CC BY
167
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 613.31:543.3]-078
Л.В. Иванова, Т.З. Артемова, Е.К. Гипп, А.В. Загайнова, Т.Н. Максимкина, А.В. Красняк, С.С. Корнейчук
ОБОСНОВАНИЕ ЗНАЧИМОСТИ ПОКАЗАТЕЛЯ PSEUDOMONAS AERUGINOSA ПРИ
оценке качества питьевой воды
ФГБУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина» Минздрава РФ, 119121, Москва
Проведен анализ литературных данных и выполнены исследования, подтверждающие эпидемическое значение обнаружения в воде P. aeruginosa при питьевом и бытовом водопользовании. Выявлены особенности жизнедеятельности P. aeruginosa в водных объектах в отличие от общепринятых микробиологических показателей. Показано, что индикаторные показатели кишечной группы не могут гарантировать эпидемическую безопасность питьевого водопользования в отношении P. aeruginosa. Полученные данные обосновывают необходимость введения P. aeruginosa в качестве дополнительного показателя при контроле качества воды централизованного и нецентрализованного водоснабжения.
Ключевые слова: индикаторные бактерии, нормирование, Pseudomons aeruginosa, особенности жизнедеятельности, дополнительный показатель, качество питьевой воды.
L. V Ivanova, T. Z. Artemova, E. K. Gipp, A. V Zagaynova, T. N. Maksimkina, A. V Krasnyak, S. S. Korneychuk — JUSTIFICATION OF THE SIGNIFICANCE OF PSEUDOMONAS AERUGINOSA INDEX IN ASSESSING THE QUALITY OF DRINKING WATER
A. N. Sysin - Research Institute of Human Ecology and Environmental Health, 119121, Moscow, Russian Federation, 119121, Москва
The analysis of literature data was carried out and performed research justifying the epidemic value of detection in water P. aeruginosa in drinking and domestic water use. The were revealed features of the vital activity of P. aeruginosa in water bodies as opposed to conventional microbiological indicators. It was shown that the coliform group indices can not guarantee the epidemic safety of drinking water use in relation to P. aeruginosa. The data obtained justify the need for the introduction of P. aeruginosa as an additional index in monitoring the water quality of centralized and decentralized water supply.
Key words: bacteria index, regulation, Pseudomons aeruginosa, features ofvital activity, auxiliary indicator of the quality of drinking water.
Одним из основных факторов, способствующих распространению инфекционных заболеваний, в том числе обусловленных потенциально-патогенными бактериями, является водный путь передачи, вероятность реализации которого в современных условиях существенно расширяется, что представляет серьезную эпидемическую проблему. Анализ отечественных и зарубежных исследований выявляет существенную роль Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) в качестве этиологического агента таких заболеваний.
В Руководстве по контролю качества питьевой воды ВОЗ [1] P. aeruginosa наряду с другими патогенными и потенциально-патогенными бактериями рассматривается как значимый микроорганизм при контроле качества воды. По данным ВОЗ, P. aeruginosa может вызывать ряд заболеваний, особенно у людей при снижении иммунного статуса организма. Инфицирование происходит при контакте чувствительных и поврежденных участков кожных покровов, слизистых, дыхательных путей с контаминированной водой. Попадая в организм человека, P. aeruginosa может вызывать различные заболевания: менингит, уроинфекции, прогрессирующую легочную инфекцию. Заболевания кожных покровов, глаз, слизистых, верхних дыхательных путей, вызванные P. aeruginosa, усугубляются за счет выделения этими бактериями эндотоксина и других, активно действующих ферментов (эластаза, коллагиназа) [2].
для корреспонденции: Иванова Людмила Викторовна, vniijg.microlab@gmail.com.
В литературных источниках описаны вспышки инфекций, вызванных водой централизованного водоснабжения, инфицированной P. aeruginosa. Так, Ferronia A. et al. [3] указал на вспышку уретральной инфекции в педиатрической клинике, вызванной P. aeruginosa. В исследованиях Bert F. et al. [4] приведены данные о заболеваниях пациентов в нейрохирургическом отделении (уретриты, пневмонии, синуситы), также вызванных P. aeruginosa. M. Тга^тапп и соавт. [5] установил связь возникновения инфекций, вызванных P. aeruginosa, при использовании инфицированной воды централизованного водоснабжения из водопроводного крана без обеззараживания. Изучена эпидемиология вспышек заболеваний [6], возникших при использовании питьевой воды, в 42% проб которой обнаружена P. aeruginosa в низкой инфицирующей дозе (от 1 до 100 КОЕ/100 мл). Во всех перечисленных случаях источник инфекции был подтвержден идентичностью штаммов P. aeruginosa, выделенных от больных и из потребляемой воды с использованием молекулярных методов генотипирования.
Вероятность обнаружения P. aeruginosa в питьевой воде, по данным разных авторов, колеблется от 1 до 24%. Питьевая вода может быть резервуаром для этих бактерий, следовательно, источником инфекции, риск возникновения которой достаточно высок, - яЧ02 КОЕ/100 мл (для лиц после антибиотикотерапии «Методика Национальной Академии наук США»), что подтверждено математическим методом расчета [7]. Оральные инфекционные дозы P. aeruginosa, отработанные на лабораторных живот-
29
[гиена и санитария 4/2013
О)
Э-,
8-
7-
6-
2 5-о
21 -
О
Исходно Гч ' 6ч 1 24 ч ' 48 ч
Время экспозиции, ч
п
♦
Р. aeruginosa
Е. coli
— Энтерококки
Рис. 1. Динамика выживаемости P. aeruginosa, E. coli и энтерококков при хранении питьевой воды при температуре 22°C.
ных и добровольцах, составляют 108-109 КОЕ/100 мл [8, 9].
В соответствии с Методическими указаниями [10] «обнаружение P. aeruginosa в объектах окружающей среды сигнализирует одновременно о санитарном (как индикатор биологического загрязнении) и эпидемическом (как патоген) неблагополучии», использование воды централизованного водоснабжения, содержащей P aeruginosa, вызывает острые кишечные инфекции псевдомонадной этиологии.
Представленные данные об опасности возникновений заболеваний при контакте с водой, контаминиро-ванной P. aeruginosa, несомненно, подтверждают актуальность проблемы. В связи с этим была поставлена задача научного обоснования необходимости введения показателя P. aeruginosa при оценке качества питьевой воды. Для решения данной задачи проведены многолетние исследования по изучению циркуляции этих бактерий в сопоставлении с традиционными индикаторными и патогенными бактериями в различных ситуациях питьевого водопользования, особенностей жизнедеятельности в воде, устойчивости в процессах обеззараживания.
В экспериментальных и натурных исследованиях установлено, что при контроле качества воды показатель P. aeruginosa имеет самостоятельное значение. Показатели фекального загрязнения - E. coli, колиформные бактерии и энтерококки, являясь индикаторами возбудителей заболеваний человека и теплокровных животных, не служат индикаторами обнаружения в водных объектах бактерий P. aeruginosa, закономерность циркуляции которых имеет ряд особенностей.
Исследования по моделированию динамики вегетации бактерий P. aeruginosa в чистой питьевой воде (рис. 1) показали интенсивное размножение этих бактерий на 2-3 порядка уже через 24 ч с последующим нарастанием численности до 107-108 КОЕ/мл (инфи-
цирующая доза), что укладывается во временной интервал следования воды от очистных станций до потребителя. В этих же условиях численность бактерий E. coli и энтерококка сохранялась на исходном уровне. При хранении питьевой воды, содержащей единичные клетки бактерий, интенсивность размножения P. aeruginosa не зависит от органического загрязнения и представляет высокую эпидемическую опасность.
Вода является наиболее благоприятной средой для размножения и обитания синегнойных палочек, которые выживают на внутренних поверхностях трубопроводов от 60 до 210 сут, сохраняя свои патогенные свойства. Для всех систем водоснабжения, в том числе замкнутых, заполняющихся водой централизованного водоснабжения, а также при застойных явлениях в тупиковых участках, в накопительных резервуарах при почасовой подаче воды, характерны процессы вторичного бактериального загрязнения питьевой воды в результате образования биопленок на внутренних поверхностях водопроводных систем. Установлено, что при вторичном загрязнении в микробном пейзаже преобладают бактерии семейства Pseudomonadaceae, среди которых наиболее часто идентифицируются P aeruginosa [11].
Трудности обеззараживания P. aeruginosa зачастую связаны с их способностью сохраняться в защитных нишах систем водоснабжения (фланцы, соединения труб, прокладки), а затем при благоприятных условиях (после снижения уровня обеззараживающего агента) размножаться в отсутствии конкурентной микрофлоры. Часто наблюдается реактивация P. aeruginosa после обеззараживания [12].
Важная роль должна быть отведена показателю P. aeruginosa и при оценке эффективности обеззараживающих средств [13], так как бактерии P. aeruginosa в ряде случаев более устойчивы в процессах обеззараживания по сравнению с показателями фекального загрязнения кишечной группы (рис. 2).
Интенсивное размножение P. aeruginosa в системе централизованного водоснабжения и устойчивость
>-
Е. coli, КОЕ/100 мл, контроль Е. coli, КОЕ/100 мл, опыт Ps. aeruginosa, КОЕ/100 л, контроль Ps. aeruginosa, КОЕ/100 л, опыт
Рис. 2. Эффективность обеззараживания бактерий P. aeruginosa и E. coli гуанидинсодержащим препаратом в концентрации 1,5 мг/л.
30
при водоподготовке обуславливает частое выделение данного микроорганизма из питьевой воды. По данным ФБУН «Ростовский НИИ микробиологии и паразитологии» Роспотребнадзора Ростова-на-Дону [14], при контроле качества воды в распределительной сети г. Азова в 2006 г. установлено, что ОКБ выделялись в 26%, колиформные бактерии, ферментирующие глюкозу до кислоты и газа (ГКБ), - в 59%, P. aeruginosa - в 9,5%. В последующие годы (2007 и 2008 гг.) из-за изношенности распределительной сети увеличивалось число порывов труб, что явилось причиной повышения уровня бактериального загрязнения воды. При этом P aeruginosa выделялась в 41,2%, ТКБ - в 24,7%, ГКБ - в 51,5%.
Изучалась проблема загрязнения питьевой воды в жилых и общественных зданиях после длительного прекращения водоразбора (в выходные и праздничные дни, отпуск, дачный период), когда имел место застой воды в водопроводной сети. Установлено, что после 3-4-дневного перерыва в водопользовании из кранов потребителей поступала вода с превышением нормативов по ОМЧ, загрязненная псевдомонадами.
На основании исследований установлено размножение бактерий P aeruginosa на угольных фильтрах системы водоподготовки при доочистке воды централизованного водоснабжения в одном из лечебных учреждений г. Москвы. При этом численность бактерий достигала 1 • 105 КОЕ/100 мл.
При оценке качества воды подземных водоисточников (грунтовая, каптажей, колодцев), связанных с поверхностными и грунтовыми водами, также часто обнаруживаются псевдомонады, в том числе бактерии P aeruginosa [15]. Из 243 проб подземных вод бактерии P. aeruginosa были обнаружены в 8% проб скважин, в том числе используемых для розлива бути-лированной воды, в 16% проб родников и в 23% проб колодцев.
В России возникает проблема контроля качества воды в протяженных водоводах при подаче питьевой воды на значительные расстояния, особенно в условиях жаркого климата. Исследованиями Н.А. Русановой было показано, что в воде водоводов размножается в первую очередь оксидазоположительная микрофлора, и вслед за этим появляются бактерии кишечной группы. В этих случаях контроль качества воды при решении вопроса о сооружении станций промежуточного хлорирования должен основываться на наиболее чувствительных в этих случаях показателях - псевдомонадах и аэромонадах.
Таким образом, на основании собственных и ретроспективных исследований, анализа современных отечественных и зарубежных авторов проведено научное обоснование, подтверждающее необходимость включения P. aeruginosa как дополнительного показателя при контроле качества воды централизованного водоснабжения. Исследования выполнены в соответствии с Методическими рекомендациями по гигиенической регламентации микробного загрязнения воды. При оценке результатов основным критерием являлось обеспечение эпидемической безопасности водопользования населения. Проведен анализ ретроспективных данных на городской территории,
расположенной в условиях жаркого климата, где снабжение населения питьевой водой осуществлялось периодически. Изучено влияние качества питьевой воды на заболеваемость населения кишечными инфекциями бактериальной этиологии. Выявлено существенное увеличение бактериального загрязнения по показателю ОМЧ с преобладанием псевдомонад наряду с потенциально-патогенными бактериями семейства Enterobacteriaceae в первых порциях воды после остановки подачи на 6 часов и более. При этом загрязнение питьевой воды происходило при подсосе воды в изношенную разводящую сеть в периоды перепада давления при отключении насосов и усугублялось способностью псевдомонад к размножению в питьевой воде, учитывая климатические особенности Средней Азии. Эпидемиологические исследования позволили доказать водный путь распространения кишечных инфекций и доказать связь заболеваний населения, вызванных P. aeruginosa, с качеством питьевой воды. Синегнойные палочки преобладали в качестве этиологических агентов (72 случая за год) над другими потенциально-патогенными бактериями: клебсиеллы - 58 случаев, энтеробактер - 13 случаев, серрация - 13 случаев, цитробактер - 6 случаев, патогенные E. coli - 21 случай. При этом «классические» инфекции - сальмонеллез и шигеллез - были зафиксированы в единичных случаях.
В настоящее время P aeruginosa в качестве основного показателя нормируется только при контроле качества воды, расфасованной в емкости, в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.4.1116-2002 [16] и в Директиве ЕС [17]. В качестве дополнительного показателя P. aeruginosa определяется в воде плавательных бассейнов и аквапарков, а также в воде прибрежных вод морей. В соответствии с Методическими рекомендациями [10] этот показатель предложен для контроля качества питьевой воды в системах централизованного и нецентрализованного водоснабжения. Однако в основном нормативном документе, регламентирующем качество питьевой воды СанПин 2.1.4.1074-01 [18], показатель P. aeruginosa не упоминается, что не позволяет контролирующим органам принимать профилактические меры при обнаружении бактерий в питьевой воде. Необходимость таких мероприятий основывается на высокой эпидемической опасности контакта человека с водой, зараженной бактериями P. aeruginosa, широком распространении этих бактерий в различных водных объектах, в том числе в питьевой воде централизованного и нецентрализованного водоснабжения.
Выводы. 1. Приведенные материалы подтверждают эпидемическое значение обнаружения P. aeruginosa при питьевом и бытовом водопользовании.
2. Выявлены особенности жизнедеятельности P. aeruginosa в водных объектах, отличные от общепринятых индикаторных показателей: интенсивное размножение в воде независимо от наличия органических веществ, длительная выживаемость в водной или влажной среде, большая устойчивостью к некоторым обеззараживающим средствам, различные источники загрязнения (средой обитания являются не
31
[гиена и санитария 4/2013
только человек и теплокровные животные, но и биологические ниши).
3. Полученные данные обосновывают необходимость введения P. aeruginosa в качестве дополнительного показателя при контроле качества воды централизованного и нецентрализованного водоснабжения.
литер атур а
1. Руководство по контролю качества питьевой воды. 4-е изд. Женева: ВОЗ; 2011: т. 1.
2. Супотницкий М.В. Микроорганизмы, токсины и эпидемии. 2-е изд. М.; 2005.
3. FerroniA., NguyenL., PronB., Quesne G., BrussetM.C., BercheP. Outbreak of nosocomial urinary tract infections due to Pseudomonas aeruginosa in a pediatric surgical until associated with tap-water contamination. J. Hosp. Infect. 1998; 39 (4): 301-7.
4. Bert F., Maubec E., Bruneau B., Berry P., Lambert-Zechovsky
N. Multi-resistant Pseudomonas aeruginosa outbreak associated with contaminated tap water in a neurosurgery intensive care unit. J. Hosp. Infect. 1998; 39 (1): 53-62.
5. TrautmannM., LepperP.M., HallerM. Ecology of Pseudomonas aeruginosa in the intensive care unit and the evolving role of water outlets as a reservoir of the organism Am J Infect Control 2005; 33 (5, Suppl.1): S41-9.
6. Trautmann M., Bauer C., Schumann C., Hahn P., Hoher M., Haller M., Lepper P.M. Common RAPD pattern of Pseudomonas aeruginosa from patients and tap water in a medical intensive care unit. Int. J. Hyg. Environ. Health. 2006; 209 (4): 325-31.
7. МР 2.1.10.00.31-11. Комплексная оценка риска возникновения бактериальных кишечных инфекций, передаваемых водным путём: Методические рекомендации. Тюмень; 2011.
8. Мокиенко А.В., Гоженко А.И., Петренко Н.Ф., Пономаренко А.Н. Вода и водно-обусловленные инфекции. т. 1. Одесса: Лерадрук; 2008.
9. Мокиенко А.В., Гоженко А.И., Петренко Н.Ф., Пономаренко А.Н. Вода и водно-обусловленные инфекции. т.2. Одесса: РА "АРТ-В"; 2008.
10. Обнаружение и идентификация Pseudomonas aeruginosa в объектах окружающей среды (пищевых продуктах, воде, сточных жидкостях): Методические рекомендации. М.: МНИИГ им. Ф.Ф. Эрисмана; 1986.
11. Доброхотский О.Н., Хомяков Ю.Н., Хомякова Т.И. Эпидемиологическое значение формирования биопленок в технических системах. Жизнь без опасностей. 2009; 1: 78-80.
12. Артемова Т.З., Недачин А.Е., Жолдакова З.И., Синицина
O. О., Гипп Е.К., Буторина Н.Н. и др. Проблема реактивации микроорганизмов в оценке эффективности обеззараживания воды. Гигиена и санитария. 2010; 1: 15-8.
13. Жолдакова З.И., Тульская Е.А., Недачин А.Е., Артемова Т.З., Буторина Н.Н. Новые подходы к оценке средств обеззараживания воды. Вестник Российской военно-медицинской академии. 2008; 23(3, Приложение 2, ч. II): 15-8.
14. Журавлев П.В., Алешня В.В., Головина С.В., Глухов А.А., Ковалевская О.А. Изучение барьерной роли водоочистных сооружений Ростовского и Азовского водопроводов в отношении условно-патогенных микроорганизмов. В кн.: Сборник научных трудов. 2000: 104-6.
15. Загайнова А.В. Разработка подходов к оценке риска возникновения бактериальных кишечных инфекций, распространяемых водным путем: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. М.; 2010.
16. СанПиН 2.1.4.1116-02. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества. М.; 2002.
17. Директива 98/83 ЕЭ Совета от 3 ноября 1998 года, о качестве воды, предназначенной для употребления людьми. 1998.
18. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. М.; 2002.
Reference s
1. Quality manual of drinking water; 4th ed. of WHO; Geneva; 2011; 1: 258.
2. SupotnitskyM. In: Microorganisms, toxins and epidemics; 2005: 356.
3. Ferronia A., Nguyena L., Prona B. et al Outbreak of nosocomial urinary tract infections due to Pseudomonas aeruginosa in a pediatric surgical until associated with tap-water contamination; Hospital Infection; 1998; 39 (4): 301-7.
4. BertF., MaubecbE., BruneauaB. et al . Multi-resistant Pseudomonas aeruginosa outbreak associated with contaminated tap water in a neurosurgery intensive care unit. Hospital Infection. 1998; 39 (1): 53-62.
5. Trautmann M., Lepper P.M., Haller M. Ecology of Pseudomonas aeruginosa in the intensive care unit and the evolving role of water outlets as a reservoir of the organism; American Journal of Infection Control. 2005; 33 (5), Suppl. 1: S41-9.
6. Trautmann M., Bauera C., Schumannb C.,et al . Common RAPD pattern of Pseudomonas aeruginosa from patients and tap water in a medical intensive care unit. Int. J . Hyg . Environ. Health . 2006. 209 (4): 325-31.
7. MR 2.1.10.00.31-11 Methodical recommendations about an assessment of risk of emergence of the bacterial enteric infections transmitted by a waterway; 2011: 45.
8. Mokiyenko A.V., Gozhenko A.I., Petrenko N. F., Ponomarenko A.N. Water and the water caused infections; 2008; 1: 412.
9. Mokiyenko A.V., Gozhenko A.I., Petrenko N. F., Ponomarenko A.N. Water and the water caused infections; 2008; 2: 288.
10. Methodical recommendations "Detection and identification Pseudomonas aeruginosa in objects of environment (foodstuff, water, waste liquids); MNIIG; 1986: 22.
11. Dobrokhotsky O.N., Homyakov Yu.N., Homyakova T.I. Epidemiological value of formation of biofilms in technical systems. Life without dangers; 2009 (1): 78-80.
12. Artyomov T.Z., Nedachin A.E., Zholdakova Z.I., Sinitsyn O.O., Gipp E.K., Butorina N.N., Mammon R.A., Tula E.A. Problem of a reactivation of microorganisms in an assessment of efficiency of disinfecting of water. Gigiena i sanitariya; 2010 (1): 15-8.
13. Zholdakova Z.I., Tula E.A., Nedachin A.E., Artyomov T.Z., Butorina N.N. New approaches to an assessment of means of disinfecting of water. Vestnik Rossiyskoy voenno-meditsinskoy aka-demii. 2008; 23 (3); Appendix 2 (II): 15-8.
14. Zhuravlyov P.V., Aleshnya V.V., Golovin S.V., Gluhov A.A., Kovalevsky O.A. Izucheniye of a barrier role of water-purifying constructions of the Rostov and Azov water supply systems concerning opportunistic microorganisms. Collection of scientific works. 2000: 104-6.
15. Zagaynova A.V Development of approaches to an assessment of risk of emergence of the bacterial enteric infections extended by a waterway. Author’s abstract. yew. Cand. Biol. Sci.. 2010: 27.
16. Sanpin 2.1.4.1116-02 "Drinking water. Hygienic requirements to quality of the water packaged in capacity. Quality control"; 2002.
17. The Council instruction concerning quality of water for human needs (98/83/EEC) from 11/3/1998; 1998: 28.
18. Sanpin 2.1.4.1074-01 Drinking water. Hygienic requirements to quality of water of the centralized systems of drinking water supply. Quality control. Ministry of Health of Russia; 2002: 103.
Поступила 19.02.13
32
