Санитарно-экологическая оценка минеральных источников прибайкалья по микробиологическим показателям
На правах рукописи
Дармаева Бальжима Витальевна
Санитарно-экологическая оценка
минеральных источников Прибайкалья
по микробиологическим показателям
03.00.16 – экология
03.00.07 – микробиология
А В Т О Р Е Ф Е Р А Т
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Улан-Удэ, 2007
Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Бурятия»
| Научный руководитель: | кандидат биологических наук Бархутова Дарима Дондоковна |
| Научный консультант: | доктор биологических наук, профессор Намсараев Баир Бадмабазарович |
| Официальные оппоненты: | доктор биологических наук, профессор Пронина Светлана Васильевна кандидат биологических наук Матюгина Евгения Борисовна |
| Ведущая организация: | Читинская государственная медицинская академия |
Защита диссертации состоится «16» мая 2007 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.022.03 в Бурятском государственном университете по адресу: 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, биолого-географический факультет, конференц-зал
Факс: (3012)211593, e-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бурятского государственного университета
Автореферат разослан « »_____________ 2007 года.
Ученый секретарь
Диссертационного совета
кандидат биологических наук Н.А. Шорноева
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Минеральные источники являются местами активной деятельности микроорганизмов, которые участвуют в продукции и деструкции органического вещества, трансформации газов, образовании биологически активных веществ. Огромно их значение в создании лечебного фактора минеральных вод и в процессах самоочищения. Микроорганизмы различных физиологических групп выступают в роли индикаторов состояния окружающей среды.
По количеству и разнообразию минеральных вод Республика Бурятия стоит в одном ряду с крупными курортными зонами России. В последние десять лет активно проводятся микробиологические исследования холодных и горячих источников Байкальского региона. В настоящее время изучено разнообразие микробных сообществ и их функционирование в гидротермах на территории Бурятии в Байкальской рифтовой зоне (Горленко и др., 1988-1992; Намсараев и др., 1994, 1995; Брянская, 2006) и холодных сероводородных водах. Определены скорости продукционных и деструкционных процессов в воде, донных осадках и микробных матах. Показано, что наиболее интенсивно процессы продукции органического вещества протекают в циано-бактериальных матах, а деструкции – в донных осадках гидротерм (Намсараев и др., 2006).
Возрастающее антропогенное воздействие на минеральные источники в связи с их широким использованием местным населением для лечения и отдыха и создающаяся особая зона туристско-рекреационного типа в Байкальском регионе делает актуальной оценку качества воды и донных осадков в минеральных источниках.
Цели и задачи исследования.
Целью данной работы было выявление и учёт индикаторных микроорганизмов для санитарно-экологической оценки холодных и термальных минеральных источников Прибайкалья.
Для достижения поставленной цели были определены и последовательно решались следующие задачи:
- Определение численности индикаторных микроорганизмов (сапрофитных бактерий и общих колиформных бактерий) в воде, донных осадках и микробных матах горячих и холодных источников Прибайкалья.
- Определение численности колифагов.
- Выделение колиформных бактерий и определение их видового состава.
- Изучение выживаемости Escherichia coli в воде, донных осадках и микробных матах.
- Оценка качества минеральных вод по микробиологическим показателям.
- Определение физико-химических условий среды обитания микроорганизмов.
Научная новизна. Впервые проведена санитарно-микробиологическая оценка холодных и горячих источников Прибайкалья с определением общего количества сапрофитных бактерий, общих колиформных и термотолерантных бактерий, колифагов, патогенных энтеробактерий, стафилококков и сульфитредуцирующих клостридий. Выявлены и описаны сезонные особенности микробиологического загрязнения воды в минеральных источниках. Выявлено широкое распространение условно-патогенных бактерий семейства Enterobacteriaceae. Изучена выживаемость индикаторного (санитарно-показательного) микроорганизма Escherichia coli в воде, донных осадках и микробных матах. Установлено отсутствие бактериальных вирусов (колифагов) и патогенных микроорганизмов, что позволяет оценить качество минеральных вод как эпидемически безопасное.
Впервые дана гидрохимическая и микробиологическая характеристика холодных источников (аршанов) Серебряный и Кумыска в местности Верхняя Березовка г. Улан-Удэ.
Практическая ценность. Полученные результаты санитарно-микробиологических и физико-химических анализов могут быть использованы для бальнеологической характеристики минеральных вод Прибайкалья и составления кадастра минеральных источников Бурятии. Полученные результаты могут быть положены в основу информационной базы для принятия решений по реализации природоохранных мероприятий, направленных на снижение уровня загрязнения водных объектов.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора Е. В. Талалаева (Иркутск, 2002), VI Международной научной конференции студентов и молодых учёных «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2002), Всероссийской конференции с международным участием «Биоразнообразие экосистем Внутренней Азии» (Улан-Удэ, 2006).
Публикации: по материалам диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объём работы: Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на ___ страницах машинописного текста, включая ___таблиц и ___рисунков. Список литературы содержит ___ отечественных и иностранных наименований.
Содержание работы
1. Объекты и методы исследования
Объектами исследований являлись щелочные гидротермы Баргузинской долины Горячинск, Уро, Сея, Гарга, Алла, Умхей, Сухая, Кучигер и Гусиха и холодные источники (аршаны) в окрестностях г. Улан-Удэ Серебряный и Кумыска (табл. 1).
Таблица 1
Местоположение и физико-химическая характеристика гидротерм Прибайкалья
| Источники | Местоположение | Т оС | рН | Минерализация |
| Горячинск | Побережье оз. Байкал | 45- 52 | 8,95 | 0,20-0,56 |
| Гарга | Икатский хребет | 39,6-72,5 | 8,2-8,5 | 0,15-0,30 |
| Сея | Долина реки Баргузин | 33,4- 50,3 | 9,7 | 0,25-0,35 |
| Уро | Икатскийхребет | 47,6-69,9 | 8,6-9,1 | 0,50-0,55 |
| Алла | Баргузинский хребет | 24,0-76,2 | 9,7 | 0,15-0,40 |
| Умхей | Долина реки Баргузин | 41,7- 47,6 | 9,0-9,1 | 0,42-0,60 |
| Кучигер | Баргузинский хребет | 43,0- 47,2 | 8,2-9,1 | 0,60-0,80 |
| Гусиха | Река Малая Гусиха | 45- 62 | 8,25 | 0,93-0,97 |
| Серебряный | Верхняя Березовка | 2 - 4 | 7,2 | 0,23-0,45 |
| Кумыска | Верхняя Березовка | 2 - 4 | 7,0 | 0,40-0,64 |
| Сухая | Побережье оз. Байкал | 47-48 | 9,0 | 0,55 |
Методы исследования. Для проведения микробиологических и гидрохимических исследований пробы отбирались в термальных источниках - ежеквартально, в холодных – ежемесячно. Определение индикаторных микроорганизмов было проведено по краткой схеме в летних пробах воды источников Уро, Сея, Гарга, Алла, Умхей, Сухая, Кучигер и Гусиха. В рамках полных комплексных схем микробиологические анализы были проведены в гидротерме Горячинск и холодных аршанах Кумыска и Серебряный (табл. 2).
Таблица 2
Схема выявления индикаторных микроорганизмов
| Краткая схема (вода) | Полная схема (вода) | Полная схема (донные осадки и микробные маты) |
| Сапрофиты | Сапрофиты | Сапрофиты |
| Общие колиформные бактерии | Общие колиформные бактерии | Общие колиформные бактерии |
| Термотолерантные колиформные бактерии (E.coli) | Термотолерантные колиформные бактерии (E.coli) | Термотолерантные колиформные бактерии (E.coli) |
| Колифаги | Сульфатредуцирующие клостридии ( Cl. Perfringens) | |
| Патогенные энтеробактерии | Патогенная кокковая микрофлора (Staphylococcus aureus) | |
| Ps. аeruginosa |
Микробиологические показатели. Сапрофитные бактерии (МАФАН- мезофильные аэробы и факультативные анаэробы) в воде определялись методом посева на мясо-пептонный агар, со сроком инкубации 48-72 ч, при температуре 30оС (МУ№ 96/225-1997).
Сапрофиты в донных осадках и микробных матах определяли согласно Методическим указаниям санитарно-микробиологического анализа лечебных грязей (МУ МЗ СССР №143-9/316-17-1985).
Определение общих колиформных (ОКБ) и термотолерантных колиформных бактерий (ТКБ) в воде проводилось мембранным и титрационным методами при 37оС в течение 24 ч и пересевом в среду Гисса с лактозой (инкубация 24 ч, температура 37оС). Количество ОКБ и ТКБ в воде выражали через коли-индекс. Исследование общих колиформных бактерий в донных осадках и микробных матах проводилось согласно МУ МЗ СССР №143-9/316-17. Количество ОКБ определяли бродильным методом и выражали через коли-титр. В целях идентификации и дифференциации микробных культур изучали биохимические свойства с применением систем индикаторных бумажек (СИБ). Видовое разнообразие энтеробактерий определяли по определителям бактерий Берджи (1997).
Определение титра Clostridium perfringens в донных осадках и микробных матах производили методом посева в среду Вильсон-Блера и инкубации при 45С в течении 16-18 ч с дальнейшей идентификацией в молочной среде (МУ МЗ СССР №143-9/316-17).
Определение колифагов проводили титрационным методом с предварительном их накоплением в среде обогащения на культуре E.coli.
Определение Pseudomonas aeruginosa проводили на плотной селективно-дифференциальной среде Эндо, с предварительным накоплением их в жидкой лактозо-пептонной среде (МУ № 96/225-1997)
Определение патогенных стафилококков проводили методом высева на желточно-солевой и кровяной агары и сахарный бульон с дальнейшей инкубацией при температуре 37°С в течении 48 ч.
Определение патогенных энтеробактериий проводили методом предварительного обогащения на селенитовой и магниевой средах с последующим высевом на висмут-сульфит агар и плотные среды Плоскирева и Левина (МУК 4.2. 1884-04)
Определение цист патогенных кишечных простейших проводили методом фильтрации 50 л воды через мембранный фильтр и с дальнейшей идентификацией согласно МУК 4. 2. 964-00 и Сан Пин 2.1.5.980-00.
Физико-химические показатели. Кислотность среды (рН) определяли потенциометрическим портативным рН-метром рНер (Португалия). Значения общей минерализации получено при помощи портативного тестер-кондуктометра TDS-4 (Cингапур). Температуру воды измеряли сенсорным электротермометром Prima (Португалия) Методы определения гидрохимических показателей представлены в таблице 3.
Таблица 3
Методы исследования гидрохимических показателей
качества минеральной воды
| Ингредиент | Метод | Нормативный документ |
| рН | ионометрический | - |
| Общая минерализация | Расчётный | - |
| Гидрокарбонаты | титрометрический | ГОСТ 23268.3-78 |
| Сульфаты | колориметрический | ГОСТ 23268.4-78 |
| Хлориды | титрометрический | ГОСТ 23268.17-78 |
| Нитраты | колориметрический | ГОСТ 23268.9-78 |
| Нитриты | колориметрический | ГОСТ 23268.8-78 |
| Фториды | колориметрический | ГОСТ 23268.18-78 |
| Магний | колориметрический | ГОСТ 23268.5-78 |
| Окисляемость | титрометрический | ГОСТ 23268.12-78 |
| Калий | расчётный | ГОСТ 23268.7-78 |
| Натрий | расчётный | ГОСТ 23268.6-78 |
| Кальций | колориметрический | ГОСТ 23268.5-78 |
| Железо | титрометрический | ГОСТ 23268.11-78 |
| Аммоний | колориметрический | ГОСТ 23268.10-78 |
Статистическая обработка материалов проводилась по стандартной программе EXCEL (пакет программ Windous).
2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
2.1. Индикаторные микроорганизмы в воде гидротерм
Баргузинской долины
Санитарно-микробиологические анализы были проведены в летних пробах минеральных вод. Температура воды на выходах гидротерм варьировала от 43 до 76,2°С. Наиболее высокотемпературными были источники Алла (76,2оС), Гарга (72,5оС) и Уро (69,9оС). Вода гидротерм имела щелочную реакцию, значение рН варьировало от 8,2 до 9,7 (табл. 4).
Количество сапрофитных бактерий в горячих источниках варьировало от 72 до 9200 КОЕ/мл. Наименьшая численность выявлена в источнике Сухая и наибольшая - в источнике Кучигер. В водах горячего источника были обнаружены общие колиформные бактерии. В воде гидротермы Сея коли-индекс составил 1100. В ручье источника Сухая коли-индекс достигал значения 1100, Кучигер - 43. Полученные данные показывают, что эти минеральные источники наиболее подвержены антропогенному воздействию.
Таблица 4
Распространение индикаторных микроорганизмов
в минеральных источниках Прибайкалья
| Объекты | Т,С | сапрофиты, КОЕ/мл | ОКБ, коли-индекс |
| Сея-01(озеро) | 49,8 | 7 10 | 0 |
| Сея-01-2 (ручей) | 43 | 2,25 10 | 0 |
| Сея-01-3 (ручей) | 42 | 1,75 10 | 0 |
| Сея-01-4 (ручей) | 39 | 1,8 10 | 0 |
| Сея-01-5 (ручей) | 36,8 | 1 10 | 0 |
| Сея-01-6 (ручей) | 33,4 | 1,5 10 | 1100 |
| Гарга | 72,5 | 7,5 10 - 2,5 10 | 0 |
| Уро-2-4 (ручей) | 49,4 | 8,5 10 | 0 |
| Уро-2-8 (ручей) | 47,4 | 5 10 | 0 |
| Уро (ручей) | 69,9 | 4 10 | 0 |
| Гусиха | 47,5 | 1,6 10 | 0 |
| Сухая (начало ручья) | 43 | 1,55 10 | 1100 |
| Сухая (конец ручья) | 41 | 2,45 10 | 1100 |
| Сухая (после ванны) | 36 | 7,2 10 | 0 |
| Умхей июнь(ручей) | 45 | 3,1 10 | 0 |
| Умхей(ручей) | 43 | 4,6 10 | 0 |
| Сея | 49 | 1,9 10 | 0 |
| Алла | 76,2 | 2,4 10 | 0 |
| Кучигер 01-1 | 43 | 6,0 10 | 0 |
| Кучигер 01-3 | 41 | 9,2 10 | 43 |
Здесь и далее «0 »- бактерии не обнаружены
2.2. Гидрохимические показатели гидротермы Горячинск
Исследования в термальном источнике Горячинск проводились в июне, августе, октябре 2005 г., феврале и мае 2006 г.
Пробы минеральной воды, илов и матов были отобраны на 9 станциях: при выходе воды на поверхность на территории курортного комплекса и в ручье по их изливу на протяжении 2000 м до места смешения тёплых минеральных вод с холодными пресными водами оз. Байкал (табл. 5). Максимальная температура воды на выходе источника (ст-1а) 52°С была отмечена зимой. Далее, вниз по ручью наблюдалось постепенное понижение температуры до 14-20°С летом и 9°С осенью. Значение рН варьировало от 6,7 до 8,95, минерализация воды изменялась от 201 до 569 мг/дм3. Вода источника Горячинск является сульфатно-карбонатной натриевой. Также наблюдалось изменение количества карбонатных и сульфатных ионов в зависимости от сезона и места отбора проб. Заметно изменялся ионный состав в летний период исследований. На ст. 4 количество карбонатов, сульфатов и хлоридов в июне было выше, чем на других станциях. В отдельных пробах воды определялось количество различных форм N. Концентрация нитрат-ионов достигала значений 6,35 мг/дм3, нитрит-ионы не превышали 0,02 мг/дм3. Количество ионов аммония было равно 0,053-0,22 мг/дм3. Перманганатная окисляемость в воде варьировали от 0,16 до 15,4 мг/дм3.
Таблица 5
Физико-химическая характеристика источника Горячинск
| Стан-ция | Описание точек отбора | Минерализа ция, мг/дм3 | Т, °С | рH воды | Окисляемость, мг/ дм3 |
| Ст.1а | Выход у деревянного павильона (0 м) | 474,5 | 51,1 - 52 | 8,6 - 8,95 | 0,16 - 1,92 |
| Ст. 2 | ручей рядом с беседкой (5 м) | - | 49 - 51 | 8,3 - 8,7 | - |
| Ст. 2а | фонтан питьевой | - | 50 - 51 | 8,3 - 8,5 | 1,76 |
| Ст. 3а | Ручей до скамейки (20 м) | - | 44 -47,6 | 8,4 - 8,72 | - |
| Ст. 3б | Ручей после скамейки (22 м) | 514,8 - 569,8 | 40 - 47 | 8,3 - 8,7 | 0,16 -,24 |
| Ст. 4 | Пруд (172 м) | 395,9 - 511,27 | 7 - 22 | 6,8 – 7,43 | 1,36 - 3,36 |
| Ст. 5а | Ручей до очист. сооруж. (472 м) | - | 14 - 25 | 7,0 | - |
| Ст. 5б | Ручей после очист. сооруж. (479 м) | - | 14 - 24 | 7,0 | - |
| Ст. 6а | Ручей (пляж) (1990 м) | 396,97 - 398,1 | 11 - 21 | 6,92 - 7,0 | 3,52 - 15,4 |
| Ст. 6б | Место впадения в оз. Байкал (2000 м) | 201,0 - 286,3 | 9-20 | 7,1 - 7,8 | 1,12 - 7,68 |
Здесь и далее «- » не определяли
2.3. Сапрофитные бактерии в воде гидротермы Горячинск
Общая численность сапрофитов в воде при температуре инкубации
30°С в период исследований варьировала от 10 до 22000 КОЕ/мл (рис. 1). При этом количество сапрофитных бактерий на выходе (ст.1а) и в питьевом фонтанчике (ст. 2а) было низким в течение всего периода исследования и этот показатель соответствовал санитарным нормам (не превышал 100 КОЕ /мл).
Далее по ручью численность сапрофитных бактерий возрастала и всегда была выше в воде на 2-3 порядка, чем в выходах источника. Динамика численности сапрофитов по сезонам года показала, что их количество возрастает в весенне-летний период. Максимальная их численность 22000 КОЕ/мл была выявлена в мае в ручье на ст. 6а. В этом же месяце численность сапрофитных бактерий на ст. 3б составляла 19000 КОЕ/мл. Высокими были численности сапрофитов в июне и достигали значений 11000 и 12000 КОЕ/мл в ручье на ст. 3а и 5а соответственно. Осенью и зимой численность сапрофитных бактерий в воде не превышала 780 КОЕ/мл.
Рис. 1. Сезонная динамика численности сапрофитов (30°С).
Распределение сапрофитных бактерий в сезонном разрезе по отдельным станциям можно характеризовать как динамичное (табл. 6). Значительное варьирование численности сапрофитных бактерий относительно среднего свидетельствует о поступлении органических загрязнителей в воды по ручью.
Таблица 6
Изменение численности сапрофитных бактерий в воде по ручью в гидротерме Горячинск
| Станция | Т, °С | КОЕ/мл |
| Ст. 1 | 51,1 - 52 | 10-25 13 |
| Ст. 2 | 49 - 51 | 23-1300 361 |
| Ст. 2а | 50 - 51 | 10-10 10 |
| Ст. 3а | 44 - 47,6 | 3700-11000 4800 |
| Ст. 3б | 40 - 47 | 190-19000 12250 |
| Ст. 4 | 7 - 22 | 100-750 451 |
| Ст. 5а | 14 - 25 | 780-12000 7680 |
| Ст. 5б | 14 - 24 | 500-6000 3600 |
| Ст. 6а | 11 - 21 | 310-22000 15422 |
| Ст. 6б | 9 - 20 | 230-6900 4675 |
Здесь и далее в табл. 9 в числителе - минимальная и максимальная численность сапрофитов за период исследования, КОЕ /мл., в знаменателе – их средние значения
Корреляционный анализ выявил прямую зависимость численности сапрофитов в воде с перманганатной окисляемостью (r = 0,69), содержанием нитратов (r =0,99), нитритов (r =0,99) и аммонием (r=0,98).
Рис. 2. Численность сапрофитных бактерий в октябре 2005 г. 
Рис.3. Численность сапрофитных бактерий в июне 2005 г.
Определение количества сапрофитов при разных температурах: 37°С и 20-22 °С позволяет получать дополнительную информацию о санитарном состоянии водоёмов. Численность сапрофитных бактерий в воде при температуре инкубации 20-22°С была выше, чем при температуре инкубации 37°С на всех станциях, кроме ст. 5а.
2.4. Общие колиформные бактерии в воде гидротермы Горячинск
В течение всего периода исследований в воде на ст. 1а в изливе источника и на ст. 2а питьевом фонтанчике ОКБ и ТКБ не обнаружены. В термальных водах коли-индекс колиформных бактерий варьировал от 3 до 1100 при допустимой норме 3 (табл. 7).
Таблица 7
Общие колиформные бактерии в воде источника Горячинск,
коли-индекс (КОЕ/мл)
| Станция | 06.2005 | 08.2005 | 10.2005 | 02.2006 | 05.2006 |
| Ст. 1а | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Ст. 2 | 0 | 0 | 3 | - | 0 |
| Ст. 2а | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Ст. 3а | 0 | 0 | - | - | 1100 |
| Ст. 3б | - | 0 | 0 | 3 | 240 |
| Ст. 4 | 93* | 0 | 43* | 3 | 43* |
| Ст. 5а | 0 | 0 | 1100 | - | 1100 |
| Ст. 5б | 0 | 20* | 23* | - | 1100 |
| Ст. 6а | 0 | 0 | 1100* | - | 1100* |
| Ст. 6б | 0 | 0 | 23* | - | 0 |
*- пробы, в которых были обнаружены термотолерантные колиформные бактерии
Наименьшие показатели коли-индекса общих колиформных бактерий были отмечены в зимний период. В весенне-осенний период численность ОКБ была выше и коли-индекс был равен 23-1100. Более высокие численности ОКБ были выявлены в мае – из 10 исследованных станций на 4 (в ручье при температуре воды 47,6-16,3 С) коли-индекс составлял 1100. В летний период только на 2 станциях пробы воды не соответствовали нормативам: на ст. 4 (коли-индекс 90) и ст. 5б (20). В мае из 6 нестандартных по коли-индексу проб, только в 2 обнаружены ТКБ, а в октябре – из 5 в 4. Эти результаты показывают на то, что пробы в октябре были подвержены залповому антропогенному загрязнению.
Из исследованных 37 проб воды не соответствовали нормативным показателям 13 проб воды, что составило 35%. В 8 пробах из 13 обнаружены термотолерантные колиформные бактерии (показатели свежего фекального загрязнения).
Комплексное рассмотрение численности сапрофитов и ОКБ в воде показал, что наибольшее аллохтонное загрязнение в источник Горячинск поступает в весенний период.
2.5. Сапрофитные бактерии в донных осадках и микробных матах гидротермы Горячинск
Общая численность сапрофитов в донных осадках варьировала от 100 до 150000 КОЕ/г и микробных матах их количество было выше - от 7000 до 260000 КОЕ/г. (табл. 8). Количество сапрофитных бактерий в донных осадках в выходе (ст. 1а) было низким в течение всего периода исследования и не превышало 850 КОЕ/г.
Таблица 8
Численность сапрофитов в донных осадках и микробных матах источника Горячинск, КОЕ/г (инкубация при 37°С)
| Станции | Тип пробы | 06.2005 | 08.2005 | 10.2005 | 02.2006 | 05.2006 |
| Ст. 1а | осадки | - | - | 4,5102 | 4,5102 | 8,5102 |
| маты | - | 2,6 105 | 1,6105 | 7103 | 1,1104 | |
| Ст. 3а | осадки | 8103 | 7103 | - | - | - |
| маты | 1,2104 | 2,2104 | - | - | - | |
| Ст. 3б | осадки | - | 1,9х104 | 2,3102 | 5103 | 3,5103 |
| маты | - | - | 4103 | 4103 | 9,7104 | |
| Ст. 4 | осадки | 8104 | 4,5104 | 4,9103 | 4,5103 | 3,5103 |
| Ст. 5а | осадки | 2,5104 | 3,9104 | 3,5103 | - | 1,203 |
| Ст. 5б | осадки | 1,5105 | 8,5104 | 1,1104 | - | 3,2 103 |
| Ст. 6а | осадки | 6,8104 | 7,5104 | 1103 | - | 1,2103 |
| Ст. 6б | осадки | 4103 | 3,9104 | 1102 | - | 1,5102 |
Динамика численности сапрофитов в донных осадках по сезонам года показала, что их количество возрастает в летний период. Максимальная их численность 150000 КОЕ/г была выявлена в июне на ст. 5б. Высокими их численности были и в августе (до 85000 КОЕ/г на ст. 5б). На остальных станциях количество сапрофитных бактерий было на 1-2 порядка выше, чем в выходах (ст. 1а). Зимой численность сапрофитных бактерий в донных осадках не превышала 5000 КОЕ/г, Следует отметить, что численность сапрофитов в микробных матах была больше на 1-2 порядка, чем в донных осадках и по сезонам сильно не изменялась.
Распределение численности сапрофитных бактерий в сезонном разрезе по отдельным станциям можно также характеризовать, как динамичное (табл. 9). Значительное варьирование численности сапрофитных бактерий относительно среднего свидетельствует о поступлении легкоразлагаемого органического вещества в разных местах по ручью.
Численность сапрофитных бактерий в донных осадках была на 2-3 порядка выше, чем в воде. Это свидетельствует о более интенсивных процессах деструкции органического вещества в донных осадках и микробных матах. Кроме того, постоянно их высокая численность указывает на то, что в микробном мате активно синтезируется автохтонное органическое вещество, которое является субстратом для сапрофитов.
Таблица 9
Изменение численности сапрофитных бактерий в донных осадках и микробных матах гидротерме Горячинск
| Станция | КОЕ/г |
| Ст. 1а (донные осадки) | 450-850 583 |
| Ст. 1а (микробные маты) | 7000-260000 109500 |
| Ст. 3а (донные осадки) | 7000-8000 7500 |
| Ст. 3а (микробные маты) | 12000-22000 17000 |
| Ст. 3б (донные осадки) | 230-19000 6932 |
| Ст. 3б (микробные маты) | 4000-97000 35000 |
| Ст.4 (донные осадки) | 3500-80000 27580 |
| Ст.5а (донные осадки) | 1200-39000 17175 |
| Ст.5б (донные осадки) | 3200-150000 62300 |
| Ст. 6а (донные осадки) | 1000-75000 36300 |
| Ст. 6б (донные осадки) | 10-39000 10790 |
2.5. Общие колиформные бактерии в донных осадках и
микробных матах гидротермы Горячинск
В течение всего периода исследований в илах на ст. 1а (выходе источника) ОКБ не обнаружены, а на ст. 6б (место впадения в оз. Байкал) ОКБ выявлены единично – в мае и коли-титр (10 г) не превышал допустимые нормы (табл. 10).
Таблица 10
Общие колиформные бактерии в донных осадках и
микробных матах источника Горячинск, коли титр (г)
| Станция | Тип пробы | 06.2005 | 08.2005 | 10.2005 | 02.2006 | 05.2006 |
| Ст. 1а | осадки | - | 0 | 0 | 0 | 0 |
| маты | - | 0,0001 | 0 | 0 | 0 | |
| Ст. 3а | осадки | 0 | 10 | - | - | - |
| маты | 0 | 10 | - | - | - | |
| Ст. 3б | осадки | - | 0,001* | 0 | 0 | 0 |
| маты | - | - | 0 | 0,01 | 1,0 | |
| Ст. 4 | осадки | 10 | 0,1* | 0 | 0,01 | - |
| Ст. 5а | осадки | 0 | 0,001* | 10 | - | 0,001 |
| Ст. 5б | осадки | 0,01 | 0 | 10 | - | 0,001 |
| Ст. 6а | осадки | 0,01 | 0 | 0 | - | 1,0* |
| Ст. 6б | осадки | 0 | 0 | 0 | - | 10 |
*- пробы, в которых были обнаружены термотолерантные колиформные бактерии
Наименьшие показатели коли-титра общих колиформных бактерий были отмечены в осенний период: ОКБ обнаружены на 2 станциях из 9, коли-титр которых не превышал допустимые нормы.
В весенне-летний период количество обнаруженных ОКБ было выше и коли-титр колебался от 0,1 до 0,0001 г. Более высокие численности ОКБ были выявлены в августе – из 8 исследованных станций на 4 коли-титр варьировал от 0,1 до 0,0001 г. В зимний период только на 2 станциях пробы донных осадков и микробных матов не соответствовали нормативам: на ст. 3б и 4 (коли-титр 0,01). В сезонном разрезе по станциям можно сказать, что наиболее часто загрязняются ст. 5а; 5б и 6а, где их коли-титр варьирует от 0,01 до 0,001г.
Таким образом, из 12 проб донных осадков, в которых выявлены общие колиформные бактерии в 4 обнаружены термотолерантные бактерии (табл. 10). Следует отметить, что в микробных матах не были обнаружены термотолерантные колиформные бактерии.
2.6. Гидрохимические показатели холодных аршанов
Серебряный и Кумыска
Впервые проведен гидрохимический анализ холодных аршанов Серебряный и Кумыска. Температура варьировала от 2 до 5 оС. Значения рН были близки к нейтральным (6,8-7,2).
В воде источников наблюдалось преобладание гидрокарбонат-ионов, концентрация которых достигала в источнике Серебряный 268,4 мг/л, Кумыска – 366 мг/л, концентрация сульфатных ионов – 70,3 и 91,02 мг/л соответственно. Содержание хлорид-ионов не превышало 19,9 и 42,6 мг/л соответственно. Максимальное количество фторид-ионов было равно 0,89 мг/л в источнике Кумыска и 0,36 – в Серебряном. Суммарная концентрация ионов натрия и калия составила в источнике Серебряный 79,44 мг/л, а в Кумыска – 83,76. Содержание ионов магния в количестве 141,6 мг/л и кальция - 80,2 мг/л было выявлено в воде Серебряного источника, а в воде Кумыски - 48,6 и 144,3 мг/л соответственно. Типизация воды холодных источников показала, что вода аршана Серебряный является гидрокарбонатный натриевый с минерализацией от 230 до 450 мг/дм3, а вода аршана Кумыска гидрокарбонатной натриево-кальциевой от 400 до 640 мг/дм3 в зависимости от сезона отбора проб.
2.7. Сапрофитные бактерии в воде холодных аршанов
Серебряный и Кумыска
Общее количество сапрофитов в воде холодного аршана Кумыска варьировало от 10 до 165 КОЕ/мл, в Серебряном - от 10 до 150 КОЕ/мл (рис. 4,5,6). Количество сапрофитных бактерий в воде холодного аршана не превышали допустимые нормы в Кумыске в 2004 г. и в Серебряном в 2006 г.
Рис.4. Численность сапрофитных бактерий в холодных источниках, 2004 г.
Рис. 5. Численность сапрофитных бактерий в холодных источниках, 2005 г.
Рис.66. Численность сапрофитных бактерий в холодных источниках, 2006 г.
Повышение их численности в Кумыске отмечено в мае и августе 2005 г., в мае 2006 г. и их количество было равно 115, 130, 165 КОЕ/мл соответственно. В Серебряном источнике нестандартными по этому показателю были 3 пробы, отобранные в июне 2004 г. (110 КОЕ/мл) и в августе 2005 г: (озерко-120, ручей-150).
Таким образом, увеличение численности сапрофитных бактерий в холодных источниках наблюдалось в весенне-летний сезон. По-видимому, это связано с поступлением органического вещества с талыми водами весной и с почвенными смывами во время летних дождей.
2.8. Общие колиформные бактерии в воде холодных аршанов Серебряный и Кумыска
В период исследования в водах холодного источника Кумыска коли-индекс варьировал от 13 до 150. Коли-индекс в мае и июне 2005 г. составлял 150 и 120 соответственно. В остальное время их значение варьировало от 13 до 43. В Серебряном источнике коли-индекс изменялся от 23 до 120, достигая максимальных значений в мае 2005 г. В остальные месяцы коли-индекс варьировал от 23 до 93. Следует отметить, что термотолерантые бактерии Е.coli - индикаторы свежего фекального загрязнения, не были выявлены в воде Серебряного источника, в то время как в воде источника Кумыска они выявлялись ежегодно: в марте 2004 г. коли-индекс достигал 13, в мае 2005 и 2006 гг.- 120 и 43 соответственно. Вероятно, это связано с тем, что источник расположен в населенной местности и подвергается антропогенному загрязнению.
Таким образом, проведение санитарно-микробиологического исследования источников Верхней Берёзовки Серебряный и Кумыска в период 2004-2006 гг. показали: вода источника Кумыска, находящегося на территории населенного пункта, не соответствует допустимым нормам по микробиологическим показателям (зима, весна и лето). Здесь же выявлены свежие фекальные загрязнения. Вода Серебряного источника, который находится в лесу и меньше подвергается антропогенной нагрузке, является более чистой по микробиологических параметрам. Отклонение от нормы наблюдалось лишь в мае 2004 г. и мае, августе 2005 г. В холодных аршанах из исследованных 68 проб 12 превышали нормируемые показатели, что составило 7%, из них в 4 пробах обнаружены термотолерантные колиформные бактерии.
2.9. Условно-патогенные бактерии семейства Enterobacteriaceae
Из термальных и холодных источников Прибайкалья были выделены и идентифицированы условно-патогенные бактерии семейства Enterobacteriaceae, которые относились к родам Enterobacter, Klebsiella, Escherichia и Citrobacter (рис.7).
Среди выделенных культур из проб воды, донных осадков и микробных матов бактерии рода Escherichia составили 43%, Enterobacter - 43%, Klebsiella - 9%, Citrobacter - 5%.
Рис.7. Выделенные культуры в холодных и горячих источниках, в %
Следует отметить, что в воде, донных осадках и микробных матах термальных источников не встречались бактерии рода Citrobaсter, а в воде холодных аршанов - бактерии рода Klebsiella. В микробных матах гидротермы Горячинск не были обнаружены бактерии рода Escherichia. Был определен видовой состав выделенных энтеробактерий (табл. 12).
Таблица 12
Энтеробактерии в термальных и холодных источниках Прибайкалья
| Источники | E. aerоgenes | K. oxytoka. | E. coli | E. agglomerans. | E. cloacae | E. amnigenus биогрупа 2 | С. freundi |
| Кумыска (колодец) | - | - | + | - | + | - | + |
| Кумыска (ручей) | - | - | - | - | - | - | + |
| Серебряный (озерко) | - | - | - | + | - | - | - |
| Серебряный (ручей) | - | - | - | - | - | - | - |
| Горячинск (вода) | + | + | + | + | + | + | - |
| Горячинск (донные осадки) | + | _ | + | + | - | - | - |
| Горячинск (микробные маты) | + | + | _ | _ | _ | - | - |
2.10. Другие индикаторные микроорганизмы в минеральных источниках Горячинск, Серебряный и Кумыска
Pseudomonas aeruginosa. В последние годы возрастает значение Pseudomonas aeruginosa в патологии человека. Обнаружение Ps. аeruginosa в объектах окружающей среды сигнализирует одновременно об эпидемическом (как патоген) и санитарном (как индикатор биологического загрязнения) неблагополучии. В исследованных пробах воды горячих и холодных источников не были обнаружены Pseudomonas аeruginosa.
Clostridium perfringens. В донных осадках и микробных матах гидротермы Горячинск обнаружены бактерии Clostridium perfringens, титр которых варьировал от 0,1 до 0,0001 г (табл. 11). В зимний период на всех обследованных станциях титр Clostridium perfringens был равен 0-0,1 г, что не превышал допустимые нормы. В другие сезоны отмечено увеличение количества сульфитредуцирующих клостридий (титр составлял 0,1-0,0001 г). Наиболее загрязненными были пробы осадков (ст.5а, 5б и 6а) в июне, августе и октябре 2005 г. На этих станциях также были выявлены колиформные бактерии в июне и мае, что подтверждает их фекальное загрязнение. Одновременное обнаружение ОКБ и Clostridium perfringens в донных осадках подтверждает их фекальное загрязнение. На станциях, где были выявлены только клостридии, то это свидетельствует о загрязнении более отдаленного характера.
Таблица 11
Количество Clostridium perfringens в донных осадках и микробных матах источника Горячинск, коли-титр (г)
| Стан ции | Тип пробы | 06.2005 | 08.2005 | 10.2005 | 02.2006 | 05.2006 |
| Ст. 1а | осадки | - | - | - | 0 | 0,1 |
| маты | - | 0 | 0,01 | 0 | 0,1 | |
| Ст. 3а | осадки | 0 | 0,1 | - | - | - |
| маты | 0 | 0,1 | - | - | - | |
| Ст. 3б | осадки | - | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,01 |
| маты | - | - | 0,1 | 0 | 0,1 | |
| Ст. 4 | осадки | 0,1 | 0,01 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| Ст. 5а | осадки | 0,0001 | 0,001 | 0,001 | - | 0,01 |
| Ст. 5б | осадки | 0,001 | 0,0001 | 0,0001 | - | 0,01 |
| Ст. 6а | осадки | 0,001 | 0,0001 | 0,01 | - | 0,1 |
| Ст. 6б | осадки | 0,1 | 0 | - | - | 0,1 |
Колифаги. На наличие колифагов были исследованы пробы воды гидротермы Горячинк (весной, летом, осенью и зимой) и холодных источников Серебряный и Кумыска (ежемесячно). Все пробы были отрицательными.
Патогенные энтеробактерии. Контроль минеральных вод на присутствие в них патогенных энтеробактерий осуществляют по обнаружению бактерий рода Salmonella, как наиболее устойчивых из патогенных представителей этого семейства, и учитывают их отсутствие в 1000 мл воды. В исследованных пробах воды источников патогенные энтеробактерии не были обнаружены.
Патогенная кокковая микрофлора. Стафилококки определяли в донных осадках и микробных матах как показатель загрязнения микрофлорой верхних дыхательных путей и кожных покровов человека. В донных осадках и микробных матах не были обнаружены Staphylococcus aureus.
Цисты патогенных кишечных простейших. В исследованных пробах воды гидротермы Горячинска и холодных источников Серебряный и Кумыска не обнаружены цисты патогенных кишечных простейших (цисты лямблий, амёбы дизентерийной и цисты балантидия кишечного).
2.11. Выживаемость E. сoli в пробах минеральной воды
гидротермы Горячинск
Вода не является благоприятной средой для размножения патогенных микроорганизмов, но они способны сохраняться и выживать в этой среде определённое время. На продолжительность их выживания влияют биологические свойства, доза обсеменения, степень загрязненности воды, наличие бактериофагов, химический состав воды, рН, солнечная радиация, температура.
В модельных экспериментах в лабораторных условиях была изучена выживаемость музейной культуры E. сoli в воде, донных осадках и микробных матах в зависимости от дозы искусственного заражения и температуры инкубации. Оказалось, что при концентрации бактерий E.сoli 1107 КОЕ/мл их выживаемость не зависела от типа пробы. E. сoli сохраняли жизнеспособность при температуре 20-22 °С в течение 91-93 суток, при 30°С - 97-98 суток и при 5°С - 121- 127 суток (табл. 13).
Таблица 13
Выживаемость E. сoli в пробах минеральной воды, сутки
| Температура инкубации | Вода с донными осадками | Вода с микробными матами | вода | |||
| 1* | 2* | 1 | 2 | 1 | 2 | |
| 5 | 58±4 | 121±4 | 58±4 | 123±7 | 62±4 | 127±4 |
| 20-22 | 21±3 | 91±4 | 19±2 | 93±2 | 28±3 | 92±3 |
| 30 | 57±4 | 98±4 | 54±3 | 98±4 | 20±3 | 97±6 |
| 37 | 21±8 | - | 19±5 | - | 28±2 | - |
| 45 | 17±3 | - | 18±1 | - | 19±4 | - |
* Концентрация Е. сoli в пробах: 1- 2,5105 КОЕ/мл; 2 - 2,5 107 КОЕ/ мл
При понижении содержания бактерий до 2,5105 КОЕ/мл сроки выживаемости снижались. Так, при температурах инкубации 20-22, 37 и 45 °С E. сoli погибали в течение 17-28 суток как в воде, так и в пробах воды с осадками и микробными матами. А при температуре 5°С они оставались жизнеспособными в течение 58-62 суток. При инкубировании зараженных проб при температуре 30°С клетки E. сoli погибали в воде раньше (20 суток), чем в пробах с осадками и матами (54-57).
Таким образом, выживаемость E. сoli в пробах минеральной воды зависит от концентрации инокулята, температуры инкубации и типа пробы.
Выводы
- Сравнительное санитарно-микробиологическое изучение холодных и горячих источников Прибайкалья показало, что численность сапрофитов зависит от температуры воды, сезонов года и антропогенной нагрузки. Численность сапрофитных бактерий в воде источников увеличивалась в весенне-летний период, в донных осадках - в летний.
- Минеральные источники подвержены антропогенному воздействию, о чем свидетельствует выявление колиформных бактерий в воде источников, донных осадках и микробных матах гидротерм.
- В исследуемых источниках распространены условно-патогенные бактерии, относящиеся к родам Enterobacter, Klebsiella, Escherichia и Citrobacter. В горячих источниках не обнаружены бактерии рода Citrobacter, а в холодных аршанах - Klebsiella. В воде источников не выявлены патогенные энтеробактерии, Pseudomonas аeruginosa и колифаги. В донных осадках источника Горячинск обнаружены бактерии Clostridium perfringens, которые являются показателем антропогенного загрязнения.
- Общие колиформные бактерии в пробах минеральной воды с донными осадками и микробными матами сохраняли жезнеспособность при температуре 30°С дольше, чем в минеральной воде. Выживаемость при температурах 5, 22, 37, 45°С не зависела от типа пробы.
- Минеральная вода горячих источников при выходе на поверхность соответствует санитарно-микробиологическим нормам по содержанию сапрофитов и общих колиформных бактерии в отличие от холодных источников.
Список работ,опубликованных по материалам диссертации:
1. Дармаева Б. В. Микроорганизмы - индикаторы в минеральных источниках Байкальского региона / Б.В. Дармаева, Б. Б Намсараев // Матер-лы российской научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора Е.В. Талалаева. - Иркутск: изд-во ИГУ, 2002. –С.139.
2. Дармаева Б. В. Медико-биологическая характеристика гидротерм Бурятии /Б. В Дармаева, Д. Д, Бархутова // Материалы VI Международной научной школы- конференции студентов и молодых учёных «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (27- 29 ноября 2002 г.). – Абакан, 2002. - С. 41.
3. Дармаева Б. В. Санитарно-микробиологическая характеристика гидротермы Горячинск /Б. В Дармаева, Д. Д. Бархутова // Тезисы Всероссийской конференции с международным участием «Биоразнообразие экосистем Внутренней Азии». - Улан-Удэ, 2006. – С.38.
4. Дармаева Б. В. Санитарно-микробиологическая характеристика источников Кумыска и Серебряный / Б. В Дармаева, Д. Д, Бархутова //Вестник БГУ. Серия 2. Биология. – Вып. 7. –Улан–Удэ, 2005. – С. 160-164.
5. Дармаева Б. В. Оценка качества минеральной воды и донных осадков гидротермы Горячинск по микробиологическим показателям /Дармаева Б.В., Бархутова Д. Д. // Вестник БГУ. Серия 2. Биология. – Вып. 8. –Улан–Удэ, 2006.- С. 47-51.
Подписано в печать13.04.2007 г. Формат 60841/16.
Тираж 100 экз. Усл. печ. л. Заказ №
Издательство Бурятского государственного университета
670000 г.Улан-Удэ, ул.Смолина, 24 а.
