Вода играет большую роль в пищевой промышленности. Она является основным технологическим сырьем при приготовлении напитков, бульонов, соусов, сиропов, рассолов и др. Кроме того, вода употребляется для мойки сырья и аппаратуры, коммуникаций и всего оборудования. Использование загрязненной воды приводит к инфицированию продуктов микроорганизмами, затруднениям при технологической обработке, быстрой порче продуктов.
Так же, как и почва, вода является естественным местообитанием микробов. Микроорганизмы в ней не только находятся, но и размножаются. В водоемы они попадают с почвой, пылью, различными органическими остатками и отбросами. В прибрежной полосе обычно содержится больше микробов, чем вдали от берега.
Микрофлора вод носит случайный характер, однако в нее входят и некоторые постоянные виды, требующие минимальных количеств органических веществ. Обсемененность воды микроорганизмами зависит от ее происхождения. Так, наиболее чистой является вода из артезианских колодцев и ключей. Дождевая вода загрязняется микроорганизмами, которые попадают в нее из воздуха или с частичками пыли. В выпавшем снегу после таяния обнаруживают много микроорганизмов даже в сильные морозы. Снег на ледниках почти стерильный и содержит очень мало микроорганизмов.
Глубокие почвенные воды в микробиальном отношении чище поверхностных; фильтруясь через слои почвы, они освобождаются от взвесей и микроорганизмов. Однако при плохом уходе вода колодцев может загрязняться просачивающимися поверхностными водами. При попадании патогенных микробов в колодцы вода может служить источником заражения.
Промышленные, бытовые и сельскохозяйственные сточные воды оказывают большое влияние на водоемы, вызывая загрязнение воды. Это влияние может быть прямым или косвенным. Прямое влияние состоит в том, что в поверхностные воды в прогрессирующих количествах попадают разнообразные химические вещества: продукты промышленной переработки; вещества, вносимые в почву для повышения плодородия или защиты растений от вредителей и др. Такие воды богаты питательными веществами, что обеспечивает бурное развитие водорослей. В результате в природных водоемах часто наблюдается недостаток кислорода. Следствием является загрязненность вод, гибель рыбы, неприятный привкус в питьевой воде. Биологическая структура водоемов меняется: уменьшается количество имеющихся видов, при этом некоторые совсем исчезают, а другие, более устойчивые, начинают преобладать. Обилие питательных веществ тормозит развитие одних видов, а других - стимулирует. Развиваются нечувствительные к загрязнениям виды фауны и флоры.
В настоящее время вопрос очистки сточных вод для защиты водоемов от загрязнений приобрел огромное значение. Ему уделяется много внимания как в нашей стране, так и за рубежом в ряду проблем защиты окружающей среды.
Борьба с загрязнением воды ведется давно, и основные направления в этой работе - разбавление и очистка сточных вод. Очищают сточные воды механическими и биологическими способами.
К механическим способам относятся различные виды фильтрации. Для очистки вод, загрязненных органическими веществами, обычно применяют биологические способы, при которых основную роль играют микробиологические процессы. Участвующие в них микроорганизмы вызывают усиленную минерализацию органических веществ, загрязняющих сточные воды.
Существуют различные системы биологической очистки вод. При использовании особых микроорганизмов органические вещества разлагаются в анаэробных условиях в процессе метанового брожения. В результате метанового брожения получаются безопасные конечные продукты: углекислый газ, вода и легкоудаляемый газообразный метан. Клетки микроорганизмов легко отделяются от очищенной воды.
В реках и других естественных водоемах загрязненная вода обладает способностью к самоочищению в результате оседания нерастворимых осадков, разбавления, а также биохимических процессов, вызываемых бактериями, водорослями и другими низшими растениями и животными. Количество микроорганизмов в речной воде в течение лета уменьшается также под воздействием солнечного света; в осенние месяцы оно увеличивается.
Процесс естественного самоочищения вод происходит во всех водоемах независимо от географического положения. Однако в летний период, при интенсивном солнечном освещении, скорость этого процесса мала. Повторное фекальное загрязнение почвы вокруг населенных мест поддерживает резерв патогенных микробов. Эпидемиологическая опасность такой воды велика, так как она может вызвать инфекцию.
Микроорганизмы перерабатывают в воде остатки растений и животных, даже если органические вещества находятся в разбавленном виде. Обитающие в воде микроорганизмы (водные бактерии, микроскопические водоросли) приспособились к этим условиям. Но среди микрофлоры воды встречаются и обычные почвенные бактерии, попадающие в воду из почвы.
Степень загрязненности воды различна. В озерах, вдали от берегов вода очень чистая: в 1 мл воды содержатся лишь единицы или десятки бактерий. В прибрежных загрязненных водах обнаруживают сотни тысяч микробов.
В воде много растворенного кислорода, который выделяется зелеными водорослями в процессе фотосинтеза. Поэтому в ней происходят окислительные процессы. На дне водоемов кислорода меньше и окисление органических веществ идет медленнее. В результате образуется продукт неполного окисления органических остатков - ил, густо заселенный микроорганизмами. Они находятся в основном на поверхности ила, а на глубине 1-2 см их уже немного. В 1 г ила содержатся тысячи и сотни тысяч микробов.
В морской воде микробов меньше, чем в пресной, и количество их уменьшается по мере удаления от берегов. На глубине 1 км в 1 мл морской воды обнаружены единичные бактерии. На глубине более 4 км гнилостных бактерий нет и гнилостные процессы не происходят. Микрофлора морской воды приспособилась к высокой концентрации солей, в ней больше солелюбивых организмов.
В морской воде, даже в арктических морях, вблизи Северного полюса на глубине более 3 тыс. м, в водах Индийского и других океанов, в Черном море, далеко от побережья, на глубине сколо 2 тыс. м в слоях воды, насыщенных сероводородом, обнаружены дрожжи.
Качество воды зависит от содержания в ней микроорганизмов.
Оценка водоема | Количество микробов в 1 мл воды |
Очень чистые | До 10 |
Чистые | До 102 |
Умеренно чистые | До 103 |
Загрязненные | До 104 |
Грязные | До 105 |
Очень грязные | 106 и более |
Сапрофиты составляют небольшую часть общего количества микроорганизмов - в питьевой воде их всего 0,1-0,001 %. Численность их колеблется от внесения загрязнений, сезонных факторов, наличия органических веществ, интенсивности размножения микробов и др.
Количество сапрофитов играет определенную роль при оценке гигиенических свойств воды. Оно является важным показателем в ряде случаев, например при оценке процессов самоочищения в воде, почве, донных отложениях, при определении степени биологической очистки воды в различных сооружениях, при обеззараживании сточных вод. В водоемах и почве сапрофитная микрофлора является наиболее активным участником процесса уничтожения патогенных микробов в результате антагонизма, конкуренции и т. п.
Особенно велика роль сапрофитов в разложении содержащихся в воде органических веществ, которые являются для них источником питания. Сапрофитная микрофлора участвует также в разложении и обезвреживании токсических веществ в окружающей среде.
Уровень сапрофитной микрофлоры дополняет санитарную характеристику водоемов - источников водоснабжения. Так как чистая вода сравнительно бедна питательными веществами, количество сапрофитов в ней зависит от содержания легкоусвояемых органических веществ. Наличие сапрофитов в воде является показателем качества воды. Увеличение количества питательных веществ в водоемах вызывает «цветение» воды из-за развития микроскопических растений - фитопланктона. При этом ухудшаются органолептические свойства воды, появляются привкусы, запахи, развиваются анаэробные процессы. Все эти явления неблагоприятны в гигиеническом отношении.
В воде водоемов встречаются и патогенные микробы, вызывающие желудочно-кишечные и другие заболевания человека. Некоторые из них могут длительно сохранять жизнеспособность в воде.
Особенно богат микроорганизмами речной ил: в 1 г сухого речного ила находится до 2-3 млрд. микробных клеток, а в 1 г влажного ила озер количество микроорганизмов доходит до 400 млн. Наибольшее количество микроорганизмов наблюдается в поверхностном слое ила, где образуется своеобразная пленка из бактерий. Она содержит много серобактерий и железобактерий и играет существенную роль в превращениях веществ в водоеме. Серобактерии окисляют образующийся в иле сероводород до серной кислоты, предотвращая таким образом проникновение его в воду. Недостаток кислорода в грунте способствует развитию анаэробных бактерий, вызывающих брожение растительных остатков с образованием метана и водорода.
Источники водоснабжения для бытовых нужд и потребностей промышленных предприятий, особенно пищевых, необходимо предохранять от загрязнения.
При загрязнении водоемов некоторыми типами промышленных и сточных вод с ними могут попасть в воду и специфические вредители пищевых производств. При использовании воды, содержащей эти микробы, в технологические емкости вносятся дрожжи, бактерии и плесневые грибы, ухудшающие качество пищевых продуктов. Поэтому для технологических целей можно использовать только воду, отвечающую требованиям ГОСТ 2874-82: в 1 мл неразбавленной воды не должно содержаться более 100 клеток бактерий; в 1 л воды не должно быть более 3 клеток бактерий группы кишечной палочки (коли-индекс); коли-титр должен быть не менее 300.