1.3 Анализ существующих микробиологических показателей для оценки степени чистоты (загрязненности) морской воды

Техногенная деятельность человека, нередко сопровождающаяся бесконтрольным использованием водных объектов, является основной причиной их загрязнения. Промышленные и сельскохозяйственные отходы, разливы нефтепродуктов из-за аварий и катастроф приводят к нарушению естественного биологического цикла, разрушают естественную среду обитания водных организмов [31].

В связи с этим, во всех промышленно развитых странах проводятся интенсивные работы по борьбе с загрязнениями водных источников. С целью охраны гидросферы внедряются прогрессивные технологии очистки, обеззараживания и контроля качества воды.

Осуществление объективного и достоверного анализа воды является общей задачей для всех сфер водопользования и охраны водных ресурсов.

Проблема охраны вод имеет наднациональный характер, и ее эффективное решение возможно только в результате международного сотрудничества. В этой связи были разработан и подписан ряд международных конвенций, посвященных защите морских вод от загрязнения нефтью [32].

Вопросам организации контроля качества воды и водных ресурсов уделяется значительное внимание. В 1946 г. была основана Международная организация по стандартизации (ИСО) [33], приоритетным направлением деятельности которой является разработка международных стандартов в области охраны окружающей среды. В целях стандартизации требований и методов контроля качества воды при ИСО в 1971 г. был создан Технический комитет ИСО/ТК 147 «Качество воды». Согласно данным стандартам определяют физические, химические и микробиологические показатели воды. Например, применительно к местам купания микробиологические показатели морской воды стандартизованы в соответствии с Директивой Совета Европейского сообщества 76/160/ЕЕС от 8 декабря 1975 г. Перечень данных параметров представлен в таблице 1.

Таблица 1– Требования к качеству воды мест купания по микробиологическим параметрам

Показатель, единица измерения	Значения показателя…		Минимальная частота отбора проб
	рекомендуемые для соблюдения	обязательные
Общее количество колиформ (число/100 см3)	500	10000	См. примечание 1
Фекальные колиформы (число/100 см3)	100	2000	См. примечание 1
Фекальные стрептококки (число/100 см3)	100	-	См. примечание 2
Сальмонелла (число/100 см3)	-	0	См. примечание 2
Энтеровирусы (БОЕ/10 дм3)	-	0	См. примечание 2
Примечания: 1 Если наблюдения в прошлые годы показали, что качество воды выше, чем установлено в данной таблице, то проверку проводят при наличии подозрения на присутствие указанных загрязнений – см. также прим. 2. 2 Проверку проводят, когда качество воды ухудшилось, и имеется подозрение на присутствие указанных загрязнений.

Стоит отметить, что требования директивы распространяются на воду в период купального сезона. Директива обязывает государственные органы регулярно оповещать население о качестве воды мест купания.

Большое значение для проведения качественного анализа имеет техника отбора проб. Так, при отборе проб для проведения микробиологического анализа к пробоотборникам применяются специальные требования. А именно, сосуды должны выдерживать стерилизацию при 175 ^оС в течение 1 ч и не должны при этих условиях выделять химические соединения, которые будут влиять на содержимое проб. При применении более низкой температуры стерилизации можно использовать сосуды из поликарбоната или термостойкого полипропилена. Пробки и крышки стерилизуют так же, как и сосуды. В общем случае сосуды должны быть свободны от кислотных, щелочных и токсичных соединений. Стеклянные сосуды очищают обычным способом, ополаскивают 10% азотной кислотой и затем дистиллированной водой для удаления следов тяжелых металлов и хроматов. Перед стерилизацией в сосуды добавляют тиосульфат натрия, если в них будут помещаться пробы воды с хлором. Такая обработка позволяет устранить влияние хлора на бактерии в пробе.

Принципы отбора проб морской воды устанавливает ИСО 5667-9 [34]. Выбор места отбора проб зависит от многих факторов, влияющих на состав воды, а также от цели исследования. Обычно отбор проб ведется в море с борта кораблей, вертолетов и т.п. Участки отбора проб делятся на три группы: вода приливов, прибрежные районы и открытое море. Более однородными как по составу, так и по другим показателям качества являются пробы воды из открытого моря. На однородность проб воды в значительной степени влияют долговременные сезонные факторы: окружающая температура, осадки, солнечная радиация. Кратковременные изменения связаны с периодичностью приливов, размножением биомассы планктона и др. При полном учете физических и биологических процессов, происходящих на данном участке моря, можно с высокой степенью достоверности определить количество проб воды, отбор и анализ которых позволит адекватно оценить качество воды. ИСО 5667-9 рекомендует для отбора проб морской воды использовать различные механические пробоотборники. Отобранные пробы необходимо по возможности анализировать на месте, т.к. хранятся они лишь в течение непродолжительного времени при 4^оС. Для контроля качества морской воды на содержание в ней загрязнений в основном используются физико-химические методы анализа. Так, для определения нефтяных углеводородов ИСО 9377 рекомендует использовать гравиметрический метод (ИСО 9377-1) [35] или метод экстракции и газовой хроматографии (ИСО 9377-4) [36]. Результаты получают в виде индекса жидких нефтепродуктов. В России содержание в воде нефти и нефтепродуктов, наряду с международными стандартами, регламентирует Государственный Норматив ГН № 2.1.5.1315 – 03, согласно которому предельно-допустимая концентрация (ПДК) для нефти в воде не должно превышать 0,3 мг в дм³, а для нефти многосернистой - не более 0,1 мг в дм³.

Бактериальный контроль воды является одним из наиболее важных в эпидемическом отношении показателей ее качества [37, 38]. Особое внимание специалисты подкомитета уделяют стандартизации общих требований к выращиванию колоний микроорганизмов.

Требования к мембранным фильтрам, используемым для микробиологических анализов, устанавливает ИСО 7704.

ИСО 8199 устанавливает требования к безопасности и гигиене в микробиологической лаборатории, общие требования при приготовлении питательных и культуральных сред, их стерилизации. В стандарте приведены общие требования к отбору проб для микробиологического анализа, их консервации и транспортированию, методики разбавления пробы и ее высева на культуральную среду, а также инкубации. В стандарте даны подробные методики обработки результатов и их интерпретации [39].

ИСО 9998 устанавливает общие требования и правила выбора среды культивирования и метода ее приготовления [40].

В соответствии с Международными стандартами ИСО бактериальный контроль качества воды проводят по следующим показателям: количество жизнеспособных микроорганизмов, обнаружение и подсчет анаэробных сульфатвостанавливающих микроорганизмов в жидкой обогащенной среде или с помощью мембранной фильтрации, определение и подсчет кишечных энтерококков, сальмонелл, F-специфичных РНК- бактериофагов, Legionella, Pseudomonas aeruginosa, обнаружение и количественный анализ колиформных организмов, в том числе термоустойчивых и Escherichia coli. Для каждого показателя соответствующая ИСО определяет метод обнаружения, культивирования, идентификации и подсчета числа образующихся колоний или фаговых бляшек [41]. Стоит отметить, что в России контроль качества морских вод проводят в соответствии с ГОСТ 17.1.3.08-02 [42]. Выделяют три типа вод по микробиологическим показателям: олиготрофные - количество клеток бактерий в них составляет (50 - 150) тыс м.к.см^-3; мезотрофные - (150 - 800) тыс м.к.см^-3; эвтрофные - (800 - 4000) тыс м.к.см^-3.

Согласно данному стандарту в морской воде определяют следующие гидробиологические показатели:

I Сокращенная программа:

фитопланктон:

общая численность клеток, кл/дм³;

видовой состав, число и список видов

зоопланктон:

общая численность организмов, экз./м³

видовой состав, число и список видов

микробные показатели:

общая численность микроорганизмов, кл/см³;

количество сапрофитных бактерий, кл/см³;

количество хлорофилла фитопланктона, мкг/дм³.

II Полная программа:

зоопланктон:

общая биомасса, мг/м³;

численность основных групп и видов, экз./м³;

биомасса основных групп и видов, мг/м³

фитопланктон:

общая биомасса, г/м³;

видовой состав, число и список видов

количество основных систематических групп, число групп

микробные показатели:

общая биомасса, мг/дм³;

количественное распределение индикаторных групп морской микрофлоры (сапрофитные, нефтеокисляющие, ксилолокисляющие, фенолокисляющие, липолитические бактерии), кл/см³;

интенсивность фотосинтеза фитопланктона (первичная продукция),

мг С/м^{3 .} сут.

Сравнивая микробиологические показатели в отношении морской воды по ИСО и по ГОСТ, можно сделать заключение о том, что ИСО ориентировано в основном на загрязнения эпидемически значимыми микроорганизмами прибрежных районов, тогда как ГОСТ определяет в воде группы микроорганизмов в зависимости от способа питания и наиболее полно характеризует открытое море [42].

Следует отметить, что так же, как и по ГОСТ, в соответствии с ИСО 10260 [43] в пробах морской воды определяют концентрацию - хлорофиллана основании которой судят о степени трофикации поверхностных вод.

Необходимо дополнить, что в соответствии с Международными стандартами для оценки степени загрязненности морской воды распространены методы биотестирования [44]. Так, ИСО 14669 определяет кратковременный летальный токсический эффект относительно одного из трех установленных видов морских рачков [45]. Сущность метода состоит в воздействии на организмы ряда концентраций в морской воде химического вещества. Смертность организмов регистрируется через 24 и 48 ч. Определяют концентрацию (ЛД₅₀), убивающую в условиях анализа 50% организмов за 48 ч.

Кроме того, ИСО 10253 оценивает ингибирование роста морских водорослей в присутствии загрязнений. Сущность метода заключается в том, что штаммы одного из фитопланктонных видов водорослей (Skeletonema costatum, Phaeodactylum tricornutum) [46], широко распространенных на морском побережье, культивируют на протяжении нескольких поколений в среде с загрязняющими веществами. Торможение роста клеток замеряют по снижению скорости роста по отношению к контрольным культурам, выращенным в идентичных условиях.

Имеют место и методы биотестирования, определяющие влияние различных загрязняющих веществ на свечение морских бактерий (ИСО 11348). В качестве тест – штамма используется морская бактерия Vibrio fishceri [47]. Сущность метода состоит в смешении в кювете определенных объемов анализируемой пробы с суспензией люминесцирующих бактерий. Критерием является снижение люминесценции бактерий, измеряемое после контакта с загрязняющим веществом в течение определенного времени.

Одним из микробиологических показателей, пригодным для оценки качества морской воды, может служить величина биоразложения органических соединений морскими бактериями (ИСО 16221). Определение биоразложения органических соединений в морской среде аэробными микроорганизмами проводят в статических водных испытательных системах [48]. В систему, содержащую искусственную или естественную морскую воду и морские бактерии, вводят в соответствующей концентрации органическое соединение в качестве единственного источника углерода и энергии. По степени утилизации органического соединения можно оценить биологическую активность морских бактерий.

Таким образом, проведенный анализ по вопросам оценки качества морской воды показал, что в настоящее время существует перечень Международных и Государственных стандартов, позволяющий оценить степень загрязненности водных объектов разными токсичными веществами. Несмотря на то, что водная среда является открытой биологической системой, в которой существует огромное число макро- и микроорганизмов, количество биологических тестов для оценки загрязненности воды невелико. Немногочисленные данные о влиянии загрязнений высокоуглеродистыми соединениями и, в частности, нефтью и нефтепродуктами на видовой состав и биомассу морских микроорганизмов. Однако известно, что последние играют огромную роль в поддержании экологического баланса гидросферы морей. В то же время наметившаяся тенденция по увеличению добычи нефти и газа из морских месторождений, увеличение перевозок данных продуктов по морю, несмотря на принятые охранные мероприятия, будут приводить к загрязнению морской среды. В этой связи, необходимо расширение исследований, направленных на изучение влияния загрязнений нефтепродуктами на видовой и количественный состав морской экосистемы.