Анаэробные инфекции доставляют больному немало хлопот, так как их проявления острые и эстетически неприятные. Провокаторами этой группы заболеваний являются спорообразующие или неспорообразующие микроорганизмы, которые попали в благоприятные для жизнедеятельности условия.
Инфекции, вызванные анаэробными бактериями, развиваются стремительно, могут поражать жизненно важные ткани и органы, поэтому их лечение необходимо начинать сразу после постановки диагноза, чтобы избежать осложнений или летального исхода.
Что это такое?
Анаэробная инфекция – патология, возбудителями которой являются бактерии, способные расти и размножаться при полном отсутствии кислорода или его низком напряжении. Их токсины обладают высокой проникающей способностью и считаются крайне агрессивными.
К данной группе инфекционных заболеваний относятся тяжелые формы патологий, характеризующиеся поражением жизненно важных органов и высоким уровнем смертности. У больных обычно преобладают проявления интоксикационного синдрома над местными клиническими признаками. Данная патология отличается преимущественным поражением соединительнотканных и мышечных волокон.
Причины анаэробной инфекции
Анаэробные бактерии относят к условно-патогенным и входят в состав нормальной микрофлоры слизистых оболочек, пищеварительной и мочеполовой систем и кожи. При условиях, провоцирующих их неконтролируемое размножение, развивается эндогенная анаэробная инфекция. Анаэробные бактерии, обитающие в разлагающихся органических остатках и почве, при попадании в открытые раны вызывают экзогенную анаэробную инфекцию.
Развитию анаэробной инфекции способствуют повреждения тканей, создающие возможность проникновения возбудителя в организм, состояние иммунодефицита, массированное кровотечение, некротические процессы, ишемия, некоторые хронические заболевания. Потенциальную опасность представляют инвазивные манипуляции (удаление зубов, биопсия и под.), хирургические вмешательства. Анаэробные инфекции могут развиваться вследствие загрязнения ран землей или попадания в рану других инородных тел, на фоне травматического и гиповолемического шока, нерациональной антибиотикотерапии, подавляющей развитие нормальной микрофлоры.
По отношению к кислороду анаэробные бактерии подразделяют на факультативные, микроаэрофильные и облигатные. Факультативные анаэробы могут развиваться как в обычных условиях, так и при отсутствии доступа кислорода. К этой группе относятся стафилококки, кишечная палочка, стрептококки, шигеллы и ряд других. Микроаэрофильные бактерии представляют собой промежуточное звено между аэробными и анаэробными, для их жизнедеятельности кислород необходим, но в малых количествах.
Среди облигатных анаэробов различают клостридиальные и неклостридиальные микроорганизмы. Клостридиальные инфекции относятся к экзогенным (внешним). Это ботулизм, газовая гангрена, столбняк, пищевые токсикоинфекции. Представители неклостридиальных анаэробой являются возбудителями эндогенных гнойно-воспалительных процессов, таких как перитонит, абсцессы, сепсис, флегмоны и т.д.
Симптомы
Инкубационный период длится около трех суток. Анаэробная инфекция начинается внезапно. У больных преобладают симптомы общей интоксикации над местным воспалением. Их самочувствие резкое ухудшается до появления локальных симптомов, раны приобретают черную окраску.
Больных лихорадит и знобит, у них возникает выраженная слабость и разбитость, диспепсия, заторможенность, сонливость, апатичность, падает кровяное давление, учащается сердцебиение, синеет носогубный треугольник. Постепенно заторможенность сменяется возбуждением, неспокойствием, спутанностью сознания. У них учащается дыхание и пульс.
Состояние ЖКТ также изменяется: язык у больных сухой, обложен, они испытывают жажду и сухость во рту. Кожа лица бледнеет, приобретает землистый оттенок, глаза западают. Возникает так называемое «маска Гиппократа» - «fades Hippocratica». Пациенты становятся заторможенными или резко возбужденными, апатичными, депрессивными. Они перестают ориентироваться в пространстве и собственных чувствах.
Местные симптомы патологии:
- Отек тканей конечности быстро прогрессирует и проявляется ощущениями полноты и распирания конечности.
- Сильная, нестерпимая, нарастающая боль распирающего характера, не снимаемая анальгетиками.
- Дистальные отделы нижних конечностей становятся малоподвижными и практически нечувствительными.
- Гнойно-некротическое воспаление развивается бурно и даже злокачественно. При отсутствии лечения мягкие ткани быстро разрушаются, что делает прогноз патологии неблагоприятным.
- Газ в пораженных тканях можно обнаружить с помощью пальпации, перкуссии и прочих диагностических методик. Эмфизема, крепитация мягких тканей, тимпанит, легкий треск, коробочный звук - признаки газовой гангрены.
Течение анаэробной инфекции может быть молниеносным (в течение 1 суток с момента операции или травмы), острым (в течение 3-4 суток), подострым (более 4 суток). Анаэробная инфекция часто сопровождается развитием полиорганной недостаточности (почечной, печеночной, сердечно-легочной), инфекционно-токсического шока, тяжелого сепсиса, являющихся причиной летального исхода.
Диагностика анаэробной инфекции
Перед началом лечения важно определить точно, анаэробный или аэробный микроорганизм вызвал инфекцию, а для этого недостаточно только внешней оценки симптомов. Методы определения инфекционного агента могут быть разными:
- иммуноферментный анализ крови (эффективность и скорость этого метода высокая, как и цена);
- рентгенография (этот метод наиболее эффективен при диагностике инфекции костей и суставов);
- бактериальный посев плевральной жидкости, экссудата, крови или гнойных выделений;
- окраска по Граму взятых мазков;
Лечение анаэробной инфекции
При анаэробной инфекции комплексный подход к лечению предполагает проведение радикальной хирургической обработки гнойного очага, интенсивной дезинтоксикационной и антибактериальной терапии. Хирургический этап должен быть выполнен как можно раньше – от этого зависит жизнь больного.
Как правило, он заключается в широком рассечении очага поражения с удалением некротизированных тканей, декомпрессии окружающих тканей, открытом дренировании с промыванием полостей и ран растворами антисептиков. Особенности течения анаэробной инфекции нередко требуют проведения повторных некрэктомий, раскрытия гнойных карманов, обработки ран ультразвуком и лазером, озонотерапии и т. д. При обширной деструкции тканей может быть показана ампутация или экзартикуляция конечности.
Важнейшими составляющими лечения анаэробной инфекции являются интенсивная инфузионная терапия и антибиотикотерапия препаратами широкого спектра действия, высокотропными к анаэробам. В рамках комплексного лечения анаэробной инфекции находят свое применение гипербарическая оксигенация, УФОК, экстракорпоральная гемокоррекция (гемосорбция, плазмаферез и др.). При необходимости пациенту вводится антитоксическая противогангренозная сыворотка.
Прогноз
Исход анаэробной инфекции во многом зависит от клинической формы патологического процесса, преморбидного фона, своевременности установления диагноза и начала лечения. Уровень летальности при некоторых формах анаэробной инфекции превышает 20%.
Анаэробные организмы
Аэробные и анаэробные бактерии предварительно идентифицируются в жидкой питательной среде по градиенту концентрации O 2:
1. Облигатные аэробные
(нуждающиеся в кислороде) бактерии в основном
собираются в верхней части пробирки, чтобы поглощать максимальное количество кислорода. (Исключение: микобактерии - рост пленкой на поверхности из-за восколипидной мембраны.)
2. Облигатные анаэробные
бактерии собираются в нижней части, чтобы избежать кислорода (либо не дают роста).
3. Факультативные
бактерии собираются в основном в верхнем ( является наиболее выгодным, чем гликолиз), однако они могут быть найдены на всем протяжении среды, так как от O 2 не зависят.
4. Микроаэрофилы
собираются в верхней части пробирки, но их оптимум - малая концентрация кислорода.
5. Аэротолерантные
анаэробы не реагируют на концентрации кислорода и равномерно распределяются по пробирке.
Анаэробы - организмы, получающие энергию при отсутствии доступа кислорода путем субстратного фосфорилирования , конечные продукты неполного окисления субстрата при этом могут быть окислены с получением большего количества энергии в виде АТФ в присутствии конечного акцептора протонов организмами, осуществляющими окислительное фосфорилирование .
Анаэробы - обширная группа организмов, как микро-, так и макроуровня:
- анаэробные микроорганизмы - обширная группа прокариотов и некоторые простейшие.
- макроорганизмы - грибы , водоросли , растения и некоторые животные (класс фораминиферы , большинство гельминтов (класс сосальщики , ленточные черви , круглые черви (например, аскарида)).
Помимо этого анаэробное окисление глюкозы играет важную роль в работе поперечно-полосатой мускулатуры животных и человека (особенно в состоянии тканевой гипоксии).
Классификация анаэробов
Согласно устоявшейся в микробиологии классификации, различают:
- Факультативные анаэробы
- Капнеистические анаэробы и микроаэрофилы
- Аэротолерантные анаэробы
- Умеренно-строгие анаэробы
- Облигатные анаэробы
Если организм способен переключаться с одного метаболического пути на другой (например, с анаэробного дыхания на аэробное и обратно), то его условно относят к факультативным анаэробам .
До 1991 года в микробиологии выделяли класс капнеистических анаэробов , требовавших пониженной концентрации кислорода и повышенной концентрации углекислоты (Бруцеллы бычьего типа - B. abortus )
Умеренно-строгий анаэробный организм выживает в среде с молекулярным O 2 , однако не размножается. Микроаэрофилы способны выживать и размножаться в среде с низким парциальным давлением O 2 .
Если организм не способен «переключиться» с анаэробного типа дыхания на аэробный, но не гибнет в присутствии молекулярного кислорода , то он относится к группе аэротолерантных анаэробов . Например, молочнокислые и многие маслянокислые бактерии
Облигатные анаэробы в присутствии молекулярного кислорода O 2 гибнут - например, представители рода бактерий и архей : Bacteroides , Fusobacterium , Butyrivibrio , Methanobacterium ). Такие анаэробы постоянно живут в лишенной кислорода среде. К облигатным анаэробам относятся некоторые бактерии, дрожжи, жгутиковые и инфузории.
Токсичность кислорода и его форм для анаэробных организмов
Среда с содержанием кислорода является агрессивной по отношению к органическим формам жизни. Это связано с образованием активных форм кислорода в процессе жизнедеятельности или под действием различных форм ионизирующего излучения, значительно более токсичных, чем молекулярный кислород O 2 . Фактор, определяющий жизнеспособность организма в среде кислорода - наличие у него функциональной антиоксидантной системы, способной к элиминации:супероксид-аниона(O 2 −),перекиси водорода (H 2 O 2), синглетного кислорода (O .), а также молекулярного кислорода (O 2) из внутренней среды организма. Наиболее часто подобная защита обеспечивается одним или несколькими ферментами:
- супероксиддисмутаза , элиминирующая супероксид-анион(O 2 −) без энергетической выгоды для организма
- каталаза , элиминирующая перекись водорода (H 2 O 2) без энергетической выгоды для организма
- цитохром - фермент, отвечающий за перенос электронов от NAD H к O 2 . Этот процесс обеспечивает существенную энергетическую выгоду организму.
Аэробные организмы содержат чаще всего три цитохрома, факультативные анаэробы - один или два, облигатные анаэробы не содержат цитохромов.
Анаэробные микроорганизмы могут активно воздействовать на среду, создавая подходящий окислительно-восстановительный потенциал среды (напр. Cl.perfringens). Некоторые засеянные культуры анаэробных микроорганизмов, прежде чем начать размножаться, снижают pH 2 0 с величины до , ограждая себя восстановительным барьером, другие - аэротолерантные - в процессе жизнедеятельности продуцируют перекись водорода, повышая pH 2 0 .
При этом характерным только для анаэробов является гликолиз , который в зависимости от конечных продуктов реакции разделяют на несколько типов брожению :
- молочнокислое брожение - род Lactobacillus ,Streptococcus , Bifidobacterium , а также некоторые ткани многоклеточных животных и человека.
- спиртовое брожение - сахаромицеты , кандида (организмы царства грибов)
- муравьинокислое - семейство энтеробактерий
- маслянокислое - некоторые виды клостридий
- пропионовокислое - пропионобактерии(например, Propionibacterium acnes )
- брожение с выделением молекулярного водорода - некоторые виды клостридий , ферментация Stickland
- метановое брожение - например, Methanobacterium
В результате расщепления глюкозы расходуется 2 молекулы, а синтезируется 4 молекулы АТФ . Таким образом общий выход АТФ составляет 2 молекулы АТФ и 2 молекулы НАД·Н 2 . Полученный в ходе реакции пируват утилизируется клеткой по-разному в зависимости от того, какому типу брожения она следует.
Антагонизм брожения и гниения
В процессе эволюции сформировался и закрепился биологический антагонизм бродильной и гнилостной микрофлоры:
Расщепление микроорганизмами углеводов сопровождается значительным снижением среды, в то время как расщепление белков и аминокислот - повышением (защелачиванием). Приспособление каждого из организмов к определенной реакции среды играет важнейшую роль в природе и жизни человека, например, благодаря бродильным процессам предотвращается загнивание силоса, заквашенных овощей, молочных продуктов.
Культивирование анаэробных организмов
Выделение чистой культуры анаэробов схематично
Культивирование анаэробных организмов в основном является задачей микробиологии.
Для культивирования анаэробов применяют особые методы, сущность которых заключается в удалении воздуха или замены его специализированной газовой смесью (или инертными газами) в герметизированных термостатах - анаэростатах .
Другим способом выращивания анаэробов(чаще всего микроорганизмов) на питательных средах - добавление содержащих редуцирующие вещества (глюкозу , муравьинокислый натрий и др.), уменьшающие окислительно-восстановительный потенциал.
Общие питательные среды для анаэробных организмов
Для общей среды Вильсона - Блера базой является агар-агар с добавлением глюкозы , сульфита натрия и двуххлористого железа. Клостридии образуют на этой среде колонии чёрного цвета за счет восстановления сульфита до сульфид - аниона , который соединяясь с катионами железа (II) дает соль чёрного цвета. Как правило, черные на этой среде образования колонии , появляются в глубине агарового столбика.
Среда Китта - Тароцци состоит из мясопептонного бульона, 0,5% глюкозы и кусочков печени или мясного фарша для поглощения кислорода из среды. Перед посевом среду прогревают на кипящей водяной бане в течение 20 - 30 минут для удаления воздуха из среды. После посева питательную среду сразу заливают слоем парафина или вазелинового масла для изоляции от доступа кислорода.
Общие методы культивирования для анаэробных организмов
GasPak - система химическим путем обеспечивает постоянство газовой смеси, приемлемой для роста большинства анаэробных микроорганизмов. В герметичном контейнере, в результате реакции воды с таблетками боргидрида натрия и бикарбоната натрия образуется водород и диоксид углерода . Водород затем реагирует с кислородом газовой смеси на палладиевом катализаторе с образованием воды, уже вторично вступающей в реакцию гидролиза боргидрида.
Данный метод был предложен Брюером и Олгаером в 1965 году. Разработчики представили одноразовый пакет, генерирующий водород, который был позднее усовершенствован ими до саше, генерирующих двуокись углерода и содержащих внутренний катализатор.
Метод Цейсслера применяется для выделения чистых культур спорообразующих анаэробов. Для этого производят посев на среду Китт-Тароцци, прогревают 20 мин при 80 °C (для уничтожения вегетативной формы), заливают среду вазелиновым маслом и инкубируют 24 ч в термостате. Затем производят посев на сахарно-кровяной агар для получения чистых культур. После 24-часового культивирования интересующие колонии изучаются - их пересеивают на среду Китт-Тароцци (с последующим контролем чистоты выделенной культуры).
Метод Фортнера
Метод Фортнера - посевы производят на чашку Петри с утолщенным слоем среды, разделённым пополам узкой канавкой, вырезанной в агаре. Одну половину засевают культуру аэробных бактерий, на другую - анаэробных. Края чашки заливают парафином и инкубируют в термостате. Первоначально наблюдают рост аэробной микрофлоры, а затем (после поглощения кислорода) - рост аэробной резко прекращается и начинается рост анаэробной.
Метод Вейнберга используется для получения чистых культур облигатных анаэробов. Культуры, выращенные на среде Китта-Тароцци, переносят в сахарный бульон. Затем одноразовой пастеровской пипеткой материал переносят в узкие пробирки (трубки Виньяля) с сахарным мясо-пептонным агаром, погружая пипетку до дна пробирки. Засеянные пробирки быстро охлаждают, что позволяет фиксировать бактериальный материал в толще затвердевшего агара. Пробирки инкубируют в термостате, а затем изучают выросшие колонии. При обнаружении интересующей колонии на её месте делают распил, материал быстро отбирают и засеивают на среду Китта-Тароцци (с последующим контролем чистоты выделенной культуры).
Метод Перетца
Метод Перетца - в расплавленный и охлаждённый сахарный агар-агар вносят культуру бактерий и заливают под стекло, помещённое на пробковых палочках(или фрагментах спичек) в чашку Петри . Метод наименее надежен из всех, но достаточно прост в применении.
Дифференциально - диагностические питательные среды
- Среды Гисса («пестрый ряд»)
- Среда Ресселя (Рассела)
- Среда Плоскирева или бактоагар «Ж»
- Висмут-сульфитный агар
Среды Гисса : К 1 % пептонной воде добавляют 0,5 % раствор определенного углевода (глюкоза, лактоза, мальтоза, маннит, сахароза и др.) и кислотно-щелочной индикатор Андреде, разливают по пробиркам, в которые помещают поплавок для улавливания газообразных продуктов, образующихся при разложении углеводородов.
Среда Ресселя (Рассела) применяется для изучения биохимических свойств энтеробактерий(шигелл, сальмонелл). Содержит питательный агар-агар , лактозу, глюкозу и индикатор (бромтимоловый синий). Цвет среды травянисто-зелёный. Обычно готовят в пробирках по 5 мл со скошенной поверхностью. Посев осуществляют уколом в глубину столбика и штрихом по скошенной поверхности.
Среда Плоскирева (бактоагар Ж) - дифференциально-диагностическая и селективная среда, поскольку подавляет рост многих микроорганизмов, и способствует росту патогенных бактерий (возбудителей брюшного тифа, паратифов, дизентерии). Лактозоотрицательные бактерии образуют на этой среде бесцветные колонии, а лактозоположительные - красные. В составе среды - агар, лактоза, бриллиантовый зелёный , соли желчных кислот, минеральные соли, индикатор (нейтральный красный).
Висмут-сульфитный агар предназначен для выделения сальмонелл в чистом виде из инфицированного материала. Содержит триптический гидролизат, глюкозу, факторы роста сальмонелл, бриллиантовый зелёный и агар. Дифференциальные свойства среды основаны на способности сальмонелл продуцировать сероводород , на их устойчивости к присутствию сульфида, бриллиантового зелёного и лимоннокислого висмута. Маркируются колонии в чёрный цвет сернистого висмута (методика схожа со средой Вильсона - Блера ).
Метаболизм анаэробных организмов
Метаболизм анаэробных организмов имеет несколько различных подгрупп:
Анаэробный энергетический обмен в тканях человека и животных
Анаэробное и аэробное энергообразование в тканях человека
Некоторые ткани животных и человека отличаются повышенной устойчивостью к гипоксии (особенно мышечная ткань). В обычных условиях синтез АТФ идет аэробным путем, а при напряженной мышечной деятельности, когда доставка кислорода к мышцам затруднена, в состоянии гипоксии, а также при воспалительных реакциях в тканях доминируют анаэробные механизмы регенерации АТФ. В скелетных мышцах выявлены 3 вида анаэробных и только один аэробный путь регенерации АТФ.
3 вида анаэробного пути синтеза АТФ
К анаэробным относятся:
- Креатинфосфатазный (фосфогеный или алактатный) механизм - перефосфорилирование между креатинфосфатом и АДФ
- Миокиназный - синтез (иначе ресинтез ) АТФ при реакции трансфосфорилирования 2 молекул АДФ (аденилатциклаза)
- Гликолитический - анаэробное расщепление глюкозы крови или запаса гликогена, заканчивающийся образованием
Анаэробные бактерии способны развиваться в условиях отсутствия свободного кислорода в окружающей среде. Вместе с другими микроорганизмами, обладающими подобным уникальным свойством, они составляют класс анаэробов. Различают два вида анаэробов. Как факультативные, так и облигатные анаэробные бактерии можно обнаружить практически во всех образцах материала патологического свойства, они сопровождают различные гнойно-воспалительные заболевания, могут быть условно-патогенными и даже иногда патогенными.
Анаэробные микроорганизмы, относящиеся к факультативным, существуют и размножаются и в кислородной, и в бескислородной среде. Наиболее ярко выраженными представителями этого класса являются кишечная палочка, шигеллы, стафилококки, иерсинии, стрептококки и другие бактерии.
Облигатные микроорганизмы не могут существовать в присутствии свободного кислорода и погибают от его воздействия. Первая группа анаэробов этого класса представлена спорообразующими бактериями, или клостридиями, а вторая бактериями, не образующими спор (неклостридиальные анаэробы). Клостридии зачастую являются возбудителями анаэробных одноимённых инфекций. Примером может явиться клостридиальная ботулизм, столбняк. Неклостридиальные анаэробы представляют собой грамположительные и Они имеют палочковидную или шаровидную форму, наверняка Вы встречали в литературе названия их ярких представителей: бактероиды, вейллонеллы, фузобактерии, пептококки, пропионибактерии, пептострептококки, эубактерии и др.
Неклостридиальные бактерии в основной своей массе являются представителями нормальной микрофлоры и у человека, и у животных. Также они могут участвовать в развитии гнойно-воспалительных процессов. К ним относятся: перитонит, пневмония, абсцесс легких и головного мозга, сепсис, флегмоны челюстно-лицевой области, отит и др. Для основной массы инфекций, которые вызывают анаэробные бактерии неклостридиального типа, характерно проявлять свойства эндогенных. Развиваются они в основном на фоне снижения резистентности организма, которое может возникнуть в результате травмы, охлаждения, оперативного вмешательства, нарушения иммунитета.
Для объяснения способа поддержания жизнедеятельности анаэробов стоит уяснить основные механизмы, по которым происходит аэробное и анаэробное дыхание.
Представляет собой окислительный процесс, основанный на Дыхание приводит к расщеплению субстрата без остатка, результатом являются расщеплённые до бедных энергией представителей неорганики. В результате происходит мощный выход энергии. В качестве важнейших субстратов для дыхания выступают углеводы, но и белки, и жиры могут расходоваться в процессе аэробного дыхания.
Ему соответствует два этапа протекания. На первом происходит бескислородный процесс постепенного расщепления субстрата для высвобождения атомов водорода и связывания с коферментами. Второй, кислородный этап, сопровождается дальнейшим отщеплением от субстрата для дыхания и постепенным его окислением.
Анаэробное дыхание используют анаэробные бактерии. Они используют для окисления дыхательного субстрата не молекулярный кислород, а целый перечень окисленных соединений. Ими могут быть соли серной, азотной, угольной кислот. В ходе анаэробного дыхания они превращаются в восстановленные соединения.
Анаэробные бактерии, осуществляющие такое дыхание в качестве конечного акцептора электронов, используют не кислород, а неорганическое вещества. По их принадлежности к определённому классу различают несколько типов анаэробного дыхания: нитратное дыхание и нитрификация, сульфатное и серное дыхание, «железное» дыхание, карбонатное дыхание, фумаратное дыхание.
Лучшим решением для переработки канализационных стоков в загородных условиях является установка локального очистного сооружения – септика или станции биологической очистки.
В качестве компонентов, ускоряющих распад органических отходов, выступают бактерии для септиков – полезные микроорганизмы, не причиняющие вреда окружающей среде. Согласитесь, чтобы правильно подобрать состав и дозу биоактиваторов, необходимо понимать принцип их работы и знать правила их применения.
Эти вопросы подробно изложены в статье. Информация поможет собственникам локальной канализации улучшить функционирование септика и облегчить его обслуживание.
Сведения об аэробах и анаэробах заинтересует тех, кто решил для загородного участка или хочет «модернизировать» уже имеющуюся выгребную яму.
Подобрав нужные виды бактерий и определив дозировку (согласно инструкции), можно улучшить работу простейшего сооружения накопительного типа или наладить функционирование более сложного устройства – двух-трехкамерного септика.
Биологическая переработка органики – природный процесс, который давно используется человеком в хозяйственных целях.
Простейшие микроорганизмы, питаясь отходами жизнедеятельности людей, за короткий промежуток времени превращают их в твердый минеральный осадок, осветленную жидкость и жир, всплывающий на поверхность и образующий пленку.
Галерея изображений
Использование бактерий в бытовых и санитарных целях целесообразно по следующим причинам:
- Природные микроорганизмы, развивающиеся и живущие по законам природы, не наносят ущерб окружающей флоре и фауне. Этот факт необходимо учитывать владельцам приусадебных участков, которые свободную территорию применяют для выращивания садовых и огородных культур, устройства газонов и цветников.
- Пропадает необходимость в приобретении агрессивных химических препаратов, в отличие от естественных элементов, негативно действующих на почву и растения.
- Запах, характерный для хозяйственно-бытовых стоков, чувствуется гораздо слабее или вообще пропадает.
- Стоимость биоактиваторов мала по сравнению с той пользой, которую они приносят.
В связи с загрязнением почвы и водоемов проблема экологии затронула дачные участки, деревни и территории с загородными новостройками – коттеджными поселками. Благодаря действию бактерий-санитаров ее частично можно решить.
В системе канализации задействованы два вида бактерий: анаэробные и аэробные. Более подробная информация об особенностях жизнедеятельности двух видов микроорганизмов поможет вам разобраться в принципе действия септиков и накопителей, а также в нюансах обслуживания очистных сооружений.
Как происходит анаэробная очистка
Распад органики в накопительных ямах происходит в два этапа. Сначала можно наблюдать кислое брожение, сопровождающееся большим количеством неприятного запаха.
Это медленно протекающий процесс, во время которого образуется первичный ил болотного или серого цвета, также испускающий резкий запах. Время от времени кусочки ила отрываются от стенок и поднимаются вверх вместе с пузырьками газа.
Со временем газы, вызванные закисанием, заполняют весь объем емкости, вытесняют кислород и создают среду, идеально подходящую для развития анаэробных бактерий. С этого момента начинается щелочной распад канализационных стоков – метановое брожение.
Оно имеет совершенно иную природу и, соответственно, другие результаты. Например, полностью исчезает специфический запах, а ил обретает очень темную, практически черную окраску.
Преимущества анаэробной очистки:
- небольшой объем бактериальной биомассы;
- эффективная минерализация органики;
- отсутствие аэрации, следовательно, экономия на дополнительном оборудовании;
- возможность использования метана (в больших количествах).
К недостаткам можно отнести строгое соблюдение условий существования: определенной температуры, показателя pH, регулярный вывоз твердого осадка. В отличие от активного ила, выпавшие в осадок минерализованные вещества, не являются питательной средой для растений и не применяются в качестве удобрения.
Схемы ЛОС с применением анаэробных бактерий
Простейшим устройством, в котором могут жить и размножаться анаэробные бактерии, является сливная яма. Современные выгребы – это бетонные или , установленные в грунте ниже уровня промерзания.
Изделия из ПНД можно приобрести в специализированных компаниях или на сайтах производителей, бетонные – самостоятельно, при помощи или под контролем специалистов.
По мере накопления лишнего ила его вынимают и используют в качестве удобрения для выращивания овощей, на время помещая в компостные кучи.
Главными врагами биологической очистки являются химические моющие средства и антибиотики, растворенные в канализационных стоках. Они губительны для разного рода бактерий, поэтому агрессивные химические вещества (например, хлор и растворы с его содержанием) запрещено сливать в септик.
Преимущества и недостатки применения аэробов
Практически все существующие станции глубокой биологической очистки имеют в своем составе аэробные камеры, так как «кислородные» бактерии имеют некоторые преимущества перед анаэробами.
Они уничтожают растворенные в воде примеси, оставшиеся после механической и анаэробной очистки. Твердый осадок при этом не образуется, а налет можно удалить вручную.
Один из вариантов установки станции глубокой очистки с принудительным сливом в канаву: для работы компрессора и дренажного насоса требуется подключение к электросети (+)
Активный ил, являющийся результатом жизнедеятельности аэробов, экологически безопасен и, в отличие от химических веществ, приносит пользу произрастающей на участке растительности. Вместо неприятного запаха, характерного для закисающих стоков в выгребных ямах, наружу выходит углекислый газ.
Но главным достоинством является качество очистки воды – до 95-98%. Недостатком является энергозависимость системы.
При отсутствии электрического питания компрессор перестает подавать кислород, и при долгом простаивании без аэрации бактерии могут погибнуть. Оба вида бактерий, аэробы и анаэробы, чувствительны к бытовой химии, поэтому при использовании биологической очистки необходим контроль состава сточных вод.
Схемы ЛОС с аэробной очисткой
Осветление канализационных стоков при помощи аэробов осуществляется в станциях глубокой биологической очистки. Как правило, такая станция состоит из 3-4 камер.
Первый отсек является отстойником, в котором происходит деление отходов на различные субстанции, второй служит для анаэробной очистки, а уже в 3 (в некоторых моделях и в 4) отсеке производится аэробное осветление жидкости.
Схема установки станции глубокой биологической очистки с инфильтратором и накопительным колодцем, из которого производится сброс очищенной воды в канаву (+)
После трех- четырехступенчатой обработки вода используется для хозяйственных нужд (полива) или поступает на доочистку в одно из очистительных сооружений:
- фильтрующий колодец;
- поле фильтрации;
- инфильтратор.
Но иногда вместо одного из сооружений устраивают грунтовый дренаж, в котором доочистка происходит в естественных условиях. В песчаных, гравийных и щебенистых грунтах мельчайшие остатки органики перерабатываются аэробами.
Через глины, суглинки, практически все супеси кроме песчанистого и сильно трещиноватого варианта вода не сможет просочиться в нижележащие слои. Грунтовую доочистку глинистые породы тоже не производят, т.к. обладают крайне низкими фильтрационными качествами.
Если геологический разрез на участке представлен именно глинистыми грунтами, системы грунтовой доочистки (поля фильтрации, поглотительные колодцы, инфильтраторы) не используются.
Эффективный способ доочистки стоков из септика – поле фильтрации, представляющее собой котлован с гравийной засыпкой. Стоки поступают из распределительного колодца по дренам, доступ кислорода обеспечивают стояки
Поле фильтрации представляет собой разветвленную систему перфорированных труб (дрен), отходящих от распределительного колодца. Очищенные стоки поступают сначала в колодец, затем в зарытые в грунт дрены. Трубы снабжены стояками, по которым поступает кислород, необходимый аэробным бактериям.
Инфильтратор – готовое изделие из ПНД, последняя ступень ЛОС для доочистки осветленных стоков. Его зарывают в грунт рядом с септиком, разместив на дренажной подушке из щебня. Условия установки инфильтратора те же – легкий, пропускающий воду грунт и низкий уровень грунтовых вод.
Монтаж группы инфильтраторов в грунт: чтобы обеспечить обработку большого объема жидкости и более высокую степень очистки, применяют несколько изделий, соединенных трубами
Фильтрующий колодец на первый взгляд напоминает накопительную емкость, но имеет одно существенное различие – проникающее дно. Нижняя часть остается открытой, засыпанной на 1-1,2 м дренажным слоем (щебнем, гравием, песком). Обязательно наличие вентиляции и технического люка.
Если доочистки не требуется, очищенные до 95 – 98 % сточные воды прямо из септика выводятся в придорожный кювет или канаву.
Правила применения биоактиваторов
Чтобы запустить или усилить процесс биологической очистки, иногда необходимы добавки – биоактиваторы в виде сухих порошков, таблеток или растворов.
Они пришли на смену хлорке, которая приносила окружающей среде больше вреда, чем пользы. Для производства биоактиваторов выбраны наиболее стойкие и активные штаммы бактерий, живущих в земле.
При выборе биоактиватора следует учитывать такие факторы, как тип очистного сооружения, место засыпки, специфика бактерий и ферментов, входящих в состав препарата
Препараты, помогающие ускорить процесс распада органики, обычно имеют универсальный комплексный состав, иногда – узконаправленный. Например, существуют стартовые разновидности, которые помогают «оживить» процесс очистки после зимней консервации или длительного простоя.
Узконаправленные виды нацелены на решение какой-то определенной проблемы, например, удаления большого количества жира из канализационных труб или расщепления концентрированных мыльных стоков.
Применение биоактиваторов в ЛОС и выгребных ямах имеет ряд преимуществ.
Постоянные пользователи отмечают следующие положительные моменты:
- уменьшение объема твердых отходов на 65-70%;
- уничтожение патогенной микрофлоры;
- исчезновение резкого канализационного запаха;
- более быстрое протекание процесса очистки;
- профилактика засоров и заиливания различных частей канализационной системы.
Для быстрой адаптации бактерий необходимы специальные условия, например, достаточное количество жидкости в емкости, наличие питательной среды в виде органических отходов или комфортная температура (в среднем от +5ºС до + 45ºС).
И не стоит забывать, что живым бактериям для септика угрожают химические вещества, нефтепродукты, антибиотики.
Образец универсального типа – французский биоактиватор «Атмосбио». Рекомендуется для использования в септиках, выгребных ямах, дачных туалетах. Стоимость упаковки 300 гр. – 600 руб.
Рынок биопрепаратов дефицита не испытывает, кроме отечественных марок широко представлены и зарубежные. Наиболее известные марки – «Атмосбио» , , «BioExpert» , «Водограй» , , «Микрозим Септи Трит» , «Биосепт» .
Выводы и полезное видео по теме
Представленные видеоролики содержат полезный материал о выборе и применении биологических препаратов.
Практический опыт использования биоактиваторов в деревне:
Микроорганизмы увеличивают эффективность работы ЛОС, не причиняя вреда окружающей среде. Чтобы создать максимально комфортные условия для жизнедеятельности бактерий, следуйте инструкции и не забывайте вовремя обслуживать очистные сооружения.
Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме выбора и применения бактерий для септиков – можете оставлять комментарии к публикации. Форма для связи находится в нижнем блоке.
1. Характеристика анаэробов
2. Диагностика ЭМКАРа
1. Распространение анаэробных микроорганизмов в природе.
Анаэробные микроорганизмы находятся повсеместно там, где происходит разложение органических веществ без доступа О2: в разных слоях почвы, в прибрежном иле, в кучах навоза, в созревающем сыре и т. д.
Встречаются анаэробы и в хорошо аэрируемой почве, если там есть аэробы, поглощающие О2.
В природе встречаются как полезные, так и вредные анаэробы. Например, в кишечнике животных и человека имеются анаэробы, приносящие пользу хозяину (B. bifidus), играющий роль антагониста к вредной микрофлоре. Этот микроб сбраживает глюкозу и лактозу и образует молочную кислоту.
Но в кишечнике есть гнилостные и патогенные анаэробы. Они расщепляют белки, вызывают гниение и различные виды брожения, выделяют токсины (B. Putrificus, B. Perfringens, B. tetani).
Расщепление клетчатки в животном организме осуществляется анаэробами и актиномицетами. В основном этот процесс пробегает в пищеварительном тракте. В основном анаэробы встречаются в преджелудках и толстом отделе кишечника.
Большое количество анаэробов находится в почве. Причем некоторые из них могут находится в почве в вегетативное форме и там же размножаться. Например, B. perfringens. Как правило, анаэробы являются спорообразующими микроорганизмами. Споровые формы обладают значительной устойчивостью к воздействию внешних факторов (химических веществ).
2. Анаэробиоз микроорганизмов.
Несмотря на разнообразие физиологических особенностей микроорганизмов – химический состав их, в принципе, одинаков: белки, жиры, углеводы, неорганические вещества.
Регулирование процессов обмена веществ осуществляется ферментативным аппаратом.
Термин анаэробиоз (an – отрицание, aer – воздух, bios - жизнь) ввел Пастер, который впервые обнаружил анаэробный спороносный микроб B. Buturis, способный развиваться в отсутствие свободного О2 и факультативных, развивающихся в среде, содержащей 0,5%О2 и могут связывать его (например, B. chauvoei).
Анаэробных процессах – при окислении происходит ряд дегидрогенераций, при которых «2Н» последовательно передаются с одной молекулы в другую (в конечном счете участвует О2).
На каждом этапе освобождается энергия, которую клетка использует для синтеза.
Пероксидаза и каталаза – ферменты, которые способствуют использованию или удалению Н2О2 образующийся при этой реакции.
Строгие анаэробы не имеют механизмов связывания с молекулами кислорода, по этому не разрушают Н2О2.Анаэробное действие каталазы и Н2О2 сводится к анаэробному восстановлению железа каталазы перекисью водорода и к аэробному окислению молекулой О2.
3. Роль анаэробов в патологии животных.
В настоящее время считается установленными такие заболевания вызываемые анаэробами:
ЭМКАР – B. Chauvoei
Некробациллез – B. necrophorum
Возбудитель столбняка – B. Tetani.
По течению и клиническим признакам эти заболевания трудно дифферинцировать и только бактериологические исследования дают возможность выделить соответствующий возбудитель и установить причину заболевания.
Некоторые из анаэробов имеют несколько серотипов и каждый из них вызывает различные заболевания. Например, B. perfringens – 6 серогрупп: A, B, C, D, E, F – которые отличаются по биологическим свойствам и токсинообразованию и вызывают разные заболевания. Так
B. perfringens тип А – газовую гангрену у людей.
B. perfringens тип В – B. lamb – dysentery – анаэробною дизентерию у ягнят.
B. perfringens тип С – (B. paludis) и тип D (B. ovitoxicus) – инфекционную энтэроксэмию овец.
B. perfringens тип E – кишечную интоксикацию у телят.
Определенную роль анаэробы играют в происхождении осложнений при других заболеваниях. Например, при чуме свиней, паратифе, ящуре и др. в следствие чего процесс усложняется.
4. Способы создания анаэробных условий для выращивания анаэробов.
Различают: химический, физический, биологический и комбинированный.
Питательные среды и культивирование на них анаэробов.
1.Жидкие питательные среды.
А)Мясо пептонный печеночный бульон – Среда Китт-Тороццы-является основной жидкой питательной средой
Для его приготовления используется 1000 г. бычьей печени, которую заливают 1.л водопроводной воды и стерилизуют 40 мин. При t=110 С
Разводят 3-х кратным количеством МПБ
Устанавливаю рн=7,8-8,2
На 1 л. бульона 1,25 г. Nacle
Добавляют маленькие кусочки печени
На поверхность среды наслаивают вазелиновое масло
Автоклавируют t=10-112 C – 30-45 мин.
Б) Мозговая среда
Состав – свежий мозг крс(не позже 18 часов),очищают от оболочек и измельчают на мясорубке
Смешивают с водой 2: 1 и пропускают через сито
Смесь разливают по пробиркам и стерилизуют 2 часа при t=110
Плотные питательные среды
А)Кровяной сахарный агар цейсмера используют для выделения чистой культуры и определения характера роста.
Пропись агара Цейсслера
3% МПА разливают по 100мл. и стерилизуют
К расплавленному агару добавляют стерильно! 10 мл. 20% глюкозы (т. с. 2%)и 15-20 мл. стерильной крови барана, крс, лошади
Подсушивают
Б) желатина - столбиком
Для определения вида анаэробов необходимо изучать такие их признаки:
Морфологические,культуральные, патологические и серологические с учетом их возможностей к изменчивости.
Морфологические и биохимические свойства анаэробов
Морфологические особенности – характеризуются выраженным многообразием. Формы микробов в мазках, приготовленных из органов, резко отличаются от форм микробов, полученных на искусственных питательных средах. Чаще им присуща форма палочек или нитей и реже кокков. Один и тот же возбудитель может быть и в виде палочек, так и сгруппированными нитями. В старых культурах можно обнаружить в форме кокков (например, B. Necrophorum).
Самыми крупными являются B. Gigas и B. Perfringens имеющие длину до 10 мкм. И ширину 1-1,5 мкм.
Неколько меньше B. Oedematiens 5-8 х 0,8 –1,1. Вместе с тем длина нитей Vibrion Septicum достигают 50-100 мкм.
Среди анаэробов большинство спорообразующих микроорганизмов. Споры располагаются по разному в этих микроорганизмов. Но чаще это Clostridium тип(closter - веретено)Споры могут иметь круглую овальную форму. Расположение спор характерно для определенных видов бактерий: в центре- палочки B. Perfringens, B. Oedematiens и т. д. или же субтерминально(несколько ближе к концу)- Vibrion Septicum, B.Histolyticus и др. а также терминальноB. Tetani
Споры образуются по одной в клетке. Споры, как правило, образуются после гибели животного. Эта особенность состоит с функциональным назаченим спор как сохранение вида в неблагоприятных условиях.
Некоторые анаэробы подвижные и жгутики расположены по перетрическому типу.
Капсула обладает защитной функцией и имеет запасные питательные вещества.
Основные биохимические свойства анаэробных микроорганизмов
По способности разлагать углеводы и белки анаэробов разделяют на сахаролитические и протеолитические.
Описание важнейших анаэробов.
Фезер - 1865 г. в докожной клетчатке коровы.
B. Schauvoei - является возбудителем острого неконтактного инфекционного заболевания, поражающего главным образом КРС и овец. Возбудитель открыт в1879-1884 гг. Арлуенком, Корневеном, Томасом.
Морфология и окраска: в мазках приготовленных из патологического материала (отечная жидкость, кровь, пораженые мышцы, серозные оболочки) B. Schauvoei имеет вид палочек с закругленными концами 2-6 мкм. х 0,5-0,7 мкм. Обычно палочки встречаются поодиночно, но иногда можно встретить короткие цепочки (2-4). Нитей не образует. По своей форме полиморфен и часто имеет формы вздутых бацилл, лимонов, шаров, дисков. Особенно четко полиморфизм наблюдается в мазках, приготовленных из ткани животного и сред, богатых белками и свежей кровью.
B. Schauvoei представляет собой подвижную палочку, имеющие жгутики по 4-6 с каждой стороны. Капсул не образует.
Споры большие, форма от круглой до продолговатой. Спора располагается центрально или субтерминально. Споры образуются как в тканях, так и вне организма. На искусственных питательных средах спора появляется через 24-48 часов.
B. Schauvoei окрашивается почти всеми красителями. В молодых культурах Г+,в старых –Г-.Палочки воспринимают окраску зернисто.
Заболевания ЭМКАР – носит септический характер и поэтому Сl. Schauvoei встречаются не только в органах с патологическими отклонениями, но также в эксудате перикарда, на плевре, в почках, печени, селезенке, в лимфатических узлах, костном мозге, в коже и эпителиальном слое, в крови.
В невскрытом трупе бациллы и другие микроорганизмы быстро размножаются, и поэтому выделяется смешанная культура.
Культуральные свойства. На МППБ Cl. Chauvoei дает обильный рост через 16- 20 часов. В первые часы равномерное помутнение, к 24 часам- постепенное просветление, а к 36 – 48 часам - столбик бульона совершенно прозрачный, а на дне пробирки осадок из микробных тел. При интенсивном встряхивании осадок разбивается в равномерную муть.
На бульоне Мартена – после 20-24 часов роста наблюдается помутнение и обильное выделение газа. Через 2-3 суток - на дне хлопья, просветление среды.
Cl. Chauvoei хорошо растет на мозговой среде, образуя небольшое количество газов. Почернение среды не наступает.
На агаре Цейсмера (кровяном) образует колонии похожие на перламутровую пуговицу или виноградный лист, плоские, в центре имеют возвышение питательной среды, цвет колоний - нежно-фиолетовый.
B. Schauvoei свертывает молоко на 3-6 сутки. Коагулированное молоко имеет вид мягкой, губчатой массы. Пептонизация молока не наступает. Желатину не разжижает. Свернутую сыворотку не разжижает. Индол не образует. Нитриты в нитраты не редуцирует.
Вирулентность на искусственных питательных средах быстро утрачивается. Для поддержания ее необходимо проводить пассаж через организм морских свинок. В кусочках высушенных мышц сохраняет свою вирулентность в течении многих лет.
B. Schauvoei разлагает углеводы:
Глюкозу
Галактозу
Левулезу
Сахарозу
Лактозу
Мальтозу
Не разлагает - маннит, дульцит, глицерин, инулин, салицин. Однако надо признать, что отношение Cl. Chauvoei к углеводам непостоянное.
На агаре по Вейону +2% глюкозы или сывороточном агаре образуются круглые или чечевицеподобные колонии с отростками.
Антигенная структура и токсинообразование
Cl. Chauvoei установлен О - антиген-соматический-термостабильный, несколько Н-антигенов-термолябильных, а также споровый S-антиген.
Cl. Chauvoei – вызывает образование агглютининов и комплемент связывающих антител. Образует ряд сильных гемолитических, некротизирующих и летально действующих токсинов белкового характера, которые обуславливают патогенность возбудителя.
Устойчивость обусловлена наличием споры. В гниющих трупах сохраняется до 3-х месяцев, в кучах навоза с остатками животной ткани - 6 мес. Споры сохраняются в почве до 20-25 лет.
Кипячение в зависимости от питательной среды 2-12 мин.(мозговая), бульонные культуры 30 мин. – t=100-1050С, в мышцах – 6 часов, в солонине – 2 года, прямые солнечные лучи – 24 часа, 3% раствор формалина – 15 мин., 3% раствор карболовой кислоты слабо действует на споры, 25% NaOH – 14 часов, 6% NaOH – 6-7 дней. Низкая температура не оказывает действие на споры.
Чувствительность животных.
В естественных условиях болеет КРС в возрасте от 3 мес. до 4 лет. Животные до 3 мес. не болеют (колостральный иммунитет), старше 4 лет – животные переболели в латентной форме. Не исключено заболевание до 3 мес. и старше 4 лет.
Болеют также овцы, буйволы, козы, олени, но редко.
Верблюды, лошади, свиньи невосприимчивы (отмечались случаи).
Человек, собаки, кошки, куры невосприимчивы.
Лабораторные животные – морские свинки.
Инкубационный период 1-5 дней. Прохождение болезни острое. Заболевание начинается неожиданно повышается температура до 41-43 С. Сильное угнетение остановка жвачки. Часто симптомирует безпричинная хромота, которая сведетильствует о порожение глубоких слоев мускулатуры.
В отделе туловища, поясници, плеча, реже грудины, шее, подчелюстного пространства появляются восполительные опухоли - твердые, горячие, болезненые, а вскоре становятся холодные и бездолезненные.
Перкусия – темпанический звук
Пальпация – крупитацию.
Кожа преобретает темно – синий цвет. Овцы - шерсть на месте опухоли торчит.
Продолжительность болезни 12-48 часов, реже 4-6 дней.
Пат. анатомия: труп очень вздутый. Из носа выделяется кровянистая пена кисловатого запаха(прогорклое масло).Подкожная клетчатка в месте поражения мышц содержит инфильтраты, кровоизлияние, газ. Мышцы черно-красного цвета, покрыты кровоизлияниями, сухие, пористые, при надавливание хрусят. Оболочки с кровоизлияниями. Селезенка, печень увеличены.
