Биоиндикаторы антропогенного загрязнения
окружающей среды
Одним из основных вопросов охраны окружающей среды является количественная оценка влияния загрязнителей воздуха, воды и почвы на состояние здоровья населения. Эта оценка позволяет получить параметры для характеристики последствий неблагоприятного влияния на животный и растительный мир, в том числе и на здоровье населения, а также оценить эффективность мероприятий по охране биосферы от загрязнения.
Среди методов, позволяющих оценить степень загрязнения окружающей среды, широко применяется биоиндикация.
Биоиндикация прошла многовековой путь развития. Первые наблюдения в этой области сделали еще ученые в античный период. Они обратили внимание на связь характерных параметров развития растений с условиями, в которых они развивались.
Биологические индикаторы интересны тем, что реакция живого организма позволяет оценить антропогенное влияние на среду обитания живого мира в показателях, отвечающих реальным условиям.
Физические факторы или химические соединения, воздействуя на окружающую среду, иногда очень сильно модифицируются факторами живой и неживой природы, в результате этого их окончательное влияние не всегда можно правильно ценить.
Биоиндикаторы же дают точную оценку загрязнения, которое не всегда может быть учтено при учете параметров, характеризующих состояние среды.
Биоиндикация используется при контроле загрязнения воздуха, воды, почвы, используется в сельском и лесном хозяйстве, при определении состояния береговых территорий больших и малых водоемов, водоочистных полей и пр.
Для того, чтобы понять изменения в окружающей среде, обусловленные деятельностью человека, в числе многих факторов, необходимо уяснить роль растительных и животных организмов, в том числе и микроорганизмов.
Каждый вид живых организмов проявляет максимум своей жизнедеятельности и размножается с определенной скоростью лишь в том случае, когда все факторы внешней среды находятся в оптимальном соотношении.
При нарушении этих условий, не приспособленные к ним организмы вымирают или генетически изменяются, приспосабливаясь к существованию в новых условиях.
Ингибирование или стимулирование роста и развития растительных или животных организмов можно использовать для индикации изменения окружающей среды.
Отношение к окружающей среде у разных организмов различно: одни из них более выносливы и сравнительно легко переносят резкие перемены, происходящие в окружающей среде. Другие, наоборот, таких резких колебаний не выносят и быстро гибнут.
При действии различных факторов на микро- и макроорганизмы различают три показателя условий: оптимум – условия, при которых организм лучше всего развивается, и любая функция организма проявляет наибольшую активность.
Минимум и максимум – это пределы, которые ограничивают проявление функций любой клетки, любого организма.
Эти три показателя являются кардинальными точками жизнедеятельности любого организма.
В настоящее время является неоспоримым то, что между любым организмом и окружающей средой существует тесная связь и зависимость.
У водных организмов эта зависимость выражена в наибольшей степени, поскольку они не только окружены этой средой, но и пропитаны ею. У многих из них более 90% веса тела составляет вода.
Разные виды водных организмов по-разному воспринимают изменения в окружающей среде.
Водные животные и растения играют огромную роль в процессах самоочищения воды.
Среди пресноводных организмов очень многие (свыше 700 видов) особенно чувствительны к содержанию в воде растворимых и взвешенных органических и неорганических веществ.
Присутствие или отсутствие этих организмов, называемых сапробами и являющихся биоиндикаторами, позволяет судить о степени загрязнения воды.
Все воды в зависимости от степени их загрязнения, а также соответственно и водные организмы, обитающие в этих водоемах и участвующие в процессах их очищения поделены на четыре группы:
-1. Полисапробные воды – соответствуют загрязненным сточным водам на начальном этапе поступления в окружающую среду в частности, в том числе, в открытый водоем.
-2. Альфа – мезасапробные воды – соответствуют слабо очищенным сточным водам.
-3. Бета – мезасапробные воды – соответствуют хорошо биологически очищенным сточным водам.
-4. Олигосапробные воды – практически чистые от загрязнителей воды.
Различия между этими типами вод очень существенны как по химическим и физическим показателям, так и по микробиологическим.
Биологический анализ воды ценен тем, что он позволяет с большей вероятностью, чем другие способы определить характер и происхождение загрязнения.
Все водные организмы каждого из четырех типов вод, различающихся по сапробности, разделены на две группы: растения и животные. Различие между растениями и животными состоит в том, что типичные растительные организмы питаются диффузно, растворенными в воде веществами. А животные организмы заглатывают пищу и, следовательно, они питаются взвешенными или лежащими на дне форменными органическими веществами.
В соответствии с этим растения являются показателями растворимых в воде загрязнителей, а животные – показателями нерастворимых (форменных) веществ.
Наиболее ценными биоиндикаторами загрязнения биосферы, в том числе и воды, являются микроскопические организмы – бактерии, вирусы, несовершенные грибы, актиномицеты, простейшие, коловратки и др.
Для биологического анализа воды необходимо полное изучение микробного пейзажа воды, водное население в связи с этим подразделено на две группы:
-1. Население самой толщи воды – планктон. Планктон (фито- и зоопланктон) представлен организмами, которые всю или большую часть жизни проводят во взвешенном состоянии, как бы паря в воде, независимо от того есть у них органы передвижения или нет.
-2. Население дна и берегов – бентос. Бентос (фито- и зообентос) – это организмы, прикрепленные ко дну, берегам и различным предметам (камни, различные донные сооружения, стебли высшей водной растительности и пр.), находящимся в воде. К бентосу относятся также и те организмы, которые обладают активной подвижностью но не удаляются далеко от своего места обитания.
Особое внимание необходимо обращать на бентос налетов на разных погруженных в воду предметах, так как он является показателем средней степени загрязнения. Объясняется это следующим образом – если в какой – либо водоем, особенно обладающий течением (река, ручей) спускается периодически, а не постоянно грязная вода, то результаты , полученные при химических или микробиологических исследованиях, будут зависеть от периода забора проб воды (в период спуска загрязненной воды или в промежутке между сбросами воды). Результаты исследований не будут соответствовать истинному положению.
Бентос же, находящийся на разных предметах и омываемой то чистой, то загрязненной водой, отражает в своем развитии среднюю арифметическую величину всех тех смен вод, которые произошли в омывающем этот бентос течении за какой – то промежуток времени. Исследования бентоса не дают 100% гарантии соответствия истинной картине, но они дают более точный результат.
Исследовать отобранные пробы воду лучше всего до того момента, пока организмы не погибли. Если это требование выполнить невозможно, сразу же после отбора проб, в емкости необходимо добавить фиксатор, не обуславливающий разрушение организмов или изменение их морфологических параметров.
Показателями степени загрязнения воды являются представители различных групп микроорганизмов: Bacteriae, Euglenales, Protocjccales, Cryptomonas, Chlamydomonas, Mucor, Ciliata, Flagellata, Naegleria, Cladocera, Copepodas, Scenedesmus, Pediastrus, Phycomycetes и др.
Основными источниками загрязнения водоемов, приводящих к ухудшению качества воды и нарушению жизнедеятельности гидробионтов являются сбросы не обезвреженных сточных вод промышленных предприятий, коммунальных и лечебных учреждений, предприятий химических, нефтеперерабатывающих, животноводческих ферм многих другие.
В настоящее время многие водоемы из – за загрязнения утратили свое значение как источники рыбохозяйственного и санитарно – бытового пользования.
Проблема очистки промышленных стоков и подготовки воды для технических и хозяйственно – питьевых целей с каждым годом приобретает все большее значение.
Сложность очистки связана с большим разнообразием примесей в стоках, количество и качество которых постоянно изменяется. В последнее время увеличилось загрязнение водоемов отходами машиностроительной, электронной, приборостроительной и другими отраслями промышленности.
В сточных водах увеличивается содержание фекальных масс, ионов тяжелых металлов, в том числе хрома, кадмия, ртути, свинца и других очень токсичных загрязнителей. Эти ионы, попадая в водоемы, накапливаются во всех живых организмах и оказывают на них негативное влияние. По цепи питания ионы тяжелых металлов попадают в организм человека, вызывая тяжелые поражения различных органов и систем. В результате этого у людей могут развиваться аллергические заболевания, бронхиальная астма, новообразования, функциональные расстройства и другие заболевания.
Фекальные загрязнения почвы и воды грозят возникновению и распространению кишечных заболеваний (эшерихиозы, холера, дизентерия, брюшной тиф и паратифы, лептоспирозы, сальмонеллезы и др.), иногда заканчивающиеся летальным исходом.
С целью определения степени фекального загрязнения воды и почвы используется микробиологический метод индикации, основанный на определении физиологического состояния и количественного видового состава микроорганизмов, их метаболической, энергетической и биохимической активности.
Индикаторами фекального загрязнения воды и почвы являются сульфатредуцирующие бактерии, Clostridium perfringens, Streptococcus faecalis, Balantidium coli, Entamoeba histolytica, Naegleria gruberi, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli и др.
Streptococcus faecalis является показателем свежего фекального загрязнения, Clostridium perfringens – индикатором некачественной очистки воды. Pseudomonas aeruginosa очень часто используется для контроля качества воды в системе водоснабжения больничных учреждений.
При изучении степени загрязнения воды и почвы тяжелыми металлами в качестве биоиндикаторов нередко используются гетеротрофные микроорганизмы. У некоторых их них выработались специфические механизмы взаимодействия с тяжелыми металлами, присутствующими в окружающей среде в концентрациях, токсичных для организмов животного и растительного мира.
Индикаторами загрязнения воды кадмием являются Chlorella pyrenoidosa, Scenedesmus quadricauda, Daphnia magna, Physa integra, Tisbe holothuriae и многие другие представители растительного и животного микро- и макромира.
Поступление кадмия в водную среду происходит за счет сброса промышленных сточных вод, поверхностного стока и осаждения кадмия.
В пресных водоемах кадмия содержится меньше, чем в морской воде.
Токсичность кадмия для пресноводных организмов в значительной степени зависит от продолжительности воздействия загрязнителя, вида организма и стадии его развития. Наиболее уязвимыми кадмием являются репродуктивная система и ранние стадии развития организма.
Среди тяжелых металлов, попавших в воду, кадмий является наиболее токсичным, даже в концентрации менее 1мкг/л.
Кадмий токсичен для многих микроорганизмов, и особенно к нему чувствительны почвенные грибы. Он влияет на процессы метаболизма у микроорганизмов, губительно действует на мальков рыб, у птиц поражает почки.
Кадмий – это очень токсичный металлический элемент, способный вступать в химические реакции и образовывать многие соли как нерастворимые (сульфид, карбонат, оксид), так и растворимые в воде (сульфат, нитрит, галогениды).
Кадмий легко аккумулируется многими почвенными и водными микроорганизмами, различными водными животными и рыбами, почвенными беспозвоночными и почвенными, представителями планктона, представителями высшей водной растительности и высшими растениями. Кадмий концентрируется в корнях и листьях высших водных растений и с их помощью может перемещаться в водной среде.
У растений, подвергшихся длительному воздействию кадмия в полевых условиях, может развиться к нему толерантность.
При оценке опасности кадмия для окружающей среды, результаты исследований необходимо оценивать с учетом особенностей экосистем. На поглощение и токсическое действие кадмия влияют температура, Рн среды, химический состав и жесткость воды или почвы, характер почвы, химических соединений кадмия, количество растворенного кислорода и пр.
В почву кадмий поступает при сжигании мусора, захоронения отходов, при применении фосфатных удобрений в сельском хозяйстве, при использовании в качестве удобрения осадков сточных вод, при орошении полей водой, загрязненной кадмием, при разработке месторождений цветных металлов.
Кадмий хорошо адсорбируется почвой, осадками, органическими веществами.
У почвенных микроорганизмов кадмий ингибирует скорость деления микробных клеток и активность их ферментов, в результате чего значительно уменьшается скорость разложения лиственной подстилки. Это в свою очередь влечет за собой загрязнением кадмием почвы в полевых условиях.
У позвоночных кадмий, прежде всего, накапливается в печени и почках. В молодых организмах его содержание меньше, чем в старых. У морских обитателей кадмия накапливается больше, чем у пресноводных.
Чувствительность наземных беспозвоночных к кадмию различна, некоторые виды могут поглощать и сохранять кадмий в своем организме в очень высокой концентрации.
В качестве биоиндикаторов оценивающих загрязнение биосферы кадмием и другими загрязнителями могут быть не только микроорганизмы (бактерии, представители фито- и зоопланктона, фито- и зообентоса), но и различными представители животного и растительного мира (позвоночные и беспозвоночные, теплокровные, земноводные, птицы и др.).
Показателями при этом являются функциональные, морфологические, репродуктивные, физиологические и другие параметры, а также аккумуляция загрязнителя в органах и системах организма.
К биологическим индикаторам загрязнения среды кадмием относятся:
- Бактерии (Salmonella typhimurium, Escherichia coli, Pseudomonas marina. Nitrosomonas european, Alcaligenes faecalis) – угнетается рост и развитие, изменяется экспозиция генерации.
- Водоросли (Chlorella pyrenoidosa, Chlorella vulgaris, Zoogloea ramigera. Dunabiella tertiolecta, Isochrysia galbana, Thalassiosira rotula, Scenedesmus quadricauda, Anlostrodesvus falcate, Selenastrum capriocornutum) – угнетается рост и развитие, изменяется экспозиция генерации и плотность клетки, уменьшается биомасса.
- Высшая водная растительность (ряска Lemna minor, папоротник Salvia natans) – развивается хлороз, ингибируется рост и развитие.
- Водяная блоха (Daphnia magna), водяная улитка (Physa integra), веслоногий рачок (Tisbe holothuriae) – в зависимости от концентрации и экспозиции меняется количество потомства и его выживаемость.
- Воробей (Passer domesticus) – поражаются мозг, печень, селезенка, почки.
- Грибы (Fussarium oxysporium, Amanita muscaria) – ингибируется рост.
- Голубь (Pigeon sp.) – поражаются мозг, печень, селезенка, почки.
- Землеройка насекомоядная (Sorex areneus) – поражаются мозг, печень, селезенка, почки.
- Моллюски (Protothaea staminea, Littorina littorea, Donax serra, Bullia rhodostoma) – развивается интоксикация.
- Мокрица наземная (Ohiscus asellus) – развивается интоксикация.
- Полевка короткохвостая (Microtus agrestis) – поражаются мозг, печень, селезенка, почки.
- Ракообразные морские (Palaemon elegans, Echinogammarus pirloti, Elminius modestus ) – аккумулируют.
- Скворец (Sturnus vulgaris) – поражаются мозг, печень, селезенка, почки.
- Слизень наземный (Arion ater) – аккумулирует.
- Сиг сельдивидный (Coregones clupeaformis) – аккумулирует.
- Улитка наземная (Arianta arbustorum) – аккумулирует.
- Улитка пресноводная (Hysa gyrina) – аккумулирует.
- Форель радужная (Salmo gairdneri) – аккумулирует.
- Черепаха мягкотелая (Trionyx spinifer)- аккумулирует.
- Черви дождевые (Lumbcus rubellus, Aporrectodea tuderculata, Lumbecus terrstris, Dendrodrilus rubidus) – аккумулируют.
Индикаторами загрязнения окружающей среды кадмием являются и представители высшей растительности такие, как кукуруза, свекла, томаты, рапс, бобы. Накопление кадмия учитывается в корневой системе, листьях, стеблях, побегах, зерне.
Сильное токсическое действие оказывает ртуть. Она влияет на физиологические и биохимические процессы, на активность передвижения и размножения. Ртуть оказывает негативное влияние на здоровье людей, на водные, земноводные, наземные организмы, на птиц, рыб, позвоночных и беспозвоночных, на растительные организмы, на микроорганизмы.
Наиболее выраженное негативное действие оказывают химические соединения ртути, прежде всего, метилртуть.
Антропогенное загрязнение ртутью окружающей среды связано с промышленным производством (загрязнение водоемов отходами горнодобывающей промышленности), сжиганием ископаемого топлива, выбросами целлюлозо - бумажных комбинатов, применением в сельском хозяйстве фунгицидов и пр.
Соли ртути легко и в высокой концентрации накапливаются во всех организмах, обитающих в воде. К ним относятся бактерии, фито- и зоопланктон, водоросли и высшая водная растительность, рыбы и другие обитатели водоема.
Ртуть также поглощается и наземными организмами. Самые высокие концентрации ртути отмечаются у птиц, особенно у морских птиц и добывающих корм в дельтах рек.
Токсическое действие ртути на микро – и макроорганизмы связано с тем, что ртуть адсорбируется на клеточной стенке или на клеточных мембранах. Эффект токсического действия ртути на клетку необратим. Большую роль при этом играют как концентрация ртути, так и структура клетки.
Менее чувствительны к ртути растения, относящиеся к высшей наземной растительности. У птиц отмечается нарушение функции почек, сердца, иммунной системы. Применение фунгицидов в сельском хозяйстве способствует гибели зерноядных птиц.
Показателями ртутного загрязнения воды являются бактерии родов Flavobacterium. Esaherichia, Sarcina, Enterobacter Achromobacter, Brevidobacterium; представители зоопланктона – Temorus longicormis, Pseudocolanus elongates; водоросли – Chlorella pyrenoidosa, Scenedesmus acutus, Chlamydomonas sp.
Среди рыб индикаторами загрязнения среды ртутью являются плотва (Leuciscus rutilis) и карась (Carassius auratus). Среди водных растений – красные водоросли (Plumaria elegans. Laminaria hyperborean), кувшинка (Pistia stratiotes).
Действие ртути на почвенные организмы зависит от характера почвы, Рн среды, солености почвенной воды, температуры, концентрации ртути, ее химических соединений и пр.
Оценка токсического действия ртути, как и других загрязнителей, должна проводиться на основании различных методов исследований.
В настоящее время во всем мире производится в промышленных масштабах дихлофос – инсектицид, действующий контактно и через желудок. Он широко используется для защиты продуктов и сельскохозяйственных культур, для борьбы с паразитами скота и насекомых в жилых помещениях, в самолетах.
Применяется дихлофос в виде аэрозолей, вносится в воду для борьбы с паразитами рыб. При распылении и попадании на растения, дихлофос быстро исчезает с поверхности листьев за счет испарения и гидролиза.
Дихлофос оказывает вредное действие на здоровье людей и окружающую среду. Он угнетает одноклеточные водоросли Euglena gracilis, вызывает гибель рачков Cladocera (Bosnia и Daphnia), снижает численность Copepod (Cyclops), способствует развитию Rotatoria (Polyarthra), Scenedesmus и Pediastrum. Угнетает процессы метаболизма у грибов и бактерий: Aspergillus niger, Penicillium citrinum, Phusarium polycephalum, Escherichua coli, Enterobacter aerogenes.
Дихлофос токсичен для пресноводных рыб, ракообразных и водных насекомых. К дихлофосу чувствительны птицы, пчелы, личинки тутового шелкопряда и клеща Amblyseus longispinosus.
Не чувствительны к дихлофосу Bacillus thuringiens.
Среди представителей микромира есть виды, использующие тяжелые металлы как источник энергии.
Отрицательное влияние на окружающую среду оказывает радионуклидное загрязнение.
В результате аварии на ЧАЭС произошло сильное загрязнение окружающей среды радионуклидами.
Наиболее выраженным оказалось загрязнение почвы цезием – 137, стронцием – 90, плутонием – 239.
Радиационное загрязнение окружающей среды оказало вредное действие на здоровье и иммунологический статус людей и нарушило экологическое равновесие в природе. Особенно четко это проявилось в отношении биоценозов почвы. Через 6 – 8 лет после аварии стали регистрироваться изменения в биоценозах почвы. Появились более агрессивные и более патогенные штаммы бактерий. В почве уменьшилось количество спор бацилл и клостридий и увеличилось количество их вегетативных форм, что расценивается как активация жизнеспособности спорообразующих микроорганизмов.
Увеличение количества автохтонных бактерий на фоне радиационного загрязнения свидетельствует о стимулирующем действии Рн среды на микробиоцинозы почвы. В результате изменения активности Рн земли в условиях радиационного загрязнения регистрируется значительное уменьшение разнообразия физиологических групп в микробиоцинозах почвы.
В условиях радиационного загрязнения водоемов и изменения активности Рн воды зарегистрировано изменение продукции фитопланктона, фитомикробентоса, зоопланктона и процессов самоочищения.
Радиационное изменение окружающей среды способствует генетическим изменениям у представителей микроорганизмов: у эшерихий регистрируется увеличение антибиотикорезистентности и продукции колицинов, усиление вирулентности микобактерий, повышение адгезивности у сальмонелл.
По мере роста городов и расширения производства различных отраслей промышленности усиливается загрязнение воды больших и малых рек, озер, морей и океанов. Водные бассейны служат местом сбросов отходов и одновременно являются источниками ресурсов водных промыслов, а также воды для технических и пищевых нужд.
К сожалению, под воздействием антропогенных факторов происходит ухудшение качества воды, нарушаются ее естественные параметры: температура в результате работы электростанций, Рн воды, химический и микробный состав в результате сброса промышленных и сточных вод, содержащих тяжелые металлы, нефтепродукты, пестициды и пр.
Изменение температурного естественного режима водоема приводит к нарушению естественных процессов, изменяется скорость химических реакций, меняются функции белков физиологических систем клеток, тканей и органов водных организмов, нарушается ритм фотосинтеза, изменяется содержание растворенного в воде кислорода.
Растворенный в воде кислород играет важную роль в процессах обмена веществ в живых организмах, в процессах гниения органических веществ. Концентрация органических веществ в свою очередь оказывает влияние на протекающие в воде химические и биологические процессы.
Избыточное поступление количества азота в естественную среду существенно нарушает равновесие в экологических нишах.
Нитраты в природной водной среде – это нежелательные загрязнители. При разложении органических веществ восстановленные соединения азота попадают в окружающую среду. Практически весь аммиак, регистрируемый в атмосфере, является продуктом разложения мочевины бактериями. К образованию аммиака приводит и восстановление нитритов энтеробактериями. Соединения аммиака окисляются микроорганизмами. В процессе нитрификации бактерии способствуют образованию нитритов и закиси азота. Нитриты в кислой среде могут образовывать токсические вещества нитрозоамины. В процессе денитрификации окислов азота образуются молекулярный азот, закись и окись азота. Биоиндикаторами этих процессов являются нитрифицирующие и денитрифицирующие бактерии.
Жизнедеятельность гетеротрофных денитрифицирующих микроорганизмов зависит от наличия в окружающей среде органических веществ. Денитрифицирующая способность воды обеспечивается денитрифицирующей способность микроорганизмов, находящихся в ней и восстанавливающих нитраты до определенной степени. Между степенью загрязнения органическими веществами воды и ее денитрофицирующей способностью существует прямая зависимость. Поэтому денитрифицирующую способность воды, обеспечиваемую денитрифицирующими микроорганизмами, можно использовать для определения органического загрязнения воды.
Микробное загрязнение открытых водоемов, плавательных бассейнов, питьевой воды нередко служит причиной возникновения тяжелых инфекционных заболеваний.
При купании в открытых водоемах люди могут заразиться туберкулезными бактериями, лептоспирами (если в водоемы попадают сточные воды туберкулезных учреждений, животноводческих ферм и пр.), Туберкулезными бактериями, стафилококками и другими микроорганизмами можно заразиться и при купании в плавательных бассейнах. Биоиндикаторами, позволяющими определить степень микробного загрязнения являются патогенные возбудители (микобактерии, лептоспиры, стафилококки, эшерихии, полиовирусы и др.).
Особое внимание микробному пейзажу уделяется питьевой воды в системах питьевого водоснабжения.
Употребляя инфицированную питьевую воду, люди могут заразиться возбудителями брюшного тифа, дизентерии, сальмонеллезов, холеры, амебиаза, пищевого трихомониаза, туляремии, эшерихиозов и др.
Наиболее распространенный способ заражения возбудителями кишечных инфекций при употреблении питьевой воды, обусловлен ее загрязнением сточными водами, фекалиями людей (больных или бактерионосителей) или животных. Если загрязнения исходят из источников, выделяющих возбудителей кишечных инфекций, то в воду вместе с загрязнениями попадают болезнетворные микробы и личинки гельминтов. Они часто обнаруживаются в сточных водах, в воде рек и ирригационных систем, в воде колодцев и морской воде и могут вызвать заболевания от легкой формы гастроэнтеритов до тяжелой с летальным исходом.
К индикаторам фекального загрязнения воды относятся E.coli, сульфатредуцирующие Cl.perfringens, Cl.Welshii, фекальные стрептококки S.faecalis, S.faecium, S.durans, S.avium, S.bovis, S.equinus. Эти стрептококки могут быть использованы для контроля качества ремонта водопроводной системы. Cl.perfringens в окружающей среде образует споры, которые обладают устойчивостью к дезинфицирующим веществам в концентрациях не соответствующих ГОСТу и поэтому Cl. Perfringens может служить индикатором некачественной очистки воды.
Одним из применяемых методов индикации загрязнения воды фекальными массами является определение коли - индекса и коли - титра с использованием Escherichia coli.
При необходимости проводится поиск патогенных бактерий, относящихся к Salmonella, Shigella, Proteus, Vibrio cholerae, Yersenia enterocolitica, Campilobacter fetus.
Другие организмы, присутствующие в окружающей среде и относящиеся к условно – патогенным, могут вызвать оппортунистические заболевания. Их присутствие в питьевой воде может послужить причиной возникновения заболевания у лиц со сниженной иммунной защитой (у детей, госпитализированных больных, у лиц пожилого возраста, у больных ожоговых центров и пр.).
Если вода, используемая этим контингентом людей для питья и умывания, содержит в большом количестве представителей родов Pseudomonas. Serratia, Flavobacterium, Acinetobacter, Klesiella, то у людей могут развиться инфекционные поражения кожи, слизистых оболочек глаз, носоглотки, уха и пр.
При оценке санитарного состояния водоема важное значение имеет установление связей между бактериальными показателями антропогенного влияния на биоценоз водных объектов и химическими показателями качества воды. При оценке эпидемиологической безопасности воды одновременно с определением показательных общепринятых групп микроорганизмов определяют цитробактеры, энтеробактерии, клебсиеллы, аеромонады, энтерококки, псевдомонады и др.
Pseudomonas aeroginosa очень часто используется для контроля качества воды в системе водоснабжения больничных учреждений, качества воды в бутылях и жидких лекарственных средств, при приготовлении которых используется вода.
К показателям качества питьевой воды относятся и вирусы, которые локализуются в кишечнике в большом количестве и выделяются с фекалиями зараженных людей. Эти вирусы называются энтеровирусами. В воду они поступают при сбросе сточных вод вместе с ливневыми и поверхностными стоками. При употреблении питьевой воды, загрязненной энтеровирусами, у людей могут возникнуть инфекционные кишечные заболевания с различными синдромами – гастроэнтерит, миокардит, менингит, сыпь, лихорадка, гепатит.
В воде находятся также планктонные и прикрепленные водоросли, ракообразные, простейшие, актиномицеты, железо- и серобактерии. Эти микроорганизмы могут явиться причиной изменения вкуса, цвета, запаха, помутнения воды.
Среди патогенных простейших также есть представители, вызывающие кишечные заболевания и выделяющиеся в окружающую среду с испражнениями больных или носителей.
В организм здоровых людей Entamoeba histolytica, Giardia sp., Lamblia intestinalis. Balantidium coli, Naegleria sp. Попадают вместе с зараженной водой. Плотность цист этих простейших в неочишенных сточных водах может достигать 20000 на 1 литр.
Цисты этих паразитов обнаруживаются в закрытых плавательных бассейнах, в теплых водах маленьких озер.
В почве находятся ферменты, которые образуются микроорганизмами.
Ферментная активность почвы определяется ферментной активностью популяции микроорганизмов, находящихся в почве и может быть использована как показатель загрязнения почвы.
Bac. Subtilis и Bac.mesentericus, преобладающие в окультуренных почвах, являются индикаторами азотного режима почв.
В процессах разрушения углеводородов нефти принимают участие более 100 видов бактерий, среди которых Botrytis cinera. В почвах с высоким содержанием нефти особи этого вида бактерий содержатся в большом количестве. Определение количества этих микроорганизмов может быть использовано для определения наличия подземных запасов нефти и газа.
В кислых водах шахт содержатся в основном железоокисляющие и сероокисляющие бактерии (Thiobacillus ferrooxidans и Thiobacillus thiooxidans), которые могут быть использованы как контрольные тесты.
Микроорганизмы являются индикаторами гидрологических явлений в морях, океанах и других водоемах.
На основании видового состава бактерий и их численности, а также их физиологических групп, применяя микробиологический метод исследования, можно определить глубинную циркуляцию загрязнителей различных водоемов (океанов, морей, озер).