CC BY
6
[ена и санитария 5/2010
Методы обеспечения биобезопасности
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2010 УДК 614. 777:616. 98:57». 887. 9|-084
И. С. Тартаковский', А. Л. Гинцбург', Ю. В. Демина2, О. А. Груздева3
МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БИОБЕЗОПАСНОСТИ НАСЕЛЕНИЯ И ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ В ОТНОШЕНИИ ВОЗБУДИТЕЛЯ БОЛЕЗНИ ЛЕГИОНЕРОВ
'НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи РАМН, 'Федеральная служба по надзору в сфере зашиты прав потребителей и благополучия человека, ]ФГУЗ Центр гигиены и эпидемиологии в Москве
Рассмотрены ключевые аспекты экологии легионелл, определяющие возрастающую роль возбудителя в инфекционной патологии человека в условиях постиндустриального общества. Образование биопленок легионелл на потенциально опасных водных объектах с возможностью последующей аэрозольной или аспирационной передачи возбудителя может привести к возникновению крупных эпидемических вспышек и спорадических случаев инфекции. На основании международного опыта и результатов собственных исследований предлагается современная концепция профилактики легионеллеза, основанная на микробиологическом мониторинге и контроле потенциально опасных водных объектов.
Ключевые слова: легионеллы, водные объекты, биопленки, профилактика
I. S. Tartakovsky, A. L. Gintsburg, Yu. V. Demina, О. V. Gruzdeva. - METHODIC BASES FOR PROVIDING THE POPULATION AND POTENTIALLY DANGEROUS WATER OBJECTS WITH BIOSAFETY AGAINST THE PATHOGENS OF LEGIONELLOSIS
The paper considers the key aspects of the ecology of Legionella determining the increasing role of the pathogen in the emergence of human infectious diseases in postinduatrial society. Formation of Legionella biofilms on potentially dangerous water objects with possible further aerosol or aspiration transmission of the pathogen may lead to large epidemic outbreaks and sporadic cases of the infection. Based on international experience and the results of their studies, the authors propose a current legionellosis prevention concept based on microbiological monitoring and control of potentially dangerous water objects.
Key words: Legionella, water objects, biofilms, prevention
Центральное направление исследований по проблеме легионеллеза в XXI веке связано с изучением экологии возбудителя, в частности с поиском факторов, обеспечивающих переход безобидного водного микроорганизма в состояние, угрожающее здоровью людей, и разработкой методических подходов к изучению данного феномена и профилактике инфекции.
Легионеллы представляют существенную угрозу общественному здоровью, вызывая крупные эпидемические вспышки в различных странах мира с высоким процентом летальных исходов (5—20%). Более того, за последние годы значительный интерес к проблеме легионеллеза не только сохранился, но и постоянно растет во всем мире. Хотя в целом уровень заболеваемости легионеллезом относительно, например пневмококковой инфекции, невелик, многочисленные спорадические и групповые случаи, десятки эпидемических вспышек регулярно выявляют в различных странах мира. Наиболее типичные примеры последних лет — крупная эпидемия среди посетителей выставки цветов в Голландии (1999 г.), во время которой заболели 224 человек, из них 25 умерли, эпидемические вспыш-
Тартаковский И. С. — проф., д-р биол. наук, зав. лаб. легионеллеза ([email protected]); Гинцбург А. Л. — акад. РАМН, проф., д-р биол. наук, дир.; Демина Ю. В. — канд. мед. наук, зам. нач. управления эпиднадзора; Груздева О. А. — канд. мед. наук, доц. каф. эпидемиологии МПФ ППО ММА им. И. М. Сеченова
ки в дельфинарии Австралии (1999 г.) — соответственно 98 (9), в микрорайонах г. Мурсия, Испания (2002 г.) — соответственно 470 (9) и г. Ульм, Германия (2010 г.) — 65 (5), на промышленных предприятиях во Франции (2004 г.) — 86 (16) и Норвегии (2005 г.) - 55 (10) [1, 2]. На территории Российской Федерации первые случаи легионеллеза описаны еще в 1979 г., но в XXI веке эпидемические вспышки легионеллеза не выявлялись вплоть до 2007 г., когда крупная эпидемическая вспышка легионеллеза была зарегистрирована в г. Верхняя Пышма Свердловской области (более 100 заболевших, 5 летальных исходов), причиной которой явилась контаминация возбудителем городской системы горячего водоснабжения и его активное размножение в теплой воде, находившейся в системе в период проведения ремонтно-профи-лактических работ [3, 4].
Возбудитель легионеллеза — Legionella pneumophila, как и другие виды семейства Legionellaceae (более 50 видов, большая часть которых являются сапрофитами и не представляют опасность для человека), широко распространены в природе, в частности в пресноводных водоемах, где они паразитируют в водных амебах и других простейших [6, 11]. Размножение легионелл активизируются в теплой воде в диапазоне температур 20—45°С, хотя их выделяют и из холодной воды. Условия для выживания легионелл в искусственных сооружениях более благоприятны, чем в естественных, что приводит к накоплению в них возбудителя в высоких
концентрациях. Легионеллы активно колонизуют синтетические и резиновые поверхности водопроводного, промышленного, медицинского оборудования с образованием так называемых биопленок, в которых легионеллы значительно более устойчивы к действию дезинфицирующих веществ по сравнению с планктонными формами |5, 7]. При колонизации легионеллами искусственных водных систем, к которым относятся системы горячего и холодного водоснабжения, централизованные системы кондиционирования воздуха с водным охлаждением, градирни, вихревые бассейны и джакузи массового пользования в аквапарках и спортивно-восстановительных центрах, увлажнители воздуха, фонтаны и др., концентрация легионелл значительно возрастает и возникает возможность возникновения заболевания. Так, при эпидемиологическом расследовании 49 внебольничных вспышек легионеллеза, зарегистрированных в Европе в 2003—2004 гг., в 16 случаях причиной вспышек явилась контаминация легионеллами градирен, в 4 — систем горячего и холодного водоснабжения, в 3 — джакузи, в 26 случаях источник инфекции установить не удалось. В 2002—2007 гг. в европейских странах зарегистрированы 44 эпидемические вспышки, связанные с контаминацией градирен, и 215 эпидемических вспышек и групповых случаев легионеллеза, связанных с контаминацией систем водоснабжения [4, 10].
Наиболее распространенный фактор передачи легионеллезной инфекции — мелкодисперсный аэрозоль, контаминированный легионеллами. Капли водного аэрозоля диаметром менее 5 мкм легко проникают в нижнюю часть респираторного тракта и далее в альвеолы легких, где вирулентные штаммы легионелл активно размножаются в альвеолярных макрофагах, вызывая острую тяжелую пневмонию. Аспирация контаминированной водопроводной воды является альтернативным путем передачи. В связи с тем что температура воды в системе горячего водоснабжения в большинстве европейских стран и США не выше 50°С и крайне благоприятна для размножения возбудителя, все большее количество спорадических и групповых случаев легионеллеза связывают с аспирацией водопроводной воды [11].
Легионеллез выявляют, как правило, улиц среднего и пожилого возраста на фоне действия таких факторов риска, как курение, злоупотребление алкоголем, сопутствующие заболевания, в первую очередь, диабет и сердечно-сосудистые заболевания, иммуносупрессивная терапия.
Особенностью эпидемиологии легионеллезной инфекции является выделение трех основных групп по характеру приобретения заболевания: внебольничной пневмонии, внутрибольничной (нозокомиальная) инфекции и легионеллеза, связанного с поездками, путешествиями. В последние годы особое значение придается проблеме легионеллеза, возникающего во время поездок, путешествий и диагностируемого по возвращении из них (travel-associated legionellosis); 30—40% всех спорадических случаев легионеллеза связаны с путешествиями. Сроки инкубационного периода заболевания составляют от 2 до 10 дней и позволяют дос-
таточно оперативно определить места пребывания и возможного заражения пациента. В рамках действующей международной системы эпиднадзора за случаями легионеллеза, связанного с поездками, более 7 тыс. случаев болезни выявлены в 65 странах мира, в том числе в Российской Федерации. Важно, что примерно 40% выявленных случаев в рамках данного проекта в последующем позволили обнаружить групповые случаи, эпидемические вспышки или эндемичные очаги легионеллеза в гостиницах, других зданиях общественного пользования, круизных судах и осуществить в них комплекс профилактических и дезинфекционных мероприятий, позволивших прекратить дальнейшее распространение инфекции. Процент летальных исходов для этой группы легионеллеза варьируется от 6 до 15 [5, 7, 8].
Принципиально важным для проблемы легионеллеза в последние годы стало понимание того, что для профилактики легионеллеза неактуальны традиционные подходы, используемые для профилактики многих опасных инфекций и основанные на карантинных мероприятиях и применении вакцинных препаратов. Основное направление профилактики легионеллеза связано с организацией регулярного микробиологического мониторинга потенциально опасных для человека водных объектов, генерирующих аэрозоль (градирни, централизованные системы кондиционирования с водным охлаждением, джакузи, компрессорные устройства и др.), систем горячего водоснабжения, если температура воды не превышает 55°С, оборудования и инструментария, представляющих опасность при возникновения нозокомиального легионеллеза.
Штаммы Legionella spp. в природных водоемах присутствуют, как правило, в некультивируемом состоянии и могут быть выявлены преимущественно с помощью различных модификаций ПЦР. Переход в планктонную форму существования обычно происходит за счет паразитизма в 14 видах водных амеб и 2 видах инфузорий. Концентрация легионелл при этом не превышает 103 КОЕ/л, не представляя существенной опасности для человека. Данная концентрация используется в качестве максимально допустимой для Legionella pneumophila при мониторинге потенциально опасных водных объектов в большинстве европейских стран и США.
В системах водоснабжения, кондиционирования и увлажнения воздуха, иных инженерно-технических сооружениях, связанных с циркуляцией воды, концентрация возбудителя резко возрастает за счет образования биопленок на поверхности оборудования, что является ключевым фактором накопления потенциально опасных концентраций легионелл. Во влажных биопленках на поверхности пластика, резины, металлических участках, пораженных коррозией, концентрация легионелл может достигать 109—10'° на 1 мл. При обнаружении легионелл в концентрации, превышающей допустимую, на объекте проводят дезинфекционные мероприятия, направленные на элиминацию планктонных форм легионелл и биопленок, после чего снова проводятся бактериологические исследования. Даже при отрицательном результате повтор-
¡гиена и санитария 5/2010
ного бактериологического исследования объект остается под наблюдением не менее года, в течение которого проводят контрольные и дезинфекционные мероприятия.
Исследования последних лет свидетельствуют, что регулярный количественный мониторинг ле-гионелл в потенциально опасных объектах окружающей среды и предотвращение их накопления в высоких концентрациях в биопленках с помощью дезинфекционных мероприятий являются наиболее реальными путями профилактики легионелле-за. Не менее важна и грамотная техническая эксплуатация данных объектов, соблюдение соответствующих инструкций, режимов и правил эксплуатации [1, 5].
Наличие в системах охлаждения воды промышленных предприятий (градирни и промышленные конденсаторы) больших количеств циркулирующей теплой воды в сочетании с образованием водного аэрозоля, способного распространяться в радиусе до нескольких километров, позволяет отнести данные объекты к числу опасных в отношении возникновения эпидемических вспышек легионел-лезной инфекции.
Избыточное тепло, образующееся при охлаждении воздуха в централизованных системах кондиционирования и увлажнения воздуха, отводится через конденсатор, охлаждаемый водой, поступающей из градирни или другого водоисточника. В теплой воде охладительного контура создаются благоприятные условия для формирования биопленок легионелл. Необходимо учитывать, что кондиционирующие установки небольшой мощности без увлажнения воздуха и сплит-системы общественной опасности в отношении распространения легионелл не представляют.
Опасны в отношении легионеллезной инфекции джакузи общественного пользования в гостиницах, спортивных и оздоровительных центрах, саунах, в которых над поверхностью воды постоянно разбрызгивается водный аэрозоль в диапазоне температур 30—45°С и в случае отсутствия регулярной смены воды и дезинфекционных мероприятий создаются благоприятные условия для колонизации объекта легионеллами.
Так как легионеллы контаминируют в диапазоне температур 25—50°С, при наличии застойных зон в системах горячего и холодного водоснабжения, участков труб с низкой скоростью потока в накопительных баках или резервуарах воды при данной температуре возможно образование биопленок, содержащих высокую концентрацию легионелл. При температуре выше 60°С легионеллы полностью теряют жизнеспособность, поэтому в централизованной системе горячего водоснабжения, где температура подаваемой воды достаточно высока, контаминация высокими концентрациями легионелл возможна только при снижении температуры, которая имеет место при проведении ре-монтно-профилактических работ или иных экстраординарных ситуациях. В то же время в автономных системах водоснабжения импортного производства, которые в последние годы достаточно широко используются при индивидуальном строительстве коттеджных поселков, гостиничных ком-
плексов и торговых центров, температура горячей воды часто находится в диапазоне, благоприятном для колонизации легионеллами [8].
Основное направление научных исследований по проблеме легионеллеза в XXI веке — изучение экологии возбудителя, в частности факторов, обеспечивающих переход безобидного водного микроорганизма в состояние, угрожающее здоровью людей, разработка методических подходов к изучению данного феномена и профилактика инфекции.
Исследования, проведенные в НИИЭМ им. Н. Ф. Гамалеи РАМН в 2006-2008 гг., были направлены на разработку и внедрение в практику методов выявления и контроля легионелл в потенциально опасных водных системах.
В результате проведенных исследований:
— получена коллекция более чем из 200 штаммов возбудителя, выделенных из потенциально опасных водных систем в различных регионах Российской Федерации. В 23% случаев возбудитель был выделен из природных биопленок, образующихся при эксплуатации различных водных объектов, 30% выделенных штаммов принадлежали к Legionella pneumophila серогруппы 1, с которой связаны практически все крупные эпидемические вспышки легионеллеза в мире;
— разработан и внедрен в практику алгоритм количественного мониторинга легионелл в воде и природных биопленках с помощью бактериологического метода и ПЦР в реальном времени;
— все штаммы, выделенные в Российской Федерации, охарактеризованы на основе международных стандартов молекулярно-генетического типи-рования и панели моноклональных антител;
— внедрена в практику современная методика экспресс-диагностики легионеллеза, основанная на определении антигена легионелл в моче больных иммунохроматографическим методом;
— показано, что элиминация природных биопленок, содержащих легионеллы, является необходимым условием успешной дезинфекции потенциально опасных водных объектов.
Успешный практический опыт применения разработанных методических подходов во время эпидемической вспышки легионеллезной инфекции в г. Верхняя Пышма Свердловской области подтвердил актуальность проводимых исследований. Полученные данные свидетельствуют о необходимости регулярного профилактического мониторинга различных водных систем на наличие возбудителя легионеллеза. Вместе с тем отсутствие гигиенических нормативов для возбудителя легионеллеза в потенциально опасных водных объектах (градирни, системы водоснабжения, бассейны и джакузи, централизованные системы охлаждения воздуха с увлажняющим контуром) не позволяет осуществлять обязательный и регулярный контроль указанных объектов.
Представленные данные подтверждают значение профилактики легионеллеза в качестве необходимого условия биобезопасности современного мегаполиса в условиях массового скопления людей, автономных систем водоснабжения и инженерно-технических систем, генерирующих водный аэрозоль.
Л итература
1. Онищенко Г. Г., Покровский В. И., Тартаковский И. С. и др. // Журн. микробиол. - 2008. - № 2. - С. 5-9.
2. Тартаковский И. С. // Вестн. РАМН. - 2001. - № II. -С. 11-14.
3. Тартаковский И. С., Гинцбург A. J1.. Михайлова О. Д. и др. // Клин, микробиол. и антимикроб, химиотср. — 2007. — № 9. - Т. 9. № 4. - С. 361-369.
4. Темежникова Н. Д., Тартаковский И. С. Легионеллезная инфекция. - М.. 2007.
5. European Guidelines for Control and Prevention of Travel Associated Legionellosis. — 2002.
6. Fields B. S. // Trends Microbiol. - 1996. - Vol. 4. - P. 286-290.
7. Joseph С. И Eurosurveillance. - 2004. - Vol. 9, N 2. — P. 15-18.
8. Legionella and the Prevention of Legionellosis. — 2007.
9. Management of Spa Pools: Controlling the Risk of Infection. — London, 2006.
10. Ricketts K., Joseph C„ Lee J., IVewalka G. // Eurosurveillance. - 2008. - Vol. 13.
11. Stout J. E., Yu V. L. I/ N. Engl. J. Med. - 1997. - Vol. 337. -P. 682-687.
Поступила 30.03.10
С КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2010 УДК 614. 777:62«. 35
А. В. Иванов, Е. А. Тафеева, Н. X. Давлетова, В. В. Гасилин
ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ СПОСОБА БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД
ГОУ ВПО Казанский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию
Представлен опыт внедрения для обезвреживания сточных вод производственного объединения "Казаньорг-синтез"нового метода обеззараживания, основанного на существовании антагонистических взаимоотношений между сапрофитной микрофлорой комплекса организмов активного ила и большинством патогенных микроорганизмов. Использование данного метода обеззараживания сточных вод позволяет предупредить возникновение всех побочных эффектов хлорирования, улучшить санитарное состояние водного объекта, оптимизировать процессы самоочищения, а его внедрение в практику позволяет получить значительный экономический эффект. Данный метод отвечает современным гигиеническим и экологическим требованиям и направлен на рациональное использование природных ресурсов и охрану здоровья населения.
Ключевые слова: сточные воды, обеззараживание, биологическая очистка
А. V. Ivanov, Ye. A. Tafeyeva, N. Kh. Davletova, V. V. Gasilin. - EXPERIENCE IN IMPLEMENTING A PROCEDURE FOR BIOLOGICAL WASTE WATER DISINFECTION
The paper gives the experience in introducing a new disinfection method based on the relationships between the saprophytic microflora of a complex of antigenic slime organisms and most pathogenic microorganisms to neutralize waste waters of the Kazanorgsintez production association. This method makes it possible to prevent all side effects ofchlo-rination, to improve the sanitary state of a water object, and to optimize self-purification processes; and its introduction into practice can yield considerable economic benefits. This method meets the current hygienic and ecological requirements and aims at rationally using natural resources and protecting human health.
Key words: waste water, disinfection, biological purification
В ряду экологических проблем вопросы охраны водоисточников, технологии водоподготовки и очистки сточных вод имеют особое значение, поскольку вода является одним из важнейших компонентов системы жизнеобеспечения. Неудовлетворительное состояние водоисточников связано со сбросом в них недостаточно или совершенно неочищенных городских и промышленных сточных вод или с поступлением поверхностного стока с площади водосбора [3, 4, 6]. Как определено в Водной стратегии Российской Федерации на период до 2020 г., для сохранения водных экосистем и сокращения объемов сброса загрязненных сточных вод необходима модернизация очистных сооружений с использованием новейших технологий очистки и обеззараживания [2].
Многообразие промышленных предприятий, огромное число химических продуктов, применяе-
ИвановА. В. — д-р мед. наук, проф. каф. гигиены, медицины труда (т. 843-236-97-02); Тафеева Е. А. — канд. мед. наук, доц. каф. гигиены, медицины труда ОаГее-уа@таП. ги); Давлетова Н. X. — аспирант каф. гигиены, медицины труда (с)ау1е1оуа0681@таИ. ги); Тасилин В. В. — ассистент каф. гигиены, медицины труда (т. 843-236-97-02)
мых и получаемых в технологических процессах, обусловливают образование различного количества сточных вод, загрязненных всевозможными органическими и неорганическими веществами. Многие вещества промышленных сточных вод обладают высокой степенью токсичности. Обеззараживание с использованием хлорсодержащих реагентов является наиболее популярным методом очистки сточных вод городов. Однако хорошо известно, что хлорирование сопровождается множеством негативных последствий, среди которых образование галогенпроизводных соединений, усиление процессов трансформации, образование новых химических веществ, ухудшение органолептических свойств, усиление эффекта коррозии, экономический ущерб. Так, хлороформ и другие галогенсо-держащие соединения перманентно образуются под действием хлора из предшественников, которыми являются многие вещества природного растительного происхождения, всегда в естественных условиях присутствующие в воде и обусловливающие цветность воды. Это гуминовые и фульвокис-лоты, таннины, хиноны, дубильная, карбоксильная, лимонная и аминокислоты, экстрацеллюляр-ные продукты жизнедеятельности различных водорослей, в том числе синезеленых и др. Это большая
