Gospodarka energetyczna, wodna i ściekowa
IV rok studiów, studia niestacjonarne
Ćwiczenie 5
I. Charakterystyka mikroorganizmów wodnych
W środowisku wodnym znalez
ć można prawie wszystkich przedstawicieli grup
drobnoustrojów występujących w przyrodzie, między innymi bakterie, wirusy, drożdże, grzyby
pleśniowe. Obok typowych form wodnych występują rodzaje i gatunki najczęściej żyjące w
glebie, spotykane w powietrzu, przewodzie pokarmowym zwierzÄ…t i ludzi. Obok form
autotroficznych występują formy heterotroficzne i pasożytnicze, w tym chorobotwórcze dla
zwierzÄ…t i ludzi.
Mikroorganizmy występujące w wodzie można podzielić na dwie zasadnicze grupy.
Mikroflora autochtoniczna (naturalna) to drobnoustroje stale bytujące i rozmnażające się w
środowisku wodnym. W grupie mikroorganizmów najbardziej typowych dla środowiska
wodnego znajdują ruchliwe bakterie należące do rodzajów: Pseudomonas, Vibrio,
Aeromonas, Spirillum oraz liczne gatunki bakterii autotroficznych, foto- i
chemosyntetyzujących, takie jak bakterie nitryfikacyjne, siarkowe i żelazowe. Mikroflora
allochtoniczna (obca) przedostaje się do wody zarówno z powietrza, gleby, jak i ze ściekami
przemysłowymi i komunalnymi. Spotyka się ją najczęściej w wodach powierzchniowych. Są to
głównie organizmy heterotroficzne  saprofityczne i pasożytnicze, wśród których najliczniej
reprezentowaną grupą są Gram-ujemne pałeczki jelitowe Escherichia coli, bakterie z rodzaju
Proteus, Klebsiella i Enterobacter, a także pałeczki Pseudomonas aeruginosa oraz z rodzaju
Arthrobacter czy Cornybacterium.
Wśród bakterii występujących w środowisku wodnym najbardziej charakterystyczne są
postacie cylindryczne, proste lub skręcone spiralnie, a więc pałeczki (Bacterium), lekko
wygięte urzęsione pałeczki (Pseudomonas), przecinkowce (Vibrio), śrubowce (Spirillum),
krętki (Spirochaeta). Formy ziarniste, takie jak ziarniaki (Coccus), pakietowce (Sarcina), w
wodzie spotykane są rzadziej. Należą one zwykle do mikroflory allochtonicznej, pochodzącej
z lÄ…du, podobnie jak przetrwalnikujÄ…ce laseczki (Bacillus oraz beztlenowe Clostridium).
Organizmy te występują jednak z reguły w osadach dennych. Woda jest też siedliskiem
bakterii nitkowatych (Chlamydobacteriae, Baggiatoae), różnokształtnych bakterii
purpurowych, siarkowych. Rzadziej spotyka siÄ™ w wodzie promieniowce (Actinomycetales)
oraz bakterie śluzowe (Myxobacteriales).
1
Większość bakterii wodnych jest formami ruchliwymi, wyposażonymi w rzęski
(najczęściej położone biegunowo) lub formami zdolnymi do poruszania się za pomocą
wężykowatych ruchów całego ciała np. krętki. Beggiatoales i bakterie śluzowe poruszają się
pełzając po powierzchni przedmiotów podobnie jak sinice. Dużą grupę stanowią też bakterie
osiadłe, przytwierdzone do podłoża za pomocą specjalnej nóżki lub całą powierzchnią ciała i
niekiedy zdolne do ruchu pełzającego.
Wśród bakterii spotyka się zarówno autotrofy, jak i heterotrofy, przy czym tych
ostatnich jest bez porównania więcej. Bakterie są jednak jedyną grupą organizmów, które
wykształciły, obok zdolności do fotosyntezy, także zdolność do chemosyntezy. Wśród
autotrofów fotosyntetyzujących znajdują się bakterie purpurowe i zielone. Bakterie
chemosyntetyzujące podzielono na grupy, zależnie od typu utlenianego związku mineralnego.
Najpowszechniej występują bakterie nitryfikacyjne. Stosunkowo pospolite są również bakterie
siarkowe, utleniające siarkowodór, siarczki, tiosiarczany, siarkę itp. W przydennych
warstwach wody, gdzie może obecny być gazowy wodór, spotyka się bakterie wodorowe,
utleniające cząsteczkowy wodór. W wodach o podwyższonej zawartości soli żelaza (II) i soli
manganu (II) mogą masowo rozwinąć się bakterie żelazowe.
Liczebność bakterii w wodzie zależy głównie od zawartości materii organicznej. W
wodach czystych występują one w niewielkiej ilości, a wodach zanieczyszczonych spotyka się
nawet kilka milionów komórek w 1 ml wody.
Grzyby w wodach reprezentowane są przez różne grupy, rodzaje i gatunki. Nie można
przeprowadzić wyraz
nej granicy między grzybami wodnymi a lądowymi. W środowisku
wodnym występują w postaci wegetatywnej plechy, w postaci zarodników lub form
przetrwanych.
Stosunkowo najliczniej w środowisku wodnym reprezentowane są grzyby pleśniowe
należące do lęgniowców (Oomycetes) oraz sprzężniaków (Zygomycetes) z rodzaju
Mucor czy Rhizopus. Dość często pojawiają się w wodach powierzchniowych grzyby
zaliczane do workowców (Ascomycetes) i to zarówno drożdże, jak i pleśnie (np. z rodzaju
Aspergillus i Penicillium), a także do klasy grzybów niedoskonałych (Deuteromycetes).
Prawie wszystkie grzyby są heterotrofami. Biorą udział w rozkładzie kwasów organicznych i
pektyn (Aspergillus, Penicillium, Fusarium), hemiceloluz (Alternaria, Fusarium, Trichoderma),
błonnika (Chaetonium), lignin (Alternaria, Fusarium). Niektóre amonifikują białka i produkty
ich rozkładu (Aspergillus niger), a także uczestniczą w hydrolizie tłuszczów (Penicillum,
Aspergillus, Mucor, Geotrichum).
2
Grzyby nie występują na ogół w czystych wodach. Rozwijają się za to masowo na dnie
zbiorników zawierających ścieki. Grzyb ściekowy  Leptomitus lacteus (należący do
lęgniowców) w wodach zanieczyszczonych związkami organicznymi tworzy białą lub brudno-
białą masę pokrywającą denne przedmioty, zwłaszcza jesienią. Grzybnia tego grzyba składa
się z jednokomórkowych, rozgałęzionych nici, na których znajduje się szereg dość głębokich
zwężeń, nadających nici wygląd wielokomórkowej.
Drożdże i grzyby drożdżopodobne spotykane w wodach należą głównie do rodzaju
Candida, Cryptoccocus, Pichia, Prototheca, Rhodotorula, Saccharomyces, Torulopsis,
Trichosporon, Hansenula, Cephalosporium. Ich działalność związana jest z rozkładem
węglowodanów. We wszystkich typach wód występują one na ogół w niewielkich ilościach
często rzędu 1-2 komórek (do kilkuset komórek) w 1 ml wody.
Grzyby pasożytnicze są często wprowadzane do naturalnych zbiorników wodnych wraz ze
ściekami bytowo-gospodarczymi. Mogą atakować rośliny (także glony), zwierzęta, a także
stanowią zagrożenie dla człowieka.
Sinice (Cyanobacteria, Schizophyta) to gromada mikroorganizmów dawniej uważanych
za glony. Obecnie zaliczane są one do królestwa Procaryota. Wśród sinic spotykane są
zarówno formy jednokomórkowe, jak i kolonijne (luz
ne komórki połączone wspólną śluzową
otoczką) oraz mające postać nici. Jako organizmy prokariotyczne zamiast wyodrębnionego
jądra posiadają nukleoid. W odróżnieniu od bakterii zdolne są do przeprowadzania tlenowej
fotosyntezy. ZawierajÄ… chlorofil a i niekiedy barwniki fikobilinowe (fikocyjaninÄ™ i
allofikocyjaninÄ™) oraz fikoerytrynÄ™. Charakterystyczne niebieskie zabarwienie sinic wynika z
połączenia barw chlorofilu i fikocyjaniny.
Sinice rozmnażają się wegetatywnie przez podział. Cechą charakterystyczną wielu z nich
jest posiadanie wakuoli gazowych umożliwiających im przemieszczanie się w toni wodnej do
miejsc o lepszym naświetleniu, sprzyjającym fotosyntezie. Niektóre np. z rodzaju Anabaena
zdolne sÄ… do wiÄ…zania azotu atmosferycznego.
Sinice dzięki oporności na ekstremalne warunki środowiskowe są wszechobecne. Mogą
być przyczyną zakwitów występujących w jeziorach i innych środowiskach wodnych. Sinice
zmieniają barwę wody oraz psują jej cechy organoleptyczne. Niektóre wydzielają toksyczne
metabolity. Poza niekorzystnym działaniem (zakwity, toksyny sinicowe) sinice mają również
wpływ pozytywny. Wykorzystuje się je do wzbogacenia gleby w związki azotowe, np.
wprowadzone do uprawy ryżu zwiększają plon o ok. 20 %.
3
Rys. 1 Sinice z rodzaju Oscillatoria Rys. 2 Sinice z rodzaju Anabaena
Glony (Algae) to najprostsze, samożywne organizmy roślinne. Występują w wodach
słodkich i morskich, rzadziej na lądzie. Są ważnymi producentami materii organicznej.
Występują w postaci pojedynczych komórek, częściej jednak tworzą różnego kształtu plechy
(nici, kule, płytki lub nieregularne, wielowarstwowe skupiska). Skład jakościowy i ilościowy
glonów zmienia się bardzo istotnie w zależności od zawartości soli mineralnych oraz
charakteru substancji stanowiących główne zanieczyszczenie zbiornika wodnego. Glony
dzielimy na następujące gromady:
" Chlorophyta  zielenice (rys. 3, 4). Zawierają chlorofil a i b, celulozową ścianę
komórkową, produkują skrobię jako materiał zapasowy. Mają zróżnicowaną budowę.
Obok form jednokomórkowych istnieją również wielokomórkowe, najczęściej nitkowate.
Komórki mogą być ruchliwe (wówczas zaopatrzone są w wici) lub nieruchliwe.
Posiadają chromatofory różnego kształtu, zabarwione na zielono. Obok chlorofili
zawierają karoten i kilka różnych ksantofili.
Rys. 3. Chlorella vulgaris Rys.4. Netrium digitus
" Chrysophyta, złotowiciowce, obejmuje m.in. okrzemki (rys. 5). Glony te występują w
wodach słonych i słodkich, osadach dennych i glebie. Zawierają chlorofil a i c,
karotenoidy, głównie fukoksantynę dzięki której mają złotobrunatną barwę. Ich ściana
komórkowa zbudowana jest z pektyny wysycanej uwodnioną krzemionką. Klasyfikacja
okrzemek (Bacillariophyceae) opiera się na kształcie i ornamentacji krzemionkowych
4
skorupek. W zwiÄ…zku z tym okrzemki dzielimy na dwie podklasy Pennatae i Centricae.
U Pennatae ornamentacja jest pierzasta, a u Centricae zwykle promienista lub
nieregularna. Okrzemki stanowią bardzo liczną grupę glonów. Są wskaz
nikami wód
czystych.
Rys. 5. Okrzemki z rodzaju Navicula i Diatoma
" Euglenophyta  eugleniny (rys. 6). Mają zazwyczaj kształt wydłużony, owalny,
wrzecionowaty lub spiralny. Ich komórki zaopatrzone są w wici umożliwiające
poruszanie się w wodzie (ruch postępowy połączony jest zwykle z rotacją komórki
wokół osi podłużnej) lub poruszają się pełzając po podłożu. Komórki otoczone są
miękką osłonką, zwaną peryplastem lub też grubą ścianą. Chromatofory (najczęściej
barwy zielonej) zawierajÄ… chlorofil oraz karoteny i
ksantofile. W komórce występuje dobrze widoczne
jądro komórkowe oraz plamka oczna tzw. stigma,
która jest czuła na bodz
ce świetlne. Komórki euglenin
tworzą cysty, czyli formy przetrwalne, umożliwiające
im przetrwanie niekorzystnych warunków. Eugleniny
rozwijają się głównie w wodach słodkich, szczególnie
tych o dużej zawartości związków organicznych.
Rys. 6. Euglena viridis
" Pyrrophyta  tobołki. Występują przeważnie pojedynczo. Komórki otacza celulozowa
ściana komórkowa, niektóre są jednak jej pozbawione. Przeważnie mają dwie wici, za
pomocą których poruszają się. W protoplazmie występuje duże wyraz
nie wyosobnione
jądro komórkowe i żółtozielone lub żółtobrunatne chromatofory. Glony należące do tej
gromady żyją w wodach słodkich, słonawych i morskich. Przedstawicielem form
5
występujących w jeziorach jest bruzdnica Ceratium
hirundinella (rys. 7), masowo pojawiajÄ…ca siÄ™ w
niektórych okresach roku.
Rys. 7.Ceratium hirundinella
Charakterystyczne dla wód morskich są pozostałe dwie gromady glonów:
" Rhodophyta  krasnorosty
" Phaeophyta  brunatnice
Pierwotniaki żyją we wszystkich rodzajach wód począwszy od małych deszczowych
kałuż, a kończąc na wodach śródlądowych, a nawet morskich. Odżywiają się heterotroficznie
pobierając związki organiczne rozpuszczone w wodzie w postaci stałej, a także pożerają
komórki bakterii. Najliczniej występują w wodach zanieczyszczonych, wchodzą również w
skład osadu czynnego. Gdy stopień zanieczyszczenia jest bardzo wysoki, w wodach
dominują bezbarwne wiciowce. Natomiast, gdy stopień zanieczyszczenia jest niezbyt duży
znaczną przewagę zdobywają orzęski, i to zarówno wolno pływające (np. pantofelek), jak i
osiadłe (np. Vorticella, czyli wirczyk).
Pierwotniaki dzielimy na cztery gromady:
" Flagellata  wiciowce. Poruszają się za pomocą długich wici. Odżywiają
heterotroficznie i występują w wodach zanieczyszczonych lub w z
le pracujÄ…cym
osadzie czynnym. Wiciowce żyją pojedynczo lub w koloniach. Są wśród nich formy
pasożytnicze. Przykładem może być pasożyt człowieka Giardia lamblia oraz
Trypansoma gambiense  wiciowiec przenoszony na człowieka przez muchę Tse-tse,
wywołujący śpiączkę afrykańską.
" Rhizopoda  korzenionóżki (ameby). Poruszają się za pomocą plazmatycznych
wyrostków tzw. nibynóżek, które służą także do pobierania pokarmu. Część
korzenionóżek ma nieustalony, zmienny kształt ciała, inne natomiast mają kształt stały,
ponieważ posiadają wewnętrzny szkielet lub też otoczone są zewnętrzną skorupką
(np. promienice). Niektóre ameby prowadzą pasożytniczy tryb życia (np. Entamoeba
histolytica). Choroby wywołane przez ameby  ameboza (Entamoeba histolytica),
pełzakowate zapalenie opon mózgowych i mózgu (Acanthamoeba castellani,
Naegleria gruberi).
6
" Ciliata  orzęski (rys. 8). Większość przedstawicieli prowadzi wolny, ruchliwy tryb
życia, inne rodzaje są pełzające lub osiadłe  przyczepione do podłoża. Żywią się
bakteriami i glonami oraz związkami organicznymi. Niektóre są pasożytami zwierząt i
człowieka, jak np. Balantidium coli wywołujący czerwonkę balantydiową.
" Sporozoa  sporowce. Do tej gromady należą wyłącznie formy pasożytnicze, których
przedstawicielem jest zarodziec malarii  Plasmodium malariae. Pasożyty atakują
czerwone ciałka krwi. Przenosicielem zarodz
ca jest komar widliszek.
Rys. 8. Pierwotniaki  orzęsek z rodzaju Paramecium
Eutrofizacja  proces wzbogacania zbiorników wodnych w substancje pokarmowe,
głównie w związki azotu i fosforu. Zachodzi naturalnie lub pod wpływem czynników
antropogenicznych (spływ ścieków i nawozów mineralnych).
Biocenoza to zespół organizmów zamieszkujących określone środowisko. Biocenozę
rozwijającą się w masie wody i unoszącą się w niej w postaci żywej zawiesiny nazywamy
planktonem. Plankton dzielimy na fitoplankton (plankton roślinny), zooplankton (plankton
zwierzęcy) i bakterioplankton (plankton bakteryjny). Rozmieszczenie planktonu w wodach
bieżących jest mniej więcej równomierne. Natomiast w jeziorach stwierdza się pionowe
rozmieszczenie, zwłaszcza fitoplanktonu. Plankton zwierzęcy, odżywiający się głównie
7
bakteriami, skupia się niezależnie od światła wszędzie tam, gdzie występuje dużo komórek
bakterii. Bakterioplankton, w skład którego wchodzą przede wszystkim heterotrofy zasiedla te
strefy, które bogate są w związki organiczne. Poza planktonem, w środowisku wodnym
występują innego rodzaju zgrupowania żyjące na powierzchni wody, w warstwie graniczącej z
powietrzem. Jest to neuston. W strefie przybrzeżnej, mikroorganizmy tworzą
charakterystyczny zespół poroślowy zwany perfitonem. Na perfiton składają się przede
wszystkim glony osadzające się w postaci delikatnej błony na podwodnych roślinach i
przedmiotach martwych. Strefa denna zamieszkana jest przez zespół zwany bentosem. Jest
on pozbawiony roślin, które z powodu braku światła nie znajdują w tej strefie warunków do
życia. Strefa ta charakteryzuje się bogactwem związków organicznych, to z kolei sprzyja
rozwojowi bakterii i innych heterotrofów.
Samooczyszczanie wód płynących
Znaczenie tlenu w procesie samooczyszczania wód
Mineralizacja materii organicznej jest procesem tlenowym. Tlen spełnia rolę akceptora
wodoru podczas utleniania substratów organicznych, zredukowanych form azotu, siarki itp.
Mineralizację można podzielić na dwie fazy. W pierwszej następuje hydrolityczny
rozkład związków wielkocząsteczkowych oraz ich utlenienie z wydzieleniem dwutlenku węgla
i wody. W przypadku białek powstaje również amoniak. Faza ta określana jest mianem
właściwego rozkładu związków organicznych. Drugi etap obejmuje utlenianie mineralnych
produktów biodegradacji, np. utlenianie amoniaku do azotanów (III) i dalej do azotanów (V).
Wyznaczony doświadczalnie czas potrzebny do realizacji obu faz mineralizacji wynosi średnio
20 dni. Największa ilość tlenu pobrana jest w ciągu pierwszych pięciu dni, ponieważ
większość substratów podatnych na biodegradację zostaje w tym czasie utleniona. Następnie
szybkość wykorzystania tlenu maleje.
Ilość tlenu, która w określonym czasie zostaje zużyta przez drobnoustroje na
mineralizację, nosi nazwę biochemicznego zapotrzebowania tlenu (BZT) i wyrażona jest w
mg O2/l. Około 50 % zanieczyszczeń utlenianych jest przez mikroorganizmy ciągu trzech
pierwszych dób. Przyjmuje się czas pięciu dób jako reprezentatywny do wyznaczenia
charakterystyki biochemicznego zapotrzebowania tlenu (BZT5).
Poza stężeniem związków organicznych, wpływ na wartość BZT ma rodzaj i aktywność
drobnoustrojów. Jeśli np. badana woda jest sterylna lub liczba bakterii niewielka, wówczas
8
procesy biochemicznego rozkładu  mimo wystarczającej ilości wolnego tlenu i bogactwa
substratów  nie będą zachodziły lub ich intensywność będzie bardzo niewielka. Takie skutki
w warunkach naturalnych wywołane są najczęściej obecnością związków toksycznych, które
działają niekorzystnie na aktywność enzymatyczną bakterii. W takich warunkach, zmieniona
wartość BZT nie odzwierciedla rzeczywistego stopnia zanieczyszczenia wody.
Wobec wpływu także innych czynników (np. rodzaju i stanu skupienia materii
organicznej, obecności odpowiednich z
ródeł azotu i fosforu dla bakterii) na szybkość reakcji
utleniania, należy BZT uważać za ważny, lecz nie jedyny wskaz
nik zanieczyszczenia.
Strefy saprobowe
Strefy saprobowe to strefy o różnym stopniu zanieczyszczenia organicznego. W
poszczególnych strefach skład biocenoz jest inny i dopasowany do istniejących warunków.
Spotyka siÄ™ w nich wskaz
nikowe gatunki drobnoustrojów, które zaadoptowały się do
istniejących warunków i wyraz
nie dominujÄ… nad innymi gatunkami. Zgodnie z systemem
Kolokwitza i Marssona wyróżnia się następujące strefy saprobowe:
" polisaprobowÄ…
" Ä…-mezosaprobowÄ…
" ²-mezosaprobowÄ…
" oligosaprobowÄ…
Strefa polisaoprobowa to strefa największego zanieczyszczenia. Woda jest mętna, o
barwie brudnoszarej i o nieprzyjemnym zapachu. Bardzo duże stężenie związków
organicznych zapewnia rozwój mikroflorze heterotroficznej. Na cele biodegradacji pobierany
jest bardzo intensywnie tlen. Wysokie zapotrzebowanie tlenu powoduje ostry deficyt tlenowy,
a czasem nawet całkowite wyczerpanie tego gazu z wody. W warunkach beztlenowych
tworzą się gazy: siarkowodór, amoniak, wolny azot i inne.
W biocenozie dominuje bakteria Zooglea ramigera oraz nitkowata bakteria Sphaerotilus
natans. Jeśli obecny jest siarkowodór, wówczas występują liczne bakterie siarkowe,
zwłaszcza z rodzaju Beggiatoa, Thiothrix. Liczne są również gatunki pierwotniaków z rodzaju
Colpidium, Lionotusm, Metopus. Ogólna liczba bakterii heterotroficznych jest olbrzymia i
wynosi od miliona do kilku milionów komórek w 1 ml wody.
Strefa ą-mezosaprobowa to miejsce rzeki, w którym następuje dalszy, bardzo
Ä…
Ä…
Ä…
intensywny rozkład związków organicznych, czego dowodem jest m.in. wysokie BZT5. Tlenu
9
jest jednak wystarczająco dużo na pokrycie pełnego zapotrzebowania. Biologicznymi
wskaz
nikami strefy Ä…-mezosaprobowej jest w dalszym ciÄ…gu Sphaerotilus natans, Beggiatoa
alba, Zooglea ramigera. Oprócz tego występuje często masowo grzyb ściekowy Leptomitus
lacteus. W strefie występują niektóre gatunki sinic jak np.: Anabaena affinis czy Oscillatoria
limosa. Mogą występować nieliczne okrzemki. W niektórych rodzajach wód występują glony
należące do Euglenophyta. Wśród nich szczególnie często i masowo występuje gatunek
Euglena viridis. Pojawiają się sporadycznie niektóre zielenice. Licznie reprezentowane są
również pierwotniaki. Wiele gatunków ma dla tej strefy charakter wskaz
ników np.: Anthophysa
vegetans, Carchesium polypinum, Stentor coerulens. W biocenozie zwraca uwagę większe
zróżnicowanie gatunków niż miało to miejsce w strefie polisaprobowej. Ogólna liczba bakterii
heterotroficznych jest nadal wysoka i wynosi setki tysięcy komórek/ml.
Strefa ²-mezosaprobowa. Woda jest przezroczysta, o normalnej barwie lub też
²
²
²
intensywnie zielona od bujnie rozwijających się glonów. Jest to strefa kończącej się
mineralizacji związków organicznych. Zachodzą w niej procesy nitryfikacji. BZT5 ulega
wyraz
nemu obniżeniu. Warunki tlenowe są dobre, gdyż ilości pobieranego tlenu na
mineralizację wydatnie się zmniejsza w stosunku do dwóch pierwszych stref. W składzie
biocenozy wzrasta udział autotrofów. Brak masowych skupień Sphaerotilus natans i
Leptomitus lacteus. Z sinic występują takie gatunki jak: Anabaena flos aquae,
Aphanizonmenon flos aquae. Bardzo licznie występują różne gatunki okrzemek i zielenic.
Zmniejsza się udział pierwotniaków. Ogólna liczba bakterii heterotroficznych jest rzędu
dziesiątek tysięcy komórek/ml.
Strefa oligosaoprobowa to odcinek rzeki, w którym kończy się wpływ
wprowadzanego zanieczyszczenia. Woda jest przezroczysta, pozbawiona zapachu i bardzo
dobrze natleniona, BZT5-niskie. Strefa jest zasiedlona przez bakterie chemosyntetyzujÄ…ce,
głównie bakterie nitryfikacyjne oraz żelaziste. W biocenozie występują nieliczne sinice,
natomiast dominują różnorodne gatunki okrzemek i zielenic. Pierwotniaki występują
sporadycznie. Ogólna liczba bakterii heterotroficznych jest mała i wynosi około 10-100
komórek na 1 ml wody.
10
II. Mikrobiologiczne kryteria oceny sanitarnej wody
Podczas analizy mikrobiologicznej wody niemożliwe jest badanie wszystkich
organizmów chorobotwórczych, dużo łatwiej jest analizować mikroorganizmy wskaz
nikowe.
Badania mikroflory jelitowej ustaliły stałe występowanie trzech rodzajów bakterii
wskaz
nikowych, świadczących o kontakcie wody z fekaliami lub ściekami. Są to:
" pałeczki okrężnicy (Escherichia coli),
" paciorkowce kałowe z typowym gatunkiem Enterococcus faecalis,
" beztlenowce przetrwalnikujÄ…ce Clostridium perfringens
Escherichia coli jest najbardziej wiarygodnym wskaz
nikiem, ponieważ jej obecność wskazuje
na świeże zanieczyszczenie i możliwość wystąpienia towarzyszących jej bakterii
chorobotwórczych pochodzenia jelitowego. Escherichia coli należy do bakterii tzw. grupy coli.
W jej skład wchodzą drobnoustroje z rodzaju Escherichia, Enterobacter, Citrobacter i
Klebsiella. Wykrywa siÄ™ je na podÅ‚ożach z laktozÄ… po inkubacji w temperaturze 37°C. Bakterie
grupy coli typu kałowego (termotolerancyjne) to głównie szczepy Escherichia coli i tylko
nieliczne szczepy z rodzajów Enterobacter, Citrobacter i Klebsiella, które mają zdolność do
fermentacji laktozy w temperaturze 44°C. Paciorkowce kaÅ‚owe (enterokoki) żyjÄ… w Å›rodowisku
wodnym dłużej w stosunku do Escherichia, są bardziej odporne na działanie chloru, zdają
egzamin jako wskaz
niki czystości kąpielisk. Obecność Clostridium perfringens, z uwagi na
przetrwalnikowanie tych bakterii jest wskazówką, że zanieczyszczenie fekaliami miało
miejsce pewien czas wcześniej. Uważa się, że gatunek ten może być dobrym wskaz
nikiem
zanieczyszczenia wód pierwotniakami Giardia i Cryptosporidium. Bakterie wskaz
nikowe
spełniają rolę ostrzegawczą przed zakażeniami, ponieważ występuje istotna zależność
pomiędzy ich liczebnością w wodzie a ilością mikroorganizmów chorobotwórczych.
Bakterie pełniące rolę wskaz
ników sanitarnych powinny spełniać następujące warunki:
" muszą być stale obecne w przewodzie pokarmowym człowieka, co zawsze pozwala
wykrywać zanieczyszczenia wody,
" liczebność bakterii wskaz
nikowych w jelicie człowieka musi być duża,
" do grupy organizmów wskaz
nikowych powinny należeć formy nieprzetrwalnikujące, co
umożliwia wykrycie świeżego fekalnego zanieczyszczenia wody,
" ich identyfikacja musi być możliwa przy użyciu łatwo dostępnych metod,
11
" długość życia bakterii wskaz
nikowych w środowisku zewnętrznym musi być większa
niż długość życia gatunków chorobotwórczych,
" nie powinny się one rozmnażać w środowisku wodnym
Podstawowe wymagania mikrobiologiczne
A. Wymagania mikrobiologiczne, jakim powinna odpowiadać woda
Lp. Parametr Najwyższa dopuszczalna wartość
Liczba Objętość próbki [ml]
mikroorganizmów [jtk]
1 Escherichia coli 0 100
2 Enterokoki 0 100
B. Wymagania mikrobiologiczne, jakim powinna odpowiadać woda
wprowadzana do jednostkowych opakowań
Lp. Parametr Najwyższa dopuszczalna wartość
Liczba Objętość próbki [ml]
mikroorganizmów [jtk]
1 Escherichia coli 0 250
2 Enterokoki 0 250
3 Pseudomonas aeruginosa 0 250
4 Ogólna liczba mikroorganizmów w
20 1
(36Ä…2)°C po 48h
5 Ogólna liczba mikroorganizmów w
100 1
(22Ä…2)°C po 72h
Dodatkowe wymagania mikrobiologiczne, jakim powinna odpowiadać
woda
Lp. Parametr Najwyższa dopuszczalna wartość w próbce
wody
Liczba Objętość próbki [ml]
mikroorganizmów [jtk]
1 Bakterie grupy coli 0 100
2 Ogólna liczba mikroorganizmów w 50 1
(36Ä…2)°C po 48h
3 Ogólna liczba mikroorganizmów w 100 1
(22Ä…2)°C po 72h
4 Clostridium perfringens 0 100
Jakość bakteriologiczna wody do picia oceniana jest w Polsce na podstawie liczebności
czterech grup wskaz
nikowych: bakterii grupy coli, bakterii grupy coli typu fekalnego,
paciorkowców kałowych oraz clostridiów redukujących siarczyny (w przypadku wody
12
pochodzącej z ujęć powierzchniowych). Według stosowanych w Polsce kryteriów w 100 ml
wody podawanej do sieci wodociągowej nie może być ani jednej komórki bakterii uznanych
za wskaz
nikowe. Podobne normy jakości wody obowiązują w Unii Europejskiej.
Drugim ważnym kryterium jakości wody przeznaczonej do spożycia jest ogólna liczba
bakterii psychrofilnych i mezofilnych w 1ml wody. Według stosowanych w Polsce kryteriów w
wodzie do picia liczebność bakterii psychrofilnych nie powinna przekraczać 100 komórek w
1 ml, natomiast bakterii mezofilnych 50 komórek w 1 ml wody. W przypadku psychrofili
hodowle inkubuje siÄ™ w temperaturze 22°C przez 72 h, a mezofili w 36°C przez 48 h. W
niższej temperaturze rosną przede wszystkim niechorobotwórcze bakterie wodne. Gram-
ujemne bakterie wodne wytwarzają jednak lipopolisacharydy ściany komórkowej, które mogą
działać toksycznie, tak jak enterotoksyny bakterii chorobotwórczych. Z tego powodu ich liczba
powinna być również monitorowana. Ze względów zdrowotnych, bardziej niebezpieczna jest
ponad normatywna liczba bakterii rosnÄ…cych w 36°C, ponieważ mogÄ… być wÅ›ród nich również
bakterie chorobotwórcze. Duża ich liczba w badanej próbce wody może świadczyć o z
le
przebiegajÄ…cych procesach uzdatniania.
Drobnoustroje chorobotwórcze przenoszone drogą wodną
Bakterie
Bezwzględnie chorobotwórcze:
" Gram-ujemne pałeczki z rodzaju Salmonella np. pałeczka duru brzusznego Salmonella
typhi, duru rzekomego Salmonella paratyphi
" Gram-ujemne pałeczki z rodzaju Shigella, wywołujące czerwonkę bakteryjną
" Przecinkowiec cholery Vibrio cholerae (Vibrio comma)
" PrÄ…tki gruz
licy Mycobacterium tuberculosis
" Krętki z rodzaju Leptospira wywołujące żółtaczkę bakteryjną
Oportunistyczne (względnie chorobotwórcze):
" Z rodzaju Pseudomonas, Aeromonas, Klebsiella, Flavobacterium, Enterobacter,
Proteus
Pałeczki te wchodzą w skład normalnej flory jelitowej i nie są w zasadzie chorobotwórcze, o
ile bytujÄ… w przewodzie pokarmowym ludzi i zwierzÄ…t. W pewnych przypadkach jednak
bakterie te przedostają się z przewodu pokarmowego do innych narządów i wówczas mogą
13
się stać przyczyną wielu chorób, np. zapalenia układu moczowego, zapalenia dróg
oddechowych, a także posocznicy.
Wirusy
Np. wirus polio wywołujący porażenie dziecięce, enterowirusy wywołujące schorzenia jelit.
Pierwotniaki
Np. Giardia lamblia wywołuje chorobę giardiozę, Entamoeba histolytica wywołuje amebozę
itd. Większość pasożytniczych pierwotniaków produkuje cysty, które nie są w stanie
przetrwać poza organizmem gospodarza w niekorzystnych warunkach środowiskowych. Gdy
warunki te ulegajÄ… poprawie z cyst rozwijajÄ… siÄ™ tzw. trofozoity, postacie wegetatywne
występujące u człowieka.
Robaki pasożytnicze
Np. glista ludzka, tasiemce, przywry. Pasożyty ludzkie w zasadzie nie wchodzą w zakres
badań mikrobiologicznych, jednakże z innymi patogenami stanowią poważne zagrożenie
zdrowia człowieka. Infekcyjną postacią robaków pasożytniczych są jaja. Są one bardzo
odporne na działanie czynników zewnętrznych oraz trudno je wyeliminować ze ścieków przez
chlorowanie.
14