Relationship between the processes of self-purification oi the natural-waters with the activity of microbial cenosis

Full Text

Одним из главных условий деструкции загрязнений различного происхождения, поступающих в водоем, является нормальное функционирование микробного ценоза. Существует мнение, что сообщества микроорганизмов в чистых, незагрязняемых водоемах имеют в каждом из них свои характерные черты, связанные с условиями их обитания [6]. Совершенно очевидно, что необходимо выявить наиболее характерные бактериальные ценозы для водоемов различных типов — рек, озер, водохранилищ и их изменения при загрязнениях. Но поскольку в большинстве случаев микроорганизмы являются космополитами, трудно определить, для каких из них водоисточник — это место обитания и жизнедеятельности, а для каких — лишь средство пассивного транспорта. Учитывая это, а также то, что сельскохозяйственные животные играют основную роль в антропогенном круговороте биогенных элементов [4], мы выбрали в качестве объекта наблюдения реку Мешу с ее притоком Кысой, источником загрязнения которой служили сточные воды свинокомплекса. Наблюдения проводили с февраля по октябрь в течение 10 лет. Разрезы по длине рек выбирали с учетом дополнительных источников загрязнения (населенные пункты, стойбища животных и др.). Бактериологическая оценка сточных вод и водных масс рек Кысы и Меши включала определение числа сапрофитных организмов, коли- индекса, видового состава микрофлоры путем высева проб воды на мясопептонный агар и элективные среды [7].

Предварительные исследования других притоков Меши — рек. М. Меши, Нырсы, Нурмы, Тюлячинки — выявили отсутствие в их водах патогенных и условно-патогенных бактерий. Микрофлора была представлена в основном кокками, что свидетельствует о чистоте этих водоемов.

Анализы сточных вод свинокомплекса показали, что численность сапрофитных форм бактерий не превышала 2,9·10⁶ кл/мл, тогда как величина коли-индекса достигала 8·10 ^t2. Частота обнаружения бактерий тифопаратифозной группы зависела от температуры окружающей среды, связанной со временем года. Качественный анализ стока показал наличие бактерий, относящихся к таким видам, как Clostridium perfringens, Cl. oedeina- tiens, Cl. hystolyticum, Cl. putrificum, Streptococcus hovis, Str. faecalis, Staphylococcus aureus, St. albus, Escherichia coli, E. anaerogenes, Proteus vulgaris, Salmonella typhimurium, Bacillus sub- tilis, Sarcina ureae, Pseudomonas fluorescens.

При поступлении сточных вод свинокомплекса в реку Кысу летом происходило 2—3-кратное снижение уровней санитарно-бактериологических показателей, но по видовому составу изменений не было. Эта ситуация прослеживается до впадения Кысы в Мешу. Многолетние наблюдения позволили сделать вывод, что под влиянием попадания органического загрязнения воды Кысы стали «мертвой зоной», а эффект разбавления, который принято считать одним из факторов самоочищения водоема, на малых реках способствует выживанию и распространению патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.

До слияния с рекой Кысой микробиальный ценоз реки Меши представлен различными физиологическими группами: целлюлозоразлагающими бактериями, нитрофикаторами, фиксаторами свободного азота, аммонификаторами мочевины, аэробными и анаэробными аммонификаторами белка. Патогенные и условно-патогенные бактерии не обнаруживались.

Поступление вод реки Кысы в Мешу оказывает резко выраженное репрессивное влияние на микрофлору последней. Особенно чувствительными оказались бактерии, участвующие в круговороте азота— происходило полное выпадение нитрификаторов и фиксаторов свободного азота. Кроме того, если до слияния с рекой Кысой в Меше аммонификацию белка осуществляли аэробные формы (Ps. fluo- rescens, Вас. subtilis, Вас. cereus), то после слияния обнаруживались в основном анаэробы (CI. putrificum). Ухудшение процесса нитрификации вызвано, по нашему мнению, снижением содержания растворенного кислорода. Вероятно, определенную роль в создании дефицита кислорода создало массовое развитие грибов Mucor, Pénicillium деструкционной способности микробного сообщества (особенно разнообразна при этом группа аммонифисвязываем не столько с влиянием физико-химических факторов (высокая выживаемость этой группы микроорганизмов во внешних условиях достаточно широко известна [3, 8]), сколько с деятельностью культуры Васт mesentericus, которая обладает мощным антагонистическим действием по отношению к Sal. typhimurium, Е. coli, St. aureus [£].

Бактериологическое обследование вод Меши возле Узака постоянно обнаруживало присутствие органического загрязнения. Величина коли-индекса возрастала до 1·10⁹, тогда как в предыдущей точке — возле Кара-Ширмы— она равнялась 2·10^б, вновь выявлялись представители тифо-паратифозной группы, анаэробные аммонификаторы белка. По-видимому, несмотря на то что сточные воды свинокомплекса отводят в овраг, часть их периодически поступает в реку. Нарушение процессов восстановления естественного микробного ценоза прослеживается до Янцевар, создавая зону неблагополучия.

Возле Читы отмечается полное отсутствие бактерий тифопаратифозной группы; аммонификацию белка осуществляют аэробы; появление нитрификаторов свидетельствует о положительных изменениях в кислородном режиме на данном участке реки.

В районе Сокуров микробная популяция находится под воздействием локальных загрязнений неизвестного происхождения. Высокое значение коли-индекса (всего в десять раз меньше, чем возле Узака) сочеталось с тенденцией к обеднению видового состава микрофлоры за счет элиминации актиномицетов, микобактерий, аммонификаторов мочевины, анаэробных аммонификаторов белка. Отсутствие организмов зоопланктона и повышенное значение ХПК дают основание предполагать токсичное воздействие локального сброса на гидробионты [5].

Образование Куйбышевского водохранилища превратило устье реки Мети в многокилометровые участки залитой поймы. Анализ взятых нами проб показал, что на санитарно-бактериологический режим в этой зоне (Нармонка — Ташкирмеиь) большое влияние оказывают 2 фактора: поступление стоков расположенных здесь ряда птицефабрик, ферм крупного рогатого скота и подпор вод Куйбышевского водохранилища.

Оценка качества воды по классификации Ж. П. Амбразене [1], в основе которой лежит биологическое состояние водных масс, выявила, что по мере их продвижения от Нармонки до Ташкирмени происходит сдвиг показателей от полисапробной через аир к мезосапробной зоне. Величины отношения численности микробиального планктона и гетеротрофной микрофлоры показывают, что при этом исчерпываются легкоусвояемые органические вещества и имеет место «сползание» трудноокисляемого органического субстрата в воды Куйбышевского водохранилища. Например, в районе Нармонки этот усредненный показатель равен приблизительно 158, а возле Атабаево —983.

Численность сапрофитной и кишечной микрофлоры снижается параллельно. Вероятно, имеет место взаимосвязь трех процессов:

• оседание частиц органического субстрата с адсорбированными на них микроорганизмами;
• выедание бактерий зоопланктоном;
• усиление антагонистических взаимодействий между микроорганизмами вследствие того, что исчерпываются легкоусвояемые органические вещества.

Качественный состав микрофлоры Мешинского плеса хотя и включал в себя микроорганизмы, принадлежащие к различным физиологическим группам, но, как показали наши исследования, по количеству видов значительно уступал микрофлоре самого водохранилища. Эта неадекватность делает возможным предположение о функциональной особенности Мешинского плеса как природного биофильтра. В этом случае влияние подпора водохранилища мы рассматриваем как способность значительных масс воды путем разбавления снижать репрессирующее действие загрязняющих веществ, обеспечивая тем самым нормальное функционирование как микробного сообщества в целом, так и каждого его компонента.

Нами изучались также взаимоотношения между макрофитами и аллохтонной микрофлорой. Вследствие малых площадей зарастания, а также местонахождения в зоне влияния подпора вод Куйбышевского водохранилища (Мешинский плес) и реки Камы (возле Мансуровских островов) достаточно трудно, по нашему мнению, оценить роль макрофагов в процессах освобождения вод Меши от бактериального загрязнения.

Полученная картина состояния микробиального ценоза вод рек Кысы и Меши характерна для летнего периода. Результаты анализов проб, отобранных весной и осенью, имеют хаотичный характер, связанный, вероятнее всего, с паводком, дождями и низкой температурой, оказывающей угнетающее влияние на ферментативные процессы микроорганизмов. В то же время следует подчеркнуть, что независимо от времени года санитарно- эпидемиологическая обстановка является крайне неблагоприятной в местах поступления загрязнений в водоем (река Кыса, участки Меши возле Уза- ка, Сокуров, в районе Нармонка — Ташкирмень), так как даже в пробах, взятых в подледном периоде, нами идентифицированы бактерии, относящиеся к возбудителям кишечных заболеваний.

About the authors

I. A. Krasnoperova

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Kazan

References

Supplementary files