Действие на микроорганизмы химических факторов внешней среды

Экологические среды микроорганизмов

Микроорганизмы широко распространены в различных экологических средах. Это геосфера(почва), гидросфера(вода), атмосфера (воздух), онтосфера (живые организмы), а также антропогенные среды, создаваемые человеком (напр., больничная среда, детские учреждения, предприятия, пищевые продукты).

Микроорганизмы могут развиваться в условиях, не доступных, для других организмов: в струях гейзеров с температурой около 105⁰С, сверхсоленых озерах (Мертвом море), в вечной мерзлоте Арктики (пробыли 2–3 млн. лет), в океане на глубине 11 км, на высоте 41 км в атмосфере, в недрах земной коры на глубине нескольких километров. Микроорганизмы прекрасно себя чувствуют в воде, охлаждающей ядерные реакторы; остаются жизнеспособными, получив дозу радиации в 10 тыс. раз превышающую смертельную для человека; выдерживают двухнедельное пребывание в глубоком вакууме; не погибают в открытом космосе (в течение 18 часов) и под смертоносным воздействием солнечной радиации. Спорообразующие бактерии остаются жизнеспособными при самых неблагоприятных условиях (резких колебаниях температуры, отсутствии влаги и воздуха, действии химических соединений).

Качественный и количественный состав микроорганизмиоценоза зависит от многих условий: pH среды, температуры, наличия питательных веществ, влажности, аэрации, присутствия других микроорганизмов. Хозяйственная деятельность человека оказывает влияние на состав микроорганизмиоценозов. Чем больше в среде содержится органических соединений, тем больше микроорганизмов можно в ней обнаружить.

Изучение экологии микроорганизмов служит основой для понимания явлений паразитизма, природно-очаговых и зоонозных заболеваний, для разработки противоэпидемических мероприятий.

Микрофлора почвы

Почва — главный резервуар и естественная среда обитания микроорганизмов (бактерий, грибов, простейших и вирусов). Почвенные микроорганизмы принимают участие в круговороте веществ в природе, а также в процессах формирования и очищения почвы.

Жизнедеятельность микроорганизмов в почве, их качественный и количественный состав определяется почвенными условиями: наличием питательных веществ, влажностью, аэрацией, реакцией среды, температурой.

Большое влияние на общую численность и соотношение различных групп микроорганизмов оказывает тип почвы. Больше микроорганизмов в увлажненной и обработанной почве (4,2–10 млрд/г), меньше — в лесной почве, в песках (0,9–1,2 млрд/г). Наиболее обильна микрофлора в верхнем горизонте почвы глубиной 2,5–15 см. В этом слое протекают основные биохимические процессы превращения органических веществ, обусловленные жизнедеятельностью микроорганизмов. На глубине 4–5 м число микроорганизмов значительно снижается, так как уменьшается количество питательных веществ и ухудшаются условия аэрации.

В составе микрофлоры почвы выделяют следующие группы сапрофитных микроорганизмов:

1) аммонификаторы, вызывающие гниение трупов животных, остатков растений, разложение мочевины с образованием аммиака и других продуктов: аэробные бактерии — B. subtilis, B. mesentericus, Serratia marcescens; бактерии рода Proteus; анаэробные бактерии — C. sporogenes, C. putrificum; уробактерии — Urobacillus pasteuri, Sarcina urea, расщепляющие мочевину; грибы рода Aspergillus, Mucor, Penicillium;;

2) нитрифицирующие бактерии: Nitrosomonas (окисляют аммиак до азотистой кислоты, образуя нитриты) и Nitrobacter (превращают азотистую кислоту в азотную и нитраты);

3) азотфиксирующие бактерии: усваивают из воздуха свободный кислород и в процессе своей жизнедеятельности из молекулярного азота синтезируют белки и другие органические соединения азота, используемые растениями;

4) бактерии, участвующие в круговороте серы, железа, фосфора и других элементов — серобактерии (окисляют сероводород до серной кислоты), железобактерии (окисляют соединения железа до гидрата окиси железа), фосфорные бактерии (способствуют образованию легко растворимых соединений фосфора);

5) бактерии, расщепляющие клетчатку, вызывающие брожение (молочнокислые, спиртовые, маслянокислые, уксусные, пропионовые).

Патогенные микроорганизмы попадают в почву с биовыделениями людей и животных, с их трупами, с фекально-бытовыми сточными водами. Это возбудители грибковых заболеваний, ботулизма, столбняка, газовой гангрены, сибирской язвы, бруцеллеза, лептоспироза, кишечных инфекций. Выживаемость в почве патогенных микроорганизмов различна: аспорогенные виды бактерий и вирусы живут от нескольких дней до нескольких месяцев, споры клостридий сохраняются годами, постоянно живут в почве возбудители ботулизма, актиномикоза, глубоких микозов, микотоксикозов.

Обработка почв и агрохимические мероприятия, приводящие к уменьшению содержания подвижного органического вещества в почве, сопровождаются повышением содержания бациллярной флоры. Подобное явление отмечается и при длительном использовании минеральных удобрений. Количество спорообразующих бактерий повышается в нижних слоях почвы. Накопление в почве спорообразующих бактерий-антагонистов оказывает благотворное действие на ее оздоровление, приводя к снижению количества патогенных микроорганизмов.

Почва в случае сапронозов выступает в качестве фактора передачи возбудителей инфекционных заболеваний человека.

При санитарно-микробиологическом исследовании почвы определяют:

– общее микробное число — общее количество бактерий в 1 г почвы;

– содержание санитарно-показательных микроорганизмов — БГКП. Эти микроорганизмы являются косвенными показателями фекального загрязнения и возможного наличия в почве патогенных бактерий, так как сроки выживания в почве БГКП и патогенных бактерий кишечной группы примерно равны. Определяют коли-индекс — количество кишечных палочек в 1 г почвы и коли-титр — количество почвы (в граммах), в котором обнаруживается одна кишечная палочка.

– префрингенс-титр — количество почвы (в граммах), в котором обнаруживается одна клостридия.

Микрофлора воды

Вода является естественной средой обитания разнообразных микроорганизмов. Микрофлора воды делится автохтонную и аллохтонную.

Аутохтонная (собственная) микрофлора представлена микроорганизмами, постоянно живущими и размножающимися в воде: Micrococcus candicans, Sarcina lutea, Pseudomonas fluorescens, Bacillus cereus. В иле, на дне водоемов, обитают анаэробные бактерии.

Аллохтонная(заносная) микрофлора попадает в открытые водоемы из почвы, воздуха, организмов животных и человека и резко изменяет микроорганизмный биоценоз и санитарный режим.

Количественный и качественный состав микрофлоры воды зависит от состава и концентрации минеральных и органических веществ, температуры, рН, скорости движения воды, массивности поступления ливневых, фекально-бытовых и промышленных сточных вод.

Количество микроорганизмов прямо пропорционально степени загрязненности водоемов (содержанию органических веществ). В незагрязненных водах встречается сравнительно небольшое количество сапрофитных микроорганизмов. Особенно богаты микроорганизмами пресноводные водоемы густо населенных районов. В закрытых водоемах (озера, пруды) наблюдается определенная закономерность в распределении бактерий. Состав микроорганизмов различен на поверхности воды и на дне водоемов. Наиболее обильно заселена микроорганизмами вода на глубине 10–100 см. В более глубоких слоях их количество значительно снижается. Грунтовые воды (ключевые воды и воды артезианских колодцев) наиболее чисты. В морской воде, в т. ч. на глубинах в несколько тысяч метров, обитают галофильные микроорганизмы.

В загрязненных водах в большом количестве встречаются бактерии, обитающие в организме человека и животных (энтеробактерии, клостридии). Очистное сооружение в принципе представляет собой проточный водоем, в котором при участии грибов и бактерий происходит разложение органических веществ. Серьезной экологической проблемой являются сточные воды, содержащие значительное количество микроорганизмов и органических веществ, не успевающих самоочищаться.

Хотя вода и является неблагоприятной средой для существования условно-патогенных и патогенных микроорганизмов, отдельные их представители способны существовать в ней определенное время, а в некоторых случаях и размножаться. Многие годы в воде могут сохраняться споры возбудителя сибирской язвы, несколько месяцев — энтеровирусы, вирус гепатита А, сальмонеллы, лептоспиры, от нескольких недель до нескольких дней — холерный вибрион, дизентерии, бруцеллы.

Вода имеет существенное значение в эпидемиологии кишечных инфекций. Их возбудители могут попадать с испражнениями в почву, со сточными водами — в водоемы и в некоторых случаях — в водопроводную сеть. Вода в случае сапронозов выступает в качестве фактора передачи возбудителей инфекционных заболеваний человека.

При санитарно-микробиологическом исследовании воды определяют:

– общее микробное число — общее количество бактерий в 1 мл воды;

– содержание санитарно-показательных микроорганизмов — БГКП.

Микрофлора воздуха

Атмосфера является неблагоприятной средой для размножения микрорганизмов, что обусловлено отсутствием питательных веществ и недостатком влаги. Несмотря на это, микроорганизмы в воздухе находятся постоянно. Жизнедеятельность микроорганизмов в воздухе обеспечивают взвешенные частицы воды, слизи, пыли. Благодаря своему малому весу микроорганизмы легко распространяются с воз­душными потоками.

Атмосферный воздух и воздух закрытых помещений значительно различаются по количественному и качественному составу микрофлоры.

Состав микрофлоры атмосферного воздуха зависит от интенсивности солнечной радиации, ветра, осадков, покрова почвы, плотности населения. Меньше всего микроорганизмов в воздухе над лесами, морями, снегами. Больше приходится на слои воздуха, расположенные над промышленными городами. В атмосферном воздухе находятся споры грибов, актиномицетов, бацилл, дрожжи, пигментообразующие бактерии (микрококки, сарцины, стафилококки).

Особое значение имеет микрофлора закрытых помещений. Особенно много микроорганизмов в многолюдных общественных помещениях. Воздух закрытых помещений содержит в основном микрофлору дыхательных путей и кожи человека, многие представители которой способны переживать в воздухе в течение времени, достаточного для инфицирования людей.

Воздушно-капельным путем (за счет образования стойких аэрозолей) распространяются возбудители многих респираторных инфекций (гриппа, кори, туберкулеза, дифтерии, коклюша, ангины, скарлатины.и др.).

Микробиологическая чистота воздуха имеет большое значение в больничных условиях, особенно в операционные, хирургических отделениях, родовспомогательных учреждениях.

При санитарно-микробиологическом исследовании воздуха определяют:

– общее микробное число — общее количество бактерий в 1 м³ воздуха;

– содержание санитарно-показательных бактерий: гемолитических стрептококков и стафилококков.

При исследовании воздуха ЛПУ дополнительно исследуют:

– содержание Грам- бактерий, определяют их принадлежность к родам Escherichia, Pseudomonas, Proteus, Klebsiella, Serratia, Enterobacter;

– содержание грибов (дрожжеподобных и плесневых);

– по эпидемическим показаниям определяют наличие и количество патогенных бактерий (Salmonella spp., Mycobacterium spp.), а также вирусов (чаще энтеровирусов).

Таблица