Microbiological analysis of the quality of tap and filtered water in St. Petersburg, taking into account modern requirements

Full Text

СОКРАЩЕНИЯ:

КОЕ – колониеобразующие единицы;

МАФАнМ – мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы;

МПА – мясопептонном агаре;

ОМЧ – общее микробное число воды;

СанПиН – санитарные правила и нормы;

СПМО – выявление санитарно-показательных микроорганизмов;

СРК – сульфитредуцирующие клостридии.

ВВЕДЕНИЕ

Вода для живого населения планеты имеет жизненно важное значение, поскольку она необходима для нормального протекания биохимических и физиологических процессов в клетках и организмах. Одной из актуальных задач государства и здравоохранения во всем мире является обеспечение населения чистой доброкачественной питьевой водой, биологическая безопасность которой для потребителя является фундаментом здоровья и долголетия населения [1]. По данным Всемирной организации здравоохранения, с употреблением человеком воды неудовлетворительного качества связано до 80% заболеваний. При этом около 2 миллиардов человек на планете не имеют возможности воспользоваться чистой, безопасной для жизни и здоровья водой [2]. При том, что в Российской Федерации не отмечается дефицита водоисточников пресной воды, по официальным данным, порядка 50% населения вынуждено использовать для питьевых целей воду, не соответствующую гигиеническим требованиям [3]. Важно отметить, что соблюдение санитарно-гигиенических требований при организации водозабора, водоснабжения и водоотведения играет в обеспечении питьевой водой населения основную роль [4].

Мониторинг качества питьевой воды может различаться по масштабу, задачам и направлениям и, как правило, охватывает широкий диапазон параметров качества воды. Оценка качества воды в настоящее время в условиях тотального загрязнения окружающей среды отражает качество оказываемых услуг питьевого водоснабжения и обеспечения безопасности воды для населения [5]. Учитывая то, что природная пресная вода является естественной средой обитания для разнообразных групп микроорганизмов, важной частью мониторинга питьевой воды является микробиологическое исследование ее качества.

Микробиологические требования к санитарному состоянию объектов окружающей среды, в том числе воды питьевой, приведены в санитарных правилах и нормах СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» (введены в действие с 01.03.2021) [6].

Для хозяйственно-бытовых нужд чаще всего используют воду систем централизованного питьевого водоснабжения. Население обычно подвергает водопроводную воду кипячению и/или дополнительному фильтрованию с помощью различных фильтров.

В СанПиН перечислены требования к качеству питьевой воды, в числе которых содержатся требования по микробиологическим показателям:

1. Определение общего микробного числа (ОМЧ) воды.
2. Выявление санитарно-показательных микроорганизмов (СПМО).

ОМЧ питьевой воды – это количество мезофильных аэробных факультативно-анаэробных микроорганизмов (МАФАнМ), способных к образованию колониеобразующих единиц (КОЕ) на мясопептонном агаре (МПА) при 37±1 °С за 24 ч при посеве 1 мл питьевой воды (требования допускают присутствие в 1 мл не более 50 КОЕ). КОЕ – единица измерения количества микроорганизмов, показатель, характеризующий микробиологическую чистоту; оценивается по числу живых микробных клеток, содержащихся в определенном количестве (массе, объёме) исследуемой пробы по проросшим единичным колониям на плотных питательных средах. Для определения ОМЧ питьевой воды используют метод глубинного посева.

СПМО являются основными показателями качества воды систем централизованного питьевого водоснабжения, среди них по разным причинам и для определения различных пространственно-временных параметров загрязнения воды выделены следующие показатели:

Обобщенные колиформные бактерии (ОКБ) – должны отсутствовать в 100 мл воды. ОКБ – это представители порядка Enterobacteriales – грамотрицательные факультативно-анаэробные неспорообразующие палочковидные бактерии. К этой группе относятся представители родов Escherichia, Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella, Proteus и др., способные вызвать кишечные инфекции. В практике санитарно-микробиологического контроля данный показатель даёт возможность своевременно выявлять фекальное загрязнение воды, представляющее эпидемическую опасность. Кроме того, ОКБ могут рассматриваться и как индикатор герметичности и чистоты водоразводящей системы.

Бактерии Escherichia coli (кишечная палочка) – должны отсутствовать в 100 мл воды. Эти легко идентифицируемые в бактериологической практике бактерии выделяются из кишечника человека и животных в наибольших количествах и являются достоверным доказательством свежего фекального загрязнения воды, указывают на потенциальную эпидемическую угрозу, что требует срочного принятия противоэпидемических мер.

Энтерококки (Enterococcus spp.) – должны отсутствовать в 100 мл воды. Энтерококки – грамположительные, не образующие каталазу кокки немного овоидной формы, располагающиеся чаще всего в виде диплококков или коротких цепочек. В отличие от показателя ОКБ, они гораздо менее изменчивы в окружающей среде и также достоверно свидетельствуют о свежем фекальном загрязнении воды.

Эндоспоры сульфитредуцирующих клостридий (СРК) – должны отсутствовать в 20 мл воды. СРК включают Clostridium perfringens и Clostridium sporogenes, это грамположительные спорообразующие облигатно анаэробные палочковидные бактерии, способные восстанавливать сульфит натрия до сульфида, что позволяет дифференцировать этих обитателей кишечных трактов теплокровных от клостридий – естественных обитателей воды и грунтов природных водоемов. Вследствие наличия эндоспор эти бактерии значительно дольше сохраняются в окружающей среде, чем другие патогены, а при наличии в окружающей среде большого количества лабильного органического вещества способны размножаться вне макроорганизма. Определение спор СРК проводится для оценки эффективности технологии обработки питьевой воды. Обнаружение их в воде при отсутствии ОКБ указывает на давность фекального загрязнения воды.

Колифаги – бактериофаги, специфичные к E. coli. Они считаются индикаторами загрязнения питьевой воды сточными водами и попадания в воду (в определённой степени) вирусов, вызывающих заболевания человека с фекально-оральным механизмом передачи. Обнаружение колифагов в воде при отсутствии ОКБ также указывает на давность фекального загрязнения воды. Колифаги должны отсутствовать в 100 мл воды.

Цисты и ооцисты патогенных простейших – должны отсутствовать в 50 л воды. Этот показатель используется для оценки степени загрязнения питьевой воды простейшими, вызывающими кишечные инфекции. К нормальной микробиоте тела человека или теплокровных животных они не относятся, однако других естественных мест обитания, кроме кишечника, не имеют. Являются показателем эпидемического неблагополучия водоисточника.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование водопроводной питьевой воды на соответствие СанПиН, проводили согласно нормативному документу – Методические указания 4.2.1018-01.4.2. «Методы контроля. Биологические и микробиологические факторы. Санитарно-микробиологический анализ питьевой воды».

Объектом исследования являлись пробы воды (водопроводной и фильтрованной). Предметом исследования являлись микробиологические показатели качества воды. Отбор проб водопроводной воды проводили в жилых квартирах пяти районов города Санкт-Петербурга в течение 2021–2022 года по сезонам года. Отбор проб фильтрованной воды проводили два раза. Исследовали воду из двух фильтров: первый фильтр кувшинного типа, второй фильтр стационарного вида, подключенный к водопроводным трубам в квартире.

Пробу воды из водопровода и воду после фильтрования отбирали в стерильные емкости с соблюдением асептических условий. Отобранную пробу маркировали и сопровождали в лабораторию с указанием места, даты, времени забора, фамилии, отбиравшего пробу, и другой информации. При соблюдении всех условий срок начала исследований от момента отбора проб составлял не более 2 часов.

Для санитарно-микробиологических исследований использовали стандартизованные сухие питательные среды промышленного производства.

Определение ОМЧ проводили методом глубинного посева на МПА, посевы инкубировали при температуре 37 °C в течение 24 часов. После инкубации фиксировали колонии, видимые с увеличением в 2 раза. Результаты суммировали, приводили к среднему значению.

Определение СПМО проводили методом мембранной фильтрации, основанным на фильтрации установленного объема воды через мембранные фильтры, выращивании посевов на селективной питательной среде с лактозой и последующей идентификации колоний по культуральным и биохимическим свойствам. Анализ на наличие цист простейших не проводили. Посевы на ОКБ, энтерококки, кишечную палочку и колифаги инкубировали при температуре 37 °C в течение 18–24 часов. Посевы для определения СРК инкубировали при температуре 44 °C в течение 16–18 часов. Для определения колифагов использовали музейный штамм E. coli, который рассеивали по поверхности агаризованной среды, после инкубирования фиксировали наличие зон лизиса (бляшки) на газоне, на питательном агаре.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В работе оценивали качество питьевой водопроводной воды в пяти точках отбора проб – из квартир разных районов города Санкт-Петербурга:

• Фрунзенский район – точка № 1;
• Московский район – точка № 2;
• Приморский район – точка № 3;
• Невский район – точка № 4;
• Калининский район – точка № 5.

Результаты микробиологического контроля водопроводной воды исследуемых точек представлены в табл. 1.

 

Табл. 1. Результаты микробиологического исследования водопроводной воды Table 1. Results of microbiological examination of tap water
Показатели	Норматив	Результат анализа по точкам отбора проб
		№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
ОМЧ	Не более 50 КОЕ в 1 мл	23±3	19±2	21±2	39±4	17±1
ОКБ	Отсутствие в 100 мл	–	–	–	–	–
E. coli	Отсутствие в 100 мл	–	–	–	–	–
Энтерококки	Отсутствие в 100 мл	–	–	–	–	–
СРК	Отсутствие в 20 мл	–	–	–	–	–
Колифаги	Отсутствие в 100 мл	–	–	–	–	–
Примечание: прочерк означает – «не обнаружено». Note: the dash means “not detected”.

 

В пробах водопроводной воды показатель ОМЧ находился в пределах нормы, не превышая установленных границ. Поскольку по результатам микробиологических исследований СПМО не было обнаружено ни в одной из проб, можно утвердительно свидетельствовать о высоком качестве очистных мероприятий и качестве питьевой водопроводной воды города Санкт-Петербурга в целом.

Таким образом, показано, что питьевая водопроводная вода в исследуемых точках отбора, соответствует гигиеническим нормативам. Качество водопроводной питьевой воды можно считать удовлетворительным.

В работе была исследована вода двух фильтров, проведена санитарно-гигиеническая оценка качества воды по микробиологическим показателям.

Результаты исследования фильтрованной воды на показатели СПМО показаны в табл. 2.

 

Табл. 2. Микробиологические показатели фильтрованной воды Table 2. Microbiological parameters of filtered water
Показатели	Результат анализа по точкам отбора проб
	Фильтр № 1				Фильтр № 2
	Зима	Весна	Лето	Осень	Зима	Весна	Лето	Осень
ОКБ	–	–	–	–	–	–	–	–
E. coli	–	–	–	–	–	–	–	–
Энтерококки	–	–	–	–	–	–	–	–
СРК	–	–	–	–	–	–	–	–
Колифаги	–	–	–	–	–	–	–	–
Примечание: прочерк означает – «не обнаружено». Note: the dash means “not detected”.

 

Таким образом, качество фильтрованной воды соответствовало нормам по показателю СМПО во все периоды года.

Результаты определения в фильтрованной воде ОМЧ представлены на рис. 1, из которого видно, что по показателю ОМЧ фильтрованная вода, полученная с помощью фильтров обоих типов, соответствовала требованиям СанПиН, однако было отмечено, что количество микроорганизмов в весенний сезон было выше, чем зимой и в летне-осенний период, что может быть обусловлено более высокой бактериальной нагрузкой и естественным увеличением микробного количества в заборной воде природного водоисточника.

 

Рис. 1. ОМЧ (КОЕ/1 мл) в фильтрованной воде

 

Также показано, что в воде, профильтрованной с помощью стационарного фильтра, количество микроорганизмов существенно ниже, чем в воде, профильтрованной с помощью фильтра-кувшина. Полученные результаты могут быть объяснены различиями устройства фильтров. В фильтре-кувшине могут создаваться благоприятные условия для формирования бактериальных пленок, что может вызывать повышение показателя ОМЧ, поэтому использование такого типа фильтра не рекомендуется.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенного анализа можно отметить, что проведение лабораторного анализа питьевой воды крайне важно для оценки ее санитарно-гигиенического благополучия, поскольку микроорганизмы являются точным индикатором загрязнения среды. Также с помощью микробиологического показателя было подтверждено высокое качество очистки, дезинфекции и водоподготовки воды в городе Санкт-Петербурге. Отмечено также высокое качество воды, полученной с помощью стационарного фильтра.

Необходимо отметить, что повышение числа бактерий в воде в весенний период может быть связано с попаданием большего количества бактерий в паводковый период. Основными причинами неоднородного качества воды по районам Санкт-Петербурга можно считать интенсивное загрязнение источников питьевого водоснабжения и вторичное загрязнение воды в изношенных водоразводящих сетях. В этой связи следует отметить, что независимый мониторинг водопроводной воды необходимо проводить регулярно для своевременной фиксации любой неблагополучной ситуации.

About the authors

Olga Y. Bogdanova

Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: olga.bogdanova@pharminnotech.com
SPIN-code: 7128-2813

Ph.D. in Biological Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Microbiology

Russian Federation, Санкт-Петербург

Tatiana F. Chernykh

Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: ode9gova.t@yandex.ru

D.Sc.in Pharmaceutical Sciences, Professor, Professor of Microbiology Department

Russian Federation, Санкт-Петербург

References

Supplementary files