В некоторых случаях в питьевой воде можно обнаружить микробы, приносящие вред здоровью. И хотя питьевая вода в современных условиях проходит достаточную дезинфекцию, в редких случаях болезнетворные микробы все же попадаются.
Все живые создания состоят из клеток. Клетка – мельчайшая единица жизни. Все процессы, присущие макроорганизму, присущи и клетке: клетка поглощает питательные вещества и выводит продукты распада в окружающую среду. Клетку можно рассмотреть только под микроскопом.
Микроорганизмы – это организмы, состоящие, как правило, из одной клетки, поэтому их часто называют одноклеточными. Они настолько малы, что человеческим глазом их не разглядеть.
Поначалу микроорганизмы не были классифицированы как отдельный биологический раздел. Микроорганизмы, участвующие в фотосинтезе, были отнесены к царству Растения; микроорганизмы, поглощающие питательные вещества, были отнесены к царству Животные. В 19-м веке ученые обнаружили широкое многообразие микроорганизмов с различной клеточной структурой, специфическими внутренними органеллами и специфической репродуктивной системой, что позволило понять, что они не относятся ни к царству Растения, ни к царству Животные.
Какие виды микроорганизмов существуют?
Микроорганизмы различаются по клеточной структуре, также как растения и животные. Есть два типа микроорганизмов. Первый тип – эукариоты (protista). К ним относится большинство. В клетке эукариот есть ядро (носитель генетической информации) и другие клеточные органеллы, окруженные мембраной. Второй тип микроорганизмов – прокариоты (monera). Прокариотическая клетка окружена мембраной, но не содержит ядра и других клеточных органелл, в отличие от эукариотической.
Эукариоты и прокариоты
К прокариотам относится бактерии и сине-зеленые водоросли (цианобактерии). Это одноклеточные прокариоты, упомянутые ранее. Бактерии – очень важный вид для других биологических видов, так как бактерии разрушают органические вещества. В результате этого процесса образуются вещества, которые затем поглощаются растениями или животными. Некоторые бактерии, населяющие Землю, вызывают заболевания. Но большинство из них безобидны. Являются симбиотиками в кишечнике человека и других теплокровных, помогая в процессе пищеварения. Бактерии отличаются от других типов живых существ тем, что не содержат ядра. Для растений и животных ядро – место хранения ДНК (генетической информации). У бактерий генетический материал находится в свободном плавании в клетке. При размножении бактерий сначала происходит копирование их ДНК, затем деление клетки. У бактерий есть окруженные мембраной органеллы, например, митохондрия (клеточная структура, участвующая в энергетическом обмене).
Размер бактерий настолько мал, что для их измерения ученые используют единицу – микрометр (миллионная часть метра). В среднем, длина бактерии – один микрометр.
Внешний вид бактерий очень различается. Встречаются бактерии сферической формы – кокки, а также палочковидной формы – бациллы.
Эукариоты – одноклеточные микроорганизмы. Примеры: амеба, диатомовые водоросли, водоросли и простейшие. Некоторые их этих микроорганизмов могут быть опасны для человека и животных, так как вызывают ряд заболеваний – например, малярию или африканский трипаносомоз.
Эукариоты очень широко представлены. Они населяют практически все среды обитания, их можно встретить в пресной воде, морской воде, почве, желудочно-кишечном тракте человека, где они играют важную роль. Многие эукариоты вырабатывают собственные продукты обмена в процессе фотосинтеза или свободно двигаются. Эукариоты сильно различаются по форме и размерам. К примеру, зеленые водоросли Nanochlorum едва достигают одного сантиметра, а гигантские бурые водоросли могут вырасти до 65 метров в длину.
Какие микробы, содержащиеся в воде, могут приводить к заболеваниям?
Люди, посещающие плавательные бассейны должны знать, что вода в этих бассейнах обеззараживается хлорамином, озоном, ультрафиолетовым облучением или диоксидом хлора. Но очень многие предпочитают плавать в поверхностных водоемах. Эти люди относятся к группе риска, они наиболее подвержены бактериальным инфекциям и поражениям другими микробами, так как микроорганизмы часто проникают в поверхностные водоемы с промышленными стоками и экскрементами животных. Если вы относитесь к таким пловцам, читайте внимательно опознавательные знаки на водоемах, так как они могут быть инфицированы, например, ботулизмом.
В поверхностных водоемах существуют различные виды бактерий и простейших, вызывающих заболевания.
Бактериальные инфекции проникают в организм не только с пищей, поверхностные водоемы также источник бактериальных инфекций. В таблице представлены виды бактерий, встречающихся в поверхностных водах, заболевания, которые они вызывают при высокой концентрации в воде, и их симптомы.
| Бактерия | Заболевание/инфекция | Симптомы |
| Aeromonas | Энтерит | Понос с примесями крови и слизи |
| Campylobacter jejuni | Кампилобактериоз | Озноб, диарея, боль в желудке, головная боль, лихорадка, спазмы, тошнота |
| Escherichia coli | Инфекции мочевыводящих путей, менингит новорожденных, кишечные заболевания | Водянистый понос, головная боль, лихорадка, уремия, нарушение функции почек |
| Salmonella | Лихорадка | |
|
| Сальмонеллез | |
| Streptococcus | Желудочно-кишечные заболевания | |
| Vibrio El Tor (встречается в пресной воде) | (Легкая форма) Холера | Обильная диарея |
|
|
|
|
Простейшие после того как попадают в организм человека образуют цисты – овоидной (округлой) формы образования, в которых находятся простейшие. Из-за своей паразитической природы они могут приводить к различным заболеваниям. В таблице представлены виды простейших, встречающихся в поверхностных водах, заболевания, которые они вызывают при высокой концентрации в воде, и их симптомы.
| Микроорганизм | Заболевание | Симптомы |
| Amoeba | Амебная дизентерия | Диарея, лихорадка, боль в животе, головная боль, озноб; при отсутствии лечения может вызвать абсцесс печени, перфорацию кишечника и летальный исход |
| Cryptosporidium parvum | Криптоспоридиоз | |
| Giardia | Диарея, кишечные колики, метеоризм, изжога, слабость | |
| Toxoplasm gondii | Простуда, увеличение лимфатических узлов. |
Как выводятся из воды болезнетворные микробы?
Для уничтожения опасных микробов в воде мы применяем дезинфекцию. К видам дезинфекции относятся: обеззараживание хлорамином, ультрафиолетовым облучением, озоном, диоксидом хлора. У каждого вида дезинфекции есть определенные преимущества и недостатки. Для удаления определенных микроорганизмов из воды часто используются химикаты, уничтожающие их. Эти химикаты называются биоциды, они убийственны для микробов.
Как можно использовать микроорганизмы в процессе очистки воды?
Микроорганизмы могут быть использованы для разложения частиц в сточных водах. Такой вид очистки воды называется биологической очисткой. В процессе биологической очистки микроорганизмы расщепляют органические вещества, нитраты и фосфаты. Ниже приведено краткое описание сути процесса и роли микроорганизмов в очистке воды.
Выведение органических веществ
Биологическая очистка направлена на снижение концентрации растворенных в воде органических веществ. Микроорганизмы, в основном бактерии, приводят к разложению органических веществ. Существует два вида биологической очистки: аэробная и анаэробная. Аэробная очистка подразумевает работу аэробных (нуждающихся в кислороде) бактерий в процессе разложения органических веществ. Анаэробная означает участие в процессе анаэробных, то есть, не зависимых от кислорода, бактерий. В аэробных системах вода подвергается аэрации сжатым воздухом (иногда только кислородом). В анаэробных системах процессы протекают при отсутствии кислорода.
Выведение аммонийных соединений и нитратов
Выведение аммонийных соединений и нитратов происходит в совокупности. Для удаления этих компонентов используется оба вида биологической очистки, как аэробная, так и анаэробная. В аэробных превращениях участвуют два типа бактерий: нитрит-окисляющие бактерии, превращающие аммиак в нитриты, и бактерии нитробактер, превращающие в дальнейшем нитриты в нитраты. Оба процесса вместе известны под названием «нитрификация».
Далее в дело вступают анаэробные бактерии, превращая нитраты в атмосферный азот. Процесс называется денитрификация. Денитрификация проходит с участием большого количества анаэробных бактерий, таких как Achromobacter, Bacillus и Pseudomonas. Первый этап этого обратного превращения – нитрификации – нитраты трансформируются снова в нитриты. Второй этап – денитрификация – превращение нитритов в газообразный азот. Он легко испаряется в атмосферный воздух, не приводя к экологическим нарушениям.
Выведение фосфатов
Фосфаты выводятся из загрязненных вод с участием аэробных бактерий, под названием Acinetobacter.Эти бактерии накапливают полифосфаты в ткани клетки. Они могут накапливать внутри себя больше фосфатов, чем им необходимо для их клеточного синтеза. Переизбыток фосфатов в клетках приводит к образованию полифосфатов, которые позволяют бактериям временно выживать в анаэробной среде. Когда бактерии Acinetobacter обитают в анаэробной зоне в сточных водах, они накапливают жирные кислоты. Во время этого процесса полифосфаты разлагаются с выделением энергии, благодаря чему фосфаты переходят в аэробную зону. Когда Acinetobacter входят в аэробную зону они встречаются с фосфатами и захватывают их, запасая в виде полифосфатов в тканях клетки. Это приводит к снижению количества фосфатов в воде.
