当前世界环境

介绍

在墨西哥，水污染(作为一个公共卫生问题)源于不规范和不完善的污水处理系统，大多数时候影响的是低收入人群以及社会和经济地位低下的阶层;这会影响腹泻等健康问题的发展，¹专门针对五岁以下的儿童^2-6这是决定这个国家死亡的一个因素。^{1、2、3、4}在墨西哥，一种病原对应于轮状病毒(80%)和细菌病原，如大肠杆菌、空肠弯曲杆菌、沙门氏菌和志贺氏菌。^5、6、7然而，大肠杆菌是与废水污染有关的最重要的病原体。该细菌可分为6种血清型:ECET、EPEC、EIEC、EHEC、EAGGEC和DAEC。^{2, 8, 9, 10}它们与突发性肠道疾病有关，如霍乱或伤寒(1)。废水被认为是对抗生素和重金属具有耐药性的多种微生物的储存库，而b溶血微生物与毒性有关，在其他因素之间，如更多的粘附，毒素产生和入侵。¹¹对污水的研究表明，革兰氏阴性菌株对铜(76%)、汞(50%)、铬(13%)、铅(22%)具有抗性。¹²因此，从环境和临床废水样品中检测到对抗生素的耐药菌株，如鼠免疫沙门氏菌和大肠杆菌。^11、13我们知道，细菌对抗生素的耐药性可以通过来自环境的更多细菌的结合来交换。¹¹因此，路易斯·巴斯德发现了空气中的微生物污染。¹¹今天，我们知道这两种微生物都是空气中的意外污染物，而空气不是微生物的栖息地，然而，这种分散的致病菌。在空气中，有毒细菌能够合成相容的溶质，支持抵抗环境中增加毒性的渗透压力，因此手术室和制药实验室的空气都应该清洁，避免术后感染。我们知道1x10^3.芽孢杆菌/ m^3.来自限制区域的空气描述了对人类健康的损害，因为它们可以通过合成许多蛋白质而更具毒性，这些蛋白质可以通过代谢和形状的改变在恶劣条件下存活，直到更好的环境条件出现。^{14 - 16}这些情况可能与医院和环境关系有关。然而，在医院里，即使在清洁后也发现了一些具有抗生素耐药性的菌株，如大肠杆菌、铜绿假单胞菌和肠球菌，甚至还分离出了β内酰胺酶k肺炎。²²

空气还运输许多微生物，如腐生菌和雾化产物、鞭毛碎片、遗传物质、代谢物、挥发性有机化合物、内毒素和微毒素。空气中还含有生物气溶胶，颗粒直径在0.5-30微米之间。微生物在生物气溶胶中的浓度取决于它们的分布和颗粒的沉积。这些条件与尺寸、密度、湿度和温度有关。在这种情况下，高环境湿度或极端条件引起许多微生物的生长，如真菌、细菌、病毒和变形虫囊肿，部分由于吸入、摄入和与皮肤接触而对人体健康造成损害。因此，人类每天吸入大约10立方米的空气，他们可以被允许呼吸1至2微米的颗粒，引起严重的感染，哮喘，肺炎和其他与气溶胶接触有关的疾病。^17、18

许多研究表明，细菌浓度为1 × 10Gram阴性bac/ M3时可引起粘膜炎症反应，这样的浓度相当于暴露于0.1mg/M3的肠毒素。^{26日,27日28、29、34}在实验条件下，暴露15分钟后，一个菌落可以在tryticase-soy琼脂上生长，即暴露38个菌落/m3。估计每立方米空气中的肠毒素。本研究的根本目的是通过溶血、抗生素耐药和重金属耐药试验诊断空气和污水中肠杆菌的生物多样性，预测生物和化学污染以及环境和人类健康风险生物指标。本研究采用了36个空气和废水样品。

目的是从空气中提取生物颗粒样本。这些条件可以取决于生物和物理特性，而样品设备对生物气溶胶的定量监测，如它们的影响，肉汤介质和过滤，重力对琼脂皿，安徒生取样器和过滤对肉汤;以及其他测试，如显微镜、生物化学、免疫分析和聚合酶链反应。¹⁶

在墨西哥哈利斯科州的瓜达拉哈拉市，14条污水管道采用了双重设计，这意味着它们在某些时候是关闭的，但在大多数情况下是开放的。

最重要的污水管道是圣胡安德迪奥斯。这条污水道经历了变化和改造，但其废水尚未得到适当的处理。在这一点上，为了确定肠杆菌，采取了气溶胶样品。在哈利斯科州瓜达拉哈拉的圣胡安德迪奥斯河的气溶胶中发现了哪些种类的肠杆菌?为什么这个问题还没有解决?对抗生素和重金属(如铅、镉、铬)有耐药性的微生物的溶血情况如何?这些重金属会对市中心污水道附近的人的健康造成损害。

材料与方法

研究设计

本研究从肠道细菌生物多样性和肠道微生物的溶血特征及其对铅、镉、铬等重金属的耐药性等方面对空气质量进行了生态学研究。本研究旨在从空气中肠道细菌生物多样性、对微生物和重金属的耐药性以及溶血水平等方面诊断空气质量。了解人们对位于墨西哥瓜达拉哈拉市北部的圣胡安德迪奥斯污水道污染的看法也很重要。这些样本是在圣胡安纳别墅(Villas de San Juanat)市中心附近的外围道路上采集的，每个月总共采集了六个样本，沿着该地区的地形复制了三个点。点1。位于圣胡安附近。这个地方向Rancho Nuevo社区和Santa Elena de la Cruz, El Paso开放，没有形成水库的湍流。点2。位于Rancho Nuevo和圣胡安附近。这个地方的特点是二级联合运河“圣胡安运河”，瀑布的倾斜引起湍流和气溶胶。要点3。Located near San Juan Neighborhood to the borderline with less turbulence than in the second point. The sampleswere takenduring summer and autumn every Monday at the same time and at three different points on the Trypticase Soy agar by 15 minutes. The samples and controls were moved to The Microbial Ecology Laboratory and they were incubated at 37°C during 24 hours. Then, the bacterial growth was quantified using to Colony forming plaques. This colony was isolated on a plaque as follow. 1. The colony delimited was isolated to avoid contamination. 2. The colony with Gram negative bacilli, and the carbohydrates fermentative was selected. 3. The strain of enterobacterial resistance to both antibiotic and Pb, Cm, Cr heavy metals with the hemolytic profile was selected by high impact at the human health.

肠杆菌菌株的鉴定

根据Bergey ' s Manual Determinative bacteriology - 9a和Gamelaya软件开发的莫斯科俄罗斯医学科学院Gamelaya研究所流行病学和控制学实验室，使用Lisine和Iron琼脂、Simons Citrate、OrnitineIndolmovility、甘露醇、尿素琼脂、蔗糖和mrvp上的生物化学样品对该肠杆菌菌株进行了分类。

溶血试验。

按照标准方法将血放在琼脂上评价细菌溶血情况，在37℃无菌条件下在模板上培养14株，孵育24小时。菌落周围的透明区为溶血阳性。¹¹

抗重金属测试。

每一种金属都被稀释了百万分之一的Pb、Cd、Cr，所用的Pb浓度为207ppm, 2。20.7 ppm, 2.7 ppm, 0.207 ppm, 0.027 ppm, 2.7 x10-3 ppm, 2.07x10-4 ppm, 2.07x10-5 ppm, 2.07-6 ppm, 2.07x10-7在tryticase大豆肉汤上。每个浓度与100 μm的细菌培养液孵育。同样，在tryticase大豆肉汤中，Cd的浓度为12ppm、11.2ppm、1.12ppm、0.112ppm、1.12 × 10-3ppm、1.12 × 10-4ppm、1.12 × 10-5ppm、1.12 × 10-6ppm、1.12 × 10-7ppm。每个浓度与100 μm细菌培养液在37℃下孵育24小时。同样，铬的浓度为104ppm、10.4ppm、1.04ppm、0.0104ppm、1.04 × 10-3ppm、1.04 × 10- 5ppm、1.04 × 10- 7ppm、0.104ppm、1.04 × 10-4ppm、1.04 × 10- 6ppm。每个浓度与100 μm细菌培养液在37℃下孵育24小时。

结果

根据KruskalWallins检验，我们的结果显示，菌落形成单元与采样地点之间存在显著差异(p=0.010075)。我们也发现Enterobacteria组与采样地点之间存在显著差异(p=0.034885)，采样地点的断点为0。2 .夏季比秋季差异无统计学意义(p=0.096408)。然而，在夏季，蜂群形成单位的数量有所增加(表1)。

表1:每个采样点检测到的微生物的频率和平均CFU。 点击这里查看表格

采样点编号。1为89个肠杆菌属菌落形成单位，夏季为15个肠杆菌属菌落形成单位的平均值，为125个肠杆菌属菌落形成单位的平均值。在采样点no。2为突破点，夏季为265个菌落形成单位，平均值为44个菌落形成单位。秋季肠杆菌属的菌落形成单位为21，在3点检测到116个菌落形成单位，夏季平均为19个;秋季肠杆菌属的菌落形成单位为103，平均为17个(图1)。

图1:每个采样点检测到的肠杆菌和平均频率 点击这里查看图

共鉴定出723株肠杆菌，夏季平均有462个菌落形成单位，秋季平均有261个菌落形成单位，属18个类型40种(表1)。夏季有48株，属13个种类20种，秋季有39株和9株具有β溶血特性(表2)。

表2:通过生化试验检测和鉴定的肠杆菌科细菌的频率和百分比 点击这里查看表格

对35株细菌进行抗生素谱试验，发现耐药菌株24株(68.57%)。这些肠杆菌对抗生素的耐药谱不同，1株对2种抗生素耐药(2.85%)，3株对1种抗生素耐药(8.57%)。1型沙门氏菌对12种抗生素有耐药性。部分菌株对12种抗生素敏感(20.0%)，(表3)。

表3:他们应用抗生素图谱的35株菌株的抗菌素耐药性 点击这里查看表格

对呋托万(71.0%)、培氟沙星(60.0%)、阿米卡因(48.5%)、氯苯尼考(42.8%)、卡比西林(40.0%)、氨苄西林(37.1%)、头孢噻肟(25.7%)、奈替米辛(25.7%)、甲氧苄啶-磺胺恶唑(8.5%)耐药(图2)。耐药菌株主要为阴沟肠杆菌、艾氏杆菌、分离沙门氏菌和血清I型沙门氏菌，耐药菌株主要为培氟沙星Rahnellaacuatilis。

鉴定了32株菌株对Pb、Cd、Cr等重金属的抗性。9.3%的菌株对Pb有抗性，在207ppm重金属浓度下生长，另一种细菌在20.7 ppm重金属浓度下生长(90.6%)。15.6%的菌株对镉有抗性，在112ppm金属浓度下生长，在11.2 ppm金属浓度下生长的菌株有21株(65.6%)。抵抗重金属也小一些压力,因此他们增长0.0112 ppm的重金属浓度(3.12 ppm),而另一个细菌生长轻微重金属的浓度(6.25%)、(9.3%)和三个菌株不能生长在重金属的浓度,和他们编号为敏感28菌株耐Cr和他们增长到10.4 ppm(87.5%)的浓度的重金属,或他们的增长到1.04 ppm (3.12%),部分细菌对重金属不耐药(表4)。

表4:FCU耐重金属ppm Pb、Cd和Cr 点击这里查看表格

讨论

关于环境中微生物浓度的季节变化，是由每个季节自身的因素决定的。这样，我们就可以参考通过平均气温的变化、风力和风向的变化以及典型特有植物的生长发育来表达的全球气候变化。¹⁴

通过空气采样和研究收集的细菌发现与污水产生的气溶胶直接相关，其卫生设计也以有意义的方式产生影响，由于管道所代表的特殊性，其地形上有不规则的部分。这些结构上的差异尤其在采样点2更为突出，它具有级联下降和二级通道的绑定;这是微生物数量最多的地方，大大超过了确定开始对人类健康产生不利影响的1 × 103革兰氏阴性杆菌/M3。此外，在夏季和秋季的第2点，超过了这一限制，但在较小程度上是季节性的。

值得一提的是，在夏季发现了更多的肠杆菌，其生物多样性是实际应用的重要优势，并且可以用作环境污染的生物指标，因为根据它们在人类肠道或其他动物以及呼吸道中的栖息地的性质，他们亲自代表了在卫生和环境管理中，他们自己的废物产品的持续周期性相互作用，这些废物产品是由相应的生理活动产生的，但是，由于目前的污水已成为古老的"圣胡安德迪奥斯"河，作为一个天然水库，其原因部分覆盖，流经墨西哥哈利斯科州瓜达拉哈拉市人口稠密地区，因此影响了稳定性(表1)。

此外，目前研究中最引人注目的是对水为特定生态位的RahnellaAcuatillis等细菌的研究发现。然而，这些细菌是从废水产生的气溶胶中分离出来的，作为其表型特征的一部分，它们的β溶血酶合成能力突出，对Pb至207ppm, Cd至112ppm, Cr至104ppm等重金属具有高抗性的水肿和对PEF的抗性，此外还存在布氏埃希菌，其正常生态位构成蟑螂的肠道，并且在其菌株中发现了β溶血能力。此外，还存在具有溶血特征和对12种抗菌素具有多重耐药的1型沙门氏菌。

最后，对重金属具有高抗性的多种空气传播细菌物种的生态环境有意义的发现也是有意义的，因为除了它们在空气中的存在之外，它们被认为是环境污染的生物指标。

同时，它们还具有作为化学污染的生物指示物的附加使用价值。在极端条件下，在其环境中维持的动态相互作用下，就像含有金属残留物的工业废物一样，这些金属残留物刺激了环境中典型的微生物群，这些微生物群获得了对相同的高抗性水平，这是它们在废水产生的气溶胶中适应和潜在生存的自然反应的一部分，并允许调节其自身的毒力因素(21,22,23)。对居住在这类环境附近的居民的健康风险表现产生影响。

例如，受访者的发言反映了他们社区中与环境条件有关的污染的含义，这表明人们必须注意这类问题，这些问题从公共卫生的角度显示了问题的原因，有必要从环境方法的角度重点关注卫生问题，试图找到控制或消除与环境条件有关的风险的方法。如果我们还记得的话，这对细菌的毒性和人类健康都有影响(22)。鼠疫耶尔森氏菌从一个环境的、非致病性的祖先进化而来的物种形成是一个很好的例子，说明了与细菌病原体出现有关的进化步骤。这一过程始于环境耶尔森菌获得质粒pCD1。Wren (2003)， Keim和Wagner(2009)(23)充分解释了这一过程，因此生活在健康环境中的重要性，而不是充满被肠杆菌科污染的生物气溶胶。

有毒微生物制剂的航空运输以及抗生素和耐药细菌的密度可能会加强对公共卫生和环境环境的不利影响，因此考虑通过接触有毒微生物在医院间和社区一级实施流行病学的重要性，因为它们在家庭经济和卫生保健方面影响人类健康。

图2:抗微生物药物研究菌株显示较高的耐药抗生素谱。 点击这里查看图

结论

1. 通过本研究采用的方法，从污水产生的气溶胶中回收肠道微生物是可行的。
2. 在夏季，特别是在第二个采样点，发现了数量和生物多样性高的肠道菌株。
3. 除经鉴定的经典菌株和毒力因子外，估计浓度均高于1 × 103/M3，表明与邻近社区居民对污水存在社会生态关系。
4. “地形”设计污水与空气中肠道细菌的数量之间存在关系。
5. 一些肠道细菌菌株对抗生素和重金属的耐药性的存在和特征使我们能够提出它们作为环境、微生物、化学污染的生物指标以及对人类健康的风险指标。

致谢

本研究文章的作者在此感谢并真诚地感谢Yesenia Elizabeth RuvalcabaCobián的合作，她拥有英语作为外语教学的学士学位，对文章的修改和翻译做出了贡献;一种允许增加科学知识的转移和修改的可能性的情况。作者声明本研究论文的发表不存在任何利益冲突。

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