第五章 水的卫生细菌学

第五章 水的卫生细菌学,与饮用水的健康卫生有关 的细菌学知识,主要内容,5-1水中细菌及其分布5-2水中的病原细菌5-3大肠杆菌和生活饮用水的细菌标准5-4水的卫生细菌学检验5-5水中微生物的控制方法5-6水中的病毒及其检验,饮用水中可能存在哪些病原菌？如何从细菌学的角度判断饮用水是卫生的？细菌学标准如何进行试验？采取什么措施可以保证饮用水是卫生健康的？,第一节 天然饮水中的细菌及其分布,包括雨雪水、河流湖泊水、地下水、海水,提问：雨雪中的细菌数量种类与什么有关？,直接与空气的洁净程度,间接由地面的洁净程度,提问：河流、湖泊中的细菌数量种类与什么有关？,受纳污水的种类及数量环境影响因子,例如，受到医院污水、垃圾污染的，病原菌数量将会很大，受到农业土壤污染的藻类数量将会猛增。由于细菌不喜欢阳光、好附着在固体上，因而水底和岸边的细菌数量高于水面和河、湖中央的细菌。,提问：地下水饮用时的卫生程度与什么有关？深度及地表水污染程度由于土壤层层过滤，一般细菌很少,提问：海水中有能引起人体疾病的细菌（病原菌）吗？为什么？没有；海水中含盐量很高（一般3.24%）,目前大多数城市集中供水水源为江河湖泊，难免受到各种污染包括病原污染，病原菌的监测与控制责任重大。,第二节 水中的病原细菌,水中的细菌只有很少的一部分是病原菌（或称致病菌）其中只有更少的病原菌能经食道进入肠道引起疾病，为什么？口中溶菌酶；正常胃酸pH3.2。此类水中病原菌若经水传播， 在消化道滋生导致疾病肠道传染病,一、伤寒沙门氏菌,病症：伤寒或副伤寒。乙级传染病（不用隔离）表现：持续发烧，牵涉到淋巴组织，脾脏肿大，躯干上出现红斑，胃肠壁溃疡产生腹泻。14世纪、15世纪、16世纪，每一次伤寒都随战争而爆发，病死率达40到50， 20世纪初，英国医生赖特研制出伤寒疫苗，伤寒从此销声匿迹。,伤寒沙门氏菌,（1）生理生态,种类：伤寒沙门氏菌、副伤寒沙门氏菌和乙型副伤寒沙门氏菌。大小： 0508135um特征：周生鞭毛，革兰氏阴性，无芽孢和荚膜,在地面普通水中可生存13周，井水中可生存约周，在粪坑及污水中可生存12个月。,（2）致病机理,通过内毒素致病(内毒素是其细胞壁的成分，化学成分为脂多糖，当细菌死亡分裂时会释放到环境中。),昔日治疗伤寒特效药氯霉素，如今几乎对伤寒无效 ，预防为主,二、痢疾杆菌,细菌性痢疾(与阿米巴痢疾不同)（乙类传染病），症状为急性腹泻，通常大便中有血及粘液，某些病例中有发烧。（1）生理生态 种类：痢疾杆菌(痢疾志贺氏菌) 、副痢疾杆菌,37 能耐20天，加热到60能耐10min，对1的石炭酸，可抵抗半小时。传播方式：食物和饮用水,内毒素损害了人体肠道细胞，引起肠道痉挛、腹泻等症状。“极易耐药，预防为主”,（2）致病机理,病症：霍乱（ “最可怕的瘟疫”）甲级传染病（法定隔离）重呕吐、“米汤样”大便、腹疼和昏迷等，严重的常常在症状出现后12h内死亡，死亡率极高。轻只造成腹泻。,三、霍乱弧菌,Vibrio cholerae bacteria infect between 100,000 and 300,000 people each year.,（1）生理生态,形态：微弯曲杆状大小：0.30.61.05.0um特征：一根较粗的鞭毛传播方式：水及食物，与病人或带菌动物接触,革兰氏染色则为阴性红色,（2）致病机理,外毒素,霍乱18世纪传入，流行百次，1952年绝迹。,731部队鼠疫杆菌、霍乱弧菌、伤寒杆菌、炭疽杆菌等等生化武器,伤寒沙门氏菌、痢疾杆菌、霍乱弧菌 这三种致病菌是水中最为常见的致病菌，都属于肠道传染病菌，其它病原菌如变形杆菌、肠炎耶尔氏菌、沙雷氏菌引起的症状较轻通常为肠炎。,肠道细菌传染病主要由病人带菌的粪便污染水体而传播。,真菌一般通过接触或食物传播，不通过水传播,四、寄生虫（了解）,寄生虫引起疾病的原生动物(原虫）和后生动物（蠕虫）寄生虫种类繁多,传播方式：虫卵通过病人粪便污染水体,（一）原虫,引起人体疾病的原生动物又叫原虫，通过饮水引起疾病的原虫见下表。,兰氏贾第鞭毛虫,兰氏贾第鞭毛虫(Giardia lamblia)是一种常寄生于人体十二指肠和腔肠的多鞭毛虫，属六鞭虫科(Hexamitiade)、贾第鞭毛虫属(Giardia)。人感染贾第鞭毛虫后以腹泻为主要症状，也有部分患者排包囊而无症状。包囊在环境可存活较长时间，水中可存活两个月以上。本病主要通过粪便排出的包囊污染饮水、食物及食具而经口感染，也可经粪-手-口途径感染。近20年来此病在欧美许多国家曾多次暴发流行，兰氏贾第鞭毛虫在我国分布广泛，所致疾病也不断有报道。,隐孢子虫,隐孢子虫是一种肠道原虫。患隐孢子虫病的动物或人的粪便如果污染了饮水或饮水水源，则可导致隐孢子虫病的暴发流行。1993年美国威斯康星州Milwaukee城因自来水厂处理不当而暴发403 000余人感染的隐孢子虫病，其中4000余人住院，112人死亡，是美国有史以来最大的一次水传疾病。隐孢子虫卵囊能抵抗多种消毒剂，1 mgL臭氧处理5 min或13 mgL二氧化氯处理lh后，可使90以上的卵囊丧失活性，而80 mgL的氯和80 mgL的一氯胺要作用近90 min，才能使90的卵囊失活。,（二）蠕虫,引起人体疾病的后生动物又叫蠕虫，通过饮水引起疾病的蠕虫见下表,水中病原微生物的危害,发展中国家每年有1220万五岁以下的儿童因儿童病死亡，超过300万人死于腹泻，其中多数是由于饮用了受微生物污染的水引起的。世界卫生组织(WHO)资料显示，水生性疾病的威胁在第三世界发展中国家仍然存在，每天可断送25000人的生命，这种微生物污染源包括多种有害的细菌、病毒、寄生虫，可造成伤寒、霍乱、肝炎、小儿麻痹症、痢疾、感冒等疾病。,饮用水生物稳定性的研究,出厂水是安全的，到达用户的水可能不安全了细菌在管网中再生长如何控制细菌再生长？加氯消毒消毒副产物（致癌）控制有机物（碳源）、营养物（磷）、使用新型管材等新型消毒方法（紫外线、二氧化氯）,防治饮用水传染病的关键是严防水源被粪便污染。如何知道饮用水是否受到粪便污染呢？检测肠道病原菌数量,第三节 大肠菌群和生活饮用水标准,通常不直接检测水中存在病原菌的可能性很小，其他各种细菌的种类却很多，要排除一切细菌而单独直接检出某种病原菌来，在培养分离技术上较为复杂，需较多的人力和较长的时间。间接病原菌测定：测定水中是否有肠道正常细菌的存在若检出，则表明水被粪便所污染，则有肠道病原菌的可能。,通常检测大肠菌群（作为肠道正常菌的代表）的存在及数量。,一、大肠菌群作为卫生指标的意义,选择代表肠道病原菌卫生指标的原则有:该种细菌生理特性与肠道病原菌类似，因而它们在外界生存时间一致；该种细菌在粪便中数量较多，容易检出；检验技术简单。,肠道正常细菌有三类：大肠菌群、肠球菌、产气荚膜菌。大肠菌群与伤寒杆菌、副伤寒杆菌、痢疾杆菌等病原菌生理特性相似，基本符合以上三个原则，所以大肠菌群可以作为水的卫生细菌学指标。,大肠菌群,二、大肠菌群的形态和生理特性,大肠杆菌,大肠埃希氏杆菌其他大肠杆菌相似,好氧或兼性菌G-，无芽孢大小0.50.8m23m，两端钝圆的杆菌生长温度1046，适宜温度37，适宜pH值为7能分解葡萄糖、甘露醇、乳糖等多种碳水化合物能产酸产气，所产生的二氧化碳和氢气比之为1：1。,在品红亚硫酸钠培养基上所形成的菌落特征,大肠埃希氏杆菌：紫红色，金属光泽，直径23mm枸椽酸盐杆菌：紫红色或深红色产气杆菌：淡红色中间较深，直径46mm副大肠杆菌：无色透明,三、生活饮用水细菌卫生标准,国家标准生活饮用水卫生标准GB5479-85卫生部生活饮用水卫生规范-2001建设部城市供水水质标准-2005国家标准生活饮用水卫生标准GB5479-2006,国家标准生活饮用水卫生标准GB5479-2006 组成,标准中对生活饮用水的水质要求共106项（85年标准仅35项），包括:水质常规指标38项、消毒剂常规指标4项及水质非常规指标64项。微生物指标：总大肠菌群、菌落总数等毒理指标：砷、镉、铬、铅、三氯甲烷等感官性状与一般化学指标：浊度、pH、铝等放射性指标,国家标准生活饮用水卫生标准GB5479-2006 适用范围,常规指标与非常对指标,国家标准生活饮用水卫生标准GB5479-2006 适用范围,国家标准生活饮用水卫生标准GB5479-2006,菌落形成单位Colony forming unit,最可能数 Maximum possible Number,国家标准生活饮用水卫生标准GB5749-2006,细菌总数 100(CFU/mL) 总大肠菌群 每100mL水样中不得检出 耐热（粪）大肠菌群 每100mL水样中不得检出 大肠埃希氏菌每100mL水样中不得检出 游离余氯 在与水接触30分钟后应不低于0.3mgL，管网末梢水不应低于0.05mgL(适用于加氯消毒),四个标准的比较,第四节 水的卫生细菌学检验,细菌总数（TBC）的测定总大肠菌群粪大肠菌群,细菌总数是指1mL水样在营养琼脂培养基中，于37经24小时培养后，所生长的细菌菌落的总数。它是判断饮用水、水源水、地表水等污染程度的标志。,一、细菌总数（TBC）的测定,测定过程,水样的采集采集细菌学检验水样，必须按照无菌操作进行；从采样到检验不超过2h；10 以下冷藏不超过6h。采样器皿必须经过灭菌；自来水采样应该用酒精灼烧水龙头/酒精消毒，放水3min后取样；江河湖库水样沉入水下10-15cm，瓶口向水流上游取样。,用作细菌检验的器皿、培养基等均需按方法要求进行灭菌，以保证所检出的细菌皆属被测水样所有。制备营养琼脂培养基。营养琼脂培养基成分为：蛋白胨10g，牛肉浸膏3g，氯化钠5g，琼脂15g，蒸馏水1000mL。,测定过程,以无菌操作方法用1ml灭菌吸管吸取混合均匀的水样(或稀释水样)注入灭菌平皿中，倾注约15ml已融化并冷却到45左右的营养琼脂培养基，并旋摇平皿使其混合均匀。每个水样应做两份（平行样），还应另用一个平皿只倾注营养琼脂培养基作空白对照。待琼脂培养基冷却凝固后，翻转平皿，置于37恒温箱内培养24小时，然后进行菌落计数。用肉眼或借助放大镜观察，对平皿中的菌落进行计数，求出1mL水样中的平均菌落数。,测定过程,异养菌平板计数（Heterotrophic Plate Counting，HPC）是采用R2A培养基，2028培养7d，计数能够生长的异养菌。R2A培养基成分为：酵母浸膏（Yeast extract）0.5g，聚合蛋白胨（Polypeptone or proteose peptone No.3）0.5g，酸水解酪素（Casamino acids）0.5g，葡萄糖（Glucose）0.5g，可溶性淀粉（Soluble starch）0.5g，K2HPO4 0.3g，MgSO47H2O 0.05g，丙酮酸钠（Sodium pyruvate）0.3g，琼脂15g，超纯水1000mL。,异养菌平板计数HPC,二、总大肠菌群,总大肠菌群是指那些能在37 、24小时之内使乳糖发酵产酸、产气、需氧及兼性厌氧的、革兰氏阴性的无芽抱杆菌。总大肠菌群的检验方法有发酵法和滤膜法。发酵法可用于各种水样(包括底泥)，但操作较繁琐，费时间。滤膜法操作简便、快速，但不适用于浑浊水样。因为这种水样常会把滤膜堵塞，异物也可能干扰菌种生长。,发酵法,发酵法-初步发酵试验,配制培养基：乳糖蛋白胨培养液、三倍浓缩乳糖蛋白胨培养液、品红亚硫酸钠培养基、伊红美蓝培养基。初步发酵试验：在灭菌操作条件下，分别取不同量水样于数支装有三倍浓缩乳糖蛋白胨培养液或乳糖蛋白胨培养液的试管中(内有倒管)，得到不同稀释度的水样培养液，于37恒温培养24小时。该试验基于大肠菌群能分解乳糖生成二氧化碳等气体的特征，而水体中某些细菌不具备此特点。但是，能产酸、产气的绝非仅属于大肠菌群，还需进行复发酵试验予以证实。,如何判断产酸、产气,产酸培养基中有酸碱指示剂（1.6%溴甲酚紫乙醇溶液）乳糖蛋白胨培养基：蛋白胨、牛肉膏、乳糖、氯化钠、 1.6%溴甲酚紫乙醇溶液、蒸馏水产气内有倒管（收集气体）,发酵法-鉴别,平板分离：初步发酵试验后，将产酸产气及只产酸的发酵管接种于品红亚硫酸钠培养基或伊红美蓝培养基上，于37 恒温培养24小时，挑选符合下列特征的菌落，取菌落的一小部分进行涂片、革兰氏染色、镜检。品红亚硫酸钠培养基上的菌落：紫红色，具有金属光泽的菌落；深红色，不带或略带金属光泽的菌落；淡红色，中心色较深的菌落。伊红美蓝培养基上的菌落：深紫黑色，具有金属光泽的菌落；紫黑色，不带或略带金属光泽的菌落；淡紫红色，中心色较深的菌落。,发酵法-复发酵,复发酵试验：上述涂片镜检的菌落如为革兰氏阴性无芽孢杆菌，则取该菌落的另一部分再接种于装有乳糖蛋白陈培养液的试管(内有倒管)中，每管可接种分离自同一初发酵管的最典型菌落13个，于37恒温培养24小时，有产酸产气者，即证实有大肠菌群存在。大肠菌群计数：根据证实有大肠菌群存在的阳性管数，查总大肠菌群数检数表，报告每升水样中的总大肠菌群数。,滤膜法,滤膜法,将水样注入已灭菌、放有微孔滤膜(孔径0.45m)的滤器中，经抽滤，细菌被截留在膜上，将该滤膜贴于品红亚硫酸钠培养基上，37恒温培养24小时，对符合发酵法所述特征的菌落进行涂片、革兰氏染色和镜检。凡属革兰氏阴性无芽抱杆菌者，再接种于乳糖蛋白胨培养液或乳糖蛋白胨半固体培养基中，在37恒温条件下，前者经24小时培养产酸产气者，或后者经68小时培养产气者，则判定为总大肠菌群阳性。,三、粪大肠菌群测定,为区别存在于自然环境中的大肠菌群细菌和存在于温血动物肠道内的大肠菌群细菌，可将培养温度提高到44.5，在此条件下仍能生长并发酵乳糖产酸产气者，称为粪大肠菌群。粪大肠菌群也用多管发酵法或滤膜法测定。,第五节 水中微生物的控制方法,病原微生物的去除水的消毒,藻类的去除,氯在水中发生的反应,氯气的物理和化学特性 黄绿色、强烈刺激性有毒气体,氯在水中的反应（无氨氮时）,水中HOCl的含量受到pH的影响,20 oC时，Ki = 3.310-8，pH=7.0时，HOCl占75.2%,加氯消毒的机理,主要靠HOCl起作用， HOCl扩散到带负电的细菌表面，通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部，然后靠氧化作用破坏细菌的酶系统，使细菌死亡。OCl- 因为带负电，难于接近带负电的细菌表面，杀菌效果差。,HOCl,- - - - - - - - - - - -,- - - - - - - - - - - -,-,-,-,-,-,-,-,-,OCl-,-,细菌,联系pH值对HOCl在水中所占比例的影响，你能得出什么结论？,控制水的pH值越低，则消毒效果越好饮用水的消毒中，这一条不可取因为？饮用水的pH值应该控制在6.58.5,漂白粉的有效氯为35%,有效氯：只有能够得到电子的Cl原子或更高价的离子才能够起到氧化作用，而消毒。漂白粉中CaOCl2（Ca2+，O2-，Cl1+， Cl1-），只有Cl1+能够得到2个电子，恰好相当于一个Cl2分子。1mol的CaOCl2（分子量127）氧化能力相当于1mol Cl2 ，则漂白粉中的有效氯为235.5/127=56%，由于漂白粉中含有CaOCl2为62.