Ugrás a tartalomhoz

Talaj- és talajvízvédelem

Dr. Horváth Erzsébet (2011)

A mikroorganizmusok és a vízminőség

A mikroorganizmusok és a vízminőség

A vízi ökoszisztémában előforduló mikroorganizmusok rendkívül összetett szerepet játszanak a vizek környezet minőségében: szennyezéseket jeleznek, mérgező anyagokat bontanak le és mérgező anyagokat termelnek, valamint részt vesznek a szennyezett vizek tisztulási folyamataiban. Természetes körülmények között gyakorlatilag minden vízben előfordulnak. Jól tűrik az extrém körülményeket is, vannak hideg, meleg és só tűrő mikroorganizmus fajok.

A mikroorganizmusok közös jellemzője a növekedés, szaporodás, de az adott körülmények között a tápanyag felvételében lényeges eltérések lehetnek. Egyes mikroorganizmusok szénforrásul csak szervetlen szenet használnak, vagy metabolizmusukhoz speciális nitrogénformát igényelnek.

A vízben előforduló legfontosabb mikroorganizmusok lehetnek (1) algák (fitoplankton), (2) protozoák (zooplankton), (3) gombák, (4) kékalgák, (5) baktérimok (bakterioplankton) és (6) vírusok.

Az algák mérete a mm-től több méteres mérettartományba esik. A vízben a fotoszintézist végzik. Szaporodásukhoz szenet, nitrogént, foszfort és fényt igényelnek. Pigment anyagaik szerint lehetnek zöld, barna, vörös, sárgászöld stb színűek. A túl sok alga általában rontja a vízminőséget, de a káros hatás algánként eltérő. A zöld algák kevesebb problémát okoznak, némelyik ízrontó, mások mérgező anyagot is termelnek.

A protozoák nem fotoszintetizálnak, a vizek szerves szennyezőinek lebontásában van fontos szerepük. A legtöbbjük baktériumfaló: a baktériumok növekedésükhöz és szaporodásukhoz felhasználják a szerves anyagokat, majd az elszaporodott baktériumokat a protozoák falják fel. A legtöbbjük ostoros. Jelenlétük szervesanyag feldúsulását jelzi.

A gombák sem fotoszintetizálnak. Vízi környezetben a hagyományos úton nehezen lebomló, a környezetben hosszabb ideig megmaradó szennyező anyagokat is képesek hasznosítani. Például a cellulóz bontását többségében gombák végzik.

A kékalgák mérete a baktériumokhoz áll közel, néhány mm nagyságrendű. Még ma sem tisztázott teljesen, hogy ezek fotoszintetizáló baktériumok, vagy valódi algák. A kékalgák igen toleránsak a környezeti hatásokra, alacsony és magas hőfokon egyaránt képesek szaporodni, nitrogénforrásul a légköri nitrogént használják. Ezért savas közegben is képes elszaporodni, gyakran egyetlen faj alkotta tömegvegetációt alkotva. Tömeges elszaporodásukkor íz- és szagrontó, és/vagy mérgező szerves anyagokat bocsátanak a vizekbe. Ezért nagy számban való megjelenésük igen komoly veszélyt jelent az élővizekre, korlátozzák az ivóvíz hasznosítást és gyakran tömeges halpusztulást okoznak.

A vírusok ~10 μm méretű mikroorganizmusok. Önállóan nem képesek élni, szaporodásukhoz mindig gazdaszervezet szükséges. A gazdaszervezetbe behatolva megváltoztatják annak genetikai anyagát és ott szaporodnak. A gazdaszervezet elpusztítása után abból kiszabadulnak, a környezetbe szétszóródnak és új szervezetet keresnek. A legtöbb sejtet képesek megtámadni, így a baktériumokat, az algákat és az állati sejteket is.

A 0,5–10 mm közötti méretű baktériumok nagyon jól jelzik a vízminőség alakulását. A vízben lévő szerves és szervetlen anyagokból építik fel sejtanyagaikat, némelyek oxigén jelenlétében (aerob fajok), mások annak hiányában (anaerob fajok) is szaporodnak. Legtöbbjük gyorsítja az oxidációs-redukciós folyamatokat azáltal, hogy ezekhez a reakciókhoz energiát biztosítanak (az ilyen reakciók steril környezetben egyáltalán nem, vagy lassan mennének végbe). Egy adott rendszerben jelenlevő baktériumok populációja a rendszer tisztulási képességét is jellemzi.

A baktériumok levegőben, vízben és a talajban is jelen vannak. A vizekben lévők a vizes és az üledékben élő fajokból tevődnek össze. Ezek a fajok életközösségeket alkotnak, együttes életműködésük eredője határozza meg a víz minőségét. A baktériumok és a rendszerben jelen lévő többi mikroorganizmusok nagyon szoros kölcsönhatásban vannak egymással. Ez a kölcsönhatás lehet szimbiotikus, de lehetséges antagonisztikus is. A rendkívül szoros és összetett hatás felelős a vízi környezetben bekövetkező változásokért. Ismeretes a baktériumok és az algák közötti szoros kölcsönhatás. A legtöbb baktérium megjelenése algafajokhoz kötődik. Ennek pontos részletei nem ismertek, de két hatás bizonyított. Egyrészt a baktériumok az algák növekedésére ható mellékterméket választanak ki. Ez a növekedési faktor teszi lehetővé a gazdanövény és baktériumfaj együttélését, vagy gátolja egy másik faj megjelenését. Másrészt az elhalt algatestet a baktériumok lebontják. Az eutrofizálódott tavakban tömegesen jelen lévő algák pusztulásuk után a fenékre süllyednek és az üledékben lévő baktériumok az elhalt algatestet lebontják. A korábban beépült szervetlen tápanyagok így újra visszakerülnek a biológiai körfolyamatba.

A baktériumok környezet- és közegészségügyi hatásai

Mivel a baktériumok részt vesznek a legtöbb vízi körfolyamatban, tevékenységük nagymértékben hozzájárul víz minőségéhez. A baktériumok jelenléte legalább ennyire meghatározó a víz környezet- és közegészségügyi hatásainak tekintetében is. Ismeretes ugyanis, hogy a vízzel terjedő betegségek legtöbbje emberi fekáliával való fertőzöttség következménye. A fertőző betegségek sokfélesége, a kórokozók bonyolult kimutatási módszere miatt a vízminőség közegészségügyi megítélése érdekében kifejlesztettek egy módszert, amellyel a gyorsan kimutathatók a fekáliás szennyezések és az esetlegesen jelen lévő patogén mikroorganizmusok. A vízek bakteriális szennyezettségét jellemző szervezetek két csoportra oszthatók: a fekálos szennyezést indikáló szervezetek pl. a coliform, a fekál koli, a streptococcus és a clostridium. A populáció és az összetétel a víz minőségét és az ökológiai jellegét mutatja, tehát jelenlétük még nem jelent feltétlenül veszélyt. Ezzel szemben a kórokozó baktériumok, mint pl. a salmonella vagy a shigella közvetlen fertőzésveszélyt jelentenek az emberre, vízben való jelenlétük esetén a víz emberi felhasználásra alkalmatlan.