Микроорганизмдердің суда таралуы

Микроорганизмдердің суда таралуы. Табиғатта кездесетін сулар — бактериялар мен саңырауқұлақтардың көп тараған екінші бір тіршілік ортасы болып есептеледі.

Суға әрқашан күн сәулесі әсер еткенмен микроорганизмдердің өніп-өсуі үшін аса қауіпті емес. Микроорганизмдер қалыпты тіршілік етуі үшін, суда қажетті қоректік заттар жеткілікті мөлшерде болу керек. Суда органикалық заттар неғүрлым көп болса, бактериялар да соғүрлым кеп кездеседі. Мәселен, ірі енеркәсіпті орталықтардан ағып өтетін өзен суларында органикалық заттар көп болады. Соған сәйкес бактериялар да көп кездеседі. Ал ондай өзен суларыиын, қа-лаға дейінгі жерлерінде бактериялар өте аз, қала ішіндегі бөлігінде бактериялар көп болатыны анықталған. Қаладан қашықтаған сайын су тағы да тазара бастайды. Мұндай өзенге жан-жақтан келіп қосылатын сулар таза болса, өзен суы да соғүрлым тазара түседі. Мәселен, Жайық өзенінің түрлі селолар орналасқан жеріндегі бір миллилитр суда 197 мыңдай бактериялар кездессе, сол оелодан біраз төменірек жердегі олардың саны 400 мыңға жетеді. Бүл ауыл-селоға жақын жерден өткен судың белгілі бір дәрежеде ластанаты-нын көрсетеді. Бактериялар санының осылай өзгеріп отыруы судағы органикалык заттардың мөлшеріне, су реакциясына (рН) және басқа да жағдайларға байланысты. Еділ өзенінің түрлі өнеркәсіп қалдықтарымен ластануын зерттегенде Р. Павлинова осындай жағдайды байқаған болатын. Өзеннің оң жақ жағасыыан 15 м қашықтықта судың бір миллилитрінде 1810 мың бактерия кездессе, сол жағадан 140 м жердегі олардың саны 1711-ге тең болған.
Өзен суына қарағанда оның түбіндегі балшықтар бактериялар-га байырақ келеді. Өзеннің жай ағатын жеріндегі бір грамм қүрғақ балшыкта 2250 миллиондай бактерия кездеседі, ал суы ағынды жердің балшығында олардың саны 470 миллионға жетеді. Өзеннің ескі арналарында, өсімдіктер кәп әсетін жерлердегі 1 г балшықтағы бактериялардың саны 2830 миллиондай болады. Кейбір ақпайтын суларда да бактериялар белгілі бір заңдылықпен таралады. Кел немесе тоған сулардың жиектерінде бактериялар саны оның ортасына қарағанда көбірек.
Жауыннан кейін бактериялар саны көбейіп кетеді. Егер де жауынға дейін судың 1 мл-т 8 бактерия кездессе, жауыннан кейін оның саны 1223-ке жетеді. Күн ашық кезде бүған керісінше бола-ды. Жағадан 1000 м кашықтықта ашық күндері бір миллилитр суда 28 бактериядай кездессе, бүлыңғыр, бұлтты күндері олардың саны 1229-ға жетеді.
Бактериялар саны судың беткі қабатынан түбіне дейінгі тереңдікте бірдей болмай, өзгеріп отырады. Әдетте судың бетінен есептегендегі 5—20 см-лік тереңдігінде бактериялар саны аса кәп болады (26-таблица).
26-таблица Көл суында бактериялардың таралуы

Сөйтіп су неғұрлым тереңнен алынса, соғұрлым бактериялар саны да аз болады. Сонымен іқатар жыл маусымдары да бактериялардың суда таралуына едәуір әсер етеді. С. И. Кузнецовтың зерттеуіне қарағанда бактериялардың ең көп болатын мерзімі май жоне июль айлары. Бірақ бұл кезде органикалық заттар мөлшері көп болмайды (27-таблица).
27 — т а б л и ц а Зерттеу мерзіміне байланысты микроорганизмдер тобының өзгеруі

Көл түбіндегі балшықта да бактериялар мол болады. Кейде бір грамм балшықтағы олардың саны 200-400 миллионға дейін жетеді. Әрине, балшықтың тереңдігіне байланысты бактериялар саны да өзгеріп отырады. Балшык неғұрлым тереңіректен алыкса, соғұрлым микробтар саны да азая түседі. Балшықтың беткі қабаты бактерия-ларға бай. Осы беткі қаібатты бактериялар жарғак сияқты жауып тұрады. Онда көбінесе күкірт және темір бактериялары кездеседі. Күкірт бактерияларының маңызы зор, өйткені балшықтан бөлінетін сутегін олар бірден күкірт қышқылына дейін тотыктырып, күкірт сутегін суға тарап кетуден сақтап қалады. Егер де күкірт бактериялары м9ндай қызмет атқармаса, күкірт сутегі суға жайылып, ондағы тіршілікке қауіп төндіреді. Кейде осындай жағдайдан балықтар қырылып кетеді.

Көл түбіндегі балшық бетінде бактериялардың көп бо.луы, оның кұрамында едәуір мөлшерде өсімдіктер мен жануарлар қалдықта-рының болуынан. Олар бактериялардың тіршілігіне қолайлы жағ-дай жасайды. Егер бұл жерде ауа болса, бактериялар бұдан да көп болар еді. Ауаның тапшылығы бұл жерде анаэробты бактериялардың өніп-өеуіне мәжбүр етеді. Сонымен қатар көбінесе метан мен сутегін түзетін клетчатка ыдыратушы бактериялар көп кездеседі. Оларды өсімдіктер қалдықтары мол кез келген сулардан кездестіруге болады. Сол сиякты бүл жерде нитраттарды және сульфаттарды тотықсыздандыратын бактериялар да тІршілік етеді.
Бір грамм балшықта 100 мыңнан бір миллионға дейін сульфаттарды тотықсыздандыратын, 10-нан 100 мыңға дейін тион бактериялары, 10-нан 100 мыңға дейін шіріту бактериялары, 1000 шамасында нитрификациялаушы бактериялар, 10-нан 100 мыңға дейін денитрификациялаушы бактериялар, 100 шамасында клетчатка ыдыратушылар кездеседі.
Сонымен қатар онда метан мен сутегін тотықтыратын, май қыш-қылы ашу процесін тудыратын, анаэробты жағдайда атмосфера азотын сіңіретін бактериялар да кездеседі. Зерттеулерге қарағанда суда кебінесе спора түзбейтін бактериялар кездессе, балшықта спора түзушілер басым. Балшық неғұрлым тереңірек орналасса, соғүрлым онда сяора түзуші бактериялар да көп болады.
Микроорганизмдер теңіз бен мүхит суларында, әсіресе олардың жағалауларында көп кездеседі. Жағадан қашықтаған сайын олардың саны азая береді. Шамамен 1 мл суда 1000 бактерия бар деп есептегенде бір шаршы километр суда бір тоннадай бактерия кез-деседі. Олар судағы басқа тірі организмдерге әсерін тигізбей қоймайды.
Суда бактериялар тек ондағы органикалык және минералды заттарды өзгеріске түсіріп қана қоймайды, сонымен катар балық-тарға кажетті қоректік заттар қорының аралық звеносы болып есептеледі. Мәселен, саяздау теңіз суының бір миллилитрінде 250 мыңдай бактериялар кездеседі. Егер су қа!баты 10 метр болса, оның бір шаршы километрінде бір тоннадан аса бактериялар болады. Мүндай мөлшердегі қоректік заттар балықтардың таралуына да үлкен әсер етеді. Теңіз балшығы да бактерияларға ете бай келеді, В. С. Буткеевичтің зерттеуіне қарағанда 225 м тереңдікте жатқан балшықтың бір грамында 367,4 миллион бактериялар кездеседі. Әрбір грамм балшықтағы олардың салмағы 0,3 жг-ға тең болады. Б. Л. Исаченконың солтүстік мүзды мүхиттағы микроорганизмдерді зерттеу жүмыстары бактериялардың жағадан едәуір қашықта және әжептәуір тереңдікте де кездесетінін дәлелдеді.
Ол нитрификациялаушы бактерияларды 65, кейде 100 м терең-діктен де тапты. 180 м тереңдіктен Б. Л. Исаченко нитраттарды бүлдіруші денитрификациялаушы және күкірт қышкылы түздарын тотыксыздандыратын, тіпті атмосферадағы азотты да сіңіретін бак-терияларды кездестірді.Азот сіңіруші бактериялар судағы балдырлармен бірлесіп тіршілік етуі мүмкін.
Жалпы теңіз суларында 2—3% ас түзы бар. Осындай ортада жақсы тіршілік ететін бактериялар тобы болады. Кейбір зерттеулерге қарағанда теңіз бактериялары 0,6% ас тұзы бар ортада да тіршілік ете алатыны аньиқталды.
Жайдақ жерлерде кездесетін суларға қарағанда, артезиан және жер аеты қайнар суларында баіктериялар аз болады. Бүлай болатын себебі су топырақ арқылы өткенде, яғни сүзілгенде бактериялардан біршама тазарады. Ал жер асты суына бірлі-жарымды өткен бактериялар онда тіршілік ете алмайды. Себебі мұндай суларда микроорганизмдерғе қорек болатын органикалық заттар болмайды. Кохтың әдісімен зерттегенде, бір миллилитр осындай судан небары оншақты бактерия та’былған.
Сонымен қатар ауасы шаң-тозаңсыз жерде жауған жауын суында және қарда бактериялар өте аз болады. Бұлардың бір миллилитрінде баржоғы оншақты бактерия кездеседі. Ал ауасы лас, шаңтозаңды қалаларға жауған жауын суында немесе қарда бактериялар көп болады. Бұлардың 1 мл-ле онна*и бірнеше жүзге дейін бактериялар кездеседі.
Тұрмыста қолданыльгп жүрген құбыр суында да бактериялар кездеседі. Егер артезиан суы пайдаланылса, оны сүзбесе де бактериялар өте аз болады. Мәселен, ауыз-су түрлі езендерден алынатын болса, ондай суды алдын ала арнаулы сүзгіден өткізу керек. Сүз-гіден әткен суда бактериялар саны азда болса кемиді. Қабылданған шама бойынша 1 мл-ле 100-ге жуық, бактериялар бар су жақсы, ішуге жарамды су болып есептеледі. Ал бактериялар саны 500-ге дейін жетсе, күдікті су болып есөптеледі. Ағын сулардағы бактериялар саны да өзгеріп отырады.
Алғашында судың өздігінен тазаруын қымыстылар күн сәуле-сінің әсерімен байланыстырған болатын. Б9л болжам дүрыс болмай шықты. Өйткені күн сәулесі тек ақпайтын түнық суларда ғана күшті әсер ететіні анықталды. Ал бактерияларға және органикалық қалдықтарға бай сулар әдетте ылай болады. М9ндай суларға күн сәулесі өтпейді. Әсіресе бетінен тереңірек қабаттағы бактерияларға күн сәулесі мүлде әсер етпейді. Жалпы әзендердің өздігінен тазаруы толып жатқан жағдайларға байланысты. Солардың ішінде ең маңыздылары: 1) келіп қосылатын жылға сулары мен өзен суының сұйылуы; 2) микроорганизмдердің қоректенуі нәтижесінде органикалық затардың қауырт азаюы; 3) кейбір қарапайымдардын, бактериялармен коректенуі. Міне бүл жағдайлардың барлығы өзендегі бактериялар санының азаюына, яғни судың «өздігінен» тазаруына әкеліп соқтырады.
Ластанған судың биологиялық жолмен тазаруы. Қандайда болмасын судың өзіндік бір биологиялық «қауымы» болады. Бұл организмдер «қауымы» тұрақты болмайды, қайта орта жағдайларына сәйкес езгеріп отырады. Сондыктан да олар орта жағдайларына байланысты бірнеше экологиялық топтарға бөлінеді. Олар судағы органикалық заттардың өзгеруімен байланысты баска организмдермен алмасып отырады. Осыған сәйкес әрбір судың ластану дәрежесі анықталады, яғни олар жеке сапробты аймақтарға ажыратылады. Осы сапробтық аймақтарға қарай отырып, ондағы тіршілік жағдайларын анықтауға болады. Мұнда «сапробтық» деп белгілі бір дәрежеде минералданған және қажетті концентрациялы органикалық заттары бар, белгілі бір организмдер ғана тіршілік ететін судың жинақталған физиологиялық ерекшеліктерін айтады. Осы ерекшеліктерге байланысты кез келген суда сапробтық зоналардың белгілі бір ретпен алмасып отыратынын байқау қиын емес.
Бірінші — полисапробтық аймақ немесе өте ластанған аймақ. т Мұндай су өсімдіктер мен жануарлардың қалдықтарына бай келеді. Суда белок, еріген қанттар, пектин заттары, клетчатка және баоқада косылыстар көп болады. Осы аймақта анаэробтық шіру процесі өте күшті жүреді. Әриые тіршілік ететін организмдер де органикалық заттардың көп мөлшеріне, олардан бөлінетін көмір қышқыл газына, метанға, күкірт сутегіне аса төзімді болады. Айтылған белок, клетчатка заттары бүл аймақта шіру процесіне ұшырайды. Оттегі болмайды. Сондықтан да мүнда анаэробты бактериялар көп. Мәселен судың 1 мл-ле бір миллионға жуық бактериялар кездеседі.
Екінші — мезосапробтық зона. Бұл аймақта органикалық заттардың минералдануы әлі де болса жүріп жатады. Бірақ мұндағы белок заттары мен углеводтар қүрам бөліктеріне ажыраған күйінде болады. Сондықтан да тотығу процесі жүріпі жатады. Әсіресе, аммиактың азот қышқылына дейін тотығуы өте куатты жүреді. Органикалық заттардың қалғаны көмір қышқылына айналады. Судың бұл аймағының 1 мл- нен 100 мыңдай бактерияны кездестіруге болады.
Үшінші — олигосапробтық аймақ. Ол органикалық заттарға кедей, тірі организмдері өте аз, таза су. Бұл аймақ суының бір миллилитрінде 10-нан мыңға дейін бактериялар болады. Аммиактың азот қышқылына, күкірт сутегінің күкірт іқышқылына тотығуы аяқталады. Аймақтың ерекшелігі — онда темірдің шала тотығының темір тотығына айналу процесі жүреді. Тотықтыру процесін жүргі-зетін — темір бактериялары. Сондықтан да олар бұл зонаның негіз-гі көрсеткіші болып есептеледі.
Ірі өндіріс орталықтарында, халқы көп қалалы жерде түрлі қалдықтардың көп болуына байланысты сулар да едәуір ластанады. Сондықтан зығырды әңдеген суды өзенге немесе көлге ағызып жіберуге болмайды. Өйткені мұндай сумен су ластанып, санитарлық-гигиеналық ережелер де бүзылады. Қалдық сулар табиғи суларға қосылу үшін міндетті түрде тазартылу керек. Ластанған суды тазартудың ең бір қараіпайым әдісі — сүзуші далаларда немесе суармалы далаларда биологиялық жолмен тазарту болып саналады. Сүзуші далаларда лас суды тазарту үшін алдын ала физикалық, химиялық касиеті қолайлы жерлерді таңдап алып, қалыңдығы 2 метрдей топырақ қабатынан баяу өткізіледі. Лас су алдымен шіру процесіне бейім түратын органикалық заттардан тазарады да, топырақ астындағы грунт суына барып қосылады. Бұл тәсіл таңдалып алынған топырақтың механикалык және биологиялық қасиеттеріне негізделген. Осындай топырақтағы ұсақ саңылаулары көп қалың қабат органикалық түйірлерді механикалық жолмен ұстап қалады. Ал шіріту бактериялары оргаиикалық қалдықтарды өте қуатты түрде минералдандырады. Сүзгі даласына, ірі түйіршікті қүмдақ топыраіқ алынады. Бұл мақсатқа шымтезекті де пайдалануға болады. Москва түбінде осындай далада қалыңдығы 1,6 метрдей құмдақ және шымтезек топыраіқтар колданылады.
Сузу даласында біраз мөлшерде лас суларды тазартуға мүмкін-.дік бар. Бірақ сүзіліп қалған қалдықтағы бағалы тыңайтқыштық қасиеті бар заттар пайдаланылмай қалады. Ондай заттарды пайдалану үшін қазір суару алаңдарын жасайды. Ол жерді екіге бөледі. Бірінші бөлігінде суды сүзу жүзеге асырылса, ■екіншісінде, ауыл шаруашылык дақылдары егіледі. Ал келесі жылы сүзу дала-сына дақылдар егіледі де, екінші бөлігін лас суды сүзу үшін пайдаланады.
Лас судың әрбір текше метрінде шамамен 0,1 кг азот, 0,06 кг калий жәие 0,02 кг фосфор қышқылы кездеседі. Егер бір гектар капустаның бүкіл вегетациялық дәуіріне 150 кг азот, 220 кг калий және 100 кг фосфор қышкылы қажет болса, онда суармалы алаңға небәрі 6—8 мың текше метр лас су жіберсе болғаны. Одан қалған тыңайтқыш заттар жоғарыда көрсетілген өсімдіктің қажетін бүкіл жаз бойына өтей алады.
Суармалы алаңға бау-бақша өсімдіктерін, ормандық ағаштарды да егуге болады. Мүнда дақылдар көктем мен жазда ғана өсірілуі тиіс. Сүзілгеннен кейін су жақсы тазарады, әрі бактериялар саны азаяды. Егер де сүзу даласына жіберілген лас судың \-мл 2 миллионға жуық бактерия болса, сүзілгеннен кейінгі олардың саны бастапқы мөлшерінің оннан біріне де жетпейді. Осындай тиімді жағына қарамастан бүл тәсілдің айта қаларлықтай кемшіліктері бар. Ірі калалардан өтетін лас ісуларды тазартуға өте көлемді сүзу даласы керек. Ал қала айналасында жердің тапшы болуы бүл процесті жүзеге асыруға кедергі жасайды. Соңғы жылдарда лас сулар-ды тазарту үшін өнімділігі аса жоғары, ішінде активті балшықтары бар арнаулы аэросүзгілер және аэротэнктер қолданылады. Азро-тэнктер лас су толтырылған ішінде үрлейтін аса қуатты насостар орнатылған бассейндер. Аэрофильтрлер ауа үрлегенде оны токтау-сыз өткізіп түратын саңылаулы сүзгілер. Аэрофильтрден өткен суда-ғы түрлі түйіршіктер активті балшық әсерінен түнбаға шөгеді де су мүлде тазарып, мөлдірленеді. Әдетте лас су бүл тәсілмен 4—6 сағат ішінде тазарып шығады. Лас судың осындай тез арада таза-рып шығуы активті балшық қүрамында болатын бактериялардың қызметіне байланысты. Бір грамм іқүрғақ балшықта 1000 миллиард бактериялар кездеседі. Ондағы бактериялардың топтары да әр түрлі болып келеді. Тіпті ортаға талғампаз нитрификациялаушы бактериялардың сондай балшықтың бір грамындағы саны 30 мил-лионға жетеді. Сондықтан осындай активті балшық жан-жақты зерттеліп, оның құрамында әр түрлі заттардың бар екені анықтал-ды. Олардың мөлшері кұрғақ затқа шавданда мына темендегіше болады:
Күлдер 15,58
Кремний қышқылы3,98
Темір тотығы 1.58
Фосфор қышқылы.2,15
Органикалық азот 3,61
Шикі май 2,51
Май қышқылдар0,39
Микроскоппен қарағанда активті балшык қүрамындағы көптеген бактерияларды, әсіресе олардың аэробты түрлерін көруге болады. Сонымен қатар түрлі ферменттер де кездеседі.
Жалпы осындай әдіспен тазартылған суда аз мөлшерде болса да, органикалық заттар мен бактериялар кездеседі. Әрине бүлардың ішінде ауру іқоздырушы микробтардың болуы ықтимал, Сондықтан ол суды хлормен дезинфекциялайды. Судың миллион бөлігіне бес бөлік активті хлорды қосқанда 15 минут ішінде барлық бактериялар қырылып кетеді. Хлор көзі ретінде хлорлылау известъ қоданылады (СаСЬОг). Түрмыста қолданылып жүрген суьщьізды да дәл осылайша дезинфекциялайды.
Кейбір қалалардың маңында лас сулардан тазартылған тоғандар да жасалады. Оның тереңдігі бір метрдей болады. Бұған жіберген лас суға алдын ала белгілі мөлшерде, яғни таза судың үш бөлігіне бір бөлік лас су қосылады. Әр гектар таза тоған суына шамамен 300 текше метрдей лас су жіберуге болады. Көбінесе мүндай тоған суларын ағызып отырады. Соның нәтижесінде ол 8— 10 күн ішінде-ак тазарып шығады. Егер осындай тоған суының әрбір гектарына 500 данадан тұқы балық жіберсе, онда жаз бойына 500 /сг-дай қосымша өнім алынады. Сондықтан да қала маңындағы тоған суының халықты балықіпен камтамаісыз етуде зор маңызы бар.
Судың жарамдылығын анықтауда тек бактериялардын, жалпы саны ғана емес, ауру қоздырушы микробтар мөлшерін еске алу керек. Ол үшін Эйкман үсынған «ішек таяқшасының титрі» арқылы су жарамдылығын анықтауға болады. Судың ішек таяқшасы кездесетін ең аз мөлшерін «титр» деп атайды. Егер «титр» 0,01 мл-ге тең болса, онда мүндай судың бір миллилитрінде ішек таяқшасы-ның 100 клеткасы болады. Әр түрлі дәрежеде ластанған суда ішек таяқшасының титрі де түрліше. Лас суларда ол 0,0000 001 мл-ге, ал ауыз суда 5000 мл-ге тең. Түрмыста пайдаланатын судың бір литрінде оның небары 2 клеткасы кездеседі.