Фекальные колиформные (Британский: фекальные колиформные ) является анаэробная , палочковидные , грам-отрицательных , не-спорообразующих бактерии . Колиформные бактерии обычно происходят из кишечника теплокровных животных. Фекальные колиформные бактерии способны расти в присутствии солей желчных кислот или подобных поверхностных агентов, являются оксидазно-отрицательными и производят кислоту и газ из лактозы в течение 48 часов при 44 ± 0,5 ° C. [1] Термин «термотолерантные колиформные бактерии» более правильный и получает признание по сравнению с «фекальными колиформными бактериями». [2]
Колиформные бактерии включают роды , происходящие из фекалий (например, Escherichia ), а также роды не фекального происхождения (например, Enterobacter , Klebsiella , Citrobacter ). Анализ предназначен для индикатора фекального загрязнения; точнее, E. coli, которая является микроорганизмом-индикатором для других патогенов, которые могут присутствовать в фекалиях. Присутствие фекальных колиформ в воде не может быть напрямую вредным и не обязательно указывать на присутствие кала. [1]
Фекальные бактерии как индикатор качества воды [ править ]
Фон [ править ]
В целом, повышенный уровень фекальных колиформ является предупреждением о сбое в очистке воды , нарушении целостности распределительной системы , возможном заражении патогенами. При высоких уровнях может быть повышенный риск гастроэнтерита, передающегося через воду . Тесты на наличие бактерий дешевые, надежные и быстрые (инкубация в течение 1 дня).
Потенциальные источники бактерий в воде [ править ]
Присутствие фекальных колиформ в водной среде может указывать на то, что вода была загрязнена фекальными веществами людей или других животных. Фекальные колиформные бактерии могут попадать в реки путем прямого сброса отходов млекопитающих и птиц, сельскохозяйственных и ливневых стоков , а также сточных вод, выделяемых человеком . Тем не менее, их присутствие также может быть результатом растительного материала, и целлюлозы или бумажного комбината сточных вод . [1]
Человеческие сточные воды [ править ]
Неисправные домашние септические системы могут позволить кишечным бактериям из сточных вод попадать в грунтовые воды , водоносные горизонты , дренажные канавы и близлежащие поверхностные воды . Канализационные патрубки, подключенные к трубам ливневой канализации, также могут допускать попадание сточных вод в поверхностные воды. Некоторые старые промышленные города, особенно на Северо-Востоке и Среднем Западе США , используют комбинированную канализационную систему для обработки отходов. По комбинированной канализации проходят как бытовые, так и ливневые стоки. В периоды обильных дождей комбинированный коллектор может быть перегружен и выливаться в ближайший ручей или реку, минуя очистные сооружения .
Животные [ править ]
Домашние животные, особенно собаки , могут способствовать загрязнению поверхностных вод фекалиями. Сток с дорог, парковок и дворов может переносить отходы животных в ручьи через ливневую канализацию. Птицы могут быть значительным источником фекальных колиформных бактерий. Лебеди , гуси , чайки и другие водоплавающие птицы могут повышать количество бактерий, особенно в водно-болотных угодьях , озерах , прудах и реках.
Сельское хозяйство [ править ]
Сельскохозяйственные практики, такие как разрешение животным пастись рядом с водоемами, внесение навоза в качестве удобрения на поля в периоды дождей, использование твердых биологических осадков сточных вод и разрешение водопоя скота в ручьях, могут способствовать заражению фекальными колиформными бактериями.
Проблемы, возникающие в результате фекального загрязнения воды [ править ]
Опасности для здоровья человека [ править ]
По мнению некоторых специалистов, большое количество фекальных колиформных бактерий в воде не опасно, но может указывать на более высокий риск присутствия в воде патогенов . [3] Некоторые патогенные через воду заболевания , которые могут совпадать с фекально колиформных загрязнениями включают инфекции уха, дизентерию , брюшной тиф , вирусный и бактериальный гастроэнтерит и гепатит А .
Воздействие на окружающую среду [ править ]
Необработанные органические вещества , содержащие фекальные колиформные бактерии, могут нанести вред окружающей среде. Аэробное разложение этого материала может снизить уровень растворенного кислорода при сбросе в реки или водные пути. Это может снизить уровень кислорода до уровня, достаточного для гибели рыбы и других водных организмов. Для уменьшения количества фекальных колиформ в сточных водах может потребоваться использование хлора и других дезинфицирующих средств.химикаты или УФ-дезинфекция. Такие материалы могут убить фекальные колиформные бактерии и болезнетворные бактерии. Они также убивают бактерии, необходимые для правильного баланса водной среды, ставя под угрозу выживание видов, зависящих от этих бактерий. Таким образом, более высокие уровни фекальных колиформ требуют более высоких уровней хлора, что угрожает этим водным организмам.
Удаление и лечение [ править ]
Фекальные колиформные бактерии, как и другие бактерии, обычно можно подавить кипячением воды, обработкой хлором или УФ-дезинфекцией. Тщательное мытье с мылом после контакта с зараженной водой также может помочь предотвратить инфекции. При тестировании на фекальные колиформные бактерии всегда следует носить перчатки. Муниципалитеты, у которых есть общественное водоснабжение, обычно проводят мониторинг и лечение фекальных колиформ. Его также можно удалить с помощью йода.
Тестирование [ править ]
Мониторинг рисков для общественного здравоохранения [ править ]
В водах США, Канады и других стран проводится мониторинг качества воды для защиты здоровья населения. Загрязнение бактериями является одним из контролируемых загрязнителей. В США тестирование фекальных колиформ является одним из девяти тестов качества воды, которые формируют общую оценку качества воды в процессе, используемом Агентством по охране окружающей среды США. Анализ фекальных колиформ следует использовать только для оценки наличия фекальных масс в тех случаях, когда фекальные колиформные бактерии нефекального происхождения обычно не встречаются. [1] EPA одобрило ряд различных методов анализа образцов на наличие бактерий. [4]
Анализ [ править ]
Бактерии быстро размножаются, если для их роста созданы подходящие условия. Большинство бактерий лучше всего растут в темных, теплых и влажных средах вместе с пищей. При выращивании на твердой среде некоторые бактерии по мере размножения образуют колонии, которые могут вырасти достаточно большими, чтобы их можно было увидеть. Путем выращивания и подсчета колоний фекальных колиформных бактерий в образце воды можно определить количество изначально присутствующих бактерий.
Мембранная фильтрация - это предпочтительный метод анализа фекальных колиформ в воде. Образцы, подлежащие тестированию, пропускают через фильтр с определенным размером пор (обычно 0,45 микрометра ). Присутствующие в воде микроорганизмы остаются на поверхности фильтра. Фильтр помещается в стерильную чашку Петри с селективной средой.рост желаемых организмов поощряется, в то время как другие организмы, не являющиеся мишенями, подавляются. Каждая клетка превращается в отдельную колонию, которую можно напрямую подсчитать, и можно определить начальный размер инокулята. Обычно для тестирования и фильтрации воды используются образцы объемом 100 мл с целью достижения конечного желаемого диапазона плотности колоний от 20 до 60 колоний на фильтр. Загрязненные источники могут потребовать разбавления для получения «счетной» мембраны. Фильтр помещают в чашку Петри, содержащую агар M-FC.и инкубировали в течение 24 часов при 44,5 ° C (112,1 ° F). Этот тепловой шок при повышенной температуре поражает нефекальные бактерии и подавляет их рост. По мере роста фекальных колиформных колоний они вырабатывают кислоту (ферментируя лактозу), которая вступает в реакцию с анилиновым красителем в агаре, придавая колониям синий цвет.
Новые методы обнаружения колиформ основаны на специфических ферментных субстратах как индикаторах колиформ. В этих анализах используется сахар, связанный с красителем, который под действием фермента бета-галактозидазы дает характерный цвет. Фермент бета-галактозидаза обычно является маркером колиформных бактерий и может быть проанализирован путем гидролиза фермент-специфических гликозидов, таких как о-нитрофенил-бета-D-галактоза. Анализы обычно включают второй сахар, связанный с другим красителем, который под действием фермента бета-глюкуронидазы дает флуоресцентный продукт. Поскольку E. coli продуцирует как бета-галактозидазу, так и бета-глюкуронидазу , комбинация двух красителей позволяет дифференцировать и количественно определять колиформные бактерии и E. coli в одном горшке.
Совсем недавно химический состав ферментативных детектирующих соединений был обновлен, так что индикаторный компонент является окислительно-восстановительно-активным, в отличие от более обычного хромогенного формата, что позволяет определять фекальные индикаторные бактерии, такие как E. coli и E. faecalis, электрохимически без какого-либо образца. предварительная обработка. Поскольку цвет детектирующего соединения не имеет значения, это позволяет обнаруживать в глубоко окрашенных матрицах. [5]
Требования к испытаниям Агентства по охране окружающей среды США [ править ]
В 1989 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) опубликовало « Правило о всеобщей кишечной палочке» (TCR), которое ввело серьезные изменения в мониторинге систем водоснабжения общего пользования по всей стране. [6] Требования к испытаниям в соответствии с TCR 1989 г. были более тщательными, чем предыдущие требования. Было увеличено необходимое количество стандартных тестов на колиформ, особенно для небольших предприятий водоснабжения. Регламент также требует автоматического повторного тестирования из всех источников, которые показывают общий положительный результат на кишечную палочку (известный как запускаемый мониторинг исходной воды). В 2013 г. EPA пересмотрело TCR [7] с небольшими исправлениями в 2014 г. [8]
См. Также [ править ]
- Колиформные бактерии
- Колиформный индекс
- Индикаторные бактерии
Ссылки [ править ]
- ^ a b c d Дойл, член парламента и М.С. Эриксон. 2006. "Закрытие двери к анализу фекальных колиформ". Микроб 1: 162-163. ISSN 1558-7460 .
- ^ Мониторинг качества воды - Практическое руководство по разработке и осуществлению программ мониторинга и исследований качества пресной воды под редакцией Джейми Бартрам и Ричард Балланс, опубликованное от имени Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде и Всемирной организации здравоохранения. 1996 ISBN ЮНЕП / ВОЗ 0419 22320 7 (Hbk) 0419 21730 4 (Pbk)
- ^ Департамент общественного здравоохранения округа Фресно. Фресно, Калифорния (2009). «Загрязнение кишечной палочки или фекальных колиформных бактерий в вашем водоснабжении». Архивировано 18 июля 2011 г. в уведомлении Wayback Machine, распространенном среди частных владельцев скважин.
- ^ Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Вашингтон, округ Колумбия (2008 г.). «Аналитические методы, одобренные для мониторинга соответствия питьевой воды в соответствии с правилом общей кишечной палочки». Июнь 2008 г.
- ^ Хинкс, Джейми; и другие. (2016). «Нафтохиноновые гликозиды для биоэлектроаналитического подсчета фекального индикатора Escherichia coli» . Микробная биотехнология . 9 (6): 746–757. DOI : 10.1111 / 1751-7915.12373 .
- ^ EPA (1989-06-29). «Питьевая вода; Национальные правила первичной питьевой воды; Общие колиформные бактерии (включая фекальные колиформные бактерии и кишечную палочку)». Окончательное правило. Федеральный регистр, 54 FR 27544
- ↑ EPA (13 февраля 2013 г.). «Национальные правила первичной питьевой воды: поправки к правилу общей кишечной палочки». 78 FR 10269
- ↑ EPA (26 февраля 2014 г.). «Национальные правила первичной питьевой воды: незначительные поправки к поправкам к правилу общей кишечной палочки». 79 FR 10665
Дополнительные ресурсы [ править ]
- EPA. «Мониторинг и оценка качества воды: фекальные бактерии».
