XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Можно ли с помощью кипячения сделать природную воду питьевой

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Платунова В.И. 1

---

1ГБУДО КО ЦТТ структурное подразделение Детский технопарк «Кванториум»

Михина Н.В. 1

---

1ГБУДО КО ЦТТ структурное подразделение Детский технопарк «Кванториум»

Работа в формате PDF

809.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Вода – это неорганическое соединение, образованное двумя химическими элементами (двумя атомами водорода и одним атомом кислорода).

В чистом виде вода не имеет запаха и цвета, а также явно выраженного вкуса. В обычном состоянии, вода представлена в виде жидкости.

Питьевая вода - это безопасная для человека вода, которую можно потреблять в неограниченных количествах.

Актуальность проекта. Медики утверждают, что обычный здоровый человек может прожить без еды около двух месяцев, но при этом ему обязательно нужно пить воду. От обезвоживания человек может умереть уже через 5-7дней.

Поэтому оказавшись в экстремальной ситуации без запаса питьевой воды, например, в туристическом походе, очень важно знать: какую природную воду можно пить, и можно ли, например, с помощью кипячения сделать природную воду питьевой.

Цель проекта:

Установить пригодность воды из природных источников по микробиологическим показателям.

Задачи проекта.

1. Изучить санитарные правила и нормативы, предъявляемые к питьевой воде.

2. Изучить источники воды в природе, причины отравлений людей природной водой и способы её обеззараживания.

3. Ознакомиться с методическими рекомендациями по проведению отбора проб и санитарно-бактериологического исследования воды.

4. Провести санитарно-бактериологического исследования проб воды из природных источников.

Объект исследования – пробы воды из природных источников.

Предмет исследования – микробиологические показатели проб воды из природных источников.

Гипотеза.

В природной воде содержится множество микроорганизмов, в том числе патогенных, вызывающих опасные для жизни человека заболевания. Кипячение воды – эффективный способ обеззараживания воды, даже в походных условиях.

Обзор используемой литературы.

Вода, используемая для питья, должна отвечать следующим гигиеническим требованиям:

1.Обладать хорошими органолептическими свойствами: иметь освежающую температуру, быть прозрачной, бесцветной, не иметь какого-либо привкуса или запаха.

2. Быть пригодной по своему химическому составу. Вредные вещества не должны присутствовать в концентрациях, опасных для здоровья.

3. Не содержать патогенных микробов и других возбудителей заболеваний.

Источниками воды в природе [5] могут быть атмосферные, подземные и поверхностные воды (Рисунок 1).

Рисунок 1. Источники воды в природе

В Российкой Федерации качество питьевой воды регулируется СанПиН 2.1.4.1175-02 «Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников. Санитарно - эпидемиологические правила и нормативы.» Утверждены Главным государственным санитарным врачом РФ 12.11.2002» [7].

В питьевой воде не допускается наличие патогенных микроорганизмов [7], которые могут вызввать серьёзные, вплоть до летальных случаев, заболевания человека. Носителями могут быть как животные, так и человек, вода же является лишь средой, с которой возбудитель попадает в организм.

В открых водоёмах в зависимости от содержания в воде органических веществ находится больше или меньше количество микробов. В подземных водах содержание микробов зависит от глубины залегания водоносного слоя и от характера грунта. Фильтрация через слои грунта освобождает воду от содержания в ней микробов [5].

Загрязнение воды открытых водоёмов происходит сточными водами из прибрежных населений пунктов. Сточные воды обильно обсеменены и содержат большое количество кишечной палочки – нормального обитателя кишечника человека и теплокровных животных, а иногда могут содержать и болезнетворные микробы (возбудителей брюшной тифа и паратифов, дизентерии) [8].

Обеззараживание (дезинфекция) питьевой воды осуществляется с целью обеспечения эпидемической безопасности питьевой и предотвращения передачи через воду возбудителей инфекционных заболеваний. Обеззараживание направлено на уничтожение патогенных и условно-патогенных микроорганизмов [3].

Oбeззapaживaниe вoды пpи пoмoщи кипячeния дoвoльнo pacпpocтpaнeнный cпocoб уничтoжeния микpoopгaнизмoв. Teмпepaтуpa в 70 гpaдуcoв Цeльcия убивaeт бoльшинcтвo микpoopгaнизмoв в тeчeниe пoлучaca, бoлee выcoкaя тeмпepaтуpa — oт 85 гpaдуcoв и вышe — в тeчeниe нecкoлькиx минут. Oбычнo дocтaтoчнo пpocтo дoвecти вoду дo кипeния — пoдaвляющee бoльшинcтвo микpoopгaнизмoв пoгибнeт. Heкoтopыe микpoopгaнизмы пoгибaют тoлькo пocлe тoгo, кaк вoдa пoкипит 5-10 минут. Дocтaтoчнo xopoшo пepeживaют выcoкиe тeмпepaтуpы яйцa глиcт, циcты простейших.

Cpeдняя эффeктивнocть дaннoгo cпocoбa oбeззapaживaния пpи кипячeнии в тeчeниe 15 минут — 99.99% для вcex патогенных гpупп, кpoмe нeкoтopыx виpуcoв, и бaцилл cибиpcкoй язвы.

Методы исследования.

В ходе работы изучены правила проведения отбора проб воды, органолеплические показатели качества воды (прозрачность, мутность, цветность, вкус и запах), технология приготовления питательных сред, методы санитарно- бактериологического анализа воды: метод поверхностного посева и метод последовательных разведений, подтверждена эффективность кипячения как средства обеззараживания воды [1, 2, 4, 6, 9].

Санитарно-бактериологические исследования воды складываются из определения степени обсеменённости (микробного числа) и обнаружения санитарно-показательных микроорганизмов. В отдельных случаях воду исследуют на наличие патогенных микробов.

Общую микробную обсеменённость (микробное число) определяют в 1 мл по числу колоний, выросших на чашке с мясо-пептонным агаром.

Данный метод определяет в питьевой воде общее число мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (ОМЧ), способных образовывать колонии на питательном агаре при температуре 37 °С в течение 24 ч, видимые с увеличением в 2 раза.

Большое значение для оценки пригодности воды для питья имеет обнаружение в ней болезнетворных микробов (колифагов), присутствие которых говорит о её загрязнении выделениями человека. Показателем фекального загрязнения является кишечная палочка. Для установления степени фекального загрязнения определяют титр кишечной палочки (coli-титр), то есть наименьший объём исследуемой воды, в котором обнаруживается кишечная палочка, и coli-индекс – количество кишечных палочек в 1 литре.

Этот этап исследования заключается в посеве методом Коха исследуемой воды и ряда ее десятикратных разведений в объеме 1 мл в стерильных чашках Петри на дифференциально-диагностическую среду Эндо и подсчёте формирующихся колоний, принимая во внимание, что каждая колония – потомство одной жизнеспособной клетки.

Исследование заканчивают постановкой оксидазной пробы [6]. Оксидазный тест заключается в следующем: на фильтрованную бумагу, смоченную соответствующим реактивом, наносят штрихом материал из 2-3 колоний со среды Эндо. Кишечная палочка не обладает оксидазной активностью и, поэтому, не изеняет цвет бумаги. Оксидазноположительные микробы вызывают посинение бумаги в течение одной минуты.

На основе полученных результатов сделаны выводы и разработаны рекомендации по пригодности воды из природных источников для питья и об эффективности кипячения как способа обеззараживания воды в походных условиях.

Основная часть.

Для исследованиябыли взяты пробыиз пяти источников: подземные воды (из родника водоохраной зоны у деревни Гридино), поверхностные воды (из реки Волга в районе Ипатьевского монастыря, из реки Кострома в районе 6-го Речного проезда, из пруда на ул. Шагова, 20) и атмосферные воды (дождевая вода в поселке Никольское).

Отбор проб воды проводили в стерильные стеклянные банки 0,5 л;каждую пробу воды отбирали в 2 банки. Одну часть проб прокипятили в течение 10 минут. Для дальнейшего исследования пробы перелили в стерильные пластиковые банки 120 мл и промаркировали (таблица 1).

Таблица 1.Маркировка проб воды

Затем провели органолептическуюоценку проб (прозрачность/мутность, цвет, запах). Результаты представлены в таблице 2.

Органолептические показатели позволяют определить наличие в воде загрязнений без использования сложных приборов и методов. Благодаря им на первом этапе исследований можно ориентировочно предположить тип загрязнения, его количество и происхождение.

Температура и цветность воды практически не влияют на качество жидкости, а мутность, прозрачность и запах при больших величинах делают воду неподходящей для употребления.

Таблица 2. Органолептические показатели проб воды

Наилучшие показатели имеет родниковая вода, как сырая, так и кипячёная: абсолютно прозрачная, без цвета и запаха. Наихудшие показатели обнаружены в пробах речной воды: мутность, жёлтый цвет, а у проб из реки Кострома ещё и слабый запах.В пробах воды 2.1., 3.1., 3.2., 4.2., 5.2., присутствует осадок, что свидетельствует о наличии солей и возможной загрязнённости сточными водами.

Таким образом, в результате органолептического анализа наилучшие показатели имеет только родниковая вода.

Для приготовления питательной среды Эндо взвешиваем 17,75 граммов Агар Эндо и добавляем их к 500 мл дистиллированной воды в коническую колбу. Перемешанную до однородности среду, доводим до кипения на разогретой плите, тщательно болтая. Далее среду фильтруем через ватно-марлевый фильтр и снова доводим до кипения. Остывшую до 40 градусов Цельсия готовую среду разливаем в стерильные чашки Петри над огнем спиртовки.

Выполняем посев на питательную среду: с помощью дозатора набираем воду из пробы, под приподнятую крышку чашки Петри над пламенем спиртовки впрыскиваем воду на поверхность питательной среды, равномерно распределяя.Крышку закрываем и чашку Петри подписываем. Готовые чашки Петри помещаем в термостат крышкой вниз при температуре 37 градусов Цельсия. Через 24 часа подсчитываем количество колоний в чашках Петри, результаты заносим в таблицу 3, рисунок 1, 2 (приложение).

В результате посева наблюдаем рост колоний в посевах из проб 2.1, 3.1, 4.1, 5.1, и отсутствие образований колоний в посевах из проб 1.1, 1.2, 2.2,3.2, 4.2, 5.2.

Таблица 3. Результаты посева проб воды а питательную среду

Выполняем постановку оксидазной пробы:на фильтровальную бумагу, смоченную реактивом, наносим материал из колоний, выросших на среде Эндо. Результаты представлены в таблице 4.

Кишечная палочка не обладает оксидазой активностью и, поэтому, не изменяет цвета бумаги.Оксидазоположительные микробы вызывают посинение бумаги в течение одной минуты.

В пробах 1.1, 1.2., 2.2., 3.2., 4.2., 5.2. роста колоний не наблюдалось. На этих пробах оксидазный тест не проводился.В пробах 2.1., 3.1., 4.1. оксидазный тест отрицательный, что свидетельствует о наличие кишечной палочки.В пробе 5.1. оксидазный тест положительный, что говорит об отсутствии кишечной палочки.

Таблица 4. Результаты оксидазной пробы

Готовим питательную среду для определения общего микробного числа, coli-титр и coli-индекс: 18 граммов питательного Агара добавляем в коническую колбу с 500мл дистиллированной воды, тщательно перемешиваем и доводим до кипения на разогретой плите. Далее фильтруем через ватно-марлевый фильтр и помещаем в автоклав на 40 минут при температуре 120 градусов Цельсия для стерилизации.Остывшую до 40 градусов Цельсия готовую среду разливаем в чашки Петри.

Готовим разведения: в пробирки наливаем по 9 мл дистиллированной воды и добавляем в 1 пробирку 1 мл исследуемой воды (разведение 1:10), тщательно перемешиваем.Из 1 пробирки 1 мл переносим новой стерильной пипеткой во вторую пробирку с 9 мл дистиллированной воды (разведение 1:100).Из 2 пробирки 1 мл переносим новой стерильной пипеткой в третью пробирку с 9 мл дистиллированной воды (разведение 1:1000). Из 3 пробирки 1 мл переносимновой стерильной пипеткой в четвёртую пробирку с 9 мл дистиллированной воды (разведение 1:10000).

Повторяем для всех проб и выполняем посев разведений на питательную среду в чашки Петри. Через 24 часа подсчитываем количество выросших колоний. Результаты заносим в таблицу 5 и определяем ОМЧ, coli-титр и coli-индекс.

Таблица 5. Результаты определения ОМЧ проб воды, coli-титр и coli-индекс

Общее микробное число – это количественный показатель, отражающий общее содержание мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов в 1 мл исследуемой воды. Определяем методом прямого подсчета выросших колоний.

ОМЧ – 37°С является важным интегральным санитарным показателем, который позволяет оценить общую микробную обсеменённость воды.

Сoli-титр – это минимальный объём воды в мл, в котором обнаруживается одна бактерия кишечной палочки.

Сoli-индекс показывает количество обнаруженных кишечных палочек в 1 л воды.

По количеству положительных проб по специальным таблицам ГОСТа 18963-73 определяют коли-титр и коли-индекс (Приложение А).Результаты проведённого исследования представлены в итоговой таблице 6.

Таблица 6. Итоговая таблица с результатами исследования

* КОЕ – колониеобразующие единицы – это показатель количества жизнеспособных микроорганизмов в единице объема.

* БГКП – бактерии группы кишечной палочки.

По бактериологическим показателям питьевая вода из открытых водоемов должна соответствовать следующим требованиям: общее количество бактерий в 1 мл неразбавленной воды не более 100, coli – индекс (количество бактерий группы кишечной палочки в 1 л воды) не более 3 особей, coli – титр (количество воды, содержащей 1 бактериальную клетку кишечной палочки ) – 300 мл.

Таким образом, по бактериологическим показателям безопасной можно признать только дождевую и озерную воду.

Заключение

Питьевая вода должна обладать высокими органолептическими показателями, не приносить вред здоровью человека и соответствовать нормам ГОСТ 2874-82 и СанПиН 2.1.4.1175-02.

В результате проведённого исследования абсолютно безопасной можно признать только родниковую воду, которую можно использовать даже в сыром виде. Она имеет высокие органолептические показатели: абсолютно прозрачна, без цвета и запаха. В ней отсутствуют микроорганизмы.

Допускается в экстремальной ситуации возможность использования и дождевой воды: её органолептические показатели и микрофлора находятся в допустимых нормативах.

Аналогичный вывод можно сделать относительно озёрной воды, в который даже не были обнаружены бактерии группы кишечной палочки.

Очень осторожно следует отнестись к использованию речной воды. По результатам проведённого анализа не рекомендуется использовать её в сыром виде в качестве питьевой: все показатели значительно превышают допустимые нормы.

Анализ проб кипячёной воды подтвердил соответствие нормативам всех проб исследуемой воды. Поэтому делаем вывод о стопроцентной эффективности кипячения как способа обеззараживания воды в походных условиях.

Таким образом, оказавшись в экстремальной ситуации без запаса питьевой воды, например, в туристическом походе необходимо подвергать всю воду кипячению. По возможности отыскать источник родниковой воды или использовать дождевую воду. Воду из открытых водоёмов: реки, озеро, использовать только в крайних случаях.

Цель проекта достигнута, работа выполнена полностью.

Список литературы

1. ГОСТ 24849-2014 Вода. Методы санитарно-бактериологического анализа для полевых условий. - введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2016 г.

2. Кулибина О.В. Методические материалы для подготовки к практическим занятиям по «Гигиене» / О.В. Кулибина : учебное пособие. – Я. ЯГМУ, https://studfile.net/preview/6204060/

3. Мазаев В.Т., Ильницкий А.П., Шлепнина Т.Г. Руководство по гигиене питьевой воды и питьевого водоснабжения / В.Т. Мазаев, А.П. Ильницкий, Т.Г. Шлепнина. – М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2008. – 320 с.

4. МУК 4.2.1018-01 Санитарно-микробиологический анализ питьевой воды. – М. Минздрав России, 2001.

5. Никифоров А. Ф., Кутергин А. С., Семенищев В. С., Никифоров С. В. Экологические основы охраны водных ресурсов: учебное пособие / А. Ф. Никифоров, А. С. Кутергин, В. С. Семенищев, С. В. Никифоров — Екатеринбург : Изд‑во Урал. ун‑та, 2019. — 192 с.

6. Руководство к лабораторно-практическим занятиям по микробиологии : учебное пособие. – К.: Военная академия РХБ защиты, 2009.

7. СанПиН 2.1.4.1175-02. Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников. Санитарно - эпидемиологические правила и нормативы. Утверждены Главным государственным санитарным врачом РФ 12.11.2002.

8. Ткаченко К.В. «Микробиология: конспект лекций» / К.В. Ткаченко / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.bookol.ru/nauka_obrazovanie/biologiya/165934/fulltext.htm

9. Ушакова И.Г., Геселько А.М., Широченко О.В., Анисимова С.А. Санитарно-бактериологические исследования качества воды / И.Г. Ушакова, А.М. Геселько, О.В. Широченко, С.А. Анисимова. – Статья, журнал «Наука о земле», 2013. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https://cyberleninka.ru/

ПриложениеА

Оборудование, расходные материалы, питательные среды, использованные в исследовании.

Оборудование.

Термостат для температурного режима (37 ± 1) °С

Весы лабораторные общего назначения 4 класс точности, с пределом взвешивания до 1000 г

Дозатор пипеточный

Спиртовка

Расходные материалы.

Пипетки, вместимостью 1,5, 10 мл с ценой деления 0,1 мл многоразового или одноразового использования)

Пробирки 50 мл одноразового использования

Чашки бактериологические (Петри) диаметром 90 мм

Питательные среды.

Агар сухой питательный на основе гидролизата мяса говяжьего

Среда Эндо-ГРМ для выделения энтеробактерий

ОКСИ тест-полоски для обнаружения оксидазы

Таблица ГОСТа 18963-73.

Таблица 1. Определение Coli -индекса бактерий группы кишечных палочек при исследовании  воды

Приложение Б

Рисунок 1. Посев проб воды на питательную среду

Рисунок 2. Подсчет выросших колоний на питательной среде Эндо и результат оксидазного теста

Приложение В

Рисунок3. Приготовление и посев разведений