XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование воды централизованного и нецентрализованного водоснабжения Костромы и Костромской области

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Груздева А.А. 1Белова Д.А. 2Широкова А.Е. 3Смирнов Е.А. 3

---

1ДТ "Кванториум" Кострома

2ДТ"Кванториум"

3ДТ"Кванториум"

Михина Н.В. 1

---

1ДТ "Кванториум" Биоквантум

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Вода всегда была одним из важнейших ресурсов цивилизации, и в этом смысле положение не изменилось и сегодня. Вода — очень распространённое вещество на Земле, 71 % поверхности которой покрыто водой. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания [6].

В нашем современном мире, очень много различных источников воды. Она может продаваться в магазинах, она течёт дома в кране и занимает 70% всей земной поверхности. Неудовлетворительное качество, связанное в том числе с наличием патогенных микроорганизмов в водопроводной и сточных водах, может привести к негативным последствиям, среди которых наиболее опасным является риск появления заболеваний. Это означает, что качество жидкости напрямую влияет на самочувствие, функционирование организма, а также продолжительность человеческой жизни. [5].

Качество питьевой воды в Российской Федерации 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» [3]. В нормативной документации описаны требования к микробиологическим показателям качества воды (Таблица 1).

Таблица 1.Требования к микробиологическим показателям качества воды.

Источники воды в природе.

К природным источниками воды относятся атмосферные, подземные и поверхностные воды, а также ледники (Рисунок 1).

Атмосферные воды представлены атмосферными осадками: дождь и снег. Эти воды слабо минерализованы, очень мягкие, содержат мало органических веществ и свободны от патогенных бактерий.

Подземные воды делятся на почвенные воды, грунтовые воды, межпластовые подземные хранилища воды. Подземные воды могут самостоятельно выходить на поверхность земли. В таком случае они носят название родников, из которых образуются ключи или ручейки.

Поверхностные воды стекают по естественным уклонам к более пониженным местам, образуя проточные и непроточные водоемы: ручьи, реки, проточные и непроточные озера. Открытые водоемы питаются не только атмосферными, но частично и подземными водами. [6].

С эпидемиологической точки зрения все открытые водоемы потенциально опасны, т.к. открытые водоемы подвержены загрязнению извне, поэтому, особенно сильно загрязняется вода в участках водоема, лежащих у населенных пунктов и в местах спуска сточных вод. Поэтому мы и проводим данный эксперимент, чтобы посмотреть, насколько загрязнена вода патогенными микроорганизмами. Для этого мы решили взять различные пробы воды и проверить ее по микробиологическим показателям.

Актуальность темы обоснована тем, что качество питьевой и не только питьевой используемой воды напрямую влияет на самочувствие, функционирование организма человека, а также на продолжительность человеческой жизни.

Целью проекта является исследование проб воды из централизованных и нецентрализованных источников города Костромы и Костромской области на наличие микроорганизмов, а также создание рекомендаций.

Объект исследования – пробы воды из централизованных и нецентрализованных источников.

Предмет исследования – микробиологические показатели проб воды из централизованных и нецентрализованных источников.

Гипотеза: воды централизованного водоснабжения чище, чем воды нецентрализованного водоснабжения.

Задачи:

Изучить методы отбора проб воды

Изучить методы микробиологического посева (прямой и непрямой)

Провести микробиологический анализ воды из централизованных источников г. Костромы и Костромской области

Провести микробиологический анализ воды из нецентрализованных источников Костромской области

Глава I. Методические рекомендации о проведении отбора проб воды и санитарно-бактериологического исследования воды.

1.1. Правила проведения отбора проб.

Для отбора проб воды используют стерильные ёмкости, которые открывают перед отбором. После наполнения ёмкость закрывают стерильной пробкой. Во время отбора пробка и края емкости не должны чего-либо касаться. Ополаскивать посуду запрещается. Пробу маркеруют с указанием места, даты, времени сбора пробы. Из открытых водоемов воду берут с помощью специальных бутылей или батометров, снабженных грузилами. Пробу воды рекомендуют брать на глубине 10-15 см от поверхности (так как поверхность подвергается воздействию атмосферных факторов) и на расстоянии 1,5 м от берега (вода у самого берега может быть загрязнена микрофлорой почвы) [2].

Отбор проб водопроводной воды. Для отбора проб водопроводной воды используют стерильные флаконы вместимостью 500 мл, закрытые ватно-марлевыми пробками и покрытые бумажными колпачками. Кран предварительно обжигают тампоном, смоченным спиртом, после чего воду спускают в течение 10-15 мин и набирают во флаконы. Заполненные флаконы закрывают стерильными пробками [3].

1.2. Приготовление питательных сред

Питательные среды в микробиологии — это субстраты, на которых выращивают микроорганизмы и тканевые культуры. Они применяются для диагностических задач, выделения и изучения чистых культур микроорганизмов, получения вакцин и лекарств, для других биологических, фармацевтических и медицинских целей.

Приготовление сред происходит с использованием сухих питательных сред промышленного производства. Готовим, следуя указаниям на упаковке производителя, химической термостойкой посуде с применением дистилированной воды.

1.3. Санитарно-бактериологические исследования воды.

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. [2].

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

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 [7].

Основная часть

Глава 2. Санитарно-бактериологическое исследование проб воды.

2.1. Отбор проб воды

После изучения источников воды в природе, мы решила отобрать пробы из двух источников централизованного водоснабжения и из двух источников нецентрализованного водоснабжения: вода из крана п. Караваево Костромской области, вода из крана ДТ Кванториум г. Кострома, вода из реки Сендеги п. Караваево Костромской области, вода из колонки деревни Гридино Костромской области. [Приложение 2, Рис.3.1.]

Вода из крана п. Караваево

Вода из крана ДТ Кванториум города Костромы

Вода из реки Сендеги п. Караваево Костромской области

Вода из колонки деревни Гридино

Отбор проб проводился в стеклянные банки объемом 0.4 л

2.2. Приготовление питательной среды Эндо

Мы размешали 3,55 г среды в 0.1 л (100 мл) дистиллированной воды и кипятили 2-3 мин до полного расплавления агара. Затем профильтровали через ватно-марлевый фильтр и снова довели до кипения. Охладили смесь до температуры 45-50 градусов Цельсия и разлили в чашки Петри слоем 5-6 мм. После застывания среды чашки подсушили при температуре 37 градусов Цельсия в течение 40-60 мин.

2.3. Прямой посев на питательную среду Эндо в чашках Петри

Мы зажгли спиртовку и набрали необходимое количество воды из пробы при помощи дозатора. Приподняли крышку чашки Петри над пламенем спиртовки и быстрым движением впрыснули воду на поверхность питательной среды, равномерно распределяя. Затем быстро закрыли крышку и подписали чашки Петри. В конце мы поставили чашки в термостат крышкой вниз на 24 часа при температуре 37 градусов Цельсия. Спустя сутки достали чашки Петри из термостата и подсчитали количество колоний в чашках Петри [Приложение 6, Рис.3.8] , а результаты занесли в таблицу № 2.

Таблица №2. Результаты посева проб воды в питательную среду Эндо.

В результате посева наблюдаем рост колоний в посевах из проб 3 и 4, и отсутствие образований колоний в посевах из проб 1 и 2.

По результатам данного посева проводим оксидазный тест проб, в которых наблюдаем рост колоний микроорганизмов.

2.4. Постановка оксидазной пробы

ОКСИтест – индивидуальный тест для обнаружения бактериальной цитохромоксидазы

В присутствии цитохромоксидазы N, N-диметил-1,4-фенилендиамин вступает в цветную реакцию с альфа-нафтолом с образованием индофенолового синего. Железо, содержащееся в молекуле цитохрома, ответственно за процесс его окисления/восстановления.

Мы сняли хорошо изолированную колонию тестируемого штамма с плотной питательной среды и микробиологической петлей втерли её в диагностическую зону полоски. Просмотрели цветную реакцию в течение 30-60 секунд и занесли данные в таблицу 3.

Таблица 3. Результаты оксидазной пробы.

В пробах 1 и 2 роста колоний не наблюдалось. На этих пробах оксидазный тест не проводился.

В 4 пробе оксидазный тест отрицательный, что свидетельствует об отсутствии кишечной палочки.

В 3 пробе оксидазный тест положительный, что говорит о наличие кишечной палочки [Приложение 4, рис. 3.4.].

2.5. Непрямой посев на среду Эндо.

Пробу мы пропускали через фильтр мембранного типа в асептических условиях, а он в свою очередь удерживал микроорганизмы, содержащиеся в пробе. Далее помещали фильтр в чашку Петри и инкубировали в течение одного-двух дней температуре в 37 градусов Цельсия. Данные были занесены в таблицу №4. Затем проводили окраску мазков колоний по Граму [Приложение 4, Рис. 3.5.; Приложение 5, Рис. 3.6. и 3.7.].

Таким образом, выполнение анализа проводилось с помощью мембранных фильтров, сквозь которые проходил испытуемый образец. Для инкубирования при температуре 37 °C отводилось 48 часов.

Таблица 4. Результаты посева проб воды в питательную среду Эндо.

В результате посева наблюдаем рост колоний в посевах из проб 3 и 4, и отсутствие образований колоний в посевах из проб 1 и 2.

2.6. Приготовление питательного агара

Мы развели 40 г сухой среды в 0.1 л (100 мл) дистиллированной воды и кипятили до полного расплавления агара. Затем профильтровали через ватно-марлевый фильтр и стерилизовали при температуре 121 градус Цельсия в течение 15 мин. Охладили смесь до температуры 45-50 градусов Цельсия и разлили в чашки Петри слоем 5-6 мм.

2.7. Приготовление и посев разведений, определение микробного числа в пробах воды, coli-титр и coli-индекс

В пробирки налили по 9 мл дистиллированной воды. В 1 пробирку внесли 1 мл исследуемой воды (разведение 1:10) и тщательно перемешиваем. Из 1 пробирки 1 мл перенесли новой стерильной пипеткой во вторую пробирку с 9 мл дистиллированной воды (разведение 1:100). Из 2 пробирки 1 мл перенесли новой стерильной пипеткой в третью пробирку с 9 мл дистиллированной воды (разведение 1:1000). Из 3 пробирки 1 мл перенесли новой стерильной пипеткой в четвёртую пробирку с 9 мл дистиллированной воды (разведение 1:10000) [Приложение 3, Рис.3.2.]. Были сделаны повторы для всех проб. Посев разведений выполнили аналогично пункту 2.3.

Через 24 часа подсчитали количество выросших колоний в чашках Петри. [Приложение 3, Рис.3.3.] Результаты занесли в таблицу 5 и определили ОМЧ, 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. Определяю 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.

Таблица 5.

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

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. [Приложение 2, Таб. 1]

Таким образом, по бактериологическим показателям безопасной мы можем признать только воду из крана Кванториума.

Заключение

Выводы и рекомендации.

На основании проведенных нами исследований были сделаны следущие выводы:

С помощью прямого и непрямого посева на питательную

среду Эндо мы наблюдали рост колоний в пробах из реки Сендеги и в пробах из колонки деревни Гридино.

Оксидазный тест показал наличие кишечной палочки в пробах

из реки Сендеги и отсутствие наличия кишечной палочки в пробах из колонки деревни Гридино.

Общее микробное число в каждой взятой нами пробе (вода из крана Кванториума и Караваева, из реки Сендеги и местной Гридинской колонки) было выше 200 колоний. Это не соответствует нормам ОМЧ.

Таким образом, по бактериологическим показателям питьевая вода из открытых водоемов должна соответствовать следующим требованиям: общее количество бактерий в 1 мл неразбавленной воды не более 100. Пробы, взятые нами из реки Сендеги и набранные с колонки в деревне Гридино, являются наиболее загрязненными, а пробы, взятые нами из крана п. Караваево и из крана ДТ Кванториума г. Костромы являются наиболее чистыми по микробиологическим показателям.

На основании полученных нами результатов, мы подтвердили нашу гипотезу о том, что вода централизованного водоснабжения чище, чем вода нецентрализованного водоснабжения.

Мы рекомендуем Вам, в целях безопасности, перед применением водопроводной воды, слить ее в течение нескольких минут, т. к. в трубах она быстро застаивается, что способствует росту патогенных микроорганизмов. Дать воде отстояться в открытом сосуде, чтобы улетучился остаточный хлор. Затем профильтровать её через любой фильтр. Даже простейшие фильтры накопительного типа, лучше, чем ничего. Фильтрование позволит удалить из воды взвесь и часть микроорганизмов. Если же нет возможности профильтровать, существует простой альтернативный вариант кипячения воды.

Также, мы не советуем вам купаться в реке Сендега Костромской области, т.к. её загрязнение превышает санитарные нормы. Купайтесь в проверенных и надежных местах.

Список использованных источников и литературы

1. Водный кодекс Российской Федерации (с изменениями на 2 августа 2019 года) (редакция, действующая с 5 декабря 2019 года). – М. 2020.

2. 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. – М. Стандартинформ 2019.

3. 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. – М. 2003.

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

5. Проект Федерального закона N 284071-4 "Специальный технический регламент "О питьевой воде и питьевом водоснабжении" (ред., внесенная в ГД ФС РФ, текст по состоянию на 29.03.2006). – М. 2006.

6. Водные ресурсы и их охрана. Значение воды в хозяйственной деятельности человека. Водоснабжение и водопотребление, классификация воды. Источники загрязнения воды и нерациональное использование водных ресурсов. [Электронный ресурс]: Государственное Унитарное Предприятие "УЗБЕКГИДРОГЕОЛОГИЯ". // URL:http://hydrogeology.uz/2017/05 (дата обращения: 19.09.2021).

7. Ткаченко К.В. «Микробиология: конспект лекций» [Электронный ресурс] // URL:https:/www.bookol.ru/naukaobrazovanie/biologiya/165934/ fulltext.htm (дата обращения: 19.09.2021).

Приложение 1.

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.

-Среда Эндо-ГРМ для выделения энтеробактерий

-Среда БТН-агар

-ОКСИ тест-полоски для обнаружения оксидазы

Приложение 2.

2.Таблицы

Таблица 1.

Определение Coli -индекса бактерий группы кишечных палочек при исследовании  воды. ГОСТа 18963-73.

3. Рисунки

Рис. 3.1. Отбор проб воды из крана ДТ Кванториум и реки Сендега

Приложение 3.

Рис. 3.2. Приготовление разведений воды для посева

Рис. 3.3. Посевы на питательный агар

Приложение 4.

Рис. 3.4. Результат оксидазного теста.

Рис. 3.5. Микроскопия окрашенных по Граму мазков проб из реки Сендега

Приложение 5.

Рис. 3.6. Микроскопия окрашенных по Граму мазков проб воды из крана п. Караваево

Рис. 3.7. Микроскопия окрашенных по Граму мазков проб воды из крана ДТ Кванториум

Приложение 6.

Рис. 3.8. Посев на среду Эндо из реки Сендега и из крана п. Караваево