Микробиологическая оценка качества воды, поступающей на станцию водоподготовки города Латакунга (Республика Эквадор)
Микробиологическая оценка качества воды, поступающей на станцию водоподготовки города Латакунга (Республика Эквадор)
Аннотация
Микробиологическое качество воды, поступающей на главную станцию водоподготовки города Латакунга, изучалось в течение 24 месяцев с целью получения исходных данных о составе данной воды. Общие колиформные бактерии и колиформы фекальные определяли методом мембранной фильтрации. С целью выявления сезонных колебаний образцы собирались ежемесячно. В 27% и 44% проб воды, собранных в 2018 и 2019 годах соответственно, концентрация фекальных колиформных бактерий превышала допустимый предел. В то время как все полученные значения общих колиформных бактерий были ниже допустимого предела для хозяйственно-бытовых и питьевых вод, требующих обычной обработки. Как средняя концентрация общих колиформных бактерий, так и средняя концентрация фекальных колиформных бактерий были выше в сухой сезон по сравнению с дождливым сезоном. Однако сезонные колебания не были значительными, что подтверждается статистическим тестированием.
1. Введение
Загрязнение воды вредными микроорганизмами в настоящее время является общенациональной проблемой развивающихся стран, таких как Эквадор
. Свободные взвешенные бактерии в воде и бактерии, связанные с взвешенными веществами, относятся к числу загрязняющих веществ . Патогенные организмы являются нормальными компонентами всех экосистем, но микробиологическое загрязнение фекальными бактериями в результате антропогенной деятельности считается важнейшей проблемой на всех реках , . Существует большая потребность в мониторинге качества воды, поэтому оценка наличия патогенных бактерий в воде представляет собой серьезную проблему для защиты здоровья людей и животных . Патогены человека и животных кишечного происхождения считаются важными загрязнителями окружающей среды, которые передаются через почву, сельское хозяйство, воду и осадочные породы , . Для того чтобы контролировать качество воды в реках, в настоящее время используются различные методы микробиологического анализа . Индикаторные организмы обычно используются для оценки микробиологического качества поверхностных вод, а фекальные кишечные палочки являются наиболее часто используемым бактериальным индикатором фекального загрязнения , . Они содержатся в воде, загрязненной фекальными отходами человеческого и животного происхождения . Общие колиформные бактерии включают виды бактерий фекального происхождения, а также другие группы бактерий (например, бактерии, обычно встречающиеся в почве) . Высокое содержание фекальных и общих колиформных бактерий в воде обычно проявляется в виде диареи, а иногда лихорадки и других вторичных осложнений .В Эквадоре исследования загрязнения поверхностных вод были в основном сосредоточены на оценке присутствия кишечной палочки (Escherichia coli) как показателя биологического загрязнения, связанного с органическим загрязнением
. Большинство анализов качества поверхностных вод указывают на наличие кишечной палочки. Исследование, проведенное в 2010 году Национальным секретариатом по водным ресурсам (SENAGUA), посвященное изучению состояния качества поверхностных источников воды для потребления человеком, показывает, что 67% проб, проанализированных в бассейне реки Гуаяс, превышают максимально допустимый уровень содержания фекальных колиформных бактерий, установленный эквадорскими нормативами (значения достигали 16000 КОЕ/100мл в реках Дауле, Каньяр, Булубулу и Чимбо) . Levi и др. в своей работе, выполненной на реке в провинции Эсмеральдас, обнаружил вариации кишечной палочки в количестве 200-45000 КОЕ/100мл в засушливый период и 300-45000 КОЕ/100мл в дождливый период. Данная работа указывает на высокий уровень загрязнения поверхностных вод, которые в этом районе являются источником воды для потребления местными общинами. Присутствие фекальных колиформных бактерий широко распространено в поверхностных источниках воды в количестве, варьирующимся в зависимости от землепользования и наличия близлежащих населенных пунктов , .В андском регионе Эквадора было проведено несколько исследований, связанных с биологическим состоянием источников поверхностных вод в крупных городах, таких как Кито, Эсмеральдас, и Куэнка
, , . Данные исследования указывают на высокую микробную нагрузку водоемов, на которую в основном влияет интенсивная сельскохозяйственная деятельность и отсутствие надлежащих санитарных условий. Проблема становится более очевидной в небольших городах, удаленных от мегаполисов, в связи с чем возникает необходимость контролировать источники воды данных районов, поскольку вероятность попадания внутрь инфекционной дозы микроорганизма, вызывающего какое-либо заболевание, очень высока , .Целью данного исследования является оценка общих бактериологических параметров (общих колиформных бактерий и фекальных колиформ) поступающей воды на главную станцию водоподготовки андского города Латакунга.
2. Методы и принципы исследования
Станция водопдготовки в городе Латакунга провинции Котопакси, расположена в 6 км в южном направлении от города на высоте 2985 м над уровнем моря
.Очистные сооружения забирают воду из лагуны Салаямбо, расположенной на высоте 3364 м над уровнем моря в парамо Капулис Пасо.
Вода из лагуны Салаямбо по открытому каналу поступает на гидроэлектростанцию «Иллучи 1», расположенную на высоте 3364 м над уровнем моря. После процесса выработки электроэнергии вода под силой тяжести выходит из турбин станции и перемещается по стальным трубам 3 км ко второй гидроэлектростанции «Иллучи 2», расположенной на высоте 2985 метров над уровнем моря. После использования воды одна часть сбрасывается в русло реки Ильучи, а другая по трубе направляется на станцию водоподготовки «Лома де Алкосерес»
, .Станция водоподготовки была построена в 2002 году, ее средняя производительность составляет 300 л/с, но в настоящее время она обрабатывает только 170 л/с Это обычная станция, выполняющая следующие процессы: коагуляция-флокуляция, седиментация, фильтрация и обеззараживание
.Для микробиологического анализа образцы были доставлены в лабораторию в течение 6 часов и проанализированы. Подсчет фекальных и общих колиформных бактерий проводили с использованием стандартной методики мембранной фильтрации
. Образец воды объемом 100 мл был отфильтрован с использованием фильтрующей мембраны диаметром 47 мм с размером пор 0,45 мм, как описано APHA . Для подсчета наиболее вероятного числа (НВЧ) колиформных бактерий использовали метод множественных пробирок .Концентрации фекальных и общих колиформных бактерий в пробах воды, взятых из очистных сооружений, контролировались с января 2018 по декабрь 2019 года. В ходе исследования было взято в общей сложности 20 проб воды.
Достоверность данных была проверена путем проведения статистического анализа измеренных данных с использованием пакета статистических компьютерных программ SPSS. Дисперсионный анализ (ANOVA) был проведен, чтобы определить, была ли какая-либо существенная разница в концентрации фекальных и общих колиформных бактерий между дождливым и сухим сезонами. Все статистические тесты были выполнены с уровнем достоверности 95%.
3. Основные результаты
Качество воды оценивалось на основе эквадорских стандартов качества TULSMA, устанавливающих ПДК для хозяйственно-бытовых и питьевых вод, требующих обычной обработки
.В 2018 году общие колиформные бактерии варьировались от 18,5 до 396,8 КОЕ/100мл, при среднегодовом значении 142,3. В 2019 году общие колиформные бактерии находились в диапазоне 27,9–376,2 КОЕ/100мл, при среднегодовом значении 168,11 КОЕ/100мл. Все собранные пробы воды показали концентрацию общих колиформных бактерий ниже допустимого предела, установленного эквадорским стандартом (1000 КОЕ/100мл).
Результаты показывают, что как в 2018, так и в 2019 году некоторые пробы воды были загрязнены фекальными колиформными бактериями. В 2018 году количество фекальных колиформных бактерий находилось в диапазоне 9,7–260,3 КОЕ/100мл, при среднегодовом значении 66,2 КОЕ/100мл. В то время как в 2019 году их количество варьировалось от 7,5 до 136,6 КОЕ/100мл, при среднегодовом значении 41,6 КОЕ/100мл. В 2018 году 27% от общего числа собранных проб показали значения, превышающие ПДК. В 44% проб, взятых из сырой воды в 2019 году, концентрация фекальных колиформных бактерий превышала допустимый предел (200 КОЕ/100мл).
Martin и др.
заявили, что наличие общих колиформных бактерий не всегда может указывать на фекальное загрязнение. Исследование, проведенное Ekhaise и Omoigberale , показало, что 19% бактерий, связанных с загрязнением фекалиями, оказались E. coli, которые являются преобладающим транспортом для распространения генов устойчивости и векторов из-за их обилия в водных экосистемах . Городские и сельские районы являются поверхностными источниками фекальных колиформных бактерий, главным образом из-за фекалий птиц, грызунов, диких животных и даже домашних животных . По данным Cabral J. , колиформы фекальные могут загрязнять поверхностные и рекреационные воды в большинстве развивающихся стран.Обнаружение фекальных и общих колиформных бактерий в стоке станций водоподготовки является убедительным доказательством загрязнения лагуны Салаямбо и реки Иллучи в результате деятельности человека, а также фекального загрязнения, исходящего от людей, жвачных животных и птиц. Buitron-Cisneros R.
утверждает, что в Эквадоре существует серьезная проблема загрязнения и разрушения источников воды. Считается, что большинство рек, расположенных в экосистеме парамо, загрязнены с микробиологической точки зрения, что объясняется тем, что в 92% муниципалитетов страны отсутствуют системы очистки сточных вод, по этой причине сбросы осуществляются непосредственно в водоемы .Чтобы выявить сезонные изменения в составе воды, поступающей на очистные сооружения, с микробиологической точки зрения, исследуемые месяцы были разделены на сухой и дождливый сезоны, где первый сезон включал июнь – ноябрь, а второй – декабрь – май (рис. 1).
Рисунок 1 - Сезонное изменение концентрации общих колиформных бактерий и фекальных колиформных бактерий в воде, поступающей на станцию водоподготовки
Levy и др.
, , Pauta-Calle и др. утверждают, что концентрация колиформных бактерий варьируется в зависимости от разных сезонов года (засуха и дожди), отмечая, что плотность и разнообразие фекальных колиформных бактерий варьируется в зависимости от наносов с земель, прилегающих к реке, физических условий данных мест – наличия каналов, стоков в результате выпадения осадков или сброса сточных вод.В поверхностных источниках воды других городов, входящих в провинцию Котопакси, таких, как Сальседо и Пухили были зарегистрированы концентрации микробиологических загрязнителей, аналогичные полученным в этом исследовании. В реке Янаяку, основном источнике воды для города Сальседо, значения фекальных кишечных палочек были зарегистрированы в диапазоне от 50 до 250 КОЕ/100мл
, в то время как в реке Тиотан, источнике воды для потребления человеком в городе Пухили, были отмечены концентрации фекальных колиформных бактерий в диапазоне от 200 до 400 КОЕ/100мл и концентрации фекальных колиформных бактерий в диапазоне от 50 до 150 КОЕ/100мл . Эти результаты указывают на необходимость внедрения дополнительной обработки к обычной очистке в провинции Котопакси, чтобы получить безопасную воду с микробиологической точки зрения.4. Заключение
В данном исследовании изучалась концентрация различных бактерий в воде, поступающей на главную станцию водоподготовки города Латакунга, с целью определения уровня загрязнения в результате деятельности человека или природных явлений. Для оценки микробного загрязнения в качестве индикаторов были выбраны общие и фекальные колиформные бактерии. Измерения показали, что концентрация общих колиморфных бактерий превысила пороговое значение, предусмотренное эквадорским стандартом TULSMA для хозяйственно-бытовых и питьевых вод, требующих обычной обработки. В связи с этим 27% и 44% от общего числа проб в 2018 и 2019 году превысили ПДК, соответственно.
Концентрации общих и фекальных колиформных бактерий, как правило, была выше в сухой сезон. Однако сезонные колебания не были значительными, что подтверждается статистическим тестированием.
На основании полученных результатов следует полагать, что обычная обработка недостаточна для обеспечения биологической безопасности воды, предоставляемой жителям города Латакунга.