самоочищения воды в местах водозабора
г. Саратова 55
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ КАЧЕСТВЕННОГО И КОЛИЧЕСТВЕННОГО
СОСТАВА ВОДНЫХ МИКРОБОЦЕНОЗОВ В МЕСТАХ ВОДОЗАБОРА
Г.САРАТОВА 64
4.1. Характеристика микробоценозов реки Волги в местах
водозабора 64
4.2. Определение антибиотикоустойчивости выделенных штаммов
гетеротрофных бактерий 66
ГЛАВА 5. ЛАБОРАТОРНО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОБ
ВОДЫ ИЗ МЕСТ ГОРОДСКОГО ВОДОЗАБОРА И В ПРОЦЕССЕ
ВОДОПОДГОТОВКИ 69
Сравнительный анализ данных лабораторно-аналитических исследований качества воды из разных водозаборов г. Саратова 69
Оценка эффективности отдельных этапов очистки воды
по традиционной схеме 74
5.3. Эффективность применения комбинированных методов
очистки воды 77
ГЛАВА 6. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ И САНИТАРНО-ТОКСИКО-
ЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ
ВОДЫ ПО ОБЩЕПРИНЯТОЙ МЕТОДИКЕ И УСОВЕРШЕН
СТВОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЕ 79
6.1. Определение присутствия микромицетов в питьевой воде
г. Саратова и разработка методов их элиминации 79
6.2. Санитарно-токсикологические исследования воды из разных
мест водозабора г. Саратова, обработанной по традиционной
и оптимальной технологической схемам 82
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 91
ВЫВОДЫ 99
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 101
Список сокращений
АС — сульфат алюминия
БПК — биологическое потребление кислорода,
БГКП — группа бактерий Esherichia coli
ВК-1, 2, 3, 4 — точки забора воды из реки Волги водоканалом города Са
ратова
ДГСА — дегидроксосульфат алюминия
ДБ-45 - флокулянт - полидиаллилдиметиламоний хлорид
Ккум > ' — коэффициент кумуляции,
КМАФАнМ - мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные мик
роорганизмы
МПА — мясо-пептонный агар
НВЧ — наиболее вероятное число микроорганизмов окислитель-
ОВП — но-восстановительный потенциал,
ОКБ - общие колиформные бактерии
ОМЧ - общее микробное число
ОХА - основный хлорид алюминия
ПАВ — поверхностно-активные вещества,
ПДК — предельно допустимая концентрация,
ПК — пороговая концентрация,
СПП — суммационно-пороговый показатель,
УФ ( - ультрафиолетовое облучение,
1к - индекс кумуляции,
рН - активная реакция среды.
Введение к работе
Актуальность темы. Вода открытых водоемов является естественной средой обитания разнообразных микроорганизмов, сосуществующих в виде сложных ассоциаций — микробоценозов, количественные и качественные характеристики которых могут существенно изменяться в условиях антропогенного воздействия (Нетрусов и др., 2000; 2005; Бухарин, Немцева, 2008). Эти изменения необходимо учитывать при проведении микробиологического мониторинга водных объектов.
Проблема обеспеченности населениям. Саратова качественной питьевой водой является актуальной и связана с изменением природных свойств воды Волгоградского водохранилища, основного источника водоснабжения, под действием антропогенных факторов. Основными источниками-загрязнения, реки Волга являются сбросы хозяйственно-бытовых, производственных и ливневых сточных вод различной степени загрязнения. Из общего-объема сточных вод на долю промышленных приходится-около 27%, остальные - на жилищно-коммунальный комплекс (Государственный доклад «О санитарно-эпидемиологическом благополучии в Саратовской области», 2002-2007).
Химические загрязнители, попадающие в водную среду в естественных условиях и со сточными водами, неблагоприятно влияют на функционирование ассоциаций микроорганизмов, участвующих в естественных процессах самоочищения воды, на санитарный режим водных объектов (Митчелл, 1996; Розанов и др., 2001; 2003; Елисеев и др., 2002; Луцевич, 2005; Поддуб-ная, 2007). В^результате реагентной обработки воды на сооружениях очистки и водоподготовки, ксенобиотики и метаболиты микробных ассоциантов могут трансформироваться с образованием веществ, обладающих иными орга-нолептическими и токсическими- свойствами, биологической активностью, способностью-к проявлению отдаленных зффектові (Рахманин и др., 1985; Елисеев и др., 1981, 1984, 2002; Красовский, Егорова, 1990; Мудрый, 1990; Луцевич, 2005; Haig, 1989).
В' этой связи целью настоящей работы явилось эколого-микробиологическое исследование условий формирования качества питьевой воды г. Саратова и разработка рекомендаций по* оптимизации водоподготовки.
Для достижения этой цели были решены следующие задачи:
— провести микробиологический мониторинг качества воды реки Волги в местах водозабора г. Саратова и оценить токсичность методами биотестирования;
— проанализировать качественный и количественный состав водных микробоценозов; выявить антибиотикоустойчивые штаммы выделенных гетеротрофных бактерий;
- оценить активность процессов самоочищения воды из^мест водозабора г. Саратова по показателям интенсивности развития и отмирания водной, сапрофитной микрофлоры; интенсивности биохимического потребления кислорода и процессов минерализации азотсодержащих веществ;
- провести лабораторно-аналитические исследования проб воды из мест городского водозабора и в процессе водоподготовки;
— изучить микробиологические показатели водопроводной питьевой-воды г. Саратова; исследовать присутствие в воде микромицетов и способы их элиминации;
— провести санитарно-токсикологические исследования эффективности очистки воды по общепринятой методике и по усовершенствованной технологической схеме.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное эколого-микробиологическое исследование качества питьевой воды г. Саратова в процессе водоподготовки. Выявлено увеличение частоты встречаемости в воде реки Волги в летний период грамотрицательных микроорганизмов, не нормируемых документами водно-санитарного законодательства, и появление антибиотикоустойчивых микроорганизмов. Показана взаимосвязь каче-
7 ства воды разных мест водозабора с составом микробоценозов, показателями индекса трофности и индекса чистоты проб воды, химико-аналитическими показателями. Доказана дополнительная контаминация питьевой воды мик-ромицетами в системе городских водопроводных сетей. Установлено, что дополнительное введение в общепринятую схему водоподготовки активных углей позволяет обеспечить более высокую экологическую эффективность очистки воды и элиминацию химической и биологической контаминации. Полученные результаты вносят существенный вклад в развитие представлений о функционировании водных микробоценозов при химическом загрязнении водных объектов.
Практическая значимость работы. Установленные факты снижения индекса трофности и индекса чистоты проб воды реки Волги и изменений в ассоциации водных микроорганизмов вблизи мест водозабора г. Саратова в летний период 2002-2008 гг. свидетельствуют об ограниченной способности воды к самоочищению и необходимости применения дополнительных методов очистки. Проведенные исследования показали, что общепринятый комбинированный метод водоподготовки не позволяет получать питьевую воду удовлетворительного качества. Предложена обработка воды по усовершенствованной схеме, нормализующей ее органолептические свойства соответственно требованиям стандартов. Экспериментально обоснована необходимость дополнительных методов адсорбции активными углями для очистки питьевой воды от микромицетов. Усовершенствованы методические приемы эколого-микробиологической оценки качества воды. Результаты исследований внедрены в учебный процесс кафедры общей гигиены и экологии и кафедры гигиены медико-профилактического факультета Саратовского государственного медицинского университета, кафедры микробиологии и физиологии растений Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского и кафедры экологии Саратовского государственного технического университета.
8 Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на научных конференциях различного ранга: научно-практической конференции «Возрождение Волги и пути решения» (Саратов, 1998); 3-й научно-практической конференции «Гигиенические проблемы охраны здоровья населения регионов России в новых экономических условиях" (Саратов, 2000); Всероссийской научной конференции «Фундаментальные и-прикладные аспекты функционирования водных экосистем: проблемы и перспективы.гидробиологии и ихтиологии в XXI веке» (Саратов, 2001); научно-практической конференции «Экология' и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2002); научно-практической конференции с международным участием «Окружающая среда и здоровье» (Саратов, 2003); юбилейной научной конференции, посвященной 90-летию кафедры общей гигиены и экологии СГМУ (Саратов, 2004); YI международной научно-практической конференции «Экономика природопользования и природоохраны» (Пенза, 2005); международной научной конференции «Актуальные проблемы экологии и охраны окружающей среды» (Македония, 2006); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2008); международной научной конференции «Экология и жизнь» (Пенза, 2008); научных конференциях Саратовского государственного медицинского университета (Саратов, 2004, 2006).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, из них 9 статей, одна из которых в журнале из списка ВАК РФ.
Основные положения, выносимые на защиту 1. При проведении микробиологического мониторинга воды в местах водозабора необходимо учитывать частоту встречаемости не только общих колиформных бактерий, но и других грамотрицательных форм бактерий, а также показатели антибиотикоустойчивости микроорганизмов.
Определение интегрированных показателей функциональной активности водных микробоценозов: индекса чистоты воды (К) и индекса трофно-сти (I) наряду с общепринятыми показателями позволяет более информативно оценить способность воды к самоочищению и необходимость проведения дополнительных методов очистки воды.
Введение в общепринятую схему водоподготовки дополнительных методов адсорбции активными углями позволяет исключить контаминацию микромицетами и обеспечить высокое качество питьевой воды.
