1.3 Самоочищення водойм та роль мікроорганізмів у цих процесах

Процеси звільнення водойм від забруднюючих їх субстратів тваринного та рослинного походження і від патогенних мікроорганізмів називають самоочищенням водойм. Самоочищення не відбувається в чистих водах, а розвивається тільки внаслідок органічного забруднення.

Самоочищення водойм зумовлене рядом факторів. Їх можна розділити на фізичні, хімічні та біологічні.

Фізичні фактори. Самоочищення річкової води відбувається в результаті розведення її чистою водою і свіжими притоками. У зв`язку з цим знижується концентрація органічних речовин у воді, створюються несприятливі умови для розмноження мікробів. Самоочищенню водойм сприяє також осідання у воді нерозчинних органічних та неорганічних часток, а разом з ними і бактерій; згубна для ультрафіолетових променів на мікроорганізми.

Хімічні фактори. Бактеріостатичну та бактерицидну дію на мікроорганізми спричиняють солі срібла, міді, галогенів (йод, бром та інші), розчинені у воді, рН, а також окислення органічних і неорганічних сполук у водоймах.

Біологічні фактори. Величезна роль у самоочищенні водойм належить біологічним чинникам, дія яких зумовлена складними взаємовідношеннями гідробіонтів. Гідробіонти- рослинні та тваринні організми, пристосовані до життя у водному середовищі. До них відносяться мікроорганізми, зелені водорості, найпростіші, бактеріофаги.

Взаємовідношення водних мешканців можуть носити характер симбіозу та антагонізму. У будь-якому випадку ці взаємовідношення призводять до самоочищення водойм.

Забруднення водойм стічними водами, відходами промислових підприємств викликає посилене розмноження сапрофітних мікроорганізмів, яку розщеплюють складні органічні сполуки до простих мінеральних (СО_2, NH₃) і роблять їх доступними для живлення автотрофних організмів (  нітрифікуючих, сірко- та залізобактерій, водоростей). Основна роль у виділенні із водойм розчинних речовин належить мікробам.

Зелені водорості та деякі бактерії- мешканці річок, озер, морів- виробляють антибіотичні речовини, згубно діючі на занесені у водойми мікроорганізми, серед яких можуть бути збудники інфекційних хвороб людини та тварин. Морська вода здійснює віруліцидний вплив на ентеровіруси. Окремі види морських бактерій проявляють антагоністичні властивості по відношенню до стафілококу, кишкової палички.

Найпростіші поглинають із водойм колоїди, завислі речовини і мікроорганізми, в тому числі і патогенні. Одна інфузорія за 1 годину перетравлює до 30 тис. мікробних клітин. Найпростіші та водорості після відмирання, у свою чергу, використовуються сапрофітними бактеріями як джерело живлення.

Бактеріофаги викликають лізис (розчинення) гомологічних бактерій (наприклад, дизентерійний фаг викликає лізис дизентерійної палички, фаг сибірської виразки- збудника сибірської виразки тощо) і сприяють очищенню водойм від патогенних мікроорганізмів. Бактеріофаги часто виявляють у забрудненій річковій і морській воді поблизу населених пунктів.

Механізм антимікробної дії названих гідробіонтів неоднаковий: від прямого поглинання бактерій до лізису чи виділення у воду антибіотичних речовин.

У самоочищенні водойм приймають участь усі гідробіонти, проте основна роль належить водній мікрофлорі, кількісний і якісний склад якої змінюється залежно від вмісту у воді органічних речовин.

Ступінь забруднення води прийнято виражати сапробністю. Під сапробністю розуміють сукупність живих істот, які мешкають у воді, що містить великі скупчення тваринних та рослинних залишків. Розрізняють три зони.

Полісапробна зона- вода сильно забруднена, бідна на кисень і багата на органічні сполуки. Число бактерій в 1 мл сягає 1 млн. і більше, переважають E. Coli та анаеробні бактерії, які викликають процеси гниття і бродіння.

Мезосапробна зона- зона помірного забруднення. Тут відбувається мінералізація органічних речовин з інтенсивним окисненням і вираженою нітрифікацією. Число бактерій в 1 мл складає сотні тисяч. Кількість E. Coli значно менша.

Олігосапрбна зона- зона чистої води. Кількість мікробів незначна, в 1мл нараховується декілька десятків чи сотень мікробних тіл, переважають сіркобактерії та залізобактерії. E. coli в цій воді відсутня. Органічних речовин у цій зоні, як правило не міститься.

Таким чином, наявність певної кількості та якісного складу мікроорганізмів у різних зонах сапробності характеризує активність процесу самоочищення водойм.