При какой температуре в воде гибнут бактерии

При какой температуре в воде гибнут бактерии

В последние годы очень часто появляются статьи о бактерии Legionella, а также об угрозе для жизни и здоровья людей, использующих бытовую горячую воду. В неправильно функционирующих системах тепловодоснабжения могут быть узлы, в которых эта бактерия может хорошо размножаться.

Заражение бактерией Legionella

Первый, самый известный случай заражения бактерией Legionella произошел в гостинице «Bellevue-Stratford» в Филадельфии в 1976 году [1]. Там проходила встреча около 4500 военных ветеранов из «Американского Легиона», из них 182 человека неожиданно заболели, признаки болезни были похожи на обычную пневмонию. Примененные стандартные антибиотики оказались неэффективными, и 29 заболевших умерли. Поскольку происхождение болезни было неизвестно, начался лихорадочный поиск причины.

Прошло много времени прежде, чем узнали, что болезнь вызвана бактерией, которая до сих пор не была выявлена. От названия «Американский легион», в котором служили жертвы и у которых первый раз обнаружили бактерию, ее назвали «Legionella pneumophila», а болезнь, которую она вызывает «легионеллез».

Самая масштабная в Европе эпидемия легионеллеза вспыхнула в апреле 1985 года в Главной районной больнице в городе Страффорд в Великобритании, где из 101 человека заболевших легионеллезом, умерли 28.

В обоих случаях, как выявили позже, причиной был кондиционер. Источником заражения стал водный аэрозоль, содержавший бактерии Legionella, который поступал в помещение из системы кондиционирования.

Характеристика бактерии

Имеет огромную способность приспосабливаться к условиям окружающей среды.

Способность вызывать болезнь на много меньше при t=24 °C чем при t=37 °C. Способность к размножению сохраняется при t от 15 °C дo t=46 °C, при t= 46 °C размножение приостанавливается, при 48 °C и более – гибнет [1]. Её основное развитие происходит при t= 37…43 °C. В естественных условиях острая конкуренция со стороны других микроорганизмов при более низкой температуре не позволяет ей доминировать.

Живёт только в течение нескольких часов. Это значит, что даже если происходит размножение бактерии, за это время другие погибнут. Благодаря этому соблюдается равновесие.

Четко описанные условия её выращивания в лабораторных питомниках свидетельствуют о том, что не являются свободно живущей бактерией. Черпает необходимые для роста субстанции из живых или отмерших клеток сопутствующих ей микроорганизмов.

Это, вероятно, объясняет факт выживания и размножения бактерии в естественной среде в экстремальных условиях (низкие температуры, высокие температуры, высушивание, средства дезинфекции).

Встречается во всех естественных водах, во влажных местах, озерах, реках, морях, грунтовых водах. В системах очистки водопроводной воды бактерии удаляются не полностью.

Таким образом, бактерии в небольшом, неопасном для человека количестве попадают в системы водоснабжения здания.

Считается, что Legionella pneumophila, т. е. наиболее нежелательный вид в трубопроводных системах, находится в летаргии при температуре менее 20 °C. Размножается наиболее интенсивно в диапазоне температур 37…43 °C и поддается пастеризации при температуре свыше 46 °C. Поддержание в течение определенного времени высокой – на уровне 60…70 °C температуры воды в бакеаккумуляторе и системе тепловодоснабжения гарантирует, что спустя относительно короткое время бактерии полностью погибнут.

Для развития бактерий, помимо соответствующей температуры, требуется питание. Таким питанием могут быть другие мертвые микроорганизмы, живущие в накипи, например, в анодной накипи эмалированных нагревателей или в продуктах коррозии. Бактерии развиваются также в коррозионных трещинах. Подходящей средой для их развития являются практически все эластомеры, что следует принимать во внимание при герметизации мест присоединения водоразборной арматуры.

Подходящие условия для развития встречаются в узлах водоподготовки и в системах тепловодоснабжения. Заражение системы тепловодоснабжения может быть временным – в случае, если бактерии появились в одном из элементов системы или арматуры, например, в уплотнителе при распылителе душа, или систематическим – если в системе тепловодоснабжения существуют места, в которых бактерии постоянно размножаются и откуда они вымываются.

В этом случае их концентрация в воде не изменяется даже при интенсивном промывании системы. В случае случайного заражения замена уплотнителей, промывка и очистка от камня, а также продуктов коррозии арматуры или сильный напор воды приводят к уменьшению концентрации бактерий.

Размножению способствует, прежде всего, слишком низкая температура горячей воды в водонагревателях и баках при длительном периоде ее нахождения, а также появляющиеся в результате недобросовестной чистки и содержания осадка или биопленки.

Биопленкой называют трехмерную колонию бактерий, содержащихся в матрицах внешнеклеточных полимеров, проявляющих способность к адгезии к стабильным поверхностям и друг к другу. Формирование матрицы биопленки защищает микроорганизмы (из которых состоит биопленка) от деградационной деятельности факторов окружающей среды.

Методы дезинфекции системы тепловодоснабжения

Практически во всех системах тепловодоснабжения присутствуют бактерии Legionella. Для уменьшения их концентрации проводится дезинфекция.

Химическая дезинфекция

Существует несколько методов химической дезинфекции: дезинфекция хлором, ионами меди и серебра, йодом и озоном.

Хлорирование — наиболее распространенный метод химической дезинфекции. Эффективность такой дезинфекции зависит от pH, температуры, количества органических соединений и присутствия биопленки.

Наиболее быстрым является процесс так называемого шокового гиперхлорирования, который заключается в использовании соединений хлора в таком количестве, чтобы достигнуть в течение двух часов концентрации свободного хлора 10 мг/дм3. При этом температура воды не может быть более 30 °C. Затем систему следует промывать, пока уровень свободного хлора не станет 0,1…0,3 мг/дм3, а pH воды – 7,6…8,3.

Этот метод является эффективным, но имеет и негативные стороны: необходимо постоянное наблюдение за системой в связи с тем, что во время хлорирования могут появиться соединения с канцерогенными свойствами, что может угрожать здоровью потребителей водопроводной воды. А также использование большой дозы хлора повышает коррозионную активность воды [8].

Дезинфекция ионами меди и серебра состоит в использовании синергетического биоразрушающего действия этих ионов. Предлагаемая доза составляет 0,2…0,4 мг/дм3 ионов меди и 0,02…0,04 мг/дм3 ионов серебра [8]. Во время использования этого метода необходимо постоянно наблюдать за концентрацией ионов меди и серебра.

Йодирование состоит в добавлении йода в воду. Применяемая доза йода составляет 16 мг/дм3, а время контакта – 1 ч.

Озонирование состоит в использовании для дезинфекции воды сильного окислителя – озона O3.

Сильными дезинфицирующими свойствами обладает атомный кислород, образовывающийся при распаде озона. Он приводит к сокращению бактерий в течение 5 мин. на 99 %. Однако в виду сильных окислительных свойств его можно применять для дезинфекции системы тепловодоснабжения в ограниченном объеме.

Химическое средство дезинфекции должно достичь всех точек системы. Это осуществляют путем кратковременного открытия всей водоразборной арматуры системы. Время контакта должно составлять от одного до двух часов [3].

Описанные выше химические методы в связи с необходимостью мониторинга, имеют серьезные сложности, вытекающие из поддержания соответствующей дозировки дезинфицирующего средства, а также его неблагоприятного влияния на свойства воды и повышение ее агрессивности. Это побуждает к применению физических методов дезинфекции систем тепловодоснабжения.

Дезинфекция с помощью ультрафиолетовых лучей

Бактерии, находящиеся трубопроводной воде, могут быть уничтожены с помощью ультрафиолетового излучения. Для такой дезинфекции подходят лампы, излучающие волны длиной от 220 до 320 нм. Чаще всего применяют УФ стерилизаторы, устанавливаемые перед водоразборными точками.

Этот метод эффективен только для бесцветной и прозрачной воды. Таким образом, перед такими устройствами необходимо установить фильтры, задерживающие суспензии и осадки.

Термическая дезинфекция системы

При термической дезинфекции воду нагревают до температуры дезинфекции в течение необходимого времени. Считается, что во время цикличной термической дезинфекции температура воды должна быть не ниже 70 °C [13]. Время дезинфекции составляет от 5 до 30 мин. При температуре воды 70 °C время ее дезинфекции составляет 5 мин., при температуре 65 °C время увеличивается до 10 мин., при 60 °C – до 30 мин. [8].

При проведении дезинфекции все водоразборные точки должны быть закрыты, а циркуляционный насос должен все время работать. Такой режим работы системы необходимо поддерживать до тех пор, пока не будет достигнута соответствующая температура во всех стояках. Если невозможно получить необходимую температуру во всей системе одновременно, дезинфекцию производят по частям системы. Точно так же, как и в случае с другими методами дезинфекции, этот процесс необходимо периодически повторять, чтобы минимизировать повторное заселение системы бактериями вида Legionella. Следует также помнить об обеспечении безопасности пользователей воды – защите от ошпаривания.

Выводы

Количество бактерий Legionella, которое может привести к заболеванию, точно не определено, однако это достаточно большое количество. Высокая вероятность заболевания существует при загрязнении воды достигающем 106 cfu/дм3.

Особенно велика вероятность попадания аэрозоля с бактериями в легкие при принятии душа. Закрытая душевая кабинка содействует большей и более длительной концентрации капелек воды вокруг человека, который моется. Количество бактерий 103 cfu/дм3, которые проникли в дыхательную систему при ингаляции, уже является достаточно высокой дозой, способной вызвать инфекцию при наличии благоприятных условий. После проникновения бактерий в организм болезнь может проявиться спустя несколько дней, иногда даже спустя несколько недель.

Бактерии Legionella размножаются в воде в пределах температуры от 20 до 46 °C. Оптимальной температурой их развития является 37…43 °C. Следовательно, холодная вода в системе не должна быть выше температуры 20 °C, а горячая вода – быть ниже 46 °C. Исследования показали, что наиболее многочисленные колонии бактерий содержатся в водопроводах с температурой воды 40 °C. Количество этих бактерий в воде обычно удерживается на уровне 104 cfu/дм3, а в осадках их количество может достигать даже 105…109 cfu/см2.

Бактерии Legionella развиваются особенно быстро в системах тепловодоснабжения с неправильно функционирующей циркуляцией. Многие старые системы так спроектированы, что вода в трубах охлаждается слишком интенсивно.

Одним из наиболее эффективных способов сокращения риска инфицирования бактериями Legionella из системы тепловодоснабжения является использование технических решений, обеспечивающих правильное функционирование циркуляции горячей воды вместе с поддержанием рекомендуемого уровня температуры воды в циркуляционном контуре.

Температура воды в системе тепловодоснабжения не должна быть менее 50 °C. Это условие невозможно выполнить на участках, где стояки соединяются с водоразборной арматурой в связи с отсутствием циркуляции в них. Эти участки должны быть выполнены из медных труб – материала, в котором Legionella практически не развивается. В виду распространенности наличия палочек Legionella в системах тепловодоснабжения эти системы должны периодически проверяться.

В связи с тем, что метод термической дезинфекции системы тепловодоснабжения относительно простой, эффективный и недорогой, он является наиболее приемлемым для широкого применения.

При проектировании системы тепловодоснабжения следует учитывать определенные рекомендации:

— проектировать систему циркуляции горячей воды таким образом, чтобы при правильной эксплуатации температура воды во всей системе не опускалась < 50 °C;

— избегать проектирования элементов, в которых могут скапливаться осадки и образовываться продукты коррозии, которые могут способствовать размножению Legionella (избегать использования труб и элементов из оцинкованной стали);

— участки, в которых не циркулирует вода, соединяющие стояки с водозаборной арматурой, следует проектировать из медных труб (материал, на котором Legionella практически не размножается);

— использовать оборудование с возможностью термической дезинфекции системы.

При эксплуатации системы тепловодоснабжения:

— температура воды в циркуляционном контуре должна быть = < 50 °C;
— проводить термическую дезинфекцию системы (при необходимости);
— должны периодически проводится проверки системы на присутствие в ней бактерий Legionella.

При какой температуре умирают болезнетворные бактерии

Содержание статьи

• При какой температуре умирают болезнетворные бактерии
• Как синяя лампа убивает микробов
• Как бактерия переживает неблагоприятные для нее условия

Как предотвратить развитие болезнетворных бактерий

Этот вид микроорганизмов отличается завидной плодовитостью и может удваивать свое количество каждые 20 минут. Для этого, кроме питательной среды – продуктов питания — бактериям требуются определенные условия: влажность и довольно широкий диапазон температуры – от +5 до 63оС, при этом самой комфортной температурой для них является комнатная.

Поэтому, если не убить болезнетворные бактерии, то хотя бы остановить их размножение можно, помещая продукты в такие температурные условия, в которых этот процесс полностью затормаживается. Если хранить продукты при температурах выше 0оС, но ниже 5оС или подвергать их тепловой обработке при температуре выше 63оС , вы сможете не только надолго сохранить их свежими, но и сохранить все их полезные свойства.

Заморозить или зажарить?

В том случае, когда вы настроены решительно и ведете борьбу с болезнетворными бактериями не на жизнь, а на смерть, низкие и высокие температуры помогут вам и в этом. Температура, от которой погибнут те или иные бактерии, зависит от видовой или типовой их принадлежности. Большинство бактерий и простейших микроорганизмов погибают, если подержать их 10 минут при температуре 70оС, но некоторые вирусы выживают даже при длительном кипячении в воде, температура которой равна 100оС. Если использовать режим стерилизации в автоклаве при температуре 165-170оС, все споровые и микроорганизмы погибнут через 1 час. Некоторые особенно живучие спорообразующие вирусы способны выдержать несколько десятков минут при температуре 200оС.

Легко приспосабливаются микроорганизмы и к низким температурам. Есть такие, что сохраняют свою жизнеспособность при температурах от -20 до -45оС, но при этом, естественно, развития патогенных микроорганизмов в таких условиях не происходит. Психрофильные микроорганизмы погибают при температурах ниже -5 или -7оС. Самые устойчивые к морозам плесневые грибы и дрожжи, они полностью не погибают, сохраняя способность к размножению при переносе в более благоприятные условия. Быстрее всех при отрицательных температурах умирают бактерии, не образующие споры.

Если замораживать продукты медленно, бактерии будут погибать в больших количествах, поскольку образующиеся кристаллы льда будут разрушать их протоплазму и клеточные оболочки. Поэтому при температуре -3 или -4оС микроорганизмы погибают в большем количестве, чем при более низких. Установлено, что при температуре от -5 до -10оС выживают всего 2,5% бактерий, при -15оС – более 8%, а если поместить их сразу в камеру с температурой -24оС, выживут 53% микроорганизмов.

Во всем виноват Эйнштейн…

«В 1905 году он заявил, что абсолютного покоя нет, и с тех пор его действительно нет…» © Стивен Ликок

Кипячение воды. Панацея или самоуспокоение?

Одним из распространенных способов уменьшения количества вредных веществ в воде является ее кипячение.

Что дает кипячение и насколько безопасной становиться водопроводная вода?

Попытаемся ответить на этот вопрос используя классификацию пищевых отравлений и рассмотрим следующие группы вредных веществ приводящих к:

• пищевым токсико-инфекциям;
• пищевым бактериальным токсикозам;
• пищевым отравлениям прочей этиологии;
• пищевым отравлениям химическими элементами и веществами.

В состав этой группы входят следующие микроорганизмы: сальмонеллы, кишечные палочки, «Bac cereus» и др.

Для сальмонелл характерна слабая теплоустойчивость. При температуре 75°С они гибнут через 15 минут, а при 100°С — мгновенно.

«Bac cereus» — характеризует высокая теплоустойчивость. При температуре 105-125°С они выдерживают кипячение в течении 10 минут и более.

2. Кипячение и пищевые бактериальные токсикозы.

К ним приводят бактерии вызывающие ботулизм, стафилококки и др.

Споры ботулизма при температуре 100°С сохраняются 260 минут, при 120°С — 10 минут.

Вирус по имени «Гепатит А» (в народе — «желтуха») погибает только когда воду кипятят не менее чем 25..30 минут.

Энтеротоксин стафилококка является термостойким, его окончательная инактивация (разрушение) происходит через 2,5..3 часа кипячения.

Другими словами, простого доведения воды до кипения недостаточно для того, чтобы обеззаразить ее. Для этого необходимо кипятить воду не менее 10-15 минут. Только при этом значительная часть микроорганизмов гибнет.

3. Кипячение и пищевые отравления прочей этиологии.

Причиной этих отравлений могут стать сине-зеленые водоросли. Не представляющие сами по себе опасность для здоровья они аккумулируют более 60 вредных химических веществ. Кипячение воды не уменьшит содержание этих веществ.

4. Кипячение и пищевые отравления химическими элементами и веществами.

Химическое загрязнение водопроводной воды является одним из наиболее существенных. Причиной служат более 500 различных соединений, число которых постоянно растет. Основные группы — нитраты, пестициды, тяжелые металлы, радионуклиды и др. При кипячении воды их концентрация и вредное воздействие на организм практически не уменьшается.

Таким образом, кипячение водопроводной воды снижает опасность заражения. Однако, на большое число вредных веществ кипячение не оказывает никакого влияния. Кроме того, при кипячении хлорированной воды органические вещества вступают в реакцию с хлором, образуя канцерогены.

Другие гадости

Исследование проведенное Институтом ХВ НАН Украины показало, что питьевая вода содержит множество фармацевтических препаратов включая антибиотики, половые гормоны, успокоительные и антисудорожные препараты, обезболивающие, а также многие другие, отпускаемые только по рецепту врача.

В ходе пятимесячного расследования было обнаружено, что лекарства содержатся в запасах питьевой воды на всей территории Украины.

Исследователи попытались выяснить каким же образом фармацевтические препараты попадают в питьевую воду. Оказалось, что механизм выглядит следующим образом: люди принимают лекарства, часть из них усваиваются организмом, а то, что не усвоилось, а это приблизительно 70 % потребляемых лекарств, выводится естественным путем. И соответственно попадает в канализацию. Сточные воды, пройдя необходимую очистку, вновь попадают в реки или озера, откуда пополняются ресурсы питьевой воды.

Производимая муниципальная очистка неспособна удалить из воды фармацевтические препараты. Кроме того эксперты установили, что добавление в воду хлора стандартная процедура при очистке воды, напротив, усиливает токсичность некоторых содержащихся в ней лекарственных средств.

Представители фармацевтических фирм в свою очередь заявляют, что лекарства, содержащиеся в питьевой воде не наносят ущерба здоровью человека и окружающей среде, ввиду низкой концентрации, однако многие ученые полагают, что по прошествии десятков лет негативный эффект от загрязненной таким образом воды проявится в полной мере.

От этого кипячение тоже не помогает…

Использованы материалы сайта http://aquamarket.at.ua

А как же стерилизация кипячением в медицине, спросите вы?

Тут всё просто, в медицине применяются автоклавы, когда за счёт повышения давления в герметичной ёмкости сдвигается температура закипания до +110..130 о С, при которой и гибнут «недобитки».

Альтернатива?

Однако, самым эффективным способом получения реально чистой воды в быту является применение фильтрации на базе систем обратного осмоса. Конечно, тоже не без недостатков, но это тема следующей статьи…

При какой температуре выживают микробы?

Микробиолог Елизавета Бонч-Осмоловская о микроорганизмах, способных пережить прохождение через атмосферу Земли

Anssi Koskinen // flickr.com

Сейчас известная нам рекордная температура, при которой могут жить микробы, — 122 °C. Такая высокая температура может быть достигнута только на глубине, где за счет гидростатического давления столпа жидкости вода, нагреваемая подводными горячими источниками, не закипает, оставаясь в жидком состоянии. Рост микроорганизмов в лабораторных условиях при 122 °C был установлен японскими учеными. Это представитель особой группы, так называемых метаногенов, которые растут в отсутствие кислорода, а в качестве источника энергии, то есть пищи, используют водород, образуя газ метан.

Сведения о температуре выживания микробов, помимо чисто научного интереса, имеют и практическое применение. Часто нужно избавиться от микробов, и тогда проводят стерилизацию путем нагревания температуры до 120 °C. В подавляющем большинстве случаев при такой температуре микробы погибают, причем даже те виды, клетки которых превращаются в споры — особые, очень прочные образования. Но есть единичные виды, клетки которых выдерживают даже такие высокие температуры.

Это означает, что такие микробы могли попасть к нам из космоса и пережить прохождение через атмосферу. Мои коллеги провели эксперимент, запустив так называемый искусственный метеорит, прикрепленный снаружи к ракете, внутрь которого поместили определенное количество микроорганизмов. Практически все они погибли, но споры одного из видов пережили этот полет. Эти термофильные микроорганизмы гибнут при 130 °C, растут примерно при 57 °C, но их споры оказались способными пережить прохождение через атмосферу Земли.

Эти опыты демонстрируют правомерность существования гипотезы о том, что первые микроорганизмы могли попасть на Землю с другой планеты, из космоса. Это только гипотеза, которая еще ничего не доказывает, однако теперь мы знаем, что объективных препятствий для такого сценария в законах природы нет.

Если вы хотите узнать больше о роли микроорганизмов в жизни нашей планеты и методах ее исследования, приходите на курс Елизаветы Бонч-Осмоловской «Основы микробиологии: роль мельчайших существ в жизни нашей планеты», который будет проходить 27, 29 июня и 1 июля в Академии ПостНауки.

Источники:

http://aidar.com.ua/sels/item/7184-%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0-%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%8B-%D0%B8-%D0%B5%D1%91-%D0%B2%D0%BB%D0%B8%D1%8F%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%BD%D0%B0-%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B8%D0%B5-%D0%B1%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B9-%D0%B2-%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%B0%D1%85.html
http://www.kakprosto.ru/kak-851692-pri-kakoy-temperature-umirayut-boleznetvornye-bakterii
http://www.koshcheev.ru/2012/12/08/boiling-water/
http://postnauka.ru/faq/64677