ВЛИЯНИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

Нехарактерные для водоема микроорганизмы, в том числе и патогенные, попадают в него с оседающей пылью из воздуха, с поверхностными стоками во время дождей или снеготаяния, но в основном со сточными водами различного происхождения.

Патогенные микроорганизмы, попадающие в воду с выделениями человека и теплокровных животных, могут явиться причиной возникновения эпидемий кишечных заболеваний.

Наиболее часто в водные источники попадают сальмонеллы, шигеллы, лептоспиры, энтеропатогенные Е. сой, пастереллы, вибрионы, микробактерии, энтеровирусы человека, амебные цисты и личинки нематод.

Сальмонеллез проявляется в виде острого гастроэнтерита, сопровождаемого диареей, острыми схваткообразными болями в животе, лихорадкой, тошнотой и рвотой. Сальмонеллы могут встречаться у клинически здоровых людей и животных. Количество носителей сальмонеллеза, как и многих других заболеваний, зависит от уровня жизни, культуры и климата.

Например, в США и Великобритании среднее число лиц, выделяющих сальмонеллы, составляет примерно 1% населения, в Австрии — 3%, на Цейлоне — 3,9%.

Общее число патогенных для человека серотипов сальмонелл превышает несколько сотен.

Наиболее часто у больных и клинически здоровых сельскохозяйственных животных выделяют 13 серотипов сальмонелл: S. typhimurium, S. derby, S. dublin, S. oranienburg,

S. java, S. choleraesuis, S. anatum, S. newington, S. inf antis,

S. stenley, S. abony, S. Chester, S. meleagridis. Специфичным для человека является вызываемый S. typhi брюшной тиф, который не встречается у животных.

Сальмонеллы часто обнаруживаются в загрязненных водах, включая сточные воды, буферные пруды, воды ирригационных систем, реки, ливневые стоки, приливную морскую воду. Пастбища, площадки для продаж скота, бойни могут быть основными источниками сальмонелл, попадающих в реки и озера, используемые для рекреационных целей. На выживаемость в воде сальмонелл и бактерий (показателей фекального загрязнения) влияют одни и те же факторы. В пробах воды из фермерских прудов при 21-29°С некоторые сальмонеллы выживают в течение 14- 16 дней. При выдерживании в резервуарах стоков с фермерских дворов в течение 20 дней летом или 60 дней зимой была получена вода, не содержащая сальмонеллы. Подобные же результаты были получены при исследовании городских ливневых стоков.

Шигеллез. Это заболевание эндемично для городов с низким социально-экономическим уровнем жизни. Средний процент бактериовыделителей шигелл составляет 0,46% в США, 0,33% в Англии и Уэльсе и 2,4% в типичных сельских местностях Шри-Ланки.

Известно 32 серотипа шигелл, из которых S. sonnei и подгруппа S. flexneri составляют 90% всех серотипов.

Большинство эпидемий шигеллеза имеет пищевую этиологию или распространяется контактным путем. Однако причиной значительного числа эпидемий была питьевая вода низкого качества. Эти вспышки заболеваний являлись, в частности, следствием аварий водоочистительных систем, загрязнений колодцев паводковыми водами, снабжения населения необработанной питьевой водой, просачивания сточных вод в водопроводную сеть.

Выживаемость штаммов шигелл, выделяющихся из кишечника человека и поступающих в воду, определяется многими экологическими факторами. К ним относятся pH воды, а также температура воды: при низких температурах они живут дольше.

В Сибири в длительный период низких температур (до -45°С) выживаемость шигелл в фекалиях увеличивается до 145 дней, в почве — до 135 дней, в замерзшей реке — до 47 дней.

Лептоспироз человека встречается в Европе, на Ближнем Востоке, в Северной и Центральной Америке, на Дальнем Востоке. Ежегодно заболеваемость во всем мире равна

1%, но в некоторых случаях при контактах с животными или загрязненной фекалиями водой и почвой заболеваемость может достигать 3%.

Выделено 18 серогрупп и более 100 серотипов лептоспир. Наиболее опасными для человека являются: L. ротопа, L. autumnalis, L. australis, L. grippotyphosa, L.hardjo, L. catiicola, L. ballum, L. bataviae, L. icterohaemorrhagiae.

Лептоспироз может передаваться человеку от домашних животных — крупного рогатого скота, свиней, лошадей и собак. Часто заражаются лептоспирозом крысы, лисы, домовые мыши, мыши-полевки, лягушки, олени и другие животные.

Лептоспиры попадают в реки и озера, используемые для рекреационных целей, или непосредственно с мочой инфицированных коров, свиней и диких животных, имеющих доступ к воде, или с водой, стекающей с расположенных рядом пастбищ.

Время жизни одного поколения этих микроорганизмов крайне мало (48 ч при 23°С), оптимальный pH воды для L. icterohaemorrhagiae составляет 7,0-7,2. Наиболее низкая жизнеспособность лептоспир отмечается в кислых водах с pH 6,2 и ниже, а также в щелочных водах с pH 8,5. Низкая температура воды зимой замедляет размножение лептоспир, но повышает их устойчивость по сравнению с летним периодом. Степень минерализации воды загрязненных рек и озер также влияет на выживаемость лептоспир. При повышении степени минерализации выживаемость лептоспир снижается.

Одними из биологических факторов, определяющих выживаемость лептоспир в воде, является плотность и состав сопутствующей микрофлоры.

Добавление к водопроводной воде посторонней микрофлоры сокращало время выживания L. icterohaemorrhagiae почти вдвое.

Энтеропатогенные Е. coli. Различные серотипы Е. coli часто являются причиной гастроэнтеритов, а также тяжелой диареи у детей. Известно более 140 специфических серологических групп Е. coli, однако причиной возникновения эпидемий являются только немногие серотипы.

Патогенные для человека серотипы Е. coli были обнаружены у некоторых сельскохозяйственных животных. Большинство известных инфекционных вспышек, вызванных энтеропатогенными Е. coli, было связано с употреблением загрязненной питьевой воды.

На выживаемость патогенных и непатогенных Е. coli вне кишечника человека или животных влияет множество внешних факторов: pH воды, токсичность ионов металлов, поступление питательных веществ, температура воды, инсоляция, перемешивание воды, адсорбция и седиментация бактерий и их антагонизм. Обнаружение Е. coli в пресной воде или в воде эстуариев указывает на недавнее фекальное загрязнение. Размножение Е. coli в воде происходит редко и стимулируется при поступлении в воду теплых необработанных сточных вод консервных заводов и бытовых сточных вод, содержащих большое количество питательных веществ. Процессы естественного самоочищения воды ведут к интенсивному отмиранию этих бактерий, и через 2-5 суток количество выживших Е. coli может составлять только 10% от первоначального количества.

Туляремия. Возбудитель туляремии обычно поступает в кровяное русло через поврежденную кожу или слизистые оболочки. На месте первоначального контакта часто развивается язва, из которой возбудитель может выделяться в течение месяца от начала заболевания. Инфицирующий микроорганизм Francissella tularensis, Pasteurella tularensis или Basterium tularense представляет собой небольшую грамотрицательную палочку, которая не передается непосредственно от человека к человеку.

Человек чаще всего заражается в результате укусов лесными клещами и при контакте с инфицированными дикими животными (главным образом кроликами, ондатрой и бобрами). Очевидно, клещи являются главным природным источником туляремии среди диких животных, достигающей размеров эпизоотии и ведущей к массовой гибели больших популяций грызунов за один сезон.

Однако это заболевание передается человеку и через питьевую воду, загрязненную мочой, фекалиями и тушками больных грызунов.

Подобно многим другим патогенным организмам, устойчивость F. tularensis увеличивается при снижении температуры воды.

Холера. Патогенные бактерии Vibrio с hole гае могут вызвать у человека острое кишечное заболевание. При отсутствии срочной медицинской помощи смерть больного может наступить в течение нескольких часов от начала заболевания.

V. cholerae (V. comma), биотип Эль Тор (Vibrio cholerae biovar eltor) и серотипы Инаба (Inaba) и Огава (Ogawa) являются патогенными для человека.

Холера может передаваться человеку контактным путем, через пищу, загрязненную в процессе ее приготовления, и через загрязненную питьевую воду. Здоровое носи- тельство F. cholerae может составлять 1,9-9%, биотипа Эль Тор — от 9,5 до 25%. Бессимптомные носители периодически выделяют вибрионы в течение 6-15 и 30-40 дней. Хронические конвалесцентные носители выделяют вибрионы периодически в течение 4-15 месяцев. В XIX в. холера распространилась с Востока в другие части света, вызывая эпидемии в Европе. Охрана источников водоснабжения от загрязнения и создание систем очистки сточных вод в больших городах положили конец широкому распространению эпидемий холеры на территории Европы. Появление холеры в последние годы связано с нарушением странами, имеющими несовершенную организацию водоснабжения, международного карантина, с усиленной миграцией людей — носителей холерного вибриона.

Разнообразные холерные штаммы вибрионов найдены в пресной воде и эстуариях. Некоторые штаммы V. cholerae, выделенные во время эпидемий, давали непатогенные мутанты. Выживаемость вибрионов в водной среде тесно связана с различными химическими, биологическими и физическими факторами.

Жизнеспособность V. cholerae в поверхностных водах варьирует от 1 ч до 13 дней. В воде при pH 5,6 V. cholerae погибают очень быстро. При введении V. cholerae в синтетическую воду, содержащую хлориды, органические вещества и обычные сапрофиты, в сточную воду с высокой плотностью бактериальной флоры или в активированный ил наблюдалось значительное подавление организмов: часто 99% из них погибали в течение 6 ч.

Хотя холерные вибрионы сохраняют жизнеспособность в течение относительно короткого времени, поступление в сильно загрязненную воду фекалий больных и вибрионо- носителей ведет к накоплению этих вибрионов в воде.

Туберкулез. Передача легочного туберкулеза через воду относительно редка. Поражения кожи, вызванные микобактериями в результате купания в плавательных бассейнах и в открытых водоемах, обычно развиваются в течение 2-3 недель и легко связываются с источником инфекции.

Патогенные для человека микобактерии — это 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 могут быть обнаружены и в испражнениях. Микобактерии туберкулеза были найдены в необработанных и обработанных сточных водах туберкулезного санатория, причем в необработанных сточных водах их количество достигало 10-1500 /мл.

Непатогенные микобактерии обнаруживались и в плавательных бассейнах. М. aquae выделялся даже при концентрациях свободного остаточного хлора 2-2,5 мг/дм³.

Сапрофитные микобактерии могут содержаться и в питьевой воде.

При наличии больных или инфицированных животных вирулентные микобактерии могут поступать в открытые водоемы со сточными водами скотобоен, мясоперерабатывающих заводов и молочных фабрик.

Микобактерии туберкулеза могут выживать в водной среде в течение нескольких недель.

Микобактерии туберкулеза сохраняли вирулентность в сточных водах в течение 124 дней. Однако более длительное хранение этих организмов в сточных водах привело к снижению вирулентности и потере ее через 203 дня.

На продолжительность выживания патогенных микобактерий в водной среде наибольшее влияние оказывают температура воды и наличие питательных органических веществ.

Энтеровирусы человека. Некоторые вирусы человека могут передаваться через воду при ее загрязнении фекалиями — это возбудитель инфекционного гепатита, энтеровирусы (полиовирус, вирусы Коксаки и ECHO), аденовирусы и реовирусы. Классификация вирусов человека включает приблизительно 100 типов, и все они, за исключением неизвестных возбудителей инфекционного гепатита, были найдены в сточных водах и загрязненных открытых водоемах. Передача полиомиелита через воду имеет второстепенное значение.

Домашние и другие теплокровные животные являются переносчиками человеческих энтеровирусов, что следует учитывать при проведении мероприятий по охране водоемов от загрязнения.

На выживаемость энтеровирусов человека в водной среде влияют те же экологические факторы, что и на патогенные бактерии, например микробный биоценоз и температура воды.

В реке происходит постоянное разбавление вирусов, что препятствует значительному накоплению их в определенном месте, за исключением случаев, когда поступление вирусов происходит постоянно. В стоячих водах процессы адсорбции и седиментации ила играют важную роль в перемещении вирусов из реки или озера. Инактивация вирусов на частичках глины в природных водах обусловлена распределением электрического заряда, ведущим к образованию связи «глина— катион— вирус». Наличие постороннего органического вещества в реке может нарушать инактивацию вируса, препятствуя его прикреплению к глине. Десорбция энтеровирусов с почвенных частичек происходит наиболее полно при pH почвы 7,5.

Паразитические простейшие. Амебиаз — заболевание толстого кишечника, возбудителем которого является паразитическое простейшее Entamoeba histolytica. Фекальное загрязнение питьевой воды — основной источник передачи амебиаза, хотя также следует учитывать орально-фекальный путь и потребление сырых загрязненных овощей.

Степень носительства амеб составляет в Европе 10%, в Америке — 12%, в Азии — 16% , в Африке — 17%. Исследование групп населения с низким экономическим уровнем показывает, что степень носительства амеб среди них гораздо выше — это обусловлено низким уровнем личной гигиены, отсутствием должной охраны водоисточников и наличием примитивной канализации.

Е. histolytica обычно присутствует в сточных водах с низкой мутностью.

Хотя жизнеспособность цист в сточных водах довольно высокая, плотность их невелика и еще больше снижается в реке в результате разбавления, гибели и оседания.

Кишечные жгутиковые простейшие (Giardia lamblia) могут вызвать различные кишечные симптомы, чаще всего в виде затяжной перемежающейся диареи. Амебный менингоэнцефалит — заболевание, вызываемое Naegleria gruberi, является смертельным. Возбудители, проникая в организм человека через носовую полость, быстро мигрируют в мозг, спинномозговую жидкость и кровяное русло. Начальные симптомы проявляются через 4-7 дней после контакта с водой; смерть наступает в течение 4-5 дней. Случаи амебного менингоэнцефалита связывают с плаванием и нырянием в теплых водах маленьких озер, в закрытых плавательных бассейнах и в загрязненном эстуарии. Виды Naegleria присутствуют среди многочисленных свободно живущих амеб, обнаруживаемых в почве, сточных водах, поверхностных водах и в меньшей степени — в водах плавательных бассейнов. В единичных случаях они были найдены в воде городских речных водопроводов. Возможно, что этот патогенный организм является паразитом, однако его водный хозяин неизвестен.

Паразитические черви. В сточных водах обнаруживается несколько видов кишечных паразитических червей, потенциально опасных для здоровья населения, особенно для рабочих очистных сооружений, сельскохозяйственных рабочих, обслуживающих ирригационные системы, для лиц, купающихся в озерах, загрязненных сточными водами и т. д. Современные методы очистки воды от этих паразитов на водопроводных станциях достаточно эффективны.

Однако при повторном использовании обработанных сточных вод в качестве источников питьевой воды в районах с дефицитом воды опасность контакта населения с этими паразитами увеличивается.

Бычий ленточный червь (Taenia saginata) во взрослом состоянии живет в кишечнике человека, который инфицируется при употреблении воды, загрязненной яйцами червя; при этом с фекалиями может выделяться около 1 млн яиц паразита в день. Крупный рогатый скот, у которого паразит живет в мышечной ткани, заражается на пастбищах, недавно орошенных бытовыми сточными водами, или при водопое из сильно загрязненных водоисточников.

Наиболее распространено это заболевание в Восточной Африке, где им поражено 50% населения.

Яйца Т. saginata (1-2 шт. в 100 мл) часто обнаруживаются в сточных водах. Они, по-видимому, достаточно устойчивы и в холодных влажных условиях могут выживать в течение 335 дней. Подсушенный ил освобождается от жизнеспособных яиц только после хранения его по крайней мере в течение года.

Аскаридоз — заболевание тонкого кишечника, поражающее в основном маленьких детей. Первыми признаками инфекции является появление живых червей в испражнениях и рвотных массах. Яйца большого круглого кишечного червя Ascaris lumbricoides передаются через загрязненную фекалиями воду, почву и овощи, выделяются из кишечника в количестве 200 000 в день и при благоприятных условиях сохраняют жизнеспособность в почве в течение нескольких месяцев.

Поражение A. lumbricoides обнаружено у 2% служащих очистных сооружений и у 16% рабочих, занятых орошением полей сточными водами. Мониторинг сточных вод и ила — хороший показатель распространения аскаридоза среди населения.

Яйца Ascaris в пробах речной воды обнаруживают различную выживаемость в зависимости от количества растворенного кислорода.

В отсутствие растворенного кислорода личинки не развиваются.

Шистосоматоз — заболевание, при котором в венах человека живут взрослые черви мужского и женского пола. Миграция этого кровяного сосальщика в печень и мочевой пузырь может вызвать серьезные нарушения здоровья. Заражение происходит на рисовых полях, при купании или переходе вброд рек, которые заражены личиночной стадией (церкариями) Schistosoma mansoni, S. haematobium и S. japonica. Жизненный цикл этого паразита включает две смены хозяев: первая фаза связана с организмом улитки, вторая — с организмом человека, домашних и сельскохозяйственных животных или грызунов.

Шистосомный дерматит, или «чесотка пловцов», является кожным заболеванием, вызванным проникновением личинок различных шистосом, инфицирующих птиц и грызунов. Личинки выходят из организма промежуточного хозяина — улиток, населяющих фермерские пруды, болота и мелкие морские прибрежные воды. Заражение происходит при купании в воде, в которой обитают инфицированные улитки. Борьба с ними может значительно снизить распространение этой формы кожного дерматита.

Заболевание распространено в Африке, на Среднем Востоке, в Южной Америке и на Карибских островах.

Анкилостомоз — другая серьезная инфекция, вызываемая гельминтами Necator americanus и Ancylostoma duodenale и ведущая к истощению и анемии. Это заболевание свойственно не только тропическим и субтропическим странам, оно является эндемичным в юго-восточной части США. Анкилостомоз обычно развивается в результате проникновения личинок в обнаженную кожу, чаще в кожу ног. В Индии заражение происходит при орошении полей сточными водами или при употреблении загрязненных овощей.

Дифиллоботриоз передается человеку при употреблении сырой рыбы, являющейся промежуточным хозяином рыбного ленточного червя (Diphyllobothrium latum), или при ее недостаточной тепловой обработке. Предупреждение заражения достигается соответствующей обработкой бытовых сточных вод и правильной кулинарной обработкой пресноводной рыбы.

Яйца собачьего ленточного червя Echinococcus granulosus проникают в организм человека при близком контакте с инфицированным животным, но иногда человек заражается через питьевую воду, загрязненную фекалиями собак, волков, динго и других хищников рода Conidae.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

• 1. Что понимают под качеством питьевой воды?
• 2. Какие химические вещества в питьевой воде относят к жизненно необходимым?
• 3. Какие заболевания возникают в гидрохимических провинциях?
• 4. На каких критериях основан выбор приоритетных загрязнителей воды?
• 5. Присутствие каких веществ в воде обусловлено природно-антропогенными факторами?
• 6. Присутствие каких веществ в воде обусловлено преимущественно антропогенными факторами?
• 7. Присутствие каких веществ в воде обусловлено преимущественно прохождением водопроводно-распределительной системы?
• 8. Какие заболевания связаны с микробиологическим загрязнением воды?