close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2789.Микробиоценоз ранее мелиорируемых земель вблизи крупных свинокомплексов

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кирейчева Л.В., Захарова О.А.,
Евсенкин К.Н.
Монография
Рязань 2011
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 636.12:58
К 16
Кирейчева
Л.В.,
Захарова
О.А.,
Евсенкин К.Н. Микробиоценоз ранее
мелиорированных
земель
вблизи
крупных
свинокомплексов:
Монография. – Рязань, Политех, 2011. – 426 с.
Рецензенты
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор каф. мелиорации РУДН
А.В. Шуравилин
кандидат сельскохозяйственных наук
каф. микробиологии РГМУ им. академика
И.П. Павлова Т.М. Гусева
В монографии раскрыты вопросы развития
свиноводства в Российской Федерации и Рязанской
области, приведены результаты микробиологических
исследований ранее орошаемых сточными водами
свинокомплекса почв в сравнении с исходным состоянием
микробоценоза до поливов сточными водами и после 30летнего орошения сточными водами. Приводятся краткие
теоретические вопросы о роли микроорганизмов в почве,
методике их исследования, приготовления питательных
сред и др.
Предназначена
для
студентов
сельскохозяйственных ВУЗов, аспирантов, руководителей
хозяйств и заинтересованных лиц.
В монографии приведены авторские фотографии
и результаты исследований
©Кирейчева Л.В., Захарова О.А. и др.
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
Предисловие
I. Теоретические основы микробиоценоза орошаемой сточными
водами почвы
I.1. Краткое содержание санитарных
норм и правил по гигиеническим
требованиям к сточным водам
I.2.
Санитарно-паразитологическое
исследование воды
I.3. Микроорганизмы сточных вод
свинокомплексов и изменение их
качественных
соотношений
при
биологической очистке и очистки
почвенным методом
I.4.
Краткая
характеристика
микроорганизмов сточных вод
1.5. Разложение микроорганизмами
органических остатков и химических
соединений
I.6. Питательная агаризированная среда
7
13
13
48
85
125
141
151
II. Экологическая характеристика 200
региона.
Почвенноклиматические
и
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
организационные
особенности
ОАО «Рязанский свинокомплекс»
II. 1. Состояние окружающей природной
среды Рязанской области
II.2.
Единая
глобальная
система
мониторинга окружающей среды
II.3.
Почвенно-климатические
особенности региона
II.4. Погодные условия проведения
исследований
II.5. Краткая характеристика ОАО
«Рязанский свинокомплекс»
II.6.
Бактериологическая
характеристика сточных вод ОАО
«Рязанский свинокомплекс»
II.7. Характеристика серой лесной
почвы
ОАО
«Рязанский
свинокомплекс»
II.8.
Цель
и
задачи
микробиологических исследований
II.9. Сбор проб почвы и воды,
подготовка к микробиологическому
анализу и методы исследования
II.10. Методика микробиологических
исследований
200
226
238
247
257
269
270
277
281
287
III.
Результаты
микро- 314
биологических
исследований
мелиорируемых земель в рамках
почвенно-экологического
мониторинга
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
III. 1. Определение качества семян
Sinapis alba и влияние на их
прорастание
сточных
вод
свинокомплекса
III.
2.
Состав
основных
групп
микроорганизмов
III. 3. Целлюлозоразрушающая
активность почвы
III. 4. Протеазная активность почвы
III. 5. Санитарно-эпидемиологическое и
гельминтологическое состояние почвы
316
327
331
338
342
IV.
Результаты
микро- 352
биологических
исследований
поверхностных и грунтовых вод
352
IV. 1. Микробиологическая
характеристика вод реки Рака
357
IV. 2. Бактериологическое состояние
лизиметрических и грунтовых вод
Заключение
Использованная литература
Приложение
368
372
377
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
«В каждом золотнике почвы
живут миллионы
(без преувеличения)
живых существ,
и эти существа составляют
неотъемлемую составную часть
почвы и ни есть
что-либо для нее постороннее»
П.А. Костычев (1892)
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Предисловие
Почва густо населена
многочисленными
организмами. Мельчайшие из
них бактерии и грибки активно
участвуют в превращении веществ,
служащих пищей высшим растениям
А.В. Петербургский (1957)
Благодаря работам основоположника
почвенной микробиологии П.А.Костычева
почва предстала перед исследователями как
сложный живой и вечноизменяющийся
организ, неразрывно связанный с жизнью
высших и низших растений (С.А. Храпков,
1972).
Наиболее
многочисленными
обитателями биосферы являются микроорганизмы. Благодаря разнообразию условий,
в которых они могут расти, границы их жизни
постоянно расширяются, в чем косвенно
помогает им человек и его деятельность.
Обладая высокой химической активностью, микроорганизмы представляют важ7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нейшую геологическую силу, они участвуют в
процессах деструкции и минерализации
органического вещества как природного, так и
антропогенного происхождения.
Особую
роль
микроорганизмы
выполняют на полях орошения сточными
водами, где микробиоценоз складывается из
четырех составляющих (рис. 1). На количество
и качество микробиоценоза оказывают
влияние:
 микроорганизмы собственно почвы,
характерные для данного вида почвы,
 микроорганизмы
сточных
вод,
поступающих
с
выделениями
свиней,
остатками микробиологических препаратов,
корма и пр.,
 микроорганизмы
природных
вод,
используемых для орошения при снижении
влажности почвы до или ниже предполивного
порога,
 микроорганизмы атмосферного воздуха,
поступающие в среду от свинокомплексов,
оседающие на поверхность почвы.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Микроорганизмы
собственно
почвы
Микроорганизмы
сточных
вод
Микробиоценоз
полей
орошения
сточными
водами
Микроорганизмы
природных
вод
Микроорганизмы
атмосферного
воздуха
Рис. 1. Слагаемые микробиоценоза полей
орошения сточными водами
Большой вклад в изучение влияния
сточных вод на компоненты окружающей
среды внесли отечественные ученые Айдарин
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
И.П.,
Андреев
Н.Г.,
Афанасьев
Р.А.,
Баранников В.Д., Баранников В.Д.; Голованов
А.И.,
Гостищев
Д.П.,Дмитриева
В.И.,
Додолина В.Т.,Жирков Е.И., Ивлев В.В.,
Канардов И.П.,Карачевцев А.Н., Ковалева
Н.А., Козлов В.В.,Кошевой О.Ю.; Кутепов
Л.Е.,Лапшина Н.А.,Марымов В.И.,Мерзлая
Г.Е.,Михалев Н.В., Мишин С.И., Мордвинцева
Н.И.; Музыченко Л.А., Никитин В.А.,
Никольская Д.А., Новиков В.М., Перепелкин
С.Н., Пестряков В.К., Романенко Н.А.,
Романенко Н.А.; Русаков Н.В.; Саяпин
В.П.,Сытин В.З., Татанов Ю.И.,Хачатурян
В.X.; Черепанов А.А.; Шевелев Я.З., Шевелев
Я.З., Штыков В.И.,Шуравилин А.В., Элик Э.Е.,
Юн А.Б., Юсупов Р.М., Samaras V., Utkhede R.
S., Koch C.A., Mencies J.G., Wainwrigth M. и др.
В
разработанном
на
основе
действующих в Российской Федерации
строительных
норм,
правил
и
государственных
стандартов,
с
учетом
современных требований природоохранного
законодательства, в соответствии с новыми
экономическими условиями и структурой
управления
Институтом
медицинской
паразитологии и тропической медицины им.
Е.И. Марциновского (ИМП и ТМ); Научноисследовательским
институтом
экологии
человека и гигиены окружающей среды им.
А.Н. Сысина (НИИЭГОС); Всероссийским
научно-исследовательским институтом гель-10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
минтологии им. К.И. Скрябина (ВИГИС);
Всероссийским институтом удобрений и
агропочвоведения им. Д.Н. Прянишникова
(ВИУА);
Московским
государственным
университетом природопользования (МГУП);
ГП СНЦ "Госэкомелиовод"; Всероссийским
научно-исследовательским
институтом
ветеринарной санитарии, гигиены и экологии
(ВНИИветсанитарии);
ТОО
"ИНВЕКОПроект";
ГНЦ
"СевНИИГиМ";
НПЦ
"ИНГЕОДИН"; ВСЕГИНГЕО пособии к ВНТП
01-98
«Оросительные
системы
с
использованием
сточных
вод
и
животноводческих стоков» отмечается, что
сточные воды опасны в эпидемиологическом
отношении.
По
микробиологическим
и
паразитологическим показателям проводится
санитарно-гигиеническая и ветеринарносанитарная оценка качества сточных вод.
В литературе имеются сведения о
изменении микробиоценоза почвы при
поливе сточными водами, которые носят
разовый характер и не отображают динамику
микробиологических
процессов.
В
монографии
приведены
результаты
микробиологических исследований, проведенных в течение 1995-2009 годов и
иллюстрирующих изменение микробиоценоза
серой лесной почвы при орошении сточными
водами ОАО «Рязанский свинокомплекс» и их
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
последействие, когда длительное орошение (с
1975 г.) было прекращено.
Данные иссле-дования впервые в
регионе выполнены с позиции системного
подхода в динамике и прослеживают
временную связь между мелиоративным
вмешательством и изменением микробиоценоза почвы.
В монографии читателям предложены
результаты
самостоятельных
микробиологических исследований почвы и воды,
которые, однако, следует рассматривать
только во взаимосвязи с изменением
агрохимических, водно-физических, биологических свойств почвы, коли-чественных и
качественных
характеристик
растений,
гидрохимических свойств поверхностных и
грунтовых вод. Только рассмотрение во
взаимодействии и взаимовлиянии всех
компонентов агроценоза дает полную картину
последействия орошения сточными водами.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
МИКРОБИОЦЕНОЗА ОРОШАЕМОЙ
СТОЧНЫМИ ВОДАМИ ПОЧВЫ
I.1. Краткое содержание санитарных
норм и правил по гигиеническим
требованиям к сточным водам
Почва «…не первообразная и
не первозданная материя,
но произошел от согнития
животных и растущих тел
со временем»
М. В. Ломоносов, «О слоях земных»
(1763)
Санитарные правила и нормы СанПиН
2.1.7.573-96 "Гигиенические требования к
использованию сточных вод и их осадков для
орошения и удобрения" (утв. Постановление
м Госкомсанэпиднадзора РФ от 31 октября
1996 г. N 46) (Hygienic requirements to
wastewater and sewage sludge useland irrigation
and
fertilzation),
а
также
санитарно13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
эпидемиологические правила и нормативы
СанПиН
2.1.7.1322-03
"Гигиенические
требования к размещению и обезвреживанию
отходов
производства
и
потребления",
утвержденные Главным государственным
санитарным врачом Российской Федерации
30 апреля 2003 г., устанавливают санитарные
нормативы и требования к использованию
сточных
вод
в
сельскохозяйственном
производстве.
Санитарные
правила
и
нормы
разработаны на основании Закона РСФСР "О
санитарно-эпидемиологическом
благополучии населения" от 19 апреля 1991 г.
(ст.16) в соответствии с "Положением о
государственном
санитарно-эпидемиологическом нормировании", утвержденным
Постановлением Правительства Российской
Федерации от 5 июля 1994 г. N 625.
Требования настоящих санитарных правил
обязательны
для
организаций
и
специалистов,
занимающихся
проектированием и эксплуатацией земледельческих
полей орошения. Государственный контроль
за соблюдением требований настоящих
санитарных правил и норм осуществляется
органами и учреждениями Государственной
санитарно-эпидемиологической
службы
Российской Федерации в соответствии с
действующим положением.
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Настоящие санитарные правила и
нормы
(далее
СанПиН)
определяют
санитарно-гигиенические
требования
к
качеству сточных вод и их осадков,
используемых для орошения и удобрения
земель, выбору территории земледельческих
полей орошения и осуществлению контроля
за их эксплуатацией. Земледельческие поля
орошения (ЗПО) - специализированные
мелиоративные системы, предназначенные
для использования подготовленных сточных
вод на орошение и удобрение земель и для
осуществления естественной биологической
их доочистки.
Настоящие СанПиН не распространяются на мелиоративные системы с
использованием жидкого навоза и сточных
вод животноводческих ферм и комплексов.
Возможность устройства ЗПО определяется на
основании анализа состояния земель для
сельскохозяйственного
использования,
соблюдения эколого-гигиенических требований по согласованию с территориальными:
- органами и учреждениями государственной
санитарно-эпидемиологической службы; органами
государственной
ветеринарной
службы; - органами охраны окружающей
среды; - органами по регулированию
использования и охране вод; - органами
гидрогеологической службы.
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Требования к выбору территории
земледельческих полей орошения
Земельные
участки
для
ЗПО
выбираются с учетом рельефа местности и
свойств почвогрунтов, гидрогеологических
условий
и
необходимости
соблюдения
размеров санитарно-защитных зон.
При проектировании ЗПО учитываются перспектива развития населенных
мест, промышленных объектов и возможность
увеличения объема сточных вод с тем, чтобы
обеспечить
рациональное
использование
этого объема без сброса за пределы
орошаемой территории; природная защищенность подземных вод от загрязнения,
существующее и проектируемое использование их для водоснабжения.
Не допускается устройство ЗПО: - на
территории I и II поясов зоны санитарной
охраны
водозаборов
централизованного
хозяйственно-питьевого водоснабжения и
источников минеральных лечебных вод; - в
местах
выхода
к
поверхности
земли
водоносных трещиноватых пород развития
карстовых полостей; - в пределах округа
санитарной охраны курортов, зон рекреации,
водоохранных зон; - в пределах разведанных
месторождений пресных подземных вод,
питьевого назначения, не защищенных от
проникновения загрязняющих веществ с
поверхности земли.
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Строительство ЗПО может быть
допущено при глубине залегания грунтовых
вод от поверхности земли не менее 1,25 м на
супесчаных и песчаных почвах и не менее 1,0
м на суглинистых и глинистых почвах при
условии соблюдения вышеуказанных требований по защите подземных вод. При более
высоком уровне грунтовых вод, в том числе и
на торфяниках, требуется устройство дренажа.
Дренажные воды могут быть использованы на
орошение или сброшены в водоем при
соблюдении
требований
действующих
Санитарных
правил
и
норм
охраны
поверхностных вод от загрязнения. В случае
использования для хозяйственно-питьевых
целей грунтовых вод (колодцы, мелкие
скважины) ниже по потоку от ЗПО требуется
устройство централизованного хозяйственнопитьевого
водоснабжения.
При
этом
местоположение водоисточника должно быть
выбрано с учетом возможности организации
зоны санитарной охраны и соблюдения
режима в пределах ее поясов в соответствии с
СанПиН 2.1.4.027-95 "Зоны санитарной
охраны
источников
водоснабжения
и
водопроводов хозяйственно-питьевого назначения".
На территориях с высокой распространенностью (по данным официальной
статистики за последние 3-5 лет) среди
населения
и
животных
гельминтозов
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(аскаридозов,
трихоцефалеза,
анкилостомидозов,
тениидозов),
а
также
инфекционных заболеваний бактериального
и вирусного происхождения устройство ЗПО
может быть разрешено только после
проведения
соответствующих
профилактических
оздоровительных
мероприятий
среди населения и животных.
Между населенными пунктами и
территорией ЗПО устанавливается санитарнозащитная зона, ширина которой находится в
зависимости от способа полива и должна быть
не
менее:
при
подпочвенном
и
внутрипочвенном орошении - 100 м; - при
поверхностном поливе - 150 м; - при
дождевании:
короткоструйными,
вниз
направленными аппаратами - 200 м,
среднеструйными - 300 м, дальнеструйными 500 м. По границам орошаемых полей со
стороны населенных пунктов должно быть
предусмотрено устройство защитных лесных
полос шириной не менее 15 м. Если
расстояние до населенных пунктов превышает
1000 м, то посадка лесополос необязательна.
Санитарно-защитная
зона
до
магистральных автомобильных и железных
дорог должна составлять не менее 100 м,
включая полосу отчуждения. По границам
дорог предусматривается устройство лесных
полос шириной не менее 10 м.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для контроля за состоянием подземных вод (режима уровней, химического
состава) в зоне влияния ЗПО должны быть
оборудованы наблюдательные скважины.
По
границам
территории
ЗПО
устанавливаются предупредительные знаки
для населения.
Требования к качеству сточных вод и
их осадков
На ЗПО могут быть использованы
хозяйственно-бытовые, производственные и
смешанные сточные воды городов, поселков,
фермерских хозяйств, предприятий по
переработке сельскохозяйственной продукции
после соответствующей их подготовки на
сооружениях механической и биологической
очистки.
Запрещается использование на ЗПО:
сточных вод отдельно стоящих предприятий
по
обработке
сырья
животного
происхождения,
боен,
биофабрик
(по
производству вакцин и сывороток), лечебнопрофилактических учреждений, предприятий
по
производству
пестицидов,
стоков,
содержащих
радионуклиды,
и
стоков
гальванических производств.
Возможность использования производственных и смешанных сточных вод на
ЗПО решается в каждом конкретном случае
органами и учреждениями государственных
санитарно-эпидемиологи-ческой и ветери19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нарной служб, охраны окружающей среды на
основании
результатов
специальных
исследований,
проведенных
научноисследовательскими
учреждениями
гигиенического,
агромелиоративного
и
ветеринарного профилей, направленных на
выяснение степени и характера влияния
сточных вод на почву, выращиваемые
культуры, животных и животноводческую
продукцию. 5.4. Качество сточных вод и их
осадков,
используемых
для
орошения,
регламентируется по химическим, бактериологическим и паразитологическим показателям.
Допустимая концентрация тяжелых
металлов в сточных водах устанавливается в
зависимости от оросительной нормы и
определяется в каждом конкретном случае
расчетным способом в соответствии с
действующими требованиями к качеству
сточных вод и их осадков, используемых для
орошения и удобрения. Сточные воды,
содержащие микроэлементы, в т.ч. тяжелые
металлы, в количествах, не превышающих
ПДК для хозяйственно-питьевого водопользования, могут использоваться для
орошения без ограничений.
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица
1
Микробиологические
и
паразитологические показатели качества
сточных вод, пригодных для орошения
Показатели
Допустимое
содержание,
в дм3
Число
ЛПК <10000
(лактозоположительные
кишечные палочки)
Патогенные
отсутствие
микроорганизмы
Жизнеспособные
яйца 1
геогельминтов
аскарид,
власоглавов (анкилостомид)
Жизнеспособные
яйца <1
биогельминтов (онкосферы
тениид, др.)
Жизнеспособные
цисты <1
кишечных
патогенных
простейших
Микробиологические
и
паразитологические показатели качества сточных вод,
пригодных для орошения, приведены в табл.
1. Возможность использования очищенных
производственных и смешанных сточных вод
на ЗПО решается в каждом конкретном
случае
органами
и
учреждениями
государственной
санитарно-эпидемиологической и ветеринарной служб на основании
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
результатов
специальных
исследований,
проведенных
научно-исследовательскими
учреждениями гигиенического, агромелиоративного и ветери-нарного профилей,
направленных на выяснение степени и
характера влияния сточных вод на почву,
выращиваемые
культуры,
животных
и
животноводческую продукцию.
Использование осадка сточных вод на
удобрение допускается после установления
класса
токсичности
(опасности)
в
соответствии с действующими нормативными
документами и принятия мер по его
обезвреживанию. Учитывая
наличие в
осадках различных токсичных ингредиентов,
в том числе и тяжелых металлов, нормы
внесения осадка определяются в каждом
конкретном случае расчетным путем. Нормы
внесения не должны вызывать накопление
тяжелых металлов в почве выше 0,7-0,8 ПДК
по транслокационному показателю:
Ф+Д<0,8 ПДК
(3)
где: Ф - исходное содержание элемента в
почве до внесения осадка, мг/кг; Д дополнительное
поступление
данного
элемента в почву с осадком, мг/кг; ПДК допустимый уровень элемента в почве (по
транслокационному показателю), мг/кг.
Требования к методам подготовки
сточных вод и их осадков
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для обеспечения указанных (табл.1)
требований к качеству сточных вод, перед
подачей на поля они должны подвергнуться
соответствующей
подготовке,
обеспечивающей удаление яиц гельминтов на 99,9%.
В зависимости от способов распределения
стоков на полях и орошаемых культур
предварительная подготовка их может
осуществляться на сооружениях механической и биологической очистки. При
количестве сточных вод до 1000 м3/сутки, а в
III и IV климатических районах страны - до
50000 м3/сутки, и отсутствии сооружений
искусственной
биологической
очистки
допускается подготовка сточных вод на
сооружениях
механической
очистки
в
комплексе с биологическими прудами или
прудами-накопителями.
При
устройстве
проточных биологических прудов, число
секций их должно быть не менее четырех.
Продолжительность нахождения сточных вод
в контактных биологических прудах для
каждого климатического района страны
определяется соответствующими экспериментальными исследованиями. В различных
климатических районах в зависимости от
сезона года (весна, лето, осень) эти сроки
колеблются от 5 до 14 суток. В зимний период
сточные воды направляются в прудынакопители.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При наличии в системе подготовки
сточных вод земляных отстойников, прудовнакопителей, биологических прудов должны
проводиться мероприятия, направленные на
предупреждение размножения кровососущих
насекомых
Обезвреживание и обеззараживание
сточных вод может быть осуществлено одним
из следующих способов:
 термофильным сбраживанием в
метантенках или термосушкой;
облучением
инфракрасными
лучами
(камера
дегельминтизации);
 пастеризацией при температуре
70°С
и
времени
теплового
воздействия не менее 20 минут;
аэробной
стабилизацией
с
предварительным нагревом смеси
сырого осадка с активным илом
при температуре 60-65°С в
течение 2-х часов;
 компостированием (с опилками,
сухими листьями, соломой и
торфом,
другими
водопоглощающими средствами) в
течение 4-5 месяцев, из которых
1-2 должны приходиться на
теплое время года, при условии
достижения во всех частях
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
компоста температуры не менее
+60°С;
 выдерживанием
на
иловых
площадках в условиях: I и II-го
климатических районов в течение
не
менее
3-х
лет;
III-го
климатического района - не менее
2-х лет; IV-гo климатического
района - не менее 1 года. Сроки
выдерживания осадков сточных
вод
на
иловых
площадках
уточняются экспериментальным
путем
научно-исследовательскими учреж-дениями или
учреждениями государственной
санитарно-эпидемиологической
службы на основании результатов
лабо-раторных
исследований,
свидетельствующих об отсутствии в осадках жизнеспособных
яиц гельминтов (аскарид, власоглавов, анкилостомид, онкосфер
тениид, фасциол).
Эффективное обезвреживание осадка
достигается обработкой негашеной известью
(30% к объему обрабатываемого осадка),
аммиачной водой (в количестве 5-8% к массе
осадка и выдержке не менее 5-10 суток) и
тиазоном. Последний в дозе 0,2-2,0% к общей
массе осадка и экспозиции 3-10 суток
губительно действует не только на яйца
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
гельминтов, но и на патогенную микрофлору,
яйца и личинки мух, цисты кишечных
патогенных
простейших,
плесень,
фитонематоды и семена сорняков. После
обработки
тиазоном
осадки
должны
выдерживаться до 30 суток в буртах,
покрытых пленкой на площадках с твердым
покрытием. Обработанный химическими
веществами осадок целесообразно вносить в
почву осенью, после уборки урожая.
Осадки сточных вод и компосты из них
применяются
для
удобрения
земель,
отводимых
под
посадки
древеснокустарниковых насаждений, питомников,
парков,
под
долголетние
культурные
сенокосно-пастбищные
угодия,
при
перезалужении, зернофуражные, силосные,
технические культуры, а также на паровые
поля и при рекультивации земель. На
земледельческих
полях
орошения
для
утилизации
осадков,
образующихся
в
отстойниках,
отводится
специальный
неорошаемый в этот период участок, который
засевается многолетними травами.
Ввод в эксплуатацию земледельческих
полей орошения (ЗПО) проводится только
после полного завершения работ по их
устройству или определенных проектом
очередей,
с
соблюдением
технологии
орошения в соответствии с настоящими
санитарно-гигиеническими
требованиями.
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Земледельческие поля орошения должны
обеспечивать прием расчетного количества
сточных вод с учетом неравномерности их
сезонного и суточного поступления. Сброс
сточных
вод за
пределы
орошаемой
территории и в водоемы запрещается.
Нижняя граница ЗПО при поверхностных
поливах должна быть обвалована валиками
высотой не менее 0,5 м. Оросительные и
поливные нормы рассчитываются в каждом
конкретном случае с учетом местных
почвенно-климатических условий, технологии использования сточных вод, техники
полива, выращиваемых на ЗПО сельскохозяйственных культур.
В случаях аварии или невозможности
приема расчетного количества сточных вод на
поля, на оросительной системе должно быть
предусмотрено устройство резервных и
буферных площадок. Последние должны
располагаться на самых низких отметках по
рельефу местности. Резервные площадки
устраиваются в виде чеков с валиками
высотой не менее 0,5 м. Общая площадь
буферных и резервных площадок должна
составлять не менее 5% от территории ЗПО.
На полях орошения разрешается
выращивание
технических,
зерновых,
кормовых культур и древесно-кустарниковых
насаждений. Культивирование на полях
орошения овощных, в том числе картофеля,
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ягодных, фруктовых, бахчевых, салатных
культур запрещается. Обеспечение санитарногигиенических и ветеринарных требований на
полях
орошения
в
лучшей
степени
достигается при выращивании многолетних
трав (люцерна, клевер, костер безостый,
лисохвост луговой, тимофеевка луговая,
овсяница луговая, ежа сборная, двукисточник
и овсяница тростниковидные и другие),
которыми рекомендуется занимать 60-70%
орошаемой
площади,
а
также
при
выращивании однолетних трав и травосмесей.
Способ использования кормовой продукции в
животноводстве согласовывается с органами
государственной ветеринарной службы.
Рекомендуется орошение сточными
водами лесополос, лесопитомников, питомников по выращиванию декоративных и
плодово-ягодных культур, а также плантаций
для интенсивного производства древесины,
ивняка и защитных лесонасаждений.
Для распределения сточных вод на
земледельческих
полях
орошения
применяются различные способы полива:
дождевание, поверхностные (по бороздам,
чекам, полосам, по склону), подпочвенные и
внутрипочвенные (по гончарным, полиэтиленовым
перфорированным
трубам,
уложенным
на
глубине
25-60
см,
кротовинам), полив при вспашке. Наиболее
оптимальными в гигиеническом отношении
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
способами полива сточными водами являются
подпочвенное и внутрипочвенное орошение.
Применение тех или иных способов полива
сточных вод на полях орошения зависит от
предварительной подготовки их, с учетом
природных условий и вида выращиваемых
культур.
При эксплуатации полей орошения
устанавливается карантинный срок между
последним поливом и уборкой урожая. В
зависимости от зоны расположения полей
орошения карантинный срок должен быть
для:
аридной
зоны
(пустыни,
полупустыни) - не менее 8 суток;
- субаридной (степная, лесостепная
зоны) - не менее 10 суток;
- гумидной (лесо-луговая зона) - не
менее 14 суток.
Карантинные сроки уточняются в
каждом конкретном случае с учетом местной
эпидемиологической
и
эпизоотической
ситуации, степени подготовки сточных вод,
способов
полива,
вида
возделываемых
культур и способа использования урожая, по
согласованию с органами и учреждениями
государственных
санитарно-эпидемиологической и ветеринарной служб. В районах,
неблагополучных по тениаринхозу среди
населения и финиозу - среди крупного
рогатого скота, выращиваемая на ЗПО
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
зеленая масса должна перерабатываться на
травяную (витаминную) муку, гранулы,
брикеты или закладываться на сенаж и силос
с использованием не ранее, чем через 3
месяца.
Требования к организации производственного контроля за соблюдением санитарных правил и норм при эксплуатации
земледельческих полей орошения.
Производственный
лабораторный
контроль за соблюдением санитарных правил
и норм при эксплуатации полей орошения
включает:
- контроль за эффективностью работы
сооружений по предварительной подготовке
сточных вод и их осадков перед подачей на
ЗПО;
- контроль за качеством подземных и
поверхностных вод, находящихся в зоне
влияния ЗПО;
- контроль за качеством почвы и
сельскохозяйственной продукции.
Производственный
лабораторный
контроль осуществляется:
- лабораториями вододателей - за
качественным составом сточных вод и их
осадков;
- лабораториями водопотребителей - за
качественным составом поливных вод,
дренажных
вод,
качеством
воды
из
ближайших
водоисточников
(колодцев,
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
скважин, открытых водоемов) и грунтовых
вод из наблюдательных (контрольных)
скважин;
- лабораториями землепользователей за
состоянием
почвы
и
качеством
выращиваемой
сельскохозяйственной
продукции.
Порядок контроля, осуществляемого
водопользователями за качеством подземных
и поверхностных вод (выбор пунктов
контроля, перечень анализируемых показателей, частота исследований) согласовывается с органами и учреждениями
государственной
санитарно-эпидемиологической службы.
Результаты
производственного
контроля за соблюдением санитарных правил
и норм при эксплуатации полей орошения
представляются в органы и учреждения
государственной
санитарно-эпидемиологической службы по согласованной форме.
Персонал, работающий на полях
орошения,
должен
быть
обеспечен
спецодеждой, аптечкой, помещениями для
отдыха, душа, сушки одежды.
Лицам, имеющим непосредственное
отношение к эксплуатации полей орошения,
один раз в год проводятся профилактические
прививки против кишечных инфекций, а
также
обследование
на
гельминтозы,
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кишечные
простейшие
и
бактерионосительство.
Работающие на полях орошения
должны сдавать техминимум по правилам
эксплуатации ЗПО и санминимум по личной
гигиене. Лица, не имеющие отношения к
эксплуатации ЗПО, не должны допускаться на
их территорию.
Требования к качеству сточных вод и
их осадков, используемых для орошения и
удобрения (утв. Минсельхозпродом РФ 9
марта
1995
г.)
включают
помимо
агротехнических,
ветеринарно-санитарных
санитарно-гигиенические.
Требования не распространяются на
стоки животноводческих комплексов и ферм,
предприятий по производству пестицидов,
стоки,
содержащие
радионуклиды,
гальваностоки.
Настоящие
требования
устанавливают состав и свойства сточных вод
и их осадков, используемых для орошения и
удобрения технических, кормовых и древеснокустарниковых культур в основных почвенноклиматических зонах России с учетом
сохранения и повышения плодородия почвы,
качества сельскохозяйственной продукции и
охраны водных объектов от загрязнения.
Настоящие требования составлены на основе
следующих нормативно-технических документов.
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Оценка качества сточных вод и их
осадков, используемых для орошения и
удобрения,
проводится
комплексно
по
агрохимическим, санитарно-гигиеническим и
ветеринарно-санитарным
показателям.
Нормирование
показателей
качества
поливных сточных вод и их осадков
осуществляется
с
учетом
почвенноклиматических, гидрогеологических условий
территории конкретного объекта, биологических
особенностей
выращиваемых
культур и технологии орошения.
Учитывая
большое
разнообразие
состава
сточных
вод,
почвенноклиматических, экологических и социальноэкономических
условий
объектов,
не
исключаются
дополнения
отдельными
показателями настоящих требований при
условии, что они не повлекут за собой
снижения плодородия почвы, ухудшения
качества урожая выращиваемых культур,
вредного влияния кормовой продукции на
организм
животных
и
экологического
состояния окружающей среды. Дополнения
согласовываются с местными органами
санитарно-эпидемиологической
службы,
охраны окружающей среды и природных
ресурсов.
Агротехнические, санитарно-гигиенические и ветеринарно-санитарные требования к сточным водам.
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Агрохимические требования, определяющие пригодность сточных вод для
орошения, направлены на: - повышение
плодородия
почвы,
предупреждение
кумуляции в ней токсичных веществ,
засоления и осолонцевания; - получение
стабильного
и
высокого
урожая
выращиваемых
культур
с
качеством,
отвечающим санитарно-гигиеническим и
ветеринарным требованиям. Химический
состав сточных вод, используемых для
орошения, оценивается по активности ионов
водорода
(рН),
содержанию
суммы
легкорастворимых солей, соотношению однои
двухвалентных
катионов,
наличию
основных биогенных элементов (азота,
фосфора,
калия),
микроэлементов,
органических веществ. В зависимости от
химического состава сточных вод, физикохимических свойств почвы, особенностей
выращиваемых
культур
определяется
технология использования сточных вод для
регулярных (по водопотреблению) или
удобрительных поливов.
Поступление токсичных солей с
оросительной водой не должно приводить к
превышению
критического
содержания
воднорастворимых солей в почве при содовом
засолении 0,1%, для других типов засоления 0,25%. С учетом гранулометрического состава
орошаемых почв предельная концентрация
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
суммы солей в сточных водах не должна
превышать: при тяжело - и среднесуглинистом составе почв - 1 г/л (15 м гэкв/л),
легкосуглинистом - 2 г/л (30 мг экв/л),
супесчаном и песчаном - 3 г/л (45 мг экв/л).
Допустимое содержание биогенных
элементов (азота, фосфора и калия) в сточной
воде при проектировании полей орошения
определяется в зависимости от величины
внесения их с оросительной нормой и не
должно превышать выноса этих элементов
планируемым урожаем с учетом всех видов
потерь.
Если величина внесения NPK при
определенной оросительной норме будет
меньше выноса их с урожаем, то их недостаток
следует компенсировать удобрениями (с
поливной
водой,
при
помощи
гидроподкормщиков или непосредственно в
почву). Учитывая, что многие виды сточных
вод содержат питательные вещества в
пределах: азота 50-120, фосфора 10-30, калия
30-120 мг/л, орошение, как правило, ведется
по водопотреблению культур: для гумидной
зоны приемлемы максимальные величины
NPK, для аридной - минимальные. При
высокой концентрации азота, фосфора и
калия сточные воды (предприятия по
производству спирта, крахмалопродуктов,
дрожжей
и
др.)
используются
для
удобрительных поливов согласно нормам,
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
соответствующим
выносу
питательных
веществ урожаем или разбавляются менее
концентрированными
хозяйственнобытовыми и другими водами.
При эксплуатации полей орошения
потребность сельскохозяйственных культур в
удобрениях
определяется
нормативным
(балансово-расчетным) методом на основе
агрохимического обследования почв. Сточные
воды, содержащие микроэлементы, в том
числе и тяжелые металлы, в количествах, не
превышающих ПДК для воды хозяйственнопитьевого водопользования, могут использоваться для орошения без ограничений.
Допустимая
концентрация
микроэлементов, в том числе и тяжелых металлов, в
сточных водах устанавливается в зависимости
от оросительной нормы и наличия их в почве.
Величина внесения микроэлементов с
оросительной нормой не должна превышать
0,7-0,8 ПДК для почвы. Проводимые
прогнозные расчеты накопления в почве
микроэлементов на стадии проектирования
оросительных систем являются элементом
обоснования использования сточных вод для
орошения.
Допустимое суммарное содержание
токсичных, в т.ч. органических, веществ в
сточных водах определяется с учетом степени
воздействия их на микробиологическую
активность почв (нитрификационную и
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
целлюлозоразрушающую), а также на рост,
развитие и качество выращиваемых культур
(в соответствии с ГОСТом 17.4.3.05-96), или
биотестированием по проращиванию семян
сельскохозяйственных
культур,
если
орошение конкретными стоками проводится
впервые.
Содержание нитратов и нитритов в
кормах не должно превышать максимально
допустимый уровень (МДУ).
Для исключения излишнего накопления нитратов в кормовой продукции
рекомендуется применение дробного внесения азотных удобрений (т.е. 40-50% весной и 2 раза по 25-30% в летнее время), а
также сбалансированное внесение NPK с
поливной
водой
и
минеральными
удобрениями в соответствии с выносом их
урожаем и режимом орошения.
При эксплуатации полей орошения в
соответствии с действующими санитарными
правилами устанавливается карантинный
срок между последним поливом и уборкой
урожая, который уточняется в каждом
конкретном случае с учетом степени
подготовки сточных вод, возделываемых
культур, способа использования урожая и
должен быть согласован с местными органами
санитарно-эпидемиологической службы и
государственного ветеринарного надзора. В
районах, неблагополучных по тениаринхозу
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
среди населения и финнозу среди крупного
рогатого скота, выращиваемые травы должны
перераба-тываться на травяную (витаминную)
муку или закладываться на сенаж и силос с
использованием последних не ранее чем
через 3 месяца.
Обеспечение санитарно-гигиенических
и ветеринарно-санитарных требований на
полях
орошения
в
лучшей
степени
достигается при выращивании многолетних и
однолетних трав, которыми следует занимать
не менее 60% площади. Выращивание
многолетних трав способствует равномерному
получению зеленой массы, повышению
плодородия почвы и эффективности очистки
сточных вод. Большим потреблением воды,
питательных веществ, высокой очистительной
способностью
отличаются
следующие
многолетние
травы:
двукисточник
тростниковидный (Digraphis arundinacea),
кострец безостый (Bromis inermis), лисохвост
луговой (Alopecurus pratensis) тимофеевка
луговая (Phleum pratensis), овсяница луговая
(Festuca pratensis), овсяница тростниковидная
(Festuca arundinacea), а также люцерна,
клевер, донник, лядвенец. Из однолетних трав
рекомендуются посевы овса и ячменя в смеси
с горохом и викой, убираемые на зеленую
массу, амарант, рапс яровой и райграс
однолетний, дающие в условиях орошения до
3-х укосов, а также культуры сидератов:
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
люпин
однолетний,
сераделла,
редька
масличная,
последняя
является
также
хорошей фитосанитарной культурой. При
подборе
культур
следует
учитывать
соответствующие зональные условия их
возделывания.
Использование осадка сточных вод на
удобрение может быть допущено после его
обезвреживания одним из способов в
соответствии с действующими Санитарными
правилами
устройства
и
эксплуатации
земледельческих полей орошения.
В
зависимости
от
технологий
обработки и хранения осадков они могут
использоваться в жидком виде, влажностью
92-96%, или в виде сыпучей массы,
влажностью 50-70%, а также в виде
компостов.
Для
компостирования
используются торф, солома, навоз, древесные
и другие органические отходы. На участках,
предназначенных для удобрения осадком, до
его внесения должно быть проведено
агрохимическое обследование почвы по
следующим показателям: рН, содержание
подвижных форм фосфора, калия, тяжелых
металлов - свинца, кадмия, хрома, меди,
никеля,
ртути,
цинка.
Обследование
проводится
методами,
принятыми
в
агрохимслужбе.
Запрещается
внесение
осадков в водоохранных и заповедных зонах,
поверхностно в лесах и лесопарках, а также на
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
почвах загрязненных тяжелыми металлами.
На сенокосах и пастбищах внесение осадков
разрешается
только
в
процессе
перезалужения (под вспашку).
По удобрительным свойствам осадки
сточных вод могут рассматриваться как
органо-минеральные
или
органические
удобрения,
аналогичные
органоминеральным компостам, подстилочному или
бесподстилочному (жидкому) навозу. В сухой
массе осадков содержится: органического
вещества 40-60%, азота - 1-3%, фосфора
(P2O5) - 1-4%, калия (K2O) - 0,2-0,7%, кальция
(Ca) - 3-5%, осадки содержат также магний,
серу, другие макро- и микроэлементы,
необходимые для питания растений. Осадки,
получаемые после сооружений биологической
очистки сточных вод, обычно имеют реакцию
среды, близкую к нейтральной (рН 6,5-8,0).
Для
установления
удобрительной
ценности
в
каждой
партии
осадков,
однородной по своему происхождению,
должны
быть
определены:
рНсол.,
содержание сухого вещества, органического
вещества, золы, общего и минерального
(нитратного N-NO3 и аммонийного N-NO4)
азота, с общих и подвижных форм фосфора
(P2O5), калия (К2О) и общего кальция (Ca).
В
осадках
промышленно-бытовых
сточных вод могут содержаться тяжелые
металлы, количество которых зависит от
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
состава и доли промышленных стоков, а
также способа подготовки осадков. В осадках
сточных вод от предприятий, перерабатывающих
сельскохозяйственную
продукцию, содержание тяжелых металлов, как
правило, ниже, а питательных веществ выше,
чем в осадках от городских очистных
сооружений. В целях исключения опасности
загрязнения почв, продукции и окружающей
среды тяжелыми металлами осадки сточных
вод,
предназначенные
для
удобрения,
должны в обязательном порядке анализироваться на содержание тяжелых металлов:
свинца, кадмия, хрома, меди, никеля, ртути,
цинка. Химический анализ на содержание
питательных веществ и тяжелых металлов в
осадках
выполняется
организацией,
ответственной за их поставку на удобрение, и
его результаты передаются пользователю в
виде
сопроводительного
документа
(сертификата).
Нормы
внесения
осадков
устанавливают
в
зависимости
от
их
удобрительной ценности и содержания
тяжелых металлов в почвах и осадках.
Запрещается
внесение
осадков,
если
содержание тяжелых металлов в них
превышает нормы. В случае превышения
названных
значений
допускается
приготовление компостов на основе осадков в
смеси с другими компонентами (торф, навоз,
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
растительные
отходы)
с
доведением
содержания тяжелых металлов до допустимых
уровней.
Фактором, ограничивающим норму
внесения осадков по питательным веществам,
служит содержание в них общего и
минерального азота. Не допускается внесение
общего азота с осадком более 300 кг на 1 га, в
том числе минерального азота, превышающее
вынос годовым урожаем культуры, под
которую вносится осадок.
Запрещается
применение
осадков
промышленно-бытовых
сточных
вод,
содержащих тяжелые металлы, и компостов
из них, если внесение этих удобрений повысит
уровень загрязнения почв до значений 0,7-0,8
ПДК. С учетом длительного научного и
производственного
опыта,
требований
"Санитарных
правил
устройства
и
эксплуатации
земледельческих
полей
орошения" и принимая во внимание
аналогичные зарубежные разработки (Закон
ФРГ о технических шламах от 15.04.92) на
землях среднего и тяжелого механического
состава во избежание накопления тяжелых
металлов не допускается внесение более 10
т/га сухой массы осадков промышленнобытовых сточных вод в чистом виде или в
составе компостов, при периодичности
внесения не менее 5 лет. На легких песчаных
и супесчаных почвах норма удобрения
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ограничивается 7 т/га с периодичностью
внесения не менее 3 лет. В повышенных
нормах (до 30 т/га сухого вещества) осадки
промышленно-бытовых сточных вод и стоков
пищевой промышленности применяются для
удобрения не загрязненных тяжелыми
металлами земель, отводимых под посадки
древесно-кустарниковых
насаждений,
питомников,
парков,
под
долголетние
сенокосно-пастбищные
угодья,
при
рекультивации земель. Внесение осадков на
торфяных
почвах
по
агрономическим
соображениям не рекомендуется.
Запрещается применение осадков и
компостов из них на почвах с рНсол. ниже 5,5
без их предварительного известкования, если
содержание кальция в осадке или компосте не
обеспечивает поддержание рН почвы на
уровне
5,5
и
более.
Хранение
и
компостирование
осадков
разрешается
проводить на участках, где они будут
вноситься, или в непосредственной близости
от таких участков. Для внесения твердых и
жидких осадков применяются машины и
технологии, разработанные для применения
соответственно
твердых
и
жидких
органических
удобрений
(Органические
удобрения: Справочник. М., 1988). Осадок
вносят на поле непосредственно перед его
вспашкой отвальными плугами.
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Внесение осадков сточных вод или
компостов на их основе не исключает
возможность
применения
других
органических и минеральных удобрений под
сельскохозяйственные
культуры
в
соответствии с региональными технологиями
их
возделывания.
При
этом
должно
учитываться
количество
элементов,
поступающих в почву с осадками. Особое
внимание следует обращать на поступление в
почву
фосфора
ввиду
значительных
концентраций его во многих видах осадков.
Государственный
контроль
за
соблюдением
настоящих
требований
осуществляется
местными
органами
санитарно-эпидемиологической
службы,
охраны окружающей среды и органами
государственной
ветеринарной
службы.
Производственный контроль за качеством
сточных вод и их осадков, используемых для
орошения и удобрения, осуществляется
службами вододателей или водопотребителей
на договорных условиях. Контрольные точки,
сроки отбора проб сточных вод и основные
показатели их состава определяются в каждом
конкретном случае при проектировании и
уточняются при эксплуатации оросительных
систем по согласованию с контролирующими
органами. Способ отбора, объем, хранение,
транспортирование
проб
сточных
вод
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
производится в соответствии с действующими
ГОСТами.
На орошаемых сточными водами
участках проводится также систематический
контроль за агрохимическими свойствами
почвы,
качеством
урожая,
составом
подземных вод. Сроки и точки отбора проб
почвы, растений и воды определяются в
каждом
конкретном
случае
при
проектировании
и
уточняются
при
эксплуатации систем по согласованию с
местными
контролирующими
органами.
Анализ состава осадков сточных вод
проводится перед их внесением. На участках,
предназначенных для орошения и внесения
осадков, определяется фоновое содержание
тяжелых металлов в почвах.
Контроль
за
основными
агрохимическими
свойствами
почв,
систематически удобряемых осадками или
компостами на их основе, проводится
агрохимической
службой
или
соответствующими
научно-исследовательскими
учреждениями по следующим показателям:
рН, содержание гумуса, подвижных форм
азота, фосфора и калия, тяжелых металлов, не
реже одного раза в 5 лет. Количество
контролируемых параметров в почвах и
осадках сточных вод определяется в
зависимости от их особенностей, может быть
уточнено в конкретных условиях.
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Биотестирование по проращиванию
семян позволяет дать оценку токсичности
сточных вод.
Методика опыта следующая. 30 или 50
штук семян редиса красного круглого с белым
кончиком или белой горчицы (Sinapis alba)
укладывают равномерно на фильтровальную
бумагу в чашке Петри диаметром 10 см.
(Сводный доклад стран-членов СЭВ по теме
7.03.05. Будапешт, 1975, с.2-4). В каждую
чашку Петри наливают по 5 мл исследуемой и
чистой воды. Повторность 4-8-кратная.
Уровень жидкости в чашках должен быть
ниже поверхности семян. Чашки покрывают и
помещают в термостат при температуре 20°С.
При отсутствии термостата эксперимент
возможен в комнатных условиях, но тогда изза колебаний температуры затрудняется
сопоставление результатов, проводимых в
различное время. Перед использованием
чашки Петри необходимо стерилизовать в
автоклаве при 2 атм в течение 10 мин или в
кипящей
воде 30 мин.
Эксперимент
заканчивается через 72 часа. Измеряют длину
корней, исключая из ряда данных пять
наименьших значений, включая и не
проросшие семена. Если, по сравнению с
контрольными, семена в исследуемой воде
вообще не проросли, или же длина корней в
процентах от контроля ниже 70, то вода не
пригодна для орошения. Порог 70%
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
обосновывается тем, что почва, благодаря
сорбционной
способности,
снижает
ингибирующее
воздействие
исследуемой
воды. При длине корней в опыте свыше 120%
от контроля предполагается, что вода
обладает
стимулирующими
свойствами.
Примечание: Тест на проращивание семян
можно провести и с семенами других
растений и, в первую очередь, растений,
которые
планируется
выращивать
при
орошении.
В нормативах приводится пример
расчета возможной степени контаминации
возбудителями паразитозов при орошении,
удобрении почв сточными водами и их
осадками по методике, разработанной проф.,
д.в.н. Черепановым А.А. (ВИГИС).
Термин "контаминация" здесь означает наличие на объектах окружающей среды
(сточных водах, их осадках, почве, растениях,
воде различных водоемов) возбудителей
инвазионных болезней (в отличие от понятий,
загрязнение, обсеменение, инвазирование,
заражение, не отвечающих указанному выше
смыслу). Контроль качества сточных вод и их
осадков
по
показателю
контаминации
осуществляют по общепринятым методикам,
а расчет количества возбудителей в единице
объема массы по формуле:
ИК=П*1000*У,
(1)
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где:
ИК
- показатель
интенсивности
контаминации (количество возбудителей
каждого вида в единице объема массы, экз/л,
м3; П - количество возбудителей паразитозов,
экз/л, г, см3, м3; 1000 - расчетная единица
объема массы определенной влажности, л, г,
см3, м3; У - объем массы, в которой
определяют
количество
и
качество
3
возбудителей паразитозов, л, м .
Пример расчета. Если в 1 л стоков
содержится в среднем 0,5 экз. возбудителей
паразитозов одного вида, то в 1 м3 стоков - 500
экз.
1.2. Санитарно-паразитологическое
исследование воды
С целью профилактики
паразитарных болезней…
необходим контроль в зоне
возможного бактериального
загрязнения
МУ (1997)
Методические указания МУК 4.2.66897 "Санитарно-паразитологическое исследо48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вание воды" утверждены 19 июня 1997 года и
основаны на СанПиН "Требования к качеству
воды централизованных систем питьевого
водоснабжения. Контроль качества" 2.1.4.55996; СанПиН "Гигиенические требования к
устройству, эксплуатации и качеству воды
плавательных
бассейнов"
2.1.2.568-96;
СанПиН
"Профилактика
паразитарных
болезней
на
территории
Российской
Федерации" 3.2.563-96, разработанных в
развитие Закона РСФСР
"О
санитарноэпидемиологическом
благопо-лучии
населения"
и
предназначенных
для
паразитологов
городских,
районных,
областных, краевых и республиканских
центров госсанэпиднадзора и специалистов
ведомственных
лабораторий,
осуществляющих контроль качества воды
систем централизованного водоснабжения.
Цисты
патогенных
простейших
кишечника и яйца гельминтов обнаруживаются при микроскопическом исследовании осадка,
получаемого после
центрифугирования не менее 4-кратно
разведенного раствора флотанта, в который
искомые паразитарные агенты попадают из
осадка, смываемого с мембранных фильтров
после фильтрации через них определенных
объемов исследуемой воды. Осаждение цист
простейших и яиц гельминтов происходит за
счет резкого снижения плотности флотанта,
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
которая после разведения становится ниже
таковой паразитарных агентов.
Паразитарные
патогены
(цисты
лямблий, амебы дизентерийной, балантидия
кишечного, яйца гельминтов) могут быть
обнаружены при содержании их в количестве
не менее 1 экземпляра в 25 дм3 воды из
водоисточников и в 50 дм3 воды питьевой.
Отбор проб воды производится в
чистые (желательно стерильные) емкости.
Пробы
необходимого
объема
могут
доставляться
в
паразитологическую
лабораторию без обработки или в целях
облегчения их транспортирования - после
предварительной обработки – концентрирования материала путем фильтрования на
месте
отбора
проб,
в
лаборатории
водопроводной станции и др. Пробы, не
прошедшие
предварительную
обработку,
могут храниться при температуре 15-20оС не
более 2-х суток.
Вода питьевая исследуется в объеме 50
дм3; вода водоисточников - в объеме 25 дм3.
Исследуемый объем воды с помощью
фильтровального
устройства пропускает
через мембранные фильтры. По мере
замедления процесса фильтрации из-за
загрязнения фильтра его заменяют новым, а
использованные
фильтры
с
осадком
помещают
в
широкогорлую емкость
(стаканчики ВН) с помощью стерильного
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пинцета и заливают исследуемой водой в
количестве 10-50 мл для сохранения их во
влажном состоянии.
По окончании фильтрации всей пробы
осуществляется смыв осадка с фильтров.
Каждый
фильтр стерильным пинцетом
опускается в стаканчик с дистиллированной
водой; придерживая пинцетом фильтр,
осторожно смывают осадок при помощи
мягкой кисточки, затем фильтр еще раз
прополаскивают
в
другой
порции
дистиллированной воды. По окончании
отмывки всех фильтров кисточку также
тщательно прополаскивают в небольшом
объеме дистиллированной воды (5-10 мл).
Процедура отмывки фильтров и кисточки
требует особой тщательности во избежание
возможных потерь цист простейших и яиц
гельминтов.
Весь полученный
смыв центрифугируют в пробирках емкостью 10 мл в
течение 5 мин при 1500 об./мин (600g).
Надосадочную жидкость сливают. При
отсутствии необходимости
определения
жизнеспособных цист и яиц гельминтов
осадок ресуспендируют в 6-8 мл 2%-ного
водного формалина. Если
предполагается
определение
жизнеспособности
паразитарных патогенов, к осадку добавляют воду.
Суспензии вновь центрифугируют в прежнем
режиме, после чего удаляют надосадочную
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
жидкость, а к осадку добавляют 3 мл одного
из флотантов (предпочтительнее 33%-ный
водный раствор
семиводного
сульфата
цинка). Центрифугируют 5 мин при 2000
об./мин, после чего надосадочную жидкость
переливают в
центрифужную пробирку,
разбавляют в 4 раза и более дистиллированной
водой. Центрифугируют в
прежнем режиме,
удаляют надосадочную
жидкость, а из осадка готовят препараты на
предметных стеклах. В зависимости от задач
исследования препарат либо не окрашивают,
либо подвергают окраске. Если нужно
провести подсчет паразитарных агентов без
определения их жизнеспособности или
требуется визуальное определение вероятной жизнеспособности цист кишечных
простейших и яиц гельминтов, препарат не
окрашивается или его окрашивают 1
каплей 2%-ного раствора Люголя. Вероятную
жизнеспособность цист лямблий можно
определять, окрашивая препарат 1 каплей 1%ного водного эозина. Готовые препараты
накрывают
покровным
стеклом
и
микроскопируют с использованием 100-600кратного увеличения (объективы - 10х, 40х,
окуляры - 10х, 15х) сухой оптической
системы или водной иммерсии. Таким
образом, микроскопируется
весь
объем
полученного осадка. При необходимости
проводят
визуальную
оценку вероятной
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
жизнеспособности цист лямблий и других
простейших, а также яиц гельминтов.
При микроскопии подсчитывают число
паразитарных патогенов во всем объеме
осадка, что соответствует их числу во всей
исследованной пробе, пересчитывают на
содержание их в 1 л (дм3), одновременно
определяют
систематическую
принадлежность обнаруживаемых паразитических
организмов; идентификация их проводится
по следующим признакам.
Цисты лямблий - овальная форма,
размеры 10-14 микрон в длину и 6-10 микрон
в ширину; незрелые цисты содержат 2 ядра,
зрелые - 4; ядра находятся у переднего полюса
цисты. Оболочка цисты отчетливо выражена
и большей частью отстает от протоплазмы,
что
является
одним
из характерных
отличий
цист
лямблий от цист других
простейших. Внутри цисты вдоль по средней
линии проходят две опорные нити аксостили;
в косом
или поперечном
направлении
лежат
характерные
парабазальные тела (2 - в незрелых и 4 - в
зрелых цистах), нередко заметен сложно
свернутый жгутиковый аппарат.
Цисты амебы
дизентерийной
округлая, редко овальная форма, размеры
от 10 до 16 микрон; молодые цисты
содержат
1-2 ядра с центрально расположенной звездчатой кариосомой, зрелые
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
цисты содержат 4-6
ядер;
в зрелых
четырехядерных и незрелых двухядерных
цистах ядра расположены в различных
плоскостях; оболочка цист двухконтурная в
виде
светлого
прозрачного
ободка.
Одноядерные цисты почти всегда содержат в
большом количестве гликоген, который в
виде
крупной
вакуоли
с нерезкими
очертаниями
занимает обычно больше
половины
цисты
и раствором Люголя
окрашивается в темно-коричневый цвет.
Цисты балантидия
кишечного
правильная круглая форма.
Плотная
двухконтурная оболочка. Средний размер
около 50 микрон. Внутри цист имеется
крупное бобовидное ядро. Протоплазма
однородна, гликоген в ней распылен
равномерно. Под оболочкой в некоторых
цистах заметно углубление, представляющее
собой редуцированный цитостом - органеллу,
соответствующую началу пищеварительной
трубки многоклеточных. Ресничный покров
отсутствует. Ниже приводятся признаки, по
которым
идентифицируются
яйца
гельминтов,
представляющих непосредственную угрозу заражения человека при
заглатывании их с водой.
Яйца аскариды человеческой (свиной)
оплодотворенные яйца овальной или
шаровидной формы. Наружная оболочка
крупнобугристая, толстая, коричневого цвета
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(иногда встречаются яйца без наружной
бугристой оболочки). Размер яиц 50-70х4050 микрон. Яйцеклетка мелкозернистая и
шаровидная, расположена в центре яйца.
Инвазионное
яйцо
(способное
заразить при заглатывании), находящееся
на последней стадии созревания, содержит
внутри
живую подвижную личинку,
свернувшуюся кольцевидно или перекрестно.
Яйца власоглава - симметричные,
имеют
лимонообразную
или
бочонкообразную форму. Оболочка темнокоричневая, толстая. На обоих полюсах
имеются светлоокрашенные пробковидные
образования. Размеры яиц 50-54 х 23-26
микрон. В зрелых инвазионных яйцах
видна подвижная личинка.
Яйца острицы - асимметричные. Одна
сторона заметно уплощена, другая выпукла.
Размеры 50-60 х 30-32 микрон. Оболочка
тонкая, гладкая и бесцветная. Яйца могут
быть на различных стадиях созревания, до
головастикоподобной
личинки
включительно.
Яйца цепня карликового - оболочка
яйца бесцветная, тонкая, гладкая. Форма
овальная.
Размер яиц
40х50 микрон,
эмбриофора (зародыш) почти шаровидная
(29х30 микрон), с длинными нитевидными
придатками на полюсах.
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Онкосферы тениид - овальная форма,
размеры 31-40х2-30 микрон; имеют тонкую
наружную оболочку и толстую радиальноисчерченную внутреннюю оболочку темнокоричневого цвета. Внутри онкосферы
находится зародыш-эмбриофора с шестью
зародышевыми крючьями.
Оценка вероятной жизнеспособности
цист
патогенных
простейших
и яиц
гельминтов
визуально
проводится
по
следующим
критериям, подтверждающим
жизнеспособность: целостность
наружной
оболочки
(отсутствие
ее разрывов,
вдавлений, выбухания, сморщивания); четкая
внутренняя структура цисты или яйца: для
цист – четко видны ядра,
отсутствует
зернистость
(для
цист
лямблий
дополнительно
должны
быть
видны
аксостили, жгутиковый аппарат, медиальное
тело); для яиц гельминтов - наличие
дробящейся зародышевой клетки
или
подвижной личинки
(для
аскарид,
токсокар, власоглавов, остриц), попарное
расположение зародышевых крючьев у живых
и беспорядочное у мертвых онкосфер тениид
и яиц карликового цепня; при
окраске
препарата
1%-ным водным
раствором
эозина жизнеспособные цисты лямблий не
воспринимают окраску в течение первых 5
минут, мертвые окрашиваются сразу же в
розовый цвет. Поэтому указанную окраску
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
следует использовать до микроскопии только
в том случае, когда на изучение препарата
потребуется
не
более
5
минут.Часто
просмотр мазка длится 15-30 минут, тогда
1%-ный водный эозин можно вводить
аккуратно,
не сдвигая препарат,
под
покровное стекло пипеткой в точке, где при
предварительном просмотре уже обнаружены
цисты лямблий; жизнеспособность онкосфер
тениид и яиц аскарид, содержащих личинку,
определяют путем окрашивания препарата
смесью, содержащей метиленовый синий.
Живые онкосферы и личинки, находящиеся
внутри яиц аскарид, не окрашиваются в
течение первых
15
минут.
Мертвые
окрашиваются
сразу
в
синий
цвет;
жизнеспособность онкосфер тениид можно
также определить по движению зародышей
при воздействии на них пищеварительными
ферментами. Для этого исследуемый осадок,
содержащий онкосферы, помещают на
часовое
стекло
в
искусственный
дуоденальный сок. Стекло ставят в термостат
при 36-38оС на 4 часа. Живые зародыши
освобождаются от оболочек, а мертвые - нет.
Оболочки
жизнеспособных
онкосфер
растворяются также в подкисленном пепсине
и в щелочном растворе трипсина через 6-8
часов при температуре 38оС.
Перед началом
фильтрации
мембранные
фильтры
должны
быть
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
подвергнуты 10-минутному кипячению в
дистиллированной
воде
для удаления
посторонних частиц из пор фильтров,
препятствующих оптимальному проведению
процесса фильтрации.
Вследствие
загрязнения
агроэкосистемы вблизи свинокомплекса и пруданакопителя санитарно-паразито-логические и
гельминтологические исследования являются
неотъемлемой частью почвенно-экологического мониторинга ранее мелиорированных
земель.
I.3. Микроорганизмы сточных вод
свинокомплексов и изменение их
качественных соотношений при
биологической очистке и очистки
почвенным методом
«…огромное значение
микроорганизмов
в превращении разнообразных
веществ
и в инфекционном процессе»
Луи Пастер (1890)
Почва является основным средством
производства в сельском хозяйстве. Все
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
продукты сельского хозяйства состоят из
органических веществ, синтез которых
происходит в растениях под воздействием,
главным
образом,
солнечной
энергии.
Разложение органических остатков и синтез
новых соединений, входящих в состав
перегноя,
протекает
при
воздействии
ферментов,
выделяемых
разными
ассоциациями микроорганизмов. При этом
наблюдается непрерывная смена одних
ассоциаций микробов другими.
Микроорганизмов в почве очень
большое количество. По данным М.С.
Гилярова, в каждом грамме чернозема
насчитывается 2-2,5 миллиарда бактерий.
Микроорганизмы не только разлагают
органические остатки на более простые
минеральные и органические соединения, но
и
активно
участвуют
в
синтезе
высокомолекулярных
соединений
—
перегнойных кислот, которые образуют запас
питательных веществ в почве. Поэтому,
заботясь
о
повышении
почвенного
плодородия (а, следовательно, и о повышении
урожайности), необходимо заботиться о
питании микроорганизмов, создании условий
для активного развития микробиологических
процессов,
увеличении
популяции
микроорганизмов в почве.
Основными
поставщиками
питательных веществ для растений являются
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
аэробные микроорганизмы, которым для
осуществления процессов жизнедеятельности
необходим кислород. Поэтому увеличение
рыхлости, водопроницаемости, аэрации при
оптимальной влажности и температуре почвы
обеспечивает
наибольшее
поступление
питательных веществ к растениям, что и
обуславливает их бурный рост и увеличение
урожайности.
Однако растениям для нормального
роста и полноценного развития необходимы
не только макроэлементы, такие как калий,
азот, фосфор, но и микроэлементы, например,
селен, который выступает как катализатор в
различных биохимических реакциях и без
которого
растения
не
в
состоянии
сформировать
действенную
иммунную
систему. Поставщиками микроэлементов
могут быть анаэробные микроорганизмы —
это микроорганизмы, которые живут в более
глубоких почвенных пластах и для которых
кислород—яд. Анаэробные микроорганизмы
способны по пищевым цепям «поднимать»
необходимые растениям микроэлементы из
глубинных слоев почвы.
В окультуренных плодородных почвах
бурно развиваются не только микрофлора, но
и почвенная фауна. Животные в почве
представлены
дождевыми
червями,
личинками различных почвенных насекомых
и живущими в почве грызунами. Из числа
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
микроскопической фауны черви являются
наиболее активными почвообразователями.
Они живут в поверхностных горизонтах
почвы и питаются растительными остатками,
пропуская через свой кишечный тракт
большое количество органического вещества
и минеральной составляющей почвы.
Микроорганизмы в почве образуют
сложный биоценоз, в котором различные их
группы находятся между собой в сложных
отношениях.
Одни
из
них
успешно
сосуществуют,
а
другие
являются
антагонистами (противниками). Антагонизм
их обычно проявляется в том, что одни
группы
микроорганизмов
выделяют
специфические вещества, которые тормозят
или делают невозможным развитие других.
Многообразие окружающего нас мира
требует комплексного изучения природной
среды,
которая
представляет
собой
единственную
организованную
систему
(ландшафт, геосистема), состоящую из ряда
взаимосвязанных и взаимообусловленных
компонентов (приземный слой атмосферы,
биота, почва, поверхностные и подземные
воды). Улучшить эти компоненты возможно с
помощью мелиорации.
"Почва
есть
такое
же
самостоятельное
естественно-историческое
тело,
...результат,
функция
совокупной
взаимной
деятельности
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
следующих
агентов-почвообразователей:
климата
данной
местности,
еѐ
растительных и животных организмов,
рельефа и возраста страны или абсолютной
высоты, наконец, подпочвы (то есть
материнских горных пород). Все эти агенты
почвообразователи,
в
сущности,
совершенно равнозначащие величины
и
принимают
равноправное
участие
в
образовании нормальной почвы...", - писал
В.В. Докучаев в 1900 г.
В Нечерноземной зоне России наряду с
осушительной
мелиорацией
получила
развитие в 1980-х годах оросительная.
Современный период развития оросительных
мелиораций России начался с 1966 г., когда
была
поставлена
цель
увеличения
производства зерна и получения кормов. Если
до 1966 г. площадь орошения в стране
составляла 1 млн. га, то затем возросла до 6,1
млн. га, а с 1990 по 2002 гг. сократилась до 4,4
млн. га. По данным Кадастра России, в
настоящее время в Нечерноземье площадь
орошения составляет 691 тыс. га.
На целесообразность использования
сточных вод животноводческих комплексов
для орошения сельскохозяйственных культур
и о значении естественных почвенных
методов очистки их указывали в своих
работах видные ученые нашей страны:
Р.Аксомайтене (1977), В.А.Андреев (1990),
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Н.Г.Андреев (1973), В.Р. Вильямс (1949),
М.Г.Голченко (1988), Д.П.Гостищев (1990,
1993),
М.С.Григоров
(1988,
1993),
В.И.Дмитриева (1972), В.Т.Додолина (1974),
В.И.Желязко (1988), И.П.Канардов (1977),
А.Н.Карачевцев (1977, 1983), О.Ю.Кошевой
(1987), Л.Е.Кутепов (1977), В.И.Марымов
(1992), Г.Е.Мерзлая (1973), Н.Н.Михальченко
(1994), В.М.Новиков (1967, 1985), П.А.Радугин
(1965), Л.А.Саскевич (1985, 1990), В.И.Сурнин
(1975, 1978), Я.З.Шевелев (1979), А.В.
Шуравилин
(2006),
а
также
ученые
зарубежных стран H.Koriath (1970, 1975), F.
Asmus (1981), M. Bolke (1973) и другие.
В общей проблеме использования
сточных вод животноводческих комплексов
особое место занимают свиноводческие, на
которых образуется большой объем сточных
вод, содержащих питательные вещества, и
остро стоит проблема утилизации этих вод, а,
следовательно, вопросы охраны окружающей
среды.
В регионе, как и в мире, развито
свиноводство. Так, в Рязанской области
размещены
свинокомплексы
и
фермы
мощностью от нескольких сот до 108 тыс.
голов свиней, общее поголовье составляло
395,3 тыс. голов (по данным на 1994 г.).
Только
на
свинокомплексе
―Искра‖
Рязанского района Рязанской области на 108
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тыс. голов свиней суточный сток составлял в
1994 г. около 6000 м3 и годовой - более 1 млн.
м3. А общий выход навоза свиней и сточных
вод по стране превышает 250 млн. тонн (на
1990 г.). Однако на начало 1995 г. (по
сравнению с 1985 г.) поголовье свиней в
России снизилось на 12,5 млн. голов, что
привело
к
уменьшению
количества
образующихся сточных вод, требующих
очистки, с 3,6 до 2,7 млрд. м3. Очистке
подвергаются 200 - 220 млн. м3 сточных вод,
из них до норматива доводятся 10 - 12%.
Современный свиноводческий комплекс
представляет
собой
крупное
сельскохозяйственное
предприятие
по
производству
свинины.
Высокая
концентрация поголовья на них требует
применения
совершенных
методов
содержания
животных
и
современной
утилизации стоков этого свинокомплекса.
Свиной
навоз
универсальное
органическое
удобрение.
Свиностоки
представляют собой смесь экскрементов
животных, останков корма с питьевой и
технологической водой, песком, землей и
другими
посторонними
включениями.
Питательную ценность их как удобрений
определяют экскременты животных.
Выход экскрементов зависит от вида
животных, возраста, пола, массы, условий
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
содержания и принятого рациона кормления.
По своему составу экскременты представляют
собой неоднородную гетерогенную смесь,
состоящую из твердых частиц и жидкой
фракции. В свином навозе твердые частицы
составляют около 70% его объема. В
большинстве случаев твердые частицы имеют
размер 1,0 мм (29,8%). Средний размер частиц
свиного навоза от 0,63 до 1,24 мм. Выход
экскрементов обычно устанавливают по
нормативам суточного выделения кала и мочи
животного, либо по количеству сухого
вещества корма, расходуемого в год.
Жидкая фракция - это водный раствор
солей, кислот, щелочей с плотностью около
1010 кг/м3. В процессе хранения и обработки
животноводческих
стоков
происходит
изменение
в
содержании
основных
питательных веществ и в особенности азота,
обладающего наибольшей подвижностью.
По
санитарным
требованиям
необходима очистка и обезвреживание на
специально-устроенных
очистных
соружениях после разделения стоков на фракции,
в этом случае сокращаются затраты на
строительство хранилищ, так как твердую
фракцию можно хранить в буртах. Твердая
фракция складируется на специальных
площадках для накопления, карантирования,
биотермического обеззараживания и вывозится на сельскохозяйственные поля под
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
запашку. Жидкая часть отводится в емкостихранилища
(пруды-накопители)
непосредственно на поля орошения для доочистки
и полива трав.
На
свинокомплексах,
по
оценке
санитарной службы, ежечасно выбрасываются
в атмосферу большие массы химических
элементов и миллиарды микроорганизмов.
Так, в расчете на 100 тысяч голов свиней в
атмосферу поступает 57 кг аммиака, 13,4 кг
сероводорода, 81,5 кг пыли. При анаэробном
брожении выделяются газы: метан (55 - 65%),
углекислота (35 - 45%), азот (3%), водород
(1%), кислород (0 - 1%), сероводород (0 - 1%) и
некоторое количество аммиака.
Сроки
выживаемости
возбудителей
заболеваний и гельминтов в жидком навозе
увеличиваются,
так
как
процесса
самонагревания не происходит и температура
постоянна (8оС зимой и 17оС летом).
Разбавление навоза свиней водой ведет к
увеличению выживаемости возбудителей
болезней более чем в 3 раза по сравнению с
сохранностью возбудителей в компактной
массе навоза. В эпидемиологическом плане
более опасен навоз свиней по сравнению с
навозом крупного рогатого скота, так как
свиньи
более
подвержены
различным
заболеваниям, чем другие животные.
Уровень
микробного
загрязнения
навозных стоков свинокомплексов изме66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
няется в зависимости от их очистки, что
показано в табл. 2.
Таблица 2 - Уровень микробного загрязнения
навозных стоков свинокомплексов на разных
этапах биологической очистки, в 1 дм3
Уровень загрязнения
после очистки
Микроорганизмы Механи
1
2
-ческий ступень ступень
Биологический
8
БГКП
4,8х10
3,9х105 9,3х107
ФГП
7,5х106 9,3х104 2,1х106
Энтерококки
9,3х108 9,3х106 2,4х107
Фекальные
1,5х108 2,4х106 2,4х107
стрептококки
Протей
4,6х106 2,0х104 1,1х106
Сальмонеллы
3,34х10 1,6х102 3,34х10
5
Бактериофаги
2,0х105
2
1,6х102
2,0х104
Почвы, орошаемые сточными водами
свинокомплексов, служат благоприятной
средой для сохранения жизнедеятельности
патогенных
микроорганизмов
и
яиц
гельминтов,
источником
загрязнения
поверхностных и грунтовых вод биогенными
веществами, представляющими опасность для
окружающей
природной
среды.
При
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
разбавлении бесподстилочного навоза на
фракции 40% бактерий уходит в жидкую, а
остальные - в твердую.
Известно, что экскременты свиней
являются источником многих заболеваний.
Вспышки острозаразных заболеваний
среди животных приводят к тяжелым
последствиям и наносят значительный
экономический ущерб народному хозяйству,
который проявляется в виде падежа
животных,
снижения
упитанности
и
продуктивности.
Высокая
концентрация
животных на свинокомплексах открыла путь к
распространению гельминтов, поэтому при
использовании для орошения сельскохозяйственных культур необеззараженных
стоков возникает опасность вымывания
бактерий из почвы в дренажные воды и
попадание их в открытые водоемы, либо в
грунтовые воды. Среди гельминтов различают
яйца аскарид, личинок стронгилоидес свиней,
яиц крысиного цепня и фасциол (в стоках
крупного рогатого скота), которые могут
выживать более 10 месяцев. Серьезную
опасность для здоровья людей и животных
представляют возбудители криптоспоридиоза
(ооцисты). Пораженность криптоспоридиозом
поросят достигает 20-30%.
Распространение заболеваний зависит
в первую очередь от уровня зараженности
68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
животных, санитарного состояния поголовья
животных. Возбудители могут выделяться с
экскрементами, мочой, слюной, истечениями
из
носовой
полости,
маточными
выделениями, с жидкостью последа, слезным
секретом и т.д. В стоках также содержатся Сl.
Perfringens (титры 0, 1…0, 000001 и ниже);
нитрифицирующие бактерии и целлюлозные
микроорганизмы (титры 0, 1…0, 0001), что
свидетельствует
о
начале
распада
и
минерализации органических соединений.
Кроме того, в стоках свиноводческих
комплексов
содержатся
возбудители
болезней,
опасных
для
человека:
сальмонеллеза (могут сохраняться до трех
месяцев); сибирской язвы (споры выживают
30 и более лет); лептоспироза (живут в воде
несколько
недель);
бруцеллеза
(выживаемость в стоках 2…4 месяца); рожи
(сохраняются
4...21
суток);
столбняка;
туберкулеза; ящура и др.
Отмечено, например, что ни аэробные,
ни анаэробные процессы в сточных водах не
снижают содержание сальмонелл.
Сальмонеллы выживают в жидком
навозе около года.
Хотя сточные воды проходят очистку,
но полностью восстановить их до показателей
природных практически невозможно и
экономически дорого, поэтому использование
животноводческих стоков для орошения
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сельскохозяйственных культур позволяет
резко сократить забор природных вод и
предохранить
их
от
загрязнения.
Обеззараживание
сточных
вод
животноводческих комплексов почвенным
методом
основано
на
очистительных
свойствах
почвы,
но
самоочищающая
способность почвы не беспредельна.
Как
показывает,
характерным
в
животноводстве современной России является
некоторое снижение концентрации поголовья
и рассредоточение его в более мелких
хозяйствах. Тем не менее, возрастает уровень
загрязнения окружающей среды отходами
животноводческих предприятий. В сложном
положении оказались некогда эффективные
крупные животноводческие комплексы и
главным образом из-за недостатка кормовой
базы. Возникает необходимость капитального
ремонта очистных сооружений, систем
орошения. В ряде случаев эти сооружения
перегружены, выведены из строя, и часть
стоков сбрасывают на территории возле
комплексов. Примерно такая же обстановка и
возле ферм средней мощности. К этому
следует добавить отсутствие новых научных
разработок и совершенствования систем,
обеспечивающих охрану окружающей среды.
Хотя в последние годы наблюдается
кооперация среди мелких хозяйств. Поэтому,
требуется
глубокое
изучение
влияния
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
орошения сточными водами на компоненты
окружающей среды с позиции системного
подхода в динамике и разработка научнообоснованных режимов и технологий полива с
учетом конкретных природно-климатических
особенностей региона и охраны окружающей
природной среды.
Экологическое состояние на
65%
орошаемых
земель
признано
удовлетворительным, то есть состояние близкое к
естественному саморегулированию вещества и
энергии, антропогенная деятельность не
вносит существенных изменений. Орошение в
Нечерноземье осложняется неисправностью
ирригационных систем, из-за чего до 50%
земель ежегодно не поливается, и они
постепенно
выводятся
из
сельскохозяйственного оборота.
Нормальное
развитие
растений
возможно только при условиях, создаваемых
благоприятным
сочетанием
основных
факторов их жизни - освещенностью,
температурой среды, содержанием в ней
влаги и элементов питания. По мнению
климатологов,
засушливость
климата
усиливается,
что
грозит
известными
последствиями для сельского хозяйства. В
южной части Нечерноземья, куда входит
Рязанская область, выявлено усиление
засушливости, что усугубляется ухудшением
плодородия
почв,
их
слабой
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
водоудерживающей
способностью
и
усилением скорости испарения воды.
В настоящее время, к сожалению,
оросительные мелиорации в Рязанской
области
практически
не
применяются
вследствие старения оросительных систем,
дождевальной техники и др.
Направленность и скорость изменений
структурных характеристик почвы зависят от
величины и продолжительности мелиоративных
воздействий.
Для
каждой
конкретной водосборной территории в
речном бассейне следует разрабатывать
самостоятельную систему земледелия с
учетом
биоклиматического
потенциала,
геологогидрологических и других внутренних
различий водосбора, что в конечном итоге
позволит получить максимальный урожай
путем оптимизации условий массообмена
агроценоза с окружающей средой, снижения
техногенной нагрузки на агросистемы и
оздоровления уже нарушенной экологической
обстановки.
Особое внимание уделялось в советское
время орошению сточными водами, их
влиянию на качество почвы, растений,
грунтовые и поверхностные воды и другие
компоненты окружающей среды, в том числе
на
микроосемененность
атмосферного
воздуха, микробоценоз почвы и др.
72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Почвенный покров вместе с его
микромиром играет роль универсального
биологического адсорбента и нейтрализатора
загрязнений, минерализатора различных
остатков любых органических веществ. При
орошении, сточные воды, фильтруясь через
слои
почвы,
подвергаются
активному
воздействию почвенных микроорганизмов,
выполняющих многообразные функции в
круговороте веществ. При подаче на поля
сточных вод почвенная среда меняется, что
вызывает
соответствующие
изменения
почвенного микробиоценоза.
Внесение
сточных
вод
свинокомплексов,
являющихся
органическими удобрениями, резко изменяет
локальную концентрацию солей в почве. При
благоприятных
значениях
физикохимических
факторов
наблюдается
увеличение
численности
почвенной
микробиоты в целом и активизация
микробного метаболизма. С другой стороны,
возможен рост химических соединений в
почве, изменение рН, содержания гумуса и др.
Микробная
активность
уменьшает
содержание вносимого в почву со сточными
водами аммония, более доступного для
растений по сравнению с нитратами. В
результате образуется более растворимая
нитратная форма азота, которая быстро
вымывается из почвы в подпахотные
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
горизонты и может загрязнять грунтовые
воды.
С другой стороны, внесение сточных
вод, богатых и биогенными элементами, и
микроорганизмами может стимулировать
активность некоторых групп почвенных
микроорганизмов
и
улучшать
ее
экологическое состояние.
При внесении в почву сточных вод
резко
изменяются
количественные
и
качественные признаки микроорганизмов.
Результаты микробиологических
исследований ряда исследователей в почвенной
среде свидетельствуют о стимулирующей роли
навозных
стоков
на
биологическую
активность почв. Так, например, в хозяйстве
"Кудиново"
Орехово-Зуевского
района
Московской области активность целлюлозоразрушающих бактерий при орошении
сточными водами составила более 68%, а на
контроле - до 29,5%. Активирование
жизнедеятельности микрофлоры способствует проявлению их полезных функций, в
том
числе
снабжение
растений
физиологически активными веществами,
благодаря чему питание растений становится
более полноценным. Однако чрезмерная
активизация почвенной микробиоты может
быть
вредной,
так
как
процессы,
направленные
на
восстановление
нарушенного
равновесия,
приводят
к
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ухудшению
физико-химических
и
биологических свойств почвы и другим
негативным последствиям.
Микроорганизмы оказывают большое
влияние на поступление веществ в корни
растений. Поэтому на полях орошения за счет
почвенной микрофлоры и корней растений
утилизируются вещества, находящиеся в
почвенном растворе даже в самых малых
количествах.
При орошении в почву со сточными
водами
поступает
большое
количество
микроорганизмов. Считается, что с каждой
тысячей кубометров стоков в почву вносится
примерно кубометр бактериальных тел.
Бактериальное население почвы, орошаемой
сточными водами, слагается из двух групп
микроорганизмов: собственно почвенных, то
есть коренного бактериального населения
почвы, и микробов сточных вод. По данным
Л.Б. Доливо-Добровольского (1980), это
составляет около 1% коренного бактериального населения почвы. Обе группы
вступают
в
антагонистические
и
симбиотические отношения между собой, в
итоге
увеличивается
очистительная
способность
почв.
Основная
масса
биохимического окисления органического
вещества сточных вод и обеззараживание
содержащихся в них микроорганизмов
происходит в верхнем слое почвы до 40 см,
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где и задерживается основное количество
микробов, попадающих в почву со сточными
водами.
Однако
при
увеличении
оросительных норм сточных вод наблюдается
обратное явление. На таких полях постепенно
создаются анаэробные условия, вследствие
которых наступает торможение очистительного процесса.
Поля орошения - система почвенной
доочистки
сточных
вод,
позволяющая
сочетать
природоохранные
и
противоэпидемические меры с высокой
продуктивностью
сельскохозяйственных
культур.
Важным компонентом сточных вод,
определяющих
их
эпидемиологическую
опасность, является содержание в них
большого
количества
микроорганизмов,
выделяющихся
из
организма
больных
животных
с
экскрементами.
В
эпизоотологическом отношении более опасны
сточные воды свинокомплекса, так как свиньи
более подвержены различным заболеваниям,
свиной навоз более обсеменен бактериями
кишечной палочки и стафилококками. По
данным Всемирной организации здравоохранения (на 1992 г.), с экскрементами
связано
более
30
инфекционных
и
инвазионных
болезней:
амебиоз,
балантидиоз,
криптоспиридиоз,
энтеровирусные инфекции, лямблиоз и другие.
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сроки выживания возбудителей заболеваний
и гельминтов в сточных водах увеличиваются
в 3 раза, так как процесс самонагревания не
происходит и температура их постоянна
(зимой +8оС, летом +23оС).
Почва,
как
фактор
передачи
патогенных микроорганизмов, занимает одно
из первых мест среди других компонентов
окружающей среды. Поглощение (адсорбция)
бактерий почвой при орошении сточными
водами лимитируется емкостью поглощения
(например,
для
черноземов
емкость
поглощения составляет 7 млрд. клеток на 1 г
почвы).
После полива сточными водами в
пахотном слое через 4 месяца обнаружено до
27 яиц гельминтов в 1 кг почвы, а сразу после
полива их число достигало 158-427, в слое
почвы 20-40 см яиц гельминтов не
обнаружено.
Возбудители инфекционных и инвазионных заболеваний могут длительное время
выживать в почве и на сельскохозяйственных
культурах, что представляет опасность для
лиц,
занятых
переработкой
сельскохозяйственной продукции.
Сотрудники
Белорусского
НИИ
эпидемиологии и микробиологии установили,
что при орошении сточными водами
свинокомплекса "Борисовский" содержание
яиц гельминтов в почве через 4 месяца
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
снизилось с 252 до 24. В 1 кг трав после
полива сточными водами обнаружено 30-50
яиц, через 30 суток их количество снизилось в
20 раз.
Поступление в почву химических
элементов и соединений сопровождается
значительным
усилением
микробиологических процессов, в результате чего при
их промежуточной минерализации образуются самые разнообразные продукты,
принимающие участие в синтезе гумуса, как
отмечают СВ. Макарычев, Н.И. Алѐшина, А.В.
Тиньгаев (2007).
С микробиологических позиций почва
представляет собой крайне гетерогенную
среду, как отмечает В.Д. Звягинцев. Благодаря
своей
структурированности
и
микрозональности она
рассматривается
как
набор
различных микросред, в каждой из
которых формируются часто различные
условия для развития микроорганизмов.
Микроорганизмы могут разрушать
(кометаболизм) труднодоступные вещества,
когда в среде имеются легкодоступные
органические вещества, как, например, в
сточных водах (рис. 2).
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сточные воды свинокомплексов –
представляют собой, в первую очередь,
азотно-калийные
удобрения.
Микроорганизмы нуждаются в источниках азотного
питания. Азот служит материалом для
образования аминных и иминных групп в
молекулах
аминокислот,
пуринов
и
пиримидинов, нуклеиновых кислот и других
веществ
клетки.
Выделяют
основные
направления,
определяющие
круговорот
азота
в
природе.
Некоторую
часть
атмосферного
азота
связывают
свободноживущие
или
находящиеся
в
симбиозе с растениями микроорганизмы.
Данный процесс обогащает азотом и почву, и
растения.
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2. Типичное распределение групп
микроорганизмов в почве
Органические
азотсодержащие
соединения в тканях растений, попадая в
почву,
минерализуются
аэробными,
анаэробными бактериями, актиномицетами и
грибами до аммонийных соединений, часть
растительных остатков трансформируются в
вещество, содержащее азот, - гумус. Аммиак,
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
образующийся в почве, навозе и воде при
разложении органического вещества, быстро
окисляется до азотистой, а затем азотной
кислоты нитрифицирующими бактериями.
Клетки нитрификаторов чувствительны к
присутствию в среде органических соединений.
Нитрифицирующие
бактерии
облигатные аэробы. Нитраты восстанавливаются
до
молекулярного
азота
и
улетучиваются из почвы. Нитрификацию
способны
осуществлять
и
некоторые
гетеротрофные микроорганизмы, и отдельные
виды грибов.
Значительное
количество
азотсодержащих
соединений
микроорганизмы
ассимилируют, а азот в органических формах
практически недоступен растениям.
Микроорганизмы способны вызывать
как
мобилизационные
процессы
и
накапливать
доступные
для
растений
минеральные азотсодержащие вещества, так
и,
наоборот,
иммобилизационные,
обедняющие почву ценными для растений
соединениями.
Иммобилизация
азота
возникает
вследствие
бурного
развития
микроорганизмов, переводящих азот в белок
цитоплазмы. Биологически закрепленный
азот не теряется из почвы, и после отмирания
микроорганизмов
белковые
вещества
минерализуются и превращаются в аммиак. В
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
среднем на каждые 100 г разложенного
органического вещества микроорганизмы
потребляют 2 г азота, следовательно, если
содержание азота в органическом веществе
разлагающихся растительных остатков менее
2%, азот будет полностью иммобилизован
клетками микробов, а при большем его
количестве станет накапливаться аммоний. В
осеннее время года иммобилизация полезна,
так как нитраты и аммиак связываются и не
теряются в результате выщелачивания зимой.
В почве окисленные формы азота
(нитраты, нитриты) восстанавливаются до
оксидов азота или молекулярного азота, в
результате
чего часть их теряется.
Восстановление нитратов и нитритов до
газообразных
азотных
соединений
происходит в результате денитрификации
(биологической и химической).
Внесение
богатых
азотными
соединениями
сточных
вод
на
поля
значительно улучшает азотное питание
растений в первые годы. В свежем навозе
размножается огромная масса, в основном
неспорообразующих,
микроорганизмов.
Многочисленна
группа
аэробных
и
анаэробных микроорганизмов, разлагающих
целлюлозу и нитрификаторов, проявляющих
активность в поверхностном слое, куда
проникает необходимый им кислород. Навоз
и сточные воды оказывают благоприятное
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
действие на
все группы сапрофитного
микронаселения почвы и служат прямым
источником
образования
гумуса.
При
благоприятных условиях (наличие тепла,
влаги и др.) количество микроорганизмов и
их активность возрастают. Мишустин Е.М.,
Емцев В.Т. отмечают большую подвижность
азотных соединений и меньшую - фосфорных
и калийных.
Д.Н. Прянишников показал, что
нитраты и аммиак - равноценные источники
азотного питания растений. Однако нитраты
не поглощаются почвенными коллоидами и
могут вымываться из почвы, что сильно
проявляется на орошаемых землях. Большие
потери азота обусловлены денитрификацией,
вызываемой микроорганизмами.
Повышенная
влажность
почвы
усиливает восстановительные процессы и
потери азота из почвы.
Самый доступный источник азота для
многих микроорганизмов - ионы аммония и
аммиак, достаточно быстро проникающие в
клетку и трансформирующиеся в амино- и
иминогруппы. Усвояемость органических
источников азота различна.
Фосфор
также
необходим
микроорганизмам, так как входит в состав
органических
соединений
клетки
(нуклеиновые
кислоты,
фосфолипиды,
коферменты и др.). Ряд органических
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
соединений фосфора используются в живых
организмах как аккумуляторы энергии. Без
фосфора микроорганизмы не развиваются.
Фосфор встречается в составе органических
веществ только в окисленном состоянии
Н3РО4. Он поступает в клетки в виде
молекулы фосфорной кислоты, в неизменной
форме участвует в различных биохимических
превращениях.
Калий играет существенную роль в
углеводном обмене микрофлоры и синтезе
клеточного вещества. Источником калия
являются его соли.
Микроорганизмам необходимы также
микроэлементы, которые входят в состав
ферментов (например, Сu входит в состав
порфиринов,
участвующих
в
переносе
кислорода в процессах дыхания, и др.).
Органические соединения, находящиеся в почве и сточных водах, усваиваются
микроорганизмами, тип питания которых
хемотрофный. Хемо-органогетеротрофия тип питания, характерный для аэробов и
анаэробов, получающих энергию и углерод из
органических
соединений.
У
микроорганизмов отмечена миксотрофия, при
которой
используются
различные
возможности питания, например, окисляя
органические и минеральные соединения и
т.д.
84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Питательные вещества, поступившие
внутрь клетки микроорганизма, участвует в
различных химических реакциях, т.е. в
метаболизме.
В сточных водах свинокомплекса
питательные вещества находятся в доступной
форме
и
перерабатываются
микроорганизмами комплекса в чистые гуминовые
вещества. Микроорганизмы, в свою очередь,
оказывают
влияние
на
поступление
питательных
веществ
в
растительные
организмы. При этом улучшается рост и
развитие растений, возрастает урожайность, а
значит, большее количество химических
веществ выносится из почвы. На рис. 3
показан внешний вид проросших колоний
бактерий.
Таким образом, ускоряется механизм
превращения азота, фосфора и калия и
наблюдается
снижение
биогенного
загрязнения, а также интенсификация
самоочищения почвы.
Кроме того, в процессе ферментации за
счет микробиологических преобразований
происходит гибель патогенных и условнопатогенных микроорганизмов, гельминтов, а
также простейших, исчезает неприятный
запах.
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3. Внешний вид проросших колоний
микроорганизмов в чашках Петри
Подводя
итог
вышеизложенному,
можно
представить
загрязнение
микроорганизмами объектов окружающей
среды
свинокомплексами
следующим
образом (рис.5).
В связи с прекращением поливов
сточными
водами
ОАО
«Рязанский
свинокомплекс» полей и прошествии 7 лет
после
мелиоративного
вмешательства
необходимо оценить его последействие. В
данной монографии приводятся авторские
многолетние
результаты
исследований
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
влияния длительного орошения сточными
водами свинокомплекса на микробоценоз
почвы в сравнении с последействием данного
мелиоративного вмешательства.
I.4. Методы микробиологического
контроля почвы
«…нам…приходится иметь
дело с жизнью и химизмом,
действующим через неѐ,
а не со свободной игрой
химических
сил в мертвой природе»
Густавсон (1890)
Включая в методику исследований
микробиологические анализы почвы и воды в
рамках почвенно-экологического мониторинга необходимо иметь представление о
возможном
бактериальном
загрязнении,
методах исследования, питательных средах,
способах посева микроорганизмов и др. Это
позволит
оценить
микробиологическое
загрязнение объектов окружающей среды в
более полной мере. В декабре 2004 г. N
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ФЦ/4022 (Д) вышли Методические указания,
утвержденные Главным Федерального центра
Госсанэпиднадзора Минздрава России.
Методические указания разработаны
сотрудниками Федерального научного центра
гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана, Федерального
центра госсанэпиднадзора Минздрава России,
центра ГСЭН в Краснодарском крае.
Настоящий
документ
является
методической базой для осуществления
государственного
санитарноэпидемиологического надзора за санитарным
состоянием
почв
населенных
мест,
сельскохозяйственных угодий, территорий
курортных зон и отдельных учреждений.
Документ предназначен для лабораторий
учреждений Государственной санитарноэпидемиологической службы Российской
Федерации, а также лабораторий других
организаций,
аккредитованных
в
установленном порядке на право проведения
указанных испытаний.
Нормативная ссылка:
1.1. Почва, очистка населенных мест,
бытовые
и
промышленные
отходы,
санитарная
охрана
почвы.
Санитарноэпидемиологические правила и нормы.
СанПиН 2.1.7.1287-03.
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Атмосферный воздух
П
р
и
р
о
д
н
ы
е
П
о
ч
в
а
в
о
д
ы
Сточные воды
Рост численности микроорганизмов в объектах
окружающей среды
Эпидемиологическая
опасность
Рис. 5.Загрязнение микроорганизмами
объектов окружающей среды
свинокомплексами
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.2.
ГОСТ
17.4.3.01-83.
Общие
требования к отбору проб почвы.
1.3. ГОСТ 17.4.4.02-84. Методы отбора и
подготовки
проб
для
химического,
бактериологического, гельминтологического
анализа.
1.4. МУ 2.1.7.730-99. Гигиеническая
оценка качества почвы населенных мест 1.5.
МУ
по
санитарно-микробиологическому
анализу лечебных грязей N 143-9/316-17.
1.6. МУК 4.2.1018-01. Санитарномикробиологический анализ питьевой воды.
3.
Санитарно-бактериологические
показатели почвы и их нормирование.
Санитарное
состояние
почвы
–
совокупность физико-химических, биологических свойств почвы, определяющих
качество и степень ее безопасности в
эпидемическом и гигиеническом отношении.
Состав микрофлоры почвы меняется в
зависимости от ее глубины. В поверхностном
слое почвы (0-10 см) количество микроорганизмов незначительно; это связано с
губительным действием прямого солнечного
света и низкой влажности почвы.
Максимальное
количество
микроорганизмов обнаруживается на глубине 10-30
см. На глубине 1 м выявляются единичные
клетки
бактерий.
Наиболее
богата
микроорганизмами
культурная
возделы90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ваемая почва (до 5 млрд. клеток на 1 г почвы),
наименее – почва, бедная влагой и
органическими веществами (200 млн. клеток
в 1 г).
Оценка санитарного состояния почвы
проводится по результатам анализов почв на
объектах повышенного риска (детские сады,
игровые площадки, зоны санитарной охраны
и т.п.) и в санитарно-защитных зонах по
санитарно-бактериологическим показателям,
которые делятся на косвенные и прямые:
1)
Косвенные
показатели
характеризуют интенсивность биологической
нагрузки на почву. Это – санитарнопоказательные микроорганизмы: бактерии
группы
кишечной
палочки
(общие
колиформные бактерии) и энтерококки. В
крупных городах с высокой плотностью
населения биологическая нагрузка на почву
очень велика и, как следствие, высоки
индексы
санитарно-показательных
микроорганизмов, что наряду с санитарнохимическими
показателями
(динамика
аммиака и нитратов, санитарное число)
свидетельствует о неблагополучии и создании
повышенного риска инфицирования. На
свежее
фекальное
загрязнение
почвы
указывает наличие высокого индекса БГКП
при
низких
титрах
нитрификаторов,
термофилов, а также относительно высокое
содержание вегетативных форм C. perfringens.
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обнаружение
энтерококков
всегда
свидетельствует
о
свежем
фекальном
загрязнении, каковы бы ни были другие
показатели.
2)
Прямые
санитарнобактериологические
показатели
эпидемической
опасности
почвы
–
обнаружение
возбудителей
кишечных
инфекций
(патогенные
энтеробактерии,
энтеровирусы).
Результаты анализов оцениваются в
соответствии с табл. 3. Почву оценивают как
«чистую» без ограничений по санитарнобактериологическим
показателям
при
отсутствии патогенных бактерий и индексе
санитарно-показательных микроорганизмов
до 10 клеток на 1 г. почвы.
О возможности загрязнения почвы
патогенными
энтеробактериями
свидетельствует
индекс
санитарнопоказательных
микроорганизмов
БГКП
(колиформ) и энтерококков 10 и более
клеток/г почвы.
При
необходимости
углубленной
оценки санитарного состояния почвы и
способности ее к самоочищению исследуются
показатели биологической активности почвы.
Основными интегральными показателями
биологической активности почвы являются:
общая микробная численность (ОМЧ),
клостридии, термофильные бактерии, грибы
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
и актиномицеты, аммонификаторы, аэробные
целлюлозные
микроорганизмы
и
т.д.
Перечень показателей определяется целями
исследования, природой и интенсивностью
загрязнения, характером землепользования.
Таблица 3 - Оценка степени эпидемической
опасности почвы
Категор Инде Индекс Патоге Яйца Личинки
ия
кс
энтерок нные геогель – Л и
загрязн БГК окков бактери минтов куколки
– К мух,
енности П
и, в т.ч. ,
экз.
в
почв
сальмо экз./кг почве с
неллы
площадь
ю 20 x 20
см
Чистая 1 – 10 1 – 10 0
Умеренн 10 – 10 – 100 0
о
100
опасная
Опасна 100 – 100
–0
я
1000 1000
Чрезвыч 1000 1000 и 0
айно
и
выше
опасная
выше
0
до 10
0
Л – до
10; К –
отс.
до 100 Л – до
100; К –
до 10
> 100 Л
>
100; К >
10
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отбор проб для бактериологического
анализа
Контроль
загрязнения
почв
населенных пунктов проводится с учетом
функциональных зон города. Места отбора
проб
предварительно
отмечаются
на
картосхеме,
отражающей
структуру
городского
ландшафта.
Отбор
проб
осуществляется согласно ГОСТ 17.4.4.01-83
«Общие требования к отбору проб почвы»;
ГОСТ 17.4.4.02-84 «Методы отбора и
подготовки
проб
для
химического,
бактериологического, гельминтологического
анализа». На территорию, подлежащую
контролю, составляют описание с указанием
адреса, точки отбора, общего рельефа
микрорайона, расположения мест отбора и
источников
загрязнения,
растительного
покрова, характера землепользования, уровня
грунтовых вод, типа почвы и других данных,
необходимых для правильной оценки и
трактовки результатов анализов образцов.
Отбор проб для бактериологического
анализа проводится не менее 1 раза в год в
местах возможного нахождения людей,
животных,
в
местах
загрязнения
органическими отходами. При изучении
динамики самоочищения почвы отбор
проводят
в
течение
первого
месяца
еженедельно, а затем ежемесячно в течение
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вегетационного периода до завершения
активной фазы самоочищения.
Пробная
площадка
–
часть
исследуемой территории, характеризующаяся
сходными
условиями
(рельефом,
однородностью
структуры
почвы
и
растительного
покрова,
характером
хозяйственного использования).
Пробная
площадка
должна
располагаться на типичном для изучаемой
территории месте. На площади 100 кв. м
закладывается одна пробная площадка
размером 25 м. При неоднородности рельефа
площадки выбирают по элементам рельефа.
Точечная проба – материал, взятый из
одного места горизонта или одного слоя
почвенного профиля, типичный для данного
горизонта или слоя.
Точечные пробы отбирают на пробной
площадке из одного или нескольких слоев
или
горизонтов
методом
конверта.
Выкапывается шурф 0,3 м x 0,3 м и глубиной
0,2 м. Поверхность одной из стенок шурфа
очищают стерильным ножом. Затем из этой
стенки вырезают почвенный образец, размер
которого обусловлен заданной навеской, так,
если необходимо отобрать 200 г почвы,
размер образца 20 см x 3 см x 3 см, 500 г – 20
см x 5 см x 3 см.
Точечные пробы отбирают ножом,
шпателем или почвенным буром.
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Объединенную пробу составляют путем
смешивания точечных проб, отобранных на
одной пробной площадке.
Для бактериологического анализа с
одной пробной площадки составляют 10
объединенных проб. Каждую объединенную
пробу составляют из трех точечных проб
массой от 200 до 250 г каждая, отобранных
послойно с глубины от 0 до 5 см, от 5 см до 20
см.
Пробы почвы, предназначенные для
бактериологического
анализа,
в
целях
предотвращения их вторичного загрязнения
следует отбирать с соблюдением правил
асептики:
отбирают
стерильными
инструментами, перемешивают на стерильной
поверхности, помещая в стерильную тару.
Время от отбора проб до начала их
исследования не должно превышать 1 суток.
При изучении воздействия пестицидов
и др. химических веществ на микрофлору и
процессы самоочищения в более глубоких
слоях почвы для отбора проб почвы
пользуются шурфом глубиной до 1 м. Пробы
отбирают из стенки шурфа стерильным
инструментом через каждые 10 см.
Для контроля санитарного состояния
почв детских дошкольных, школьных и
лечебно-профилактических
учреждений,
игровых площадок и зон отдыха отбор проб
проводят не менее 2-х раз в год – весной и
96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
осенью. Размер пробной площадки должен
быть не более 5 x 5 м.
При контроле санитарного состояния
почв территорий детских учреждений и
игровых площадок отбор проб проводится
отдельно из песочниц и с общей территории с
глубины 0-10 см.
С каждой песочницы отбирается одна
объединенная проба, составленная из 5
точечных проб. При необходимости возможен
отбор одной объединенной пробы из всех
песочниц
каждой
возрастной
группы,
составленной из 8-10 точечных проб.
Пробы почвы отбирают либо с игровых
территорий
каждой
группы
(одна
объединенная из не менее пяти точечных),
либо одна объединенная проба с общей
территории из 10 точечных, при этом следует
учитывать
наиболее
вероятные
места
загрязнения почв.
При контроле почв в районе точечных
источников
загрязнения
(выгреба,
мусоросборники и т.д.) пробные площадки
размером не более 5 x 5 м закладываются на
разном расстоянии от источника и в
относительно чистом месте (контроль).
При изучении загрязнения почв
транспортными
магистралями
пробные
площадки закладываются на придорожных
полосах с учетом рельефа местности,
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
растительного
покрова,
метеои
гидрологических условий.
Пробы почвы отбирают с узких полос
длинной 200-500 м на расстоянии 0-10, 10-50,
50-100 м от полотна дороги. Одна смешанная
проба составляется из 20-25 точечных проб,
отобранных с глубины 0-10 см.
При
оценке
почв
сельскохозяйственных территорий пробы почвы
отбирают 2 раза в год (весна, осень) с глубины
0-25 см. На каждые 0-15 га закладывается не
менее 1 площадки размером 100-200 кв. м в
зависимости от рельефа местности и условий
землепользования.
На территории крупных городов с
многочисленными источниками загрязнения
проводят геохимическое картирование по
сети апробирования. Для выявления очагов
загрязнения рекомендуется плотность отбора
1-5 проб на 1 кв. км с расстоянием между
точками отбора 400-1000 м. Для дальнейшего
выделения территории с максимальной
степенью загрязнения сеть апробирования
сгущается до 25-30 проб на 1 кв. км с
расстоянием между точками отбора около 200
м. Пробы отбирают с глубины 0-5 см.
Отобранные
пробы
необходимо
пронумеровать и зарегистрировать в журнале,
указав следующие данные: порядковый номер
и место взятия пробы, рельеф местности, тип
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
почвы, целевое назначение территории, вид
загрязнения, дату отбора.
Пробы должны иметь этикетку с
указанием места и даты отбора пробы, номера
почвенного разреза, почвенной разности,
горизонта и глубины взятия пробы, фамилии
исследователя.
Допускаются
к
использованию
коммерческие,
питательные
среды,
диагностические препараты и системы
идентификации отечественного производства,
а
также
зарубежных
фирм,
предназначенные для целей описываемых
методов. Питательные среды и биологические
препараты зарубежного производства должны
иметь международный сертификат качества
ISO 9000 или EN 29000. При использовании
следует руководствоваться рекомендациями
фирмы-производителя.
Подготовка и обработка почвы для
анализа.
Для приготовления среднего образца
объемом 0,5 кг почву всех образцов одного
участка высыпают на стерильный, плотный
лист бумаги, тщательно перемешивают
стерильным шпателем, отбрасывают камни и
прочие твердые предметы. Если проба почвы
однородна, допускается тщательное перемешивание почвы в банке. Затем почву
распределяют на листе ровным тонким слоем
в форме квадрата.
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Диагоналями почву делят на 4
треугольника.
Почву
из
двух
противоположных
треугольников
отбрасывают, а оставшуюся вновь перемешивают,
опять распределяют тонким слоем и делят
диагоналями и так до тех пор, пока не
останется примерно 0,5 кг почвы.
Перед посевом почву просевают через
сито диаметром 3 мм. При просеивании сито
покрывают сверху стерильной бумагой. Почву
дисперсную
можно
не
подвергать
просеиванию, почву торфяную, содержащую
большое количество органических веществ,
предварительно
растирают
в
ступке.
Неперегнившую
растительную
массу
отбрасывают.
Образец почвы тщательно перемешивают и из него отбирают навески,
величины которых выбираются исходя из
предполагаемой степени загрязнения почвы и
планируемых
определений.
Для
учета
почвенных микроорганизмов
достаточно
навески от 1 до 10 г. В навеску почвы
добавляют небольшое количество стерильной
водопроводной
воды
до
получения
пастообразного состояния почвы, растирая ее
в течение 5 минут. Из суспензии делают
раститровку. Первое разведение навески
почвы (1:10) делают в стерильной посуде,
добавляя к суспензии стерильную водопроводную воду в соотношении 1:9 к весу
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
почвы (например: 1 г почвенной суспензии
разводят в 9,0 куб. см стерильной
водопроводной воды, 10 г почвы – в 90,0 куб.
см воды и т.д.). После приготовления
разведений применяют соответствующую
предварительную
обработку
почвы
в
зависимости от типа и вида учитываемого
микроорганизма. Основная цель, которую
преследуем,
проводя
предварительную
обработку почвы, заключается в том, чтобы
извлечь
клетки
микроорганизмов
из
почвенных
агрегатов,
что
достигается
разрушением
последних
и
десорбцией
микроорганизмов с поверхности почвенных
частиц.
Основными
приемами
предварительной обработки почвы являются:
1)
10-минутное
вертикальное
встряхивание почвенной суспензии первого
разведения в пробирках с резиновыми
пробками – при навеске почвы 1 г;
2) 3-минутная обработка почвенной
суспензии первого разведения на мешалке
механического диспергатора – при навеске
почвы более 1 г.
Почвенную суспензию, содержащую в
1,0 куб. см 0,1 г почвы, через 30 секунд после
предварительной обработки (за это время
оседают грубые минеральные частицы)
используют
для
приготовления
последовательно убывающих концентраций
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
почвы. Дня этого из первого разведения,
находящегося во флаконе, с содержанием
почвы 0,1 г (10-1) отбирают стерильной
пипеткой 1,0 куб. см и переносят в пробирку с
9,0 куб. см стерильной водопроводной воды.
При этом получают второе разведение,
содержащее 0,01 г/куб. см (10-2) почвы.
Повторяя эту операцию, доводят разведение
почвы до 0,0001 – 0,00001 г/куб. см. (10-4 –
10-5). Для приготовления каждого разведения
используют отдельные пипетки.
Приготовленные разведения используются для посева на различные питательные
среды, а также для учета численности
микроорганизмов
методом
прямой
микроскопии.
Определение общих колиформных
бактерий (БГКП)
Бактерии группы кишечной палочки
(БГКП) давно уже считаются удобными
микробными
индикаторами.
Показатель
«бактерии группы кишечных палочек»
(БГКП) приведен в соответствие с принятой
международной номенклатурой, который
идентичен показателю «общие колиформные
бактерии».
К
колиформам
относятся
грамотрицательные
бактерии,
имеющие
форму палочек, способных развиваться в
присутствии солей желчных кислот или
других поверхностно-активных агентов с
аналогичной способностью к подавлению
102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
роста и способных ферментировать лактозу
при t (35-37оC) с образованием кислоты, газа и
альдегида,
то
есть
на
среде
Эндо
лактозоположительные
колонии
дают
отпечаток в течение
24-48 ч.
Они
оксидазоотрицательные и не образуют спор.
Бактерии группы кишечной палочки
включают следующие роды: эшерихия,
клебсиелла, энтеробактер, цитробактер и
серрации.
При анализе почв, для которых
предполагается
невысокая
степень
фекального
загрязнения,
рекомендуется
проводить
определение
титрационным
методом. В качестве ускоренного метода для
анализа слабозагрязненных почв рекомендуется использовать метод мембранной
фильтрации.
При
анализах
проб
с
предполагаемой
высокой
степенью
фекального загрязнения можно проводить
прямой поверхностный посев разведения
суспензии на поверхность среды Эндо.
Для
исследования
используют
предварительно подготовленные почвенные
суспензии и разведения по описанной выше
методике.
Титрационный метод определения
индекса БГКП (колиформ) в почве
Из первого разведения почвенной
суспензии
(1:10),
прошедшей
предварительную обработку, стерильной пипеткой
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
берут 10,0 куб. см, засевают во флаконы с 90,0
куб. см жидкой лактозо-пептонной среды
(ЛПС) или среды Кесслера, что соответствует
засеву 1 г почвы. Соотношение между
навеской почвы или ее эквивалентным
разведением и питательной средой 1:9, а для
сред двойной концентрации – 1:1.
Посев меньших количеств (0,01 г, 0,001
г, то есть 10-2, 10-3 и т.д.) делают по 1,0 куб. см
из соответствующих разведений почвенной
суспензии в пробирки с 9,0 куб. см тех же
сред. Титрование проводят до разведения
1:1000000, то есть 10-6 с регулярной сменой
пипеток при переходе от одного разведения к
другому. Посевы инкубируют в течение 48 ч
при (37 ± 1)°C, через (24 ± 2) ч инкубации
проводят предварительную оценку посевов.
Отсутствие газообразования и помутнения
через 48 ч инкубации выдают окончательный
отрицательный ответ. газообразования или
только помутнения – производится высев на
поверхность среды Эндо.
Чашки с посевами помещают в
термостат на (18-24) ч при температуре (37 ±
1)°C. При отсутствии роста на чашках выдают
отрицательный ответ. При наличии на
поверхности среды Эндо розовых или красных
колоний,
малиновых
с металлическим
блеском или без него проводят микроскопию
колоний
с
последующей
постановкой
оксидазного
теста.
Оксидазный
тест
104
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
предназначается
для
дифференциации
бактерий семейства Enterobacteriaceae от
бактерий рода Pseudomonoas и других видов
сапрофитных бактерий. Микроскопирование
и постановка оксидазного теста проводится по
МУК 4.2.1018-01.
При наличии оксидазоотрицательных
грам (-) палочек по 2-3 колонии каждого типа
засевают параллельно в 2 пробирки в
полужидкую или жидкую с поплавком среду с
лактозой, разлитую в пробирки в количестве
4,0-5,0
куб.
см,
для
подтверждения
ферментации лактозы при температуре
(37±1)°C. Учет производят через 18 ч
инкубации. Если за это время происходит
образование
кислоты
и
газа,
это
свидетельствует о наличии бактерий группы
кишечных
палочек.
Признаком
газообразования является появление пузырьков газа, об образовании кислоты
свидетельствует изменение цвета среды. При
появлении
только
кислоты
пробирки
оставляют в термостате для окончательного
ответа еще на 24 ч, при отсутствии
газообразования через этот срок выдают
окончательный отрицательный ответ, при
появлении
газообразования
–
положительный ответ. После выявления
БГКП устанавливают титр, при этом
принимается то предельное разведение
почвы,
в
котором
обнаруживаются
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
колиформы. Для перевода титра в индекс
необходимо 1000 разделить на число,
выражающее титр. Так, при титре 0,01 индекс
равен 100, а при титре 0,1 индекс равен 10.
Определение БГКП в почве методом
мембранной фильтрации
В качестве ускоренного метода для
обнаружения
колиформных
бактерий
целесообразно
использовать
метод
мембранных фильтров.
Для
микробиологических
целей
используются фильтры с диаметром пор 0,45
мкм и размером диска 35 или 47 мм и другие
фильтрующие мембраны с аналогичной
способностью
фильтрации,
имеющие
сертификат качества. Метод основан на
фильтрации установленного объема – 5,0-10,0
см3 почвенной суспензии первого разведения
(1:10) – через мембранные фильтры,
выращивании посевов на дифференциальной,
питательной среде с лактозой и последующей
идентификации колоний по культуральным и
биохимическим свойствам. Для того чтобы
облегчить
фильтрование
почвенной
суспензии
через
мембранный
фильтр,
желательно до фильтрования провести
предварительную обработку.
Мембранные фильтры должны быть
подготовлены к анализу в соответствии с
указаниями изготовителя.
106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Подготовка
фильтровального
аппарата.
Воронку и столик фильтровального
аппарата обтирают марлевым (ватным)
тампоном,
смоченным
спиртом ректификованным,
и
фламбируют.
После
охлаждения на столик фильтровального
аппарата кладут фламбированным пинцетом
стерильный мембранный фильтр, прижимают
его воронкой.
В воронку прибора для фильтрования
наливают отмеренный объем, затем создают
вакуум.
При посеве нескольких объемов одной
пробы следует фильтровать через один
фильтровальный
аппарат
без
обеззараживания сначала меньшие, а затем
большие объемы, меняя каждый раз фильтры.
Перед фильтрованием каждой новой пробы
прибор обеззараживают.
Следует начинать с фильтрования
проб,
которые
предположительно
не
загрязнены,
а
затем
фильтровать
загрязненные пробы. После окончания
фильтрования
и
осушения
фильтра
отключают вакуум, воронку снимают, фильтр
осторожно поднимают за край фламбированным пинцетом и переносят его, не
переворачивая, на питательную среду Эндо с
добавлением розоловой кислоты, разлитую в
стерильные чашки Петри, избегая пузырьков
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
воздуха между средой и фильтром. Эта среда
используется только при работе методом
мембранной
фильтрации.
Поверхность
фильтра с осевшими на ней бактериями
должна быть обращена вверх.
Под каждым фильтром на дне чашки
делают надпись с указанием объема
профильтрованной пробы, номера и даты
посева. На одну чашку можно поместить 3 – 4
фильтра с условием, чтобы фильтры не
соприкасались.
Чашки с фильтрами ставят в термостат
дном вверх и инкубируют посевы при
температуре (37 ± 1)°C в течение (24 ± 2) ч.
Если на фильтрах нет роста или
выросли колонии пленчатые, губчатые,
плесневые,
прозрачные,
расплывчатые,
выдают отрицательный ответ: отсутствие
БГКП в исследуемой почве.
Анализ заканчивают через 24 ч.
Если на фильтрах обнаружен рост
изолированных
типичных
лактозоположительных колоний: темно-красных,
красных с металлическим блеском или без
него или других подобного типа колоний с
отпечатком на обратной стороне фильтра,
подсчитывают число колоний каждого типа
отдельно и приступают к подтверждению их
принадлежности к БГКП.
Для подтверждения наличия БГКП
исследуют:
108
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- все колонии, если на фильтрах
выросло менее 5 колоний;
- не менее 3 – 4 колоний каждого типа.
Каждую выбранную изолированную
колонию исследуют на:
- наличие оксидазной активности;
принадлежность
к
Граму
(микроскопия
окрашенного
по
Граму
препарата или постановка теста Грегерсена);
- ферментацию лактозы до кислоты и
газа.
Для расчета индекса количества
бактерий
группы
кишечных
палочек,
выросших в анализируемом объеме почвы,
умножают на 1000 и делят на этот объем.
Прямой поверхностный посев на
агаризованные питательные среды для
учета БГКП в почве.
При анализе загрязненных и сильно
загрязненных почв, отобранных в местах
интенсивного
фекального
загрязнения,
рекомендуется
проводить
прямой
поверхностный посев почвенной суспензии в
количестве 0,1 или 0,2 куб. см на поверхность
среды Эндо и немедленно равномерно
распределять по поверхности шпателем.
Посев при анализах сравнительно чистых
почв производится из разведении от 1:10 до
1:1000, то есть от 10-1 до 10-3. При работе с
загрязненными почвами обычно используют
разведения до 10-6. Посевы выращивают в
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
термостате при (37 ± 1)°C в течение 24 ч.
Следующий этап исследований заключается в
идентификации выросших микроорганизмов,
который
проводится
аналогично
определению общих колиформных бактерий
титрационным
методом
и
подсчету
количества колиформных бактерий в 1 г
почвы, для чего среднее число колиформных
колоний, выросших на чашке, умножается на
степень десятикратного разведения.
Определение энтерококков
Энтерококки – грамположительные, не
образующие
каталазу
кокки,
слегка
вытянутые,
с
заостренными
концами,
располагающиеся в виде диплококков или
коротких
цепочек,
реже
одиночными
кокками. Полиморфны. При росте на жидких
средах (ЛПС – лактозо-пептонная среда, ЩЭС
– щелочно-полимиксиновая среда) вызывают
диффузное помутнение и образование осадка.
Титрационный метод
Из разведений почвенной суспензии,
прошедшей
предварительную
обработку,
стерильной пипеткой берут 10,0 куб. см и
засевают во флаконы с 50 куб. см жидкой
среды (ЛПС или ЩЭС). Посевы инкубируют
при температуре (37 ± 0,5)°C 24 ч. Из порции
среды накопления, где отмечены признаки
роста, производят высев петлей на одну из
плотных сред (МИС – молочно-ингибиторная
среда, ЖСТ – желточная среда Турчинского).
110
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Если через 24 ч признаки роста отсутствуют,
посевы оставляют еще на сутки. В случае
отсутствия роста дают отрицательный ответ.
Через 24-48 ч инкубации посевов на
молочно-ингибиторной
среде
при
температуре (37 ± 0,5)°C в качестве
положительных
результатов
отмечают
наличие
аспидно-черных,
выпуклых
с
металлическим блеском или сероватых,
мелких колоний. Эта среда позволяет
дифференцировать виды энтерококков: Е.
faecalis образует аспидно-черные выпуклые
колонии с металлическим блеском, Е. faecalis
биовар liguefaciens – такие же колонии,
окруженные зоной просветления, Е. faecium
биовар durans – серые, мелкие, плоские
колонии. Для подтверждения наличия
энтерококков
делают
микроскопию
окрашенных по Граму мазков и каталазный
тест.
После
выявления
энтерококков
устанавливают титр, при этом принимается то
предельное разведение почвы, в котором
обнаруживаются колиформы. Для перевода
титра в индекс необходимо 1000 разделить на
число, выражающее титр. Так, при титре 0,01
индекс равен 100, а при титре 0,1 индекс
равен 10.
Метод мембранных фильтров
Объем испытуемой пробы для посева
выбирают с таким расчетом, чтобы не менее
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
чем на 2-х фильтрах выросли изолированные
колонии в количестве от 5 до 50.
Через
мембранные
фильтры
профильтровывают 2-3 десятикратных объема
испытуемой пробы. Фильтры с посевом
помещают на азидную среду или среду ЖСТ и
инкубируют при температуре 37 ± 0,5°C в
течение 24-48 часов.
Учет результатов на среде ЖСТ
Учет результатов на среде ЖСТ
производят через 24-28 часов. Для учета
выбирают фильтры, на которых выросло не
более
20-30
колоний.
Подсчитывают
характерные для энтерококков колонии:
плоские крупные с ровными краями, белые
или
бледноокрашенные
с
небольшим
кремовым или розовым оттенком, а также
малиновые. Последние образованы E. faecalis.
Если выросли колонии другого вида –
выпуклые
белые
мелкие
или
ярко
окрашенные, то их принадлежность к
энтерококкам
можно
подтвердить
по
отсутствию каталазной активности и по
характерной
морфологии
клеток
при
микроскопии мазков, окрашенных по Граму.
Каталазный тест можно выполнить
путем нанесения петлей капли 3%-ной
перекиси водорода на подозрительные
колонии. Более точно каталазный тест
выполняют на предметном стекле, нанося
петлей культуру и после подсушивания на
112
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
воздухе
добавляя
каплю
свежеприготовленной
3%-ной
перекиси
водорода и прикрывая покровным стеклом.
Наличие пузырьков газа – положительный
тест.
Учет результатов на азидной среде
Для учета выбирают фильтры, на
которых выросло от 5 до 50 колоний.
Подсчитывают колонии, характерные
для энтерококков: выпуклые, с ровными
краями, розовые, светло-розовые, равномерно
окрашенные или с темно-красным нечетко
оформленным центром.
Как правило, все колонии, которые
растут на азидной среде, можно отнести к
фекальным
энтерококкам,
имеющим
индикаторное значение.
Очень мелкие (на пределе видимости
невооруженным глазом), плоские разных
оттенков колонии не учитывают.
При
необходимости
подтвердить
наличие энтерококков по 2-3 колонии
каждого типа микроскопируют после окраски
по Граму.
При
обнаружении
в
мазках
грамположительных
полиморфных
диплококков дают положительный ответ.
Вычисление индекса энтерококков
Подсчитанное
число
колоний
энтерококков суммируют и делят на объем,
113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
профильтрованный через фильтры, на
которых велся подсчет.
Для расчета индекса количество
колоний энтерококков суммируют, умножают
на 1000 и делят на объем, профильтрованный
через фильтры, на которых велся подсчет.
Определение CL perfringens в почве
Сульфитредуцирующие клостридии –
спорообразующие
анаэробные
палочковидные микроорганизмы, редуцирующие
сульфит натрия на железосульфитном агаре
при температуре (44 ± 1)°С в течение (16-18) ч.
Метод основан на выращивании
посевов в железосульфитном агаре в
условиях, приближенных к анаэробным, и
подсчете числа черных колоний.
Посев почвенных разведений в среде
Вильсон-Блера
Из
приготовленных
почвенных
разведений (до 1:10-6), прогретых при
температуре (75 ± 5)°C в течение 20 минут для
исключения вегетативных форм, по 1,0 куб. см
переносится в два параллельных ряда
пробирок. Затем во все пробирки наливают по
9-10 куб. см горячего железосульфитного
агара, приготовленного ex tempore и
прогретого до 70-80°C (среду заливают по
стенке пробирки, избегая образования
пузырьков).
Для
создания
анаэробных
условий роста пробирки быстро охлаждают,
помещая в емкости с холодной водой. Посевы
114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
инкубируют при (44 ± 1)°C в течение 16-18
часов. При росте в среде черных крупных
колоний (грамположительные, каталазоотрицательные)
выдают
положительный
ответ о присутствии С. perfringens в 1 г почвы.
Определение методом фильтрования
в пробирках
Перед
посевом
пробирки
с
железосульфитным агаром расплавляют на
водяной бане (не кипятить!). В течение посева
поддерживают среду нагретой до (70-80)°C в
водяной бане.
После фильтрования установленного
объема
мембранный
фильтр
фламбированным
пинцетом
берут
за
два
противоположных края и согнутый в виде
трубочки помещают в пробирку с горячим
агаром. Сторона фильтра с осевшими
бактериями обращена внутрь. При этом
фильтр распрямляется и располагается по
стенке пробирки.
Сразу же после посева пробирку с
агаром и фильтром для создания анаэробных
условий быстро охлаждают, помещая в
емкость с холодной водой. Культивируют
посевы при (44 ± 1)°C в течение (16-18) ч.
Определение методом фильтрования
в чашках Петри
Чашки Петри заливают тонким слоем
железосульфитного агара 4,0-5,0 куб. см.
После
фильтрации
фильтр
помещают
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
фильтрующей
поверхностью
вниз
на
застывшую питательную среду так, чтобы под
фильтром не было пузырьков воздуха. Затем
заливают расплавленным железосульфитным
агаром до верхнего края чашки, чтобы
крышка плотно прилегала к среде для
создания анаэробных условий. Культивируют
посевы при (44 ± 1)°C в течение (16-18) ч.
Подсчитывают
черные
колонии,
выросшие как на фильтрах, так и в толще
питательной среды. При отсутствии роста на
всех фильтрах – дают отрицательный ответ.
10. Показатели биологической активности почвы
Основными интегральными показателями биологической активности являются:
общая микробная численность (ОМЧ),
определение
актиномицетов,
аммониификаторов, нитрификатов и др.
Определение
общей
численности
почвенных микроорганизмов (ОМЧ)
Для более полного учета общей
численности сапрофитных микроорганизмов
диспергирование и десорбцию клеток с
поверхности почвенных частиц рекомендуется проводить следующим способом.
Навеску
почвы,
используемую
для
приготовления первого разведения, доводят
путем добавления небольшого количества
стерильной
водопроводной
воды
до
пастообразного состояния, растирают в
116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
течение 5 минут. Затем готовят первое
разведение (1:10), т.е. 10-1 почвы на
стерильной водопроводной воде, и почвенная
суспензия охлаждается при 5-7°C в течение
20-30 мин., затем производят раститровку
суспензии обычным способом. Из каждого
разведения делают посев не менее двух
объемов по 0,1 или 0,2 см3 на поверхность
почвенного агара, разлитого в стерильные
чашки Петри, и равномерно шпателем
растирают по всей поверхности чашки.
Термостатирование засеянных чашек ведут
при (28-30)°C в течение 72 ч. Учет результата:
количество колоний на обеих чашках
суммируют, делят на два и умножают на
степень разведения. Результат выражают
числом колониеобразующих единиц (КОЕ в 1
г почвы).
Определение количества актиномицетов и грибов в почве
Актиномицеты (греч. Actis – луч, mucos
– гриб) – одноклеточные микроорганизмы,
тело состоит из нетитрованного мицелия,
который имеет вид ветвящихся тонких нитей.
У актиномицетов, как и у бактерий,
генетическую функцию выполняет нуклеоид.
В нитях мицелия находятся зерна хроматина.
Размножаются актиномицеты при помощи
специальных органов плодоношения, путем
прорастания
спор,
прикрепленных
на
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
спороносцах,
простым
делением,
перешнурованием и почкованием.
Актиномицеты
–
факультативные
анаэробы, хорошо развиваются при t 25-30°C
(оптимальная температура 35-37°C) на
плотных средах. Одни виды растут с
образованием плотных гладких колоний,
другие
имеют
складчатые,
бугристые,
корковидные, бархатистые, пушистые или
мучнистые колонии, которые срастаются со
средой и с трудом снимаются петлей.
Актиномицеты могут быть бесцветными или
пигментированными (синие, фиолетовые,
красные, желтые, оранжевые, зеленые и т.д.),
на плотных питательных средах часто
образуют воздушный мицелий, на концах
которого развиваются споры, придающие
колониям определенный цвет.
Наибольшее значение представляют
оомицеты
(Oomycetus),
аскомицеты
(Ascomycetes),
базидиомицеты
(Basidiomycetes), дейтеромицеты (Deuteromycetes),
форма клеток у молодых культур может быть
круглая, яйцевидная или удлиненная, у
зрелых клеток – грушевидная, булавовидная,
веретенообразная, амебовидная. Основным
структурным компонентом клеток грибов
является
мицелий,
состоящий
из
разветвленных бесцветных нитей (гиф). У
одних видов он состоит из нерасчлененной
клетки (mucor), у других (высших грибов) он
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
многоклеточный; у дрожжеподобных грибов
(Candida)
имеется
псевдомицелий.
Установлена
большая
чувствительность
почвенных актиномицетов и грибов к
действию отдельных химических веществ по
сравнению с почвенными споровыми и
неспоровыми бактериями. Несомненно, что
такая
разбалансировка
равновесия
в
почвенном
микробиоценозе
должна
рассматриваться как отрицательное явление.
Актиномицетам и грибам принадлежит
большая роль в превращении широкого круга
органических и минеральных веществ.
Благодаря
чрезвычайно
выраженным
антагонистическим и токсическим свойствам
они оказывают большое влияние на
формирование
микробных
почвенных
биоценозов, являются продуцентами многих
физиологических
активных
веществ:
аминокислот, ферментов, витаминов.
Для учета почвенных актиномицетов и
грибов используются те же разведения
почвенной суспензии, что и при учете общей
численности микроорганизмов. Как правило,
для учета почвенных грибов используют
разведение почвенной суспензии 1:10 – 1:100,
то есть 10-1 – 10-2, а при учете актиномицетов
– 1:100-1:10000 (от 10-2 до 10-5). Посев
производят поверхностным способом, нанося
на агаризованные среды 0,1- 0,05 куб. см
суспензии.
Для
учета
актиномицетов
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
используется
чаще
всего
крахмалоаммиачный агар или агар Ваксмана, при учете
грибов – сусло-агар или минеральная среда
Чапека. При учете грибов используют
добавление в среду веществ, ингибирующих
рост
бактерий,
–
концентрированную
молочную кислоту в количестве 4 мл/л среды.
Прибавлением такого количества кислоты
доводят рН среды до 4,0-4,5. Кислота
добавляется непосредственно перед посевом в
расплавленную среду. Поскольку прибавляют
концентрированные
кислоты,
то
их
предварительно не стерилизуют.
Определение аммонификаторов в
почве
Аммонифицирующие
микроорганизмы принимают участие в расщеплении
белковых соединений до аммиака. Их
учитывают на мясо-пептонном агаре, а при
необходимости на жидких пептонных средах
(мясо-пептонный бульон, пептонная вода) с
индикаторными бумажками, определяющими
аммиак. Для определения выделяющегося
аммиака над средой в пробирке подвешивают
красную лакмусовую бумажку (при выделении аммиака она синеет) или полоски
фильтровальной
бумаги,
пропитанные
реактивом Круппа (от аммиака краснеют).
При выращивании почвенных суспензий на
мясо-пептонном агаре результаты выражают
в КОЕ (колониеобразующих единицах) на 1 г
120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
почвы. При определении этого показателя в
жидких средах определяют титр, индекс
аммонифицирующих микроорганизмов по
последней
пробирке,
в
которой
еще
обнаруживается аммиак (на 10-е сутки) после
термостатирования при температуре 25-30°C.
Определение токсичности почв по
отношению к микроорганизмам
Метод
определения
степени
токсичности
почв
к
микроорганизмам
используется
в
качестве
быстрого
и
достаточно
чувствительного
теста
для
получения ориентировочных данных о
способности
почвы
самоочищаться
от
патогенных
и
санитарно-показательных
микроорганизмов. Кроме того, этот тест
оказался
также
чувствительным
при
определении влияния химических веществ на
почвенный микробиоценоз. Низкая степень
токсичности или ее снижение по отношению к
патогенным
микроорганизмам
свидетельствует о наличии или возникновении
более благоприятных условий для выживания
возбудителей в таких почвах. Это явление
неблагоприятное по классам:
1 – отсутствие – 0-20% токсичных
образцов,
2 – слабо выраженная – 21-40%
токсичных образцов,
3 – средняя – 41-60% токсичных
образцов,
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4 – сильно выраженная – 61-80%
токсичных образцов,
5 – абсолютная – 81-100% токсичных
образцов.
Для определения токсичности почв
можно
использовать
два
метода
–
качественный
и
качественноколичественный.
Качественный метод определения
токсичности почв
В стерильную чашку Петри вносится 10
г перемешанной и просеянной почвы и
ровным слоем распределяется на половину
дна чашки. На дне и крышке чашки
записывается номер пробы по журналу и тестмикроорганизм. Затем чашки переносят в
бокс и устанавливают на ровной поверхности.
Чашки с почвой заливают 1,5%-ным
непитательным агаром в количестве около
10,0 см3 с таким расчетом, чтобы он покрыл
слой почвы. После его застывания в чашки
вносится
питательный
агар
также
в
количестве 10 куб. см, адекватный тестмикроорганизмам. Из одного почвенного
образца готовятся 2 параллельные чашки к
каждому
микроорганизму.
Чашки
высушивают под бактерицидными лампами в
течение 30 минут. Затем производится посев
индикаторных штаммов микроорганизмов.
Посевы производятся петлей, причем
движения петли всегда начинают с той части
122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
чашки, на которой помещена почва. В
качестве контроля производят посевы тех же
культур на аналогичные среды, но без почвы.
Посевы инкубируют в зависимости от
вида индикаторного микроорганизма. Учет
результатов
начинается
с
просмотра
контрольного посева. В случае равномерного
роста тест-микроба на всей поверхности
агаровой
пластинки
просматривают
остальные чашки с посевами. Колонии
идентифицируются по «форме роста». Кроме
того, из каждой серии посевов с нескольких
чашек снимают колонии и производят их
идентификацию.
Рост колоний только на участке
агаровой пластинки, под которой нет почвы,
показывает, что исследованный почвенный
образец токсичен (Т). При исследовании
некоторых почвенных проб отмечается
частичное ингибирование роста тест-микроба.
В
этих
случаях
регистрируется
маловыраженная токсичность (М/Т).
Качественно-количественный метод
определения токсичности почв
В стерильную чашку Петри также
вносится 10 г почвы и распределяется
равномерно по всей поверхности, затем
вносится непитательный и питательный агар.
В качестве дополнительного барьера между
почвой и индикаторным штаммом на
123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
поверхности питательной среды укладывают
мембранный фильтр.
На матовую поверхность мембранных
фильтров простым карандашом наносятся 16
точек, после чего фильтр стерилизуют
кипячением. Затем на питательную среду
помещают мембранные фильтры (матовой
поверхностью вверх) в количестве от 1 до 4-х
на одну чашку. На поверхность фильтра в
местах, отмеченных точками, производят
посев бактериальной петлей (иглой) культуры
индикаторного штамма, суспензированного в
физиологическом
растворе,
содержащем
около 100 млн. бактериальных клеток в 1 мл
по оптическому стандарту мутности. Эта
манипуляция упрощается при использовании
специального штампа в виде металлического
диска диаметром около 30 мм. В диск
вмонтированы 16 стальных игл строго
одинаковой длины и толщины. Культуры
микроорганизмов наливают в чашки Петри и
погружают в них кончики игл стерильного
штампа, а затем одновременно производится
посев в 16 точках мембранного фильтра.
Посевы инкубируют в термостате или
анаэростате при оптимальной температуре и
продолжительности
в
зависимости
от
физиологических
особенностей
индикаторного штамма.
Учет результатов производят путем
подсчета выросших колоний в точках посева.
124
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Процент пророста (Р) высчитывается как
количество образовавшихся колоний к
количеству
посевов.
Токсичность
определяется по формуле:
Т = 100 – Р
(3)
Этим методом, как и качественным,
устанавливается абсолютная токсичность,
когда на фильтрах не вырастает ни одна
колония; отсутствие токсичности – на метах
всех посевов вырастают колонии и различная
степень токсичности – когда прорастает
только часть засеянных точек.
Определение патогенных энтеробактерий родов Salmonella и Shigella в 1 г
почвы
Сущность определения шигелл и
сальмонелл заключается в использовании
методов накопления патогенных бактерий в
средах обогащения с последующим пересевом
на
плотные
селективные
и
дифференциальные среды с последующим
изучением
биохимических
свойств
выделенных культур и их серологическую
идентификацию по методике.
Используют не менее двух сред
накопления
из
перечисленных:
среду
Мюллера Кауфмана, селенитовый бульон,
магниевую среду, тетратионатовый бульон.
Для сальмонелл используют любые две среды
из четырех, для шигелл – селенитовую среду.
125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Проведение исследования аналогично
исследованию на колиформы
Посевы инкубируют при (37 ± 1°C) в
течение 18-24 часов, затем из каждого
флакона делают высевы бактериологической
петлей на чашки с плотными селективными
средами: для сальмонелл – на висмутсульфитный
агар,
ксилозо-лизиндезоксихалатный агар, для шигелл на
бактоагар Плоскирева, среду Эндо или
ксилозо-лизин-дезоксихалатный агар. Чашки
с посевами инкубируют при температуре (37 ±
1°C) в течение 18-20 часов, а в случае
отсутствия роста чашки с посевами оставляют
еще на 24 часа в термостате. С каждой чашки
снимают подозрительные на сальмонеллы и
шигеллы
колонии
в
пробирки
с
дифференциально-диагностическими
средами.
Окончательное
определение
биохимических и серологических свойств,
био- и сероваров проводят по действующим
МУ 17.04-23/307-84 «Микробиологическая
диагностика
заболеваний,
вызываемых
энтеробактериями».
126
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
I. 4. Краткая характеристика
микроорганизмов сточных вод
свинокомплексов
Микроорганизмы почвы –
« живые машины цеха земледелия»…
Вильямс (1939)
В МУ 2.1.5.800-99 «Организация
госсанэпиднадзора
за
обеззараживанием
сточных вод» отмечено, что сточные воды
подлежат контролю и к их качеству
предъявляются гигиенические требования в
соответствии с нормативными документами:
 Закон
Российской
Федерации
«О
санитарно-эпидемиологическом
благополучии населения» № 52-ФЗ от
30.04.99 г.
 Закон Российской Федерации «Об
охране окружающей среды» № 96-ФЗ от
19.12.91.
 Водный кодекс Российской Федерации
№ 167-ФЗ от 16.11.95.
127
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
 Закон
Российской
Федерации
«О
лицензировании
отдельных
видов
деятельности» № 158 - ФЗ от 25.09.98 г.
 «Положение
о
государственной
санитарно-эпидемиологической
службе
Российской
Федерации»,
Постановление
Правительства Российской Федерации № 680
от 30.07.1998 г.
 «Порядок
разработки,
экспертизы,
утверждения, издания и распространения
нормативных и методических документов
системы
Государственного
санитарноэпидемиологического
нормирования:
Сборник Р 1.1.001-1.1.005—96.
Сточные воды являются основным
источником
микробного
загрязнения
объектов окружающей среды, что является
фактором
риска
распространения
возбудителей
инфекций
с
фекальнооральным механизмом передачи.
К наиболее опасным в эпидемическом
отношении относят сточные воды от
животноводческих объектов и др.
Сточные воды от животноводческих
комплексов имеют высокое органическое и
микробное загрязнение. При подготовке этих
сточных вод к обеззараживанию должно быть
предусмотрено отстаивание с последующей
очисткой.
Интенсивная циркуляция возбудителей кишечных инфекций в воде водоемов
128
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
при сбросе необеззараженных сточных вод
приводит к риску возникновения заболеваний
при водопользовании населения, который
возрастает в летний период при активном
использовании водоемов в целях рекреации и
ирригации.
В
соответствии
с
санитарными
правилами по охране поверхностных вод от
загрязнения, сточные воды, опасные в
эпидемическом
отношении,
должны
подвергаться обеззараживанию.
Необходимость
обеззараживания
сточных
вод
указанных
категорий
обосновывается условиями их отведения и
использования при согласовании с органами
госсанэпиднадзора в территориях.
Основная
цель
обеззараживания
сточных вод это обеспечение эпидемической
безопасности при их отведении на поля
орошения.
Основным критерием эпидемической
безопасности является отсутствие патогенных
микроорганизмов
возбудителей
инфекционных заболеваний.
Согласно действующим санитарным
правилам по охране поверхностных вод от
загрязнения,
индикаторными
микробиологическими
показателями
эффективности обеззараживания являются:
• общие колиформные бактерии
(лактозоположительные кишечные палочки),
129
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
как
микробиологические
показатели,
характеризующие
уровень
фекального
загрязнения
сточных
вод
и
степень
вероятности
присутствия
возбудителей
бактериальных кишечных инфекций;
• колифаги, как индикаторы вирусного
загрязнения хозяйственно-бытовых сточных
вод.
В
качестве
индикаторных
микроорганизмов в ряде стран рекомендуется
использовать термотолерантные (фекальные)
колиформные бактерии, E.coli, фекальные
стрептококки.
Постоянно
проводимый
центрами
ГСЭН
скрининг
инфекционной
заболеваемости на территории населенного
пункта позволяет ориентироваться в выборе
адекватных патогенных микроорганизмов,
подлежащих контролю в обеззараженных
сточных
водах.
При
изменении
эпидемической ситуации в населенном пункте
следует проводить корректировку программы
производственного лабора-торного контроля
с
обязательным
исследованием
на
соответствующую патогенную микрофлору.
Ниже
приводится
их
краткая
характеристика.
Кишечная палочка – энтеробактерия
Энтеробактериями
называют
все
кишечные бактерии (рис. 4). Они могут
вызывать
воспалительные
заболевания
130
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
мочеполовой сферы человека. Существует 9
видов
энтеробактерий,
среди
которых
кишечная палочка и сальмонелла. Заразиться
кишечной
палочкой
можно
оральнофекальным способом или от животного.
Кроме кишечной палочки, к энтеробактериям
также
относятся
цитробактерия
и
сальмонелла.
Рис. 4. Кишечная
палочка –
энтеробактерия
Ни кишечная палочка, ни другие
энтеробактерии
не
способны
вызвать
заболевание,
находясь
в
кишечнике.
Воспалительные процессы начинаются тогда,
когда бактерия попадает в ткани организма. В
основном, это легкие, мочеполовая система,
брюшина и желчные пути, а также оболочки
мозга.
Сальмонеллы
Сальмонеллы
(рис.
5)
довольно
устойчивы к окружающим условиям. Так, в
воде открытых пресных водоемов эти
131
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
микроорганизмы сохраняются от 11 до 120
дней, сточной воде – несколько месяцев.
В почве бактерии рода Salmonella
выживают в течение 5 месяцев, в навозе месяцы и даже годы. Сальмонеллы хорошо и
длительно переносят низкие температуры
(например, при температурах от 0 до -2oС они
выживают, по разным данным, от 3-4 до 5-6
месяцев) и высушивание - до 3-4 лет. Однако
при высоких температурах сальмонеллы
сравнительно быстро погибают.
Рис. 5. Бактерии рода Salmonella
При 70оС они гибнут в течение 5 - 10
мин, а при кипячении - практически
мгновенно. Известны штаммы сальмонелл,
отличающиеся высокой устойчивостью к
антибиотикам
и
физико-химическим
факторам среды (включая дезинфектанты).
Сальмонеллез - инфекционная болезнь
животных и человека.
Среди сельскохозяйственных животных
сальмонеллезом
болеет
преиму132
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
щественно молодняк (телята, поросята,
ягнята, жеребята, щенки пушных зверей,
цыплята, утята, гусята, индюшата и т.д.).
Болезнь проявляется поражением желудочнокишечного тракта и септицемией, а при
подостром и хроническом течении
пневмонией и артритами. У овец, кобыл, реже
коров, сальмонеллез вызывает аборты.
Среди обширного семейства Salmonella
имеются две разновидности, к которым не
восприимчивы
животные,
но
которые
наиболее опасны для человека. К ним
относятся Salmonella typhi и Salmonella
paratiphi.
Эти
бактерии
вызывают
септицемию, связанную с последующей
инфекцией практически всех органов, у
заболевшего человека развивается брюшной
тиф
или
тифоподобное
лихорадочное
состояние (паратиф).
Во всем мире наблюдается устойчивая
тенденция
к
росту
заболеваемости
сальмонеллезами, удельный вес которых в
структуре
регистрируемых
кишечных
инфекций
(шигеллезы,
эшерихиозы,
кампилобактериозы, иерсиниозы и др.) в
Англии, США, Германии, Швейцарии и
других странах составляет от 35 до 90%.
Болезнь встречается как в виде спорадических
случаев, так и эпидемических вспышек.
Широкому повсеместному распространению
сальмонеллезов
способ-ствуют
многие
133
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
факторы и, в частности, свиньи и др.
Инфицированность
различных
групп
животных колеблется от 6-7 до 80%.
Люди заражаются сальмонеллезом при
употреблении
продуктов
питания,
обсемененных сальмонеллами в процессе их
получения, переработки, транспортировки
или
реализации,
и
не
прошедших
недостаточную кулинарную обработку, а
также
хранившихся
с
нарушением
установленных
режимов.
Возможно
заражение через предметы бытовой и
производственной обстановки, а также через
воду. Могут быть подвержены заболеваемости
рабочие свиноферм, очистных сооружений и
рабочих сельскохозяйственных профессий на
полях орошения сточными водами.
Гельминты
Гельминты (греч. helminthos — червь),
или глисты — общее название паразитических
червей (рис. 6), обитающих в полостях тела
(например, в кишечнике или целоме и других
тканях) человека и животных.
К гельминтам относят представителей
ленточных червей, или цестод, сосальщиков,
или трематод (обе эти группы относятся к
плоским червям) и круглых червей, или
нематод.
134
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 6. Взрослый гельминт имеет
лентовидную форму
В зависимости от путей заражения
человека, гельминты могут быть разделены на
3 группы.
К
первой
относятся
гельминты,
которыми человек заражается через почву,
воду, овощи и другие продукты, загрязненные
яйцами гельминтов.
Во вторую группу входят гельминты,
которыми
человек
заражается
при
употреблении
в
пищу
поражѐнного
личинками мяса крупного рогатого скота и
свиней, а также рыбы.
Третья группа — это гельминты,
заражение которыми происходит от больного
или через окружающие его предметы.
Имеется ещѐ один гельминт —
эхинококк.
Яйца покрыты плотной оболочкой,
очень устойчивы к внешним воздействиям и
дезинфицирующим веществам. В почве при
135
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
определѐнной температуре, влажности и
доступе кислорода в яйце развивается
личинка.
Формирование
еѐ
в
яйце
продолжается от 2 недель до нескольких
месяцев (в зависимости от температуры
окружающей среды). При попадании в
кишечник человека зрелого яйца под
действием пищеварительных соков личинка
освобождается от оболочки и внедряется в
кровеносные сосуды стенок кишечника. С
током
крови
личинка
начинает
«путешествие» по кровеносной системе к
различным органам тела. Прежде всего, она
попадает в воротную вену, по ней через
печень — в сердце и лѐгкие. Классический
путь продолжается в лѐгких. Личинка,
питаясь кровью, растѐт (до 3—4 мм) и
поднимается в бронхи, вызывая кашель
(через 4—5 дней после первичной инвазии).
Через откашливание и сглатывание личинка
со слизью опять попадает в кишечник, где и
развивается во взрослую особь. Взрослая
аскарида живѐт в кишечнике до полугода,
непрерывно откладывая яйца, выходящие с
калом (цикл повторяется). Вызываемые
гельминтами заболевания носят название
гельминтозов.
Из трематод у свиней в отдельных
районах страны могут встречаться фасциолез
и эхинохазмоз. Возбудителем фасциолеза
животные заражаются в том случае, если
136
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
свиней подкармливают зеленью, скошенной
на неблагополучных по инвазии участках, или
выпасают на них. Эхинохазмоз вызывается
трематодой
Echinochasmus
perfoliata.
Гельминт паразитирует в тонком кишечнике.
Трематода длиной 3-4 мм. Поверхность тела
покрыта шипами. Брюшная присоска крупнее
ротовой. Преимущественно болеет молодняк
5-11 месяцев. У больных животных отмечают
истечение из ротовой полости, рвоту,
дугообразное искривление позвоночника,
учащение пульса и дыхания, повышение
температуры, отставание в росте и развитии.
Истечения поступают в окружающую среду,
что ухудшает ее гигиеническое состояние.
Цистецеркоз
свиней
–
антропозоонозное заболевание, вызываемое
паразитированием
личиночной
стадии
ленточного
гельминта
класса
Cestoda,
подотряда Taeniata, семейства Taeniidae.
Личинки цестоды локализуются в скелетной
мускулатуре туловища, мышцах языка,
сердце, наружных и внутренних жевательных
мышцах, реже в печени и мозге и других
органах. Цестода в ленточной стадии
паразитирует
в
кишечнике
человека.
Возбудитель – Cysticercus cellulosae – пузырь
эллипсоидной формы, светло-серого цвета,
длиной 6-20 мм, шириной 5-10 мм.
Гельминтозы ведут к падежу свиней.
Смерть наступает соответственно через 12-13 и
137
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8-10 суток. В одном членике гельминта
насчитывается около 140000 яиц.
Эхинококкоз
свиней
обусловливается
паразитированием
личиночной
стадии ленточного гельминта семейства
Taeniidae, подотряда Taeniata. Личиночная
стадия паразитирует у свиней в печени,
легких, селезенке, почках, сердце и других
органах. Цестода в стадии имаго паразитирует
в тонком кишечнике собак и других
плотоядных.
Возбудитель
Echinococcus
granulosus larva – личиночная (пузырчатая)
стадия ленточного гельминта E. Granulosus.
Свиньи
заражаются
возбудителем
эхинококкоза алиментарным путем при
проглатывании яиц с кормом и водой.
Полноценное кормление и хорошие условия
содержания животных в значительной
степени предотвращают заражение свиней
даже в молодом возрасте. Установлено, что
наиболее вероятным местом заражения
животных служат дворы и свинарники, куда
имеют
доступ
собаки,
больные
эхинококкозом.
Одной
из
особенностей
распространения
эхинококкоза
свиней
является наличие штамма, приспособленного
к этому виду животных.
Нематодозы.
В пищеварительном
канале свиней и кабанов паразитирует
значительное
количество
круглых
138
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
гельминтов,
относящихся
к
классу
Trichocephalata и др. Многие из них
локализуются в желудке (Physocephalus
sexalatus, Hyostrongylus rubidus,Gnatostomum
hispidium , Ascarops strongylina, Ollulanus suis,
O. Tricuspis, Simondsia paradoxa) или в
кишечнике
(Globocephalus
urosubulatus,
Ascaris
suum,
Trichocephalus
suis,
Oesophagostomum
dentatum,
Macracanthorhynchus hyrudinaceus), вызывая
различной степени патологии у больных
животных.
Все эти возбудители заболеваний у
свиней
широко
распространены
на
территории РФ и в странах ближнего
зарубежья.
Яйца гельминтов свиньи.
1-A. Suum;
2-M. Pudendotectus;
3- M. elongates;
4- Ph. Sexalatus;
5- A.strongylina;
6- Trichocephalus suis;
7-Oesophagostomum dentatum;
8-Globocephalus urosubulatus;
9- Hyostrongylus rubidus;
10- Macracanthorhynchus hirudinaceus.
Аскаридоз
(аскариоз)
свиней.
Заболевание свиней вызывается круглыми
гельминтами семейства Ascsridae, подотряда
Ascaridata. Возбудитель локализуется в
139
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тонком кишечнике и как казуистика в
желчных ходах печени.
Ascaris
suum
–
это
крупная
веретенообразная нематода. Длина самцов 1025 см, самок- 20-40 см. Ротовое отверстие
окружено тремя губами с острыми зубчиками
по краям. У самцов две короткие равной
величины
спикулы.
Яйца
овальные,
размерами (0,06.0,08) х (0,04.0,05) мм, с
толстой бугристой оболочкой, коричневого
цвета. Во внешнюю среду яйца выделяются в
предсегментационной стадии.
Аскарисы – геогельминты, в организме
хозяина развиваются со сложной миграцией
по аскаридному типу. Половозрелые самки
продуцируют ежесуточно до 200 тыс. яиц,
которые с фекалиями выделяются наружу.
При температуре 24-26 градусов и наличии
влаги в яйце развивается личинка до
инвазионной стадии за 21-28 сут. Свиньи
заражаются при заглатывании инвазионных
яиц с кормом или водой. Источник
распространения аскориоза – взрослые
свиньи, своевременно не подвергшиеся
дегельминтизации. Заражение происходит
главным образом в свинарнике или загонах
при заглатывании яиц аскариды с кормом
или водой из загрязненных кормушек и с
пола. Поросята заражаются, слизывая с
вымени и сосков матери инвазионные яйца, а
также поедая корм из загрязненных
140
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кормушек. Источником заражения могут
служить и загоны во время прогулок вблизи
свинарника. У подсвинков 3-5 месячного
возраста в неблагополучных хозяйствах
достигает 97-98%. Неполноценное кормление
(недостаток витаминов А и В) способствует
массовому заражению поросят. Причиной
столь высокой степени заражения молодняка
служит частое поедание ими земли из-за
нехватки в организме минеральных веществ, а
также отсутствие напряженного иммунитета.
Трихоцефалез
свиней.
Вызывают
нематоды
семейства
Trichocephalidae,
подотряда Trichocephalata. Локализация –
слепая кишка, частично – ободочная.
Возбудитель. Trichocephalus suis – власоглав,
светло-серого цвета, длиной 33-53 мм.
Передний конец тонкий, хвостовой – толстый.
Половое отверстие у самок открывается на
границе передней и задней частей тела. Яйца
желто – коричневого цвета, бочкообразной
формы, с толстой оболочкой, (0,05,.0,06) х
(0,04.0,05) мм, с пробочками на полюсах.
Экстенсивность инвазии животных в
некоторых
неблагополучных
хозяйствах
достигает
80-100%
при
высокой
интенсивности
заражения
(3-5
тысяч
экземпляров). В основном возбудителем
трихоцефалеза заражаются поросята –
отъемыши и откормочники в возрасте 2-8
месяцев в свинарниках, на выгульных
141
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
двориках и пастбищах. Это происходит в
теплое время года.
Трихинеллез свиней. Трихинеллез
свиней
и
многих
других
животных
вызывается
нематодами
семейства
Trichinellidae,
подотряда
Trichocephalata.
Локализация личинок – поперечнополосатая
мускулатура (под сарколеммой мышечных
волокон), взрослых гельминтов – тонкая
кишка (в полости и подслизистой – в просвете
либеркюновых желез). В настоящее время
бесспорно
признаются
возбудителями
трихинеллеза два вида: Trichinella spiralis и T.
Pseudospiralis. Длина самцов T. Spiralis в
среднем равна 1,4-1,6мм, самок – 3-4мм. У
самцов спикул нет, у самок половое отверстие
открывается в передней части тела. Самки –
живородящие. Личинки в мышцах достигают
в длину от 639 до 874 мкм. На их головном
конце имеется стилет.
Санитарно-показательное
значение
отдельных родов бактерий группы кишечных
палочек неодинаково. Обнаружение бактерий
рода Escherichia в воде, почве свидетельствует
о свежем фекальном загрязнении, что имеет
большое санитарное и эпидемиологическое
значение. Считают, что бактерии родов
Citrobacter
и
Enterobacter
являются
показателями более давнего (несколько
недель) фекального загрязнения и поэтому
они имеют меньшее санитарно-показательное
142
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
значение по сравнению с бактериями рода
Escherichia. Особый интерес представляют
лактозоотрицателъные варианты кишечной
палочки.
Это
измененные
эшерихии,
утратившие способность сбраживать лактозу.
Наибольшее санитарно-показательное значение имеют кишечные палочки, не растущие
на среде Козера (цитратная среда) и
ферментирующие углеводы при 43-45°С (E.
coli). Они являются показателем свежего
фекального
загрязнения.
В
связи
с
неодинаковым
санитарно-показательным
значением отдельных родов бактерий группы
кишечных палочек их дифференцируют по
определенным признакам.
I. 5. Разложение микроорганизмами
органических остатков и химических
соединений
С микробиологических позиций почва
представляет собой крайне гетерогенную
среду (Д.Г. Звягинцев, 1978, 1987). Благодаря
своей
структурированности
и
микрозональности она рассматривается как набор
различных микросред, в каждой из которых
формируются часто различные условия для
143
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
развития
микроорганизмов.
Управление
микробными популяциями в почве очень
важно (Д.Г. Звягинцев, В.С. Гузев, С.В. Левин,
1986). Микроорганизмы могут разрушать
(кометаболизм) труднодоступные вещества,
когда в среде имеются легкодоступные
органические вещества, как, например, в
сточных водах.
Как показали авторские трехлетние
лизиметрические исследования (1995-1997
гг.), общее микробное число в орошаемых
сточными водами почвах довольно высокое,
что
позволяет
сделать
вывод
о
положительном контакте между микрофлорой почвы и сточных вод (рис. 6), так как
их пищевые потребности удовлетворяются.
Микробиоценоз на
орошаемых сточными
водами полях
Микрофлора
почвы
Микрофлора
сточных вод
Рис. 6. Микробиоценоз на полях орошения
сточными водами
144
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Основным источником гумуса в почве,
кроме пожнивных остатков, служит навоз.
Сточные воды свинокомплекса относятся к
жидким органическим удобрениям. Вносимая
с оросительной водой доза (по азоту как
основному загрязняющему веществу) вполне
обеспечивала нормальные условия для роста
и развития сельскохозяйственных культур, о
чем свидетельствовал объем получаемой
продукции.
Сточные воды свинокомплексов –
представляют собой, в первую очередь,
азотно-калийные
удобрения.
Микроорганизмы нуждаются в источниках азотного
питания. Азот служит материалом для
образования аминных и иминных групп в
молекулах
аминокислот,
пуринов
и
пиримидинов, нуклеиновых кислот и других
веществ клетки.
Для того чтобы иметь достоверную
информацию о воздействии ЭМ-препарата на
свойства
почвы
необходимо
знать
превращения азота и азотных соединений в
почве. Выделяют основные направления,
определяющие круговорот азота в природе.
Некоторую часть атмосферного азота
связывают
свободноживущие
или
находящиеся в симбиозе с растениями
микроорганизмы. Данный процесс обогащает
азотом и почву, и растения. Органические
145
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
азотсодержащие
соединения
в
тканях
растений, попадая в почву, минерализуются
аэробными,
анаэробными
бактериями,
актиномицетами и грибами до аммонийных
соединений, часть растительных остатков
трансформируются в вещество, содержащее
азот, - гумус.
Аммиак, образующийся в почве, навозе
и воде при разложении органического
вещества, быстро окисляется до азотистой, а
затем азотной кислоты нитрифицирующими
бактериями.
Клетки
нитрификаторов
чувствительны к присутствию в среде
органических
соединений.
Нитрифицирующие бактерии - облигатные аэробы.
Нитраты
восстанавливаются
до
молекулярного азота и улетучиваются из
почвы.
Нитрификацию
способны
осуществлять и некоторые гетеротрофные
микроорганизмы, и отдельные виды грибов.
Значительное
количество
азотсодержащих соединений микроорганизмы
ассимилируют, а азот в органических формах
практически недоступен растениям.
Микроорганизмы способны вызывать
как
мобилизационные
процессы
и
накапливать
доступные
для
растений
минеральные азотсодержащие вещества, так
и,
наоборот,
иммобилизационные,
обедняющие почву ценными для растений
соединениями.
146
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Иммобилизация
азота
возникает
вследствие
бурного
развития
микроорганизмов, переводящих азот в белок
цитоплазмы. Биологически закрепленный
азот не теряется из почвы, и после отмирания
микроорганизмов
белковые
вещества
минерализуются и превращаются в аммиак. В
среднем на каждые 100 г разложенного
органического вещества микроорганизмы
потребляют 2 г азота, следовательно, если
содержание азота в органическом веществе
разлагающихся растительных остатков менее
2%, азот будет полностью иммобилизован
клетками микробов, а при большем его
количестве станет накапливаться аммоний. В
осеннее время года иммобилизация полезна,
так как нитраты и аммиак связываются и не
теряются в результате выщелачивания зимой.
В почве окисленные формы азота
(нитраты, нитриты) восстанавливаются до
оксидов азота или молекулярного азота, в
результате
чего часть их теряется.
Восстановление нитратов и нитритов до
газообразных
азотных
соединений
происходит в результате денитрификации
(биологической и химической).
Внесение
богатых
азотными
соединениями
сточных
вод
на
поля
значительно улучшает азотное питание
растений в первые годы. В свежем навозе
размножается огромная масса, в основном
147
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
неспорообразующих,
микроорганизмов.
Многочисленна
группа
аэробных
и
анаэробных микроорганизмов, разлагающих
целлюлозу и нитрификаторов, проявляющих
активность в поверхностном слое, куда
проникает необходимый им кислород. Навоз
и сточные воды оказывают благоприятное
действие на
все группы сапрофитного
микронаселения почвы и служат прямым
источником
образования
гумуса.
При
благоприятных условиях (наличие тепла,
влаги и др.) количество микроорганизмов и
их активность возрастают. Усиливается распад
гумуса, а, следовательно, увеличивается
мобилизация азота и других элементов, что
наблюдается
при
внесении
препарата
эффективных микроорганизмов. Отмечается
большая подвижность азотных соединений и
меньшая - фосфорных и калийных.
Д.Н. Прянишников показал, что
нитраты и аммиак - равноценные источники
азотного питания растений. Однако нитраты
не поглощаются почвенными коллоидами и
могут вымываться из почвы, что сильно
проявляется на орошаемых землях. Большие
потери азота обусловлены денитрификацией,
вызываемой
микроорганизмами.
Повышенная
влажность
почвы
усиливает
восстановительные процессы и потери азота
из почвы.
148
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Самый доступный источник азота для
многих микроорганизмов - ионы аммония и
аммиак, достаточно быстро проникающие в
клетку и трансформирующиеся в амино- и
иминогруппы. Усвояемость органических
источников азота различна.
Фосфор также необходим микроорганизмам, так как входит в состав
органических
соединений
клетки
(нуклеиновые
кислоты,
фосфолипиды,
коферменты и др.). Ряд органических
соединений фосфора используются в живых
организмах как аккумуляторы энергии. Без
фосфора микроорганизмы не развиваются.
Фосфор встречается в составе органических
веществ только в окисленном состоянии
Н3РО4. Он поступает в клетки в виде
молекулы фосфорной кислоты, в неизменной
форме участвует в различных биохимических
превращениях.
Калий играет существенную роль в
углеводном обмене микрофлоры и синтезе
клеточного вещества. Источником калия
являются его соли.
Микроорганизмам необходимы также
микроэлементы, которые входят в состав
ферментов (например, Сu входит в состав
порфиринов,
участвующих
в
переносе
кислорода в процессах дыхания, и др.).
Органические
соединения,
находящиеся в почве и сточных водах,
149
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
усваиваются микроорганизмами, тип питания
которых хемотрофный. Хемооргано-гетеротрофия - тип питания, характерный для
аэробов и анаэробов, получающих энергию и
углерод из органических соединений. У
микроорганизмов
отмечена
также
и
миксотрофия, при которой используются
различные возможности питания, например,
окисляя
органические
и
минеральные
соединения и т.д.
Питательные вещества, поступившие
внутрь клетки микроорганизма, участвует в
различных химических реакциях, т.е. в
метаболизме.
В
сточных
водах
свинокомплекса
питательные
вещества
находятся
в
доступной
форме
и
перерабатываются
микроорганизмами
комплекса в чистые гуминовые вещества.
Микроорганизмы, в свою очередь, оказывают
влияние на поступление питательных веществ
в растительные организмы. При этом
улучшается рост и развитие растений,
возрастает урожайность, а значит, большее
количество химических веществ выносится из
почвы. Внесение препарата эффективных
микроорганизмов активизирует превращения
веществ, поступающих со сточными водами, и
ускоряет поступление их в растения.
Таким образом, ускоряется механизм
превращения азота, фосфора и калия и
наблюдается
снижение
биогенного
150
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
загрязнения, а также интенсификация
самоочищения почвы.
Кроме того, в процессе ферментации за
счет микробиологических преобразований
происходит гибель патогенных и условнопатогенных микроорганизмов, гельминтов, а
также простейших, исчезает неприятный
запах.
Технология переработки органического
сырья
с
использованием
препарата
эффективных микроорганизмов не требует
существенных производственных затрат и
дорогостоящего
оборудования.
Внесение
микроорганизмов
осуществляется
с
использованием
обычных
сельскохозяйственных машин, в нашем случае ДДН-70
(при поливе сточными водами).
В то же время интенсификация
микробиологических процессов в почве с
целью ускорения круговорота веществ и
увеличения
поступления
питательных
веществ в растения стояла на первом месте
при
экстенсивном
развитии
сельского
хозяйства. Сейчас же ясно, что подавление
микробиологических процессов с целью
сохранения
в
почве
органического
вещества, более сложная проблема.
Введенные в почву микроорганизмы
должны успешно существовать и оказывать
реальное положительное воздействие на
экосистему.
Использование
препарата
151
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
эффективных микроорганизмов позволяет
сохранить качество окружающей среды,
получить экологически безопасные корма для
сельскохозяйственных животных, сохранить
биосферные взаимосвязи и цепи, созданные
природой, а также способствует биологизации
земледелия, восстановления плодородия и
экологически безопасного использования
почвы.
Микроорганизмы могут участвовать в
деструкции
различных
химических
соединений, поступивших в почву, например,
с гербицидами, и трансформирвоать гумус.
Гербициды
широко
применяются
при
выращивании
различных
сельско«хозяйственных культур, но их остатки могут
долго сохраняться в почве (до 18 мес., как
отмечают Е.З. Теппер, В.К. Шильникова и
Г.И. Переверзева, 2004).
Таким образом, роль микроорганизмов
в почвах велика и разнообразна и знание
экологических взаимоотношений микрофлоры в почве является необходимым
условием
при
решении
вопроса
об
экологически безопасном использовании
сельскохозяйственных
угодий
при
выращивании кормовых культур.
152
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
I. 6. Питательная агаризированная
среда
«»…микробы вовлекают в
биологический
круговорот веществ не только
минеральные вещества почвы,
но и соли, поступающие в нее с
удобрениями, если их не успелют
к тому времени усвоить
растения»
А.В. Прянишников (1957)
В микробиологических исследованиях
использовался для высева бактерий агар
микробиологический
для
изготовления
плотных и полужидких питательных сред.
Немецкий микробиолог Вальтер Хессе
был первым, кто использовал агар-агар как
питательную
среду
для
выращивания
бактерий и написал об этом в 1884 году (Über
die quantitative Bestimmung der in der Luft
enthaltenen Mikroorganismen. In: Mitteilungen
aus dem Kaiserlichen Gesundheitsamte. Bd. 2,
1884, S. 182—207). Эта идея была подана ему
153
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
его женой, госпожой Фанни Ангелиной Хессе,
которая
использовала
агар-агар
для
изготовления фруктового желе, наученная
этому иммигрировавшим с Явы соседомголландцем.
Агар-агар
получают
из
морских
водорослей
(анфельция,
геллидиум,
грациллярия, эухеум). Еще в начале 1990-х гг.
в России было свернуто производство
студнеобразователя агар-агара, который в
настоящее время практически полностью
закупается за рубежом.
Для проведения микробиологических
исследований
агар
микробиологический
закупался в Московской «Аптеке Пастера»,
соответствующий ГОСТу 17206-96 Агар
микробиологический (рис. 7 и 8).
Представляет собой смесь двух кислых
полисахаридов, содержащихся в клеточных
стенках красных водорослей. Имеет хорошую
всхожесть, высокую степень прозрачности,
экономичный расход (10 г на литр), что
позволяет широко его использовать для
микробиологических
(бактериологических)
исследований.
Агар представляет собой желтоватобелый порошок или пластинки. Содержит
около 1,5-4 % минеральных солей, 10—20 %
воды и 70—80 % полисахаридов, в составе
которых выявлены D- и L-галактозы, 3,6154
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ангидрогалактозы, пентозы, D-глюкороновая
и пировиноградная кислоты.
Рис. 7.
amansii
Красная водоросль Gelidium
155
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 8. Агар микробиологический,
расфасованный в пакеты по 0,5 кг
Из агара экстрагированы агароза и
амилопектин.
Агар-агар не растворим в холодной
воде. Он полностью растворяется только при
температурах от 95 до 100оС. Горячий раствор
является прозрачным и ограниченно вязким.
При охлаждении до температур 35—40
градусов он становится чистым и крепким
гелем, который является термообратимым.
При нагревании до 85—95оС он опять
становится
жидким
раствором,
снова
о
превращающимся в гель при 35-40 С.
Для получения плотных питательных
сред
агар
добавляют
в
конечной
концентрации от 1,5 до 3 %, полужидких —
0,3—0,7 % (вес/объѐм). Агар не расщепляется
156
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
большинством
микроорганизмов
при
культивировании.
Полноценный продукт не ингибирует
рост микроорганизмов и не изменяет
питательную ценность сред.
Неочищенный агар может привести к
образованию неполноценного геля и даже
ингибиции роста микроорганизмов. Поэтому
для иммунологических и бактериологических
целей надо использовать вымороженный
осветлѐнный агар ГОСТ-17206-96 высшего и
первого сорта с прочностью геля не ниже 320
г/см².
Приготовленный агар в качестве
питательной среды для микроорганизмов
заливается в стерильные чашки Петри (рис. 9,
10, 11, 12).
Рис. 9. Чашка
Петри,
используемая в
микробиологичес
ких
исследованиях
Рис. 10. Застывшая
агаризированная
питательная среда в
чашке Петри
157
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 11.
Питательная
среда Эндо для
выявления
энтеробактерий
Для выделения прихотливых видов
бактерий в среды вносят питательные
вещества (кровь, сыворотку, дрожжевой
экстракт и др.), а также поглотители
токсических метаболитов, образующихся
при росте бактерий (например, древесный
уголь).
Рис. 11. Колония микроорганизмов на
питательных средах
158
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 12.
Хранение агара в
чашках Петри
Предпочтительно
использование
стандартизованных сухих питательных сред
промышленного производства.
При использовании промышленных
сухих питательных сред их приготавливают в
соответствии с указаниями изготовителя на
этикетке.
В этом случае следует соблюдать способ
применения и срок хранения питательных
сред, указанные на упаковках.
Сухие питательные среды хранят в
сухих помещениях, в темноте, при комнатной
температуре. Открытые упаковки тщательно
закупоривают. Среды с измененным внешним
видом (уплотненные, с комками), а также с
истекшим сроком годности не используют.
Для
приготовления
растворов,
реактивов и питательных сред применяют
воду дистиллированную по ГОСТу 6709-72.
Питательные среды готовят в посуде из
инертного материала.
159
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Учитывая возможное изменение рН
питательных сред после кипячения и
стерилизации, окончательный контроль рН
проводят в готовой среде при температуре
25°С с использованием индикаторной бумаги.
После
стерилизации
питательные
среды оставляют для охлаждения при
комнатной температуре. При необходимости
розлива в чашки Петри среды охлаждают до
температуры (50—60)°С.
Температура сред, хранящихся в
холодильнике, перед посевом должна быть
доведена до комнатной.
Предпочтительно
использование
стандартизованных сухих питательных сред
промышленного производства.
При использовании промышленных
сухих питательных сред их приготавливают в
соответствии с указаниями изготовителя на
этикетке.
В этом случае следует соблюдать способ
применения и срок хранения питательных
сред, указанные на упаковках.
Сухие питательные среды хранят в
сухих помещениях, в темноте, при комнатной
температуре. Открытые упаковки тщательно
закупоривают. Среды с измененным внешним
видом (уплотненные, с комками), а также с
истекшим сроком годности не используют.
160
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для
приготовления
растворов,
реактивов и питательных сред применяют
воду дистиллированную по ГОСТу 6709-72.
Питательные среды готовят в посуде из
инертного материала.
Учитывая возможное изменение рН
питательных сред после кипячения и
стерилизации, окончательный контроль рН
проводят в готовой среде при температуре 25
°С с использованием индикаторной бумаги.
После
стерилизации
питательные
среды оставляют для охлаждения при
комнатной температуре. При необходимости
розлива в чашки Петри среды охлаждают до
температуры (50—60) °С.
Температура сред, хранящихся в
холодильнике, перед посевом должна быть
доведена до комнатной.
Питательный бульон готовят из сухого
препарата промышленного производства по
способу, указанному на этикетке.
Питательный бульон (десятикратный)
для колифагов готовят путем увеличения в 10
раз навески сухого препарата, указанной на
этикетке.
Питательный агар готовят из сухого
препарата промышленного производства по
способу,
указанному
на
этикетке.
Питательный
агар
для
определения
колифагов
прямым
методом
готовят,
увеличивая навеску сухого препарата в 2 раза
161
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
от прописи. Питательный агар запрещается
выдерживать в расплавленном состоянии
более 8 ч. Оставшийся неиспользованным
агар повторному расплавлению не подлежит.
Полужидкий питательный агар готовят
следующим образом: сухой питательный
бульон (15 г) и агар микробиологический (3 г)
растворить при нагревании в 1000 мл
дистиллированной воды. Довести рН до 7,0—
7,2, разлить в пробирки и стерилизовать
автоклавированием при 121 °С в течение 15
мин.
Питательный агар со стрептомицином
готовят из расчета содержания 100 мкг
стрептомицина на 1 мл питательного агара,
приготовленного по стандартной прописи.
Стерильно на стерильной дистиллированной
воде готовят раствор стрептомицина в
концентрации 10 мг на 1 мл. В готовый
питательный агар, отмеренный по объему и
остуженный до температуры (45—49) °С,
вносят приготовленный стерильный раствор
стрептомицина из расчета 0,1 мл на 10 мл
питательного агара. Разливают в пробирки
для
приготовления
скошенного
агара.
Повторное расплавление питательной среды
со стрептомицином запрещается.
Фуксин-сульфитную
среду
Эндо
готовят из сухого препарата по способу,
указанному на этикетке. Если на поверхности
среды заметны следы влаги, чашки перед
162
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
посевом
необходимо
подсушить.
Срок
хранения чашек со средой не более 2—3 суток
в темноте, если производителем не оговорены
другие сроки.
Для повышения дифференцирующих
свойств среды в готовую и охлажденную до
(60—70)°С среду перед разливкой в чашки
допускается прибавлять на 100 мл среды 0,2
мл 5 %-ного спиртового раствора основного
фуксина. Срок хранения раствора фуксина не более 1 мес.
Лактозо-пептонная среда: 10 г пептона,
5 г натрия хлористого, 5 г лактозы растворяют
при нагревании в 1 л дистиллированной воды.
После растворения ингредиентов устанавливают рН 7,4—7,6, разливают по 10 мл в
пробирки, стерилизуют при (112 ±2)°С 12 мин.
Для
приготовления
концентрированной лактозо-пептонной среды все
ингредиенты, кроме воды, увеличивают в 10
раз, разливают по 1 мл в пробирки и по 10 мл
во флаконы.
Полужидкая среда с лактозой из сухого
препарата готовится по способу, указанному
на этикетке. Срок хранения - не более 2
недель при комнатной температуре. Посев
производят уколом до дна пробирки. При
образовании кислоты цвет питательной среды
изменяется в соответствии с использованным
индикатором. При газообразовании газ
скапливается или по уколу, или на
163
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
поверхности, или в толще среды появляются
разрывы. При инкубации посевов более 5 ч
газ может улетучиться. В таких случаях на
присутствие газа указывают оставшиеся в
толще среды ―карманы‖ - потемнения среды
на месте бывшего пузырька газа.
Полужидкая
среда
с
лактозой
готовится при отсутствии сухого препарата. В
1 л дистиллированной воды растворяют 10 г
пептона, 5 г натрия хлористого, (4-5) г агарагара, доводят до кипения, устанавливают рН
7,2—7,4, добавляют 1 мл 1,6%-ного спиртового
раствора
бромтимолового
синего.
Стерилизуют при (120±2)°С 20 мин. В
расплавленную среду вносят 5 г лактозы,
нагревают
до
кипения,
разливают
в
стерильные пробирки на; высоту (3—5) см и
стерилизуют при (112±2)°С 12 мин. Срок
хранения - не более 2 недель при комнатной
температуре.
Правильно
приготовленная
среда
зеленого цвета с синеватым оттенком (цвет,
бутылочного стекла). При образовании
кислоты цвет среды изменяется на желтый.
Лактозо-пептонную среду готовят с
добавлением 1 мл 1,6%-ного спиртового
раствора бромтимолового синего на 1 л и
разливают по (3—5) мл в пробирки с
поплавком.
Железо-сульфитный агар готовится
следующим образом. В 1000 мл стерильного
164
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
расплавленного питательного агара (по п. 5.4)
добавляют 10 г глюкозы, нагревают до
растворения, разливают мерно во флаконы,
автоклавируют при (112 ± 2)°С 12 мин
(основная среда). 20 %-ный раствор сульфита
натрия (Na2SO3) и 8 %-ный раствор железа
серно-кислого закисного (FеSO4) или железа
хлористого (FeCl2) готовят непосредственно
перед употреблением в стерильной посуде на
стерильной дистиллированной воде. Раствор
сульфита натрия нагревают до полного
растворения. Перед выполнением анализа в
100 мл расплавленной основной среды вносят
5 мл 20 %-ного раствора сульфита натрия,
перемешивают, затем вносят 1 мл 8 %-ного
раствора сернокислого железа, перемешивают
и стерильно разливают в пробирки высоким
столбиком (12—15) см для работы методом
мембранной фильтрации или во флаконы для
работы методом прямого посева.
Микробиологические анализы воды
выполняются в соответствии с Методическими указаниями, ниже приведены
некоторые методы исследований, использованные в работе.
Определение
общего
числа
микроорганизмов, образующих колонии на
питательном агаре.
Метод определяет в питьевой воде
общее число мезофильных аэробных и
факультативно анаэробных микроорганизмов
165
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(ОМЧ), способных образовывать колонии на
питательном агаре при температуре 37°С в
течение 24 ч, видимые с увеличением в 2 раза.
Из каждой пробы делают посев не
менее двух объемов по 1 мл.
После тщательного перемешивания
пробы воды вносят по 1 мл в стерильные
чашки Петри, слегка приоткрывая крышки.
После внесения воды в каждую чашку
вливают (8—12) мл (на чашку диаметром 90—
100 мм) расплавленного и остуженного до
(45—49)°С
питательного
агара
после
фламбирования края посуды, в которой он
содержится.
Затем
быстро
смешивают
содержимое чашек, равномерно распределяя
по всему дну, избегая образования пузырьков
воздуха, попадания агара на края и крышку
чашки. Эту процедуру производят на
горизонтальной поверхности, где чашки
оставляют до застывания агара.
Расплавленный
агар
на
период
проведения анализа помещают в водяную
баню или термостат, поддерживающие
температуру (45—49)°С.
После застывания агара чашки с
посевами помещают в термостат вверх дном и
инкубируют при температуре (37±1)°С в
течение (24 ±2) ч.
Подсчитывают все выросшие на чашке
колонии, наблюдаемые при увеличении в 2
раза. Учитывают только те чашки, на которых
166
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
выросло не более 300 изолированных
колоний.
Количество колоний на обеих чашках
суммируют и делят на два. Результат
выражают
числом
колониеобразующих
единиц (КОЕ) в 1 мл исследуемой пробы воды.
Если на одной из 2 чашек подсчет
невозможен, результат выдают на основании
учета колоний на одной чашке. Если на двух
чашках имеет место рост расплывчатых
колоний, не распространяющийся на всю
поверхность чашки, или выросло более 300
колоний и анализ нельзя повторить,
подсчитывают сектор чашки с последующим
пересчетом на всю поверхность. В этих
случаях в протоколе отмечают ―число КОЕ/
мл - ориентировочно‖.
Если подсчет колоний на чашках
невозможен, то в протоколе отмечают
―сплошной рост‖.
Определение
общих
и
термотолерантных колиформных бактерий
методом мембранной фильтрация (основной
метод)
Общие колиформные бактерии (ОКБ) грамотрицательные,
оксида-зоотрицательные, не образующие спор палочки, способные
расти на дифференциальных лактозных
средах, ферментирующие лактозу до кислоты,
альдегида и газа при температуре (37 ± 1)°С в
течение (24—48) ч.
167
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Термотолерантные
колиформные
бактерии (ТКБ) входят в число общих
колиформных бактерий, обладают всеми их
признаками и, кроме того, способны
ферментировать
лактозу
до
кислоты,
альдегида и газа при температуре (44 ± 0,5)°С
в течение 24 ч.
Метод
основан
на
фильтрации
установленного
объема
воды
через
мембранные фильтры, выращивании посевов
на дифференциальной питательной среде с
лактозой и последующей идентификации
колоний по культуральным и биохимическим
свойствам.
При исследовании питьевой воды
анализируют 3 объема по 100 мл.
При
получении
стабильных
отрицательных
результатов
допустима
фильтрация 300 мл воды через один фильтр.
При фильтрации воды неизвестного
качества
целесообразно
увеличение
количества
фильтруемых
объемов
для
получения изолированных колоний на
фильтре (например, 10, 40, 100, 150 мл воды).
Отмеренный объем воды фильтруют
через мембранные фильтры с соблюдением
требований.
Фильтры помещают на среду Эндо.
Чашки с фильтрами ставят в термостат дном
вверх и инкубируют посевы при температуре
(37 ± 1)°С в течение (24 ± 2) ч.
168
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Если на фильтрах нет роста или
выросли колонии пленчатые, губчатые,
плесневые,
прозрачные,
расплывчатые,
выдают отрицательный ответ: отсутствие ОКБ
и ТКБ в 100 мл исследуемой воды. Анализ
заканчивают через 24 ч.
Если на фильтрах обнаружен рост
изолированных
типичных
лактозоположительных колоний: темно-красных, красных
с металлическим блеском или без него или
других подобного типа колоний с отпечатком
на обратной стороне фильтра, подсчитывают
число колоний каждого типа отдельно и
приступают к подтверждению их принадлежности к ОКБ и ТКБ.
Для подтверждения наличия ОКБ
исследуют:
- все колонии, если на фильтрах
выросло менее 5 колоний;
- не менее 3—4 колоний каждого типа.
Для подтверждения наличия ТКБ
исследуют все типичные колонии, но не более
10. Каждую выбранную изолированную
колонию исследуют на:
- наличие оксидазной активности;
принадлежность
к
Граму
(микроскопия
окрашенного
по
Граму
препарата или постановка теста Грегерсена);
- ферментацию лактозы до кислоты и
газа.
169
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Постановка оксидазного теста
Полоску
фильтровальной
бумаги
помещают в чистую чашку Петри и
смачивают 2—3 каплями реактива для
оксидазного теста по п. 5.7. Готовые
бумажные системы смачивают дистиллированной водой. Часть изолированной
колонии стеклянной папочкой или платиновой петлей (металлическая петля из
нихрома может дать ложноположительную
реакцию)
наносят
штрихом
на
подготовленную фильтровальную бумагу.
Реакция считается положительной, если в
течение 1 мин появляется фиолетовокоричневое или синее окрашивание штриха.
При отрицательной реакции цвет в месте
нанесения культуры не меняется. При
положительном результате эту колонию из
дальнейшего исследования исключают.
Если при исследовании колоний,
окрашенных в темно-красный цвет, получают
недостаточно четкий результат, необходимо
пересеять культуру со среды Эндо на
питательный агар. После инкубации тест
повторяют.
Определение принадлежности к Граму
Из оксидазоотрицательной колонии
делается мазок, окрашивается по Граму и
микроскопируется.
На обезжиренное спиртом предметное
стекло наносят петлей 1 каплю дистил170
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лированной
воды,
вносят
небольшое
количество культуры из анализируемой
колонии и распределяют по поверхности
стекла. Мазок высушивают при комнатной
температуре и фиксируют трехкратным
проведением через пламя горелки. На
препарат
накладывают
полоску
фильтровальной бумаги и на нее наливают
карболовый раствор генциана фиолетового на
(0,5—1) мин, снимают бумагу, наливают
раствор Люголя на (0,5—1) мин, сливают
раствор Люголя и стекло промывают в
этиловом спирте в течение (0,5—1) мин, пока
не перестанет отходить краситель. Затем
стекло тщательно промывают водой и
докрашивают в течение (1—2) мин фуксином
Циля, разведенным 1:10 дистиллированной
водой. После промывания и просушивания
препарата мазок микроскопируют.
Приготовление
реактивов
для
окраски по Граму.
Грамотрицательные микроорганизмы
имеют розовую окраску, грамположительные
окрашиваются в синий цвет. Колиформные
бактерии являются грамотрицательными
палочками.
Окраска по Граму может быть заменена
тестом
Грегерсена,
не
требующим
использования оптики.
Тест Грегерсена: в капле 3 %-ного
водного раствора КОН на предметном стекле
171
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
эмульгируют бактерийную массу, взятую с
плотной среды. После нескольких секунд
перемешивания петлей взвесь ослизняется и
за петлей тянутся слизистые нити, что
указывает на принадлежность испытуемой
культуры или колонии к грамотрицательному
виду.
У
грамположительных
бактерий
слизистые нити не образуются - реакция
отрицательная.
Определение ферментации лактозы
Оставшуюся
часть
оксидазоотрицательной грамотрицательной изолированной колонии засевают параллельно в
две пробирки с лактоз-ной средой:
- для подтверждения наличия ОКБ
посев инкубируют при температуре (37 ± 1)°С
в течение 48 ч;
- для подтверждения наличия ТКБ
посев осуществляют в среду, предварительно
прогретую до температуры (43—44) °С, и
инкубируют при температуре (44 ± 0,5) °С в
течение 24 ч.
Первичный учет образования кислоты
и газа на подтверждающих полужидких
средах и СИБ возможен через (4-6) ч. При
обнаружении
кислоты
и
газа
дают
положительный ответ. При отсутствии
кислоты и газа или при наличии только
кислоты
пробирки
с
посевами
для
окончательного учета ТКБ оставляют до 24 ч.
Пробирки с посевами для подтверждения
172
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
наличия ОКБ после просмотра через 24 ч и
получения
отрицательного
результата
оставляют для окончательного учета до 48 ч.
Если колония, подлежащая исследованию, незначительных размеров, ее
пересевают на скошенный питательный агар
и после инкубации в течение (18-24) ч
выполняют
все
необходимые
подтверждающие тесты.
Если на части или на всей поверхности
фильтра наблюдается наложение колоний
или сплошной рост, выполняют оксидазный
тест путем помещения мембранного фильтра
на кружок фильтровальной бумаги большего
диаметра, чем фильтр, обильно смоченный
реактивом, или на диск СИБ-оксидаза,
смоченный дистиллированной водой. При
появлении первых признаков реакции, но не
более чем через 5 мин, мембранный фильтр
переносят обратно на среду Эндо. После
четкого проявления реакции определяют
результат.
При
появлении
фиолетовокоричневого или синего окрашивания (в
зависимости от примененного реактива)
оксидазный тест считают положительным.
Если на фильтрах все колонии
оксидазоположительные, они не учитываются
и выдают ответ об отсутствии ОКБ и ТКБ и
завершают анализ.
При
отрицательной
оксидазной
реакции проводят рассев до получения
173
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
изолированных колоний и подтверждают их
принадлежность к ОКБ и ТКБ (анализ
качественный).
Грамотрицательные колонии учитываются как ОКБ при отрицательном
оксидазном тесте и ферментации лактозы при
температуре 37°С с образованием кислоты и
газа.
Грамотрицательные колонии учитываются
как
ТКБ
при
отрицательном
оксидазном тесте и ферментации лактозы при
температуре 44°С с образованием кислоты и
газа.
При
отсутствии
общих
и
термотолерантных колиформных бактерий на
всех фильтрах результат записывают ―не
обнаружено КОЕ ОКБ в 100 мл‖ и ―не
обнаружено КОЕ ТКБ в 100 мл‖.
В
случае
идентификации
всех
выросших подозрительных колоний число
колониеобразующих единиц ОКБ и ТКБ
подсчитывают на всех фильтрах и выражают
результат анализа КОЕ в 100 мл воды.
Вычисление проводят по формуле:
Х=(a х 100):V
(4)
где Х - число колоний в 100 мл; V профильтрованный
объем
воды
через
фильтры, на которых велся учет; а - число
подсчитанных на этих фильтрах колоний в
сумме.
174
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ориентировочный результат может
быть выдан при обнаружении типичных
колиформных колоний на среде Эндо,
образованных
грамотрицательными
оксидазоотрицательными
бактериями.
Окончательный ответ подтверждается по
результатам ферментации лактозы.
Определение
общих
и
термотолетарных колиформных бактерий
титрационным методом
Титрационный метод может быть
использован:
- при отсутствии материалов и
оборудования, необходимых для выполнения
анализа методом мембранной фильтрации;
- при анализе воды с большим
содержанием взвешенных веществ;
- в случае преобладания в воде
посторонней микрофлоры, препятствующей
получению на фильтрах изолированных
колоний общих колиформных бактерий.
Метод
основан
на
накоплении
бактерий после посева установленного объема
воды в жидкую питательную среду, с
последующим
пересевом
на
дифференциальную плотную питательную среду с
лактозой и идентификации колоний по
культуральным и биохимическим тестам.
При исследовании питьевой воды
качественным
методом
(текущий
175
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
санэпиднадзор, производственный контроль)
засевают 3 объема по 100 мл.
При исследованиях воды с целью
количественного определения ОКБ и ТКБ при
повторном анализе производят посев: 3
объемов по 100 мл, 3 объемов по 10 мл, 3
объемов по 1 мл.
Каждый объем исследуемой воды
засевают в лактозо-пептонную среду. Посев
100 мл и 10 мл воды производят в 10 и 1 мл
концентрированной
лактозо-пептонной
среды, посев 1 мл пробы проводят в 10 мл
среды обычной концентрации.
Посевы инкубируют при (37 ± 1)°С в
течение 48 ч. Не ранее 24 час. инкубации
проводят предварительную оценку посевов.
Из емкостей, где отмечено наличие роста
(помутнение) и образование газа, производят
высев бактериологической петлей на сектора
среды Эндо для получения изолированных
колоний.
Емкости
без
наличия
роста
и
образования газа оставляют в термостате и
окончательно просматривают через 48 ч.
Посевы без признаков роста считают
отрицательными и дальнейшему исследованию они не подлежат. Из емкостей, где
отмечено помутнение и образование газа или
только помутнение, делают высев на сектора
среды Эндо.
176
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Посевы на среде Эндо инкубируют при
температуре (37±1)°С в течение (18—20) ч.
При образовании помутнения и газа в
среде накопления и росте на среде Эндо
колоний,
типичных
для
лактозоположительных бактерий: темно-красных или
красных, с металлическим блеском или без
него, выпуклых с красным центром и
отпечатком на питательной среде, дают
положительный ответ на присутствие общих
колиформных бактерий в данном объеме
пробы.
Наличие ОКБ требуется подтвердить:
- если в среде накопления отмечено
только помутнение;
-если
принадлежность
к
лактозоположительным колониям вызывает
сомнение у исследователя, то:
- проверяют наличие отпечатка на
среде
Эндо
после
снятия
петлей
подозрительной колонии;
- выполняют оксидазный тест по п.
8.2.3.2;
- подтверждают принадлежность к
Граму;
-подтверждают
способность
к
газообразованию при посеве изолированных
1—2 колоний каждого типа с каждого сектора
на среду с лактозой по п. 5.6 с последующей
инкубацией посевов при температуре (37±1)°С
в течение (24—48) ч.
177
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При
отсутствии
изолированных
колоний проводят рассев на среду Эндо
общепринятыми
бактериологическими
методами.
Отрицательный ответ дают, если:
- в среде накопления нет признаков
роста;
- на секторах среды Эндо нет роста;
- на секторах среды Эндо выросли не
характерные для колиформных бактерий
колонии (прозрачные с неровными краями,
расплывчатые и т. п.);
-все колонии оказались оксидазоположительными;
-все
колонии
оказались
граммположителъными;
- если в подтверждающем тесте на
среде
с
углеводом
не
отмечено
газообразования.
Для определения термотолерантных
колиформных бактерий работают с секторами
среды
Эндо,
где
выросли
типичные
лактозоположительные колонии. Делают
посев 2—3 изолированных колоний каждого
типа с каждого сектора в пробирки с любой из
лактозных сред.
Среду перед посевом нагревают на
водяной бане или в термостате до 44 °С.
Немедленно
после
посева
пробирки
помещают в термостат и инкубируют при
178
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
температуре (44 ± 0,5)°С в течение 24 ч.
Допускается просмотр посевов через (4—6) ч.
При образовании газа в среде
накопления,
росте
на
среде
Эндо
лактозоположительных
бактерий
и
выявлении способности этих бактерий
ферментировать лактозу до кислоты и газа в
течение 24 ч при температуре 44 °С дают
положительный ответ на наличие в этом
объеме пробы воды ТКБ. Во всех остальных
случаях дают отрицательный ответ.
Допустимо для ускорения выдачи
ответа на присутствие ТКБ производить высев
1 мл из объемов среды накопления, где
отмечено помутнение и газообразование в
пробирке с лактозо-пептонной средой с
поплавком
по
п.
5.6
и
прогретой
предварительно до температуры 44 °С.
Посевы выдерживают в термостате при
температуре (44±0,5)°С в течение 24 ч. При
обнаружении
кислоты
и
газа
дают
положительный ответ.
При исследовании 3 объемов по 100 мл
результаты оцениваются качественно и при
обнаружении ОКБ и ТКБ хотя бы в одном из 3
объемов, делается запись в протоколе
―обнаружены в 100 мл‖.
При исследовании количественным
методом определяют наиболее вероятное
число (НВЧ) ОКБ и ТКБ.
179
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Результат
сообщают
без
доверительного интервала.
При отрицательном ответе на наличие
ОКБ и ТКБ во всех исследованных объемах
выдают заключение в протоколе ―не
обнаружены в 100 мл‖.
Определение прямым посевом
Железо-сульфитный агар во флаконах
и пробу воды готовят по общепринятым
методикам.
В стерильные пробирки вносят:
- по 10 мл в 2 пробирки (объемом не
менее 30 мл) или
- по 5 мл в 4 пробирки (объемом по 15
мл).
Посевы заливают горячим железосульфитным
агаром
в
количестве,
превышающем объем воды в 2 раза. Среду
заливать по стенке пробирки, избегая
образования пузырьков воздуха. После этого
пробирку быстро охлаждают, помещая ее в
емкость с холодной водой для создания
анаэробных условий. Посевы инкубируют при
(44 ± 1) °С в течение (16-18) ч.
Количественному
учету
подлежат
только
те
посевы,
где
получены
изолированные
колонии.
Подсчитывают
черные колонии, выросшие как на фильтрах,
так и в толще питательной среды.
Результат анализа выражают числом
колониеобразующих единиц (КОЕ) спор
180
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сульфитредуцирующих клостридий в 20 мл
воды.
При отсутствии роста черных колоний
на всех фильтрах дают ответ ―не обнаружено в
20 мл воды‖.
При невозможности учета колоний изза сливного роста результат оценивается как
качественный,
в
протоколе
отмечают
―обнаружено в 20 мл‖. При необходимости
получения
количественного
результата
анализ повторяют.
Определение колифагов
Колифаги - бактериальные вирусы,
способные лизировать Е. coli и формировать
при температуре (37 ± 1)°С через (18 ±2) ч
зоны лизиса бактериального газона (бляшки)
на питательном агаре.
Титрационный метод определения
колифагов
Определение колифагов в питьевой
воде
заключается
в
предварительном
накоплении колифагов в среде обогащения на
культуре Е. coli и последующем выявлении
зон лизиса (просветления) газона Е. coli на
питательном агаре.
Метод предназначен для проведения
текущего контроля качества воды.
Подготовка тест-культуры Е. coli K12
StrR.
На всех этапах исследования используют бактериальную взвесь, приготовленную
181
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
следующим образом: культуру Е. coli засевают
в пробирку со скошенным питательным
агаром со стрептомицином. Через (18 ±2) ч
инкубации
при
температуре
(37±1)°С
произвести смыв бактерий с косяка 5 мл
стерильного физиологического раствора (0,85
%-ный раствор NaCl) и по стандарту мутности
готовят взвесь Е. coli в концентрации 109
бактериальных клеток в 1 мл.
Допускается использование 4-часовой
бульонной культуры Е. coli, полученной путем
подращивания в термостате при температуре
37°С. Концентрация 109 бактериальных
клеток Е. coli содержится в 2 мл.
В исследуемую пробу воды объемом
100 мл вносят 10 мл 10-кратного питательного
бульона и 1 мл подготовленного смыва тесткультуры или 2 мл 4-часовой бульонной
культуры.
Для контроля культуры 0,1 мл смыва
бактерий Е. coli (или 0,2 мл 4-часовой
бульонной культуры) помещают в чашку
Петри и заливают питательным агаром.
Исследуемую пробу воды (100 мл) и
чашку Петри с контролем Е. coli помещают в
термостат и инкубируют при температуре (37
± 1) °С в течение (18 ± 2) ч.
После инкубации из исследуемой
пробы воды отливают в пробирку 10 мл и
добавляют 1 мл хлороформа.
182
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Пробирку
закрывают
стерильной
резиновой
или
силиконовой
пробкой,
энергично встряхивают для равномерного
распределения хлороформа по объему пробы
и оставляют при комнатной температуре не
менее 15 мин до полного осаждения
хлороформа.
В предварительно расплавленный и
остуженный до (45—49)°С питательный агар
добавляют приготовленный смыв бактерий Е.
coli из расчета 1,0 мл смыва (или 2 мл 4часовой бульонной культуры) на 100 мл агара.
В стерильную чашку Петри пипеткой
из пробирки переносят 1 мл обработанной
хлороформом пробы (не касаясь хлороформа)
и заливают смесью расплавленного и
остуженного до (45—49) °С питательного
агара объемом.(12—15) мл, а также одну
дополнительную чашку Петри для контроля
культуры Е. coli и осторожно покачивают для
равномерного перемешивания пробы воды и
агара. Для полного застывания чашки
оставляют
на
столе
при
комнатной
температуре на 10 мин. После застывания
чашки переворачивают и помещают в
термостат на (18 ±2) ч при 37 °С.
При выполнении серии проб ставится
общий контроль для всей серии.
Просмотр посевов осуществляют в
проходящем свете.
183
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Проба считается положительной при
наличии полного лизиса, просветления
нескольких бляшек, одной бляшки на чашке с
пробой воды при отсутствии зон лизиса на
контрольной чашке.
В протоколе анализа отмечается:
колифаги обнаружены или не обнаружены в
100 мл воды (результат качественный).
При наличии зон лизиса в контроле
культуры результат считается недействительным.
Исследуемую пробу воды в количестве
100 мл разлить на 6 объемов: 1 флакон 50 мл
и 5 пробирок по 10 мл. В 50 мл пробы
добавить 5 мл десятикратного питательного
бульона и 0,5 мл смыва (или 1 мл 4-часовой
бульонной культуры) бактерий Е. coli. В
каждые 10 мл пробы внести по 1 мл
десятикратного питательного бульона и 0,1 мл
смыва (или 0,2 мл 4-часовой бульонной
культуры) бактерий Е. coli.
Для контроля культуры ОД мл смыва
бактерий (или 0,2 мл 4-часовой бульонной
культуры) Е. coli помещают в чашку Петри и
заливают питательным агаром.
Посевы инкубируют при температуре
(37 ± 1)°С в течение 18±2ч.
После инкубации из объема 50 мл
отлить в пробирку 10 мл. Во все исследуемые
6 объемов добавить по 1 мл хлороформа.
Пробирки закрыть стерильными резиновыми
184
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
или силиконовыми пробками, энергично
встряхнуть для равномерного распределения
хлороформа по объему пробы и оставить при
комнатной температуре не менее 15 мин для
осаждения хлороформа.
В предварительно расплавленный и
остуженный до (45—49) °С питательный агар
добавить приготовленный смыв бактерий Е.
coli из расчета 1,0 мл смыва (или 2 мл 4часовой бульонной культуры) на 100 мл агара.
Приготовленную смесь разлить в чашки
Петри: 1 чашку для контроля культуры Е. coli
на лизогенность и по одной чашке на каждую
исследуемую пробу воды. При одновременном
анализе нескольких проб воды ставится один
контроль культуры Е. coli.
После
застывания
агара
чашки,
предназначенные для посева проб, разделить
на 6 секторов, промаркировать их в
соответствии с исследуемыми объемами. На
каждый сектор из соответствующей пробирки
нанести пастеровской пипеткой (микропипеткой или бактериоло-гической петлей
продольным штрихом) по 1 капле надосадочной жидкости (без хлороформа).
После подсыхания капель чашки с
исследуемыми пробами и контрольную чашку
поместить в термостат при (37 ± 1)°С на (18 ±
2) ч.
Просмотр результатов осуществляется
в проходящем свете.
185
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Учет проводится по наличию зон
просветления (лизиса) на секторах газона Е.
coli.
При применении капельного способа
посева пипеткой образуется зона лизиса в
виде округлого пятна или отдельных бляшек.
При
посеве
продольным
штрихом
бактериологической петлей отмечается лизис
по ходу штриха.
Проба считается положительной при
наличии зоны лизиса хотя бы на одном
секторе при отсутствии зон лизиса на
контрольной чашке.
Оценка
проводится
по
таблице
наиболее
вероятного
числа
(НВЧ)
бляшкообразующих
единиц
(БОЕ).
В
протоколе анализа указывается наиболее
вероятное количество колифагов в 100 мл
воды и диапазон возможных колебаний: НВЧ
БОЕ (нижний предел - верхний предел)
колифагов в 100 мл. Результат полуколичественный.
При
наличии
зон
лизиса
в
контрольной
чашке
результат
считать
недействительным.
Прямой метод определения колифагов
Определение колифагов в питьевой
воде заключается в исследовании нормируемого объема воды (100 мл) путем его
прямого посева и последующего учета зон
186
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лизиса (бляшек) на газоне Е. coli в чашках
Петри с питательным агаром.
Прямой метод выделения колифагов
из
воды
проводят
параллельно
с
титрационным
при
исследованиях
по
эпидемическим показаниям.
В
питательный
агар
двойной
концентрации, расплавленный и остуженный
до (45—49)°С, добавить смыв Е. coli из расчета
2,0 мл смыва (или 4 мл 4-часовой бульонной
культуры) на каждые 100 мл агара,
перемешать. Исследуемые 100 мл воды
разлить по 20 мл в большие пробирки,
нагреть до (35—44)°С и немедленно (не более
чем через 5 мин по достижении требуемой
температуры) разлить в 5 чашек Петри и сразу
же внести в каждую чашку по 20 мл смеси
агара с культурой Е. соli.
Для контроля культуры Е. coli в одну
чашку Петри внести 20 мл стерильной
водопроводной
воды,
предварительно
прогретой до (35—44)°С, залить 20 мл
приготовленного агара с Е. coli и осторожно
перемешать.
Содержимое
чашек
осторожно
перемешать и оставить при комнатной
температуре до застывания. Чашки с
застывшим агаром поместить дном вверх в
термостат и инкубировать при температуре
(37 ± 1)°С в течение (18 ±2) ч.
187
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Просмотр посевов осуществляется в
проходящем свете.
Учет результатов проводят путем
подсчета и суммирования бляшек, выросших
на 5 чашках Петри. Результаты выражают в
бляшко-образующих единицах (БОЕ) на 100
мл пробы воды. В контрольной чашке бляшки
должны отсутствовать.
Наиболее часто зоны лизиса выглядят
прозрачными пятнами на фоне газона тесткультуры питательного агара в виде круглых
изолированных бляшек (от 1 до 5—7) мм в
диаметре с четко выраженными либо
стертыми границами.
При высоких концентрациях фага
наблюдается разная картина лизиса.
Слияние негативных колоний дает
―ажурный‖ газон Е. coli, рост единичных
колоний Е. coli на фоне сплошного лизиса,
либо полное отсутствие роста на чашке.
При прямом посеве возможен лизис,
маскируемый
негомогенно
застывшим
агаром, а также закрытый сопутствующей
микрофлорой.
Капли
конденсата
и
негомогенно застывший при прямом посеве
агар могут приводить к образованию
артефактов на газоне Е. coli, визуально
напоминающих лизис.
Предварительный учет результатов
можно проводить через (5—6) ч инкубации.
На этом этапе при наличии четких зон лизиса
188
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
может быть выдан предварительный ответ о
присутствии колифагов в воде.
Окончательный количественный учет
прямого посева проводится через (18 ± 2) ч.
Результаты
выражают
количеством
бляшкообразующих единиц (БОЕ) на 100 мл
пробы воды.
Если отмечен сливной рост бляшек и
счет затруднителен, то по данным прямого
посева может быть выдан качественный
результат: ―обнаружено в 100 мл воды‖.
При
получении
отрицательного
результата при работе прямым методом
окончательный
ответ
выдается
по
результатам титрадионного метода.
При
наличии
зон
лизиса
в
контрольной чашке результат исследования
считается недействительным.
Отрицательный
контроль
подтверждает
отсутствие
контаминации
фагом питательных сред, лабораторной
посуды, оборудования на этапах подготовки и
проведения анализа, а также позволяет
оценить способность тест-культуры E. соli
давать равномерный газон.
Отрицательным контролем служит
исследование стерильной водопроводной
воды, проводимое аналогично анализируемой
пробе воды. Так, при анализе воды
титрационным методом 10 мл стерильной
водопроводной
воды
вносят
в
189
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
дополнительную пробирку. При анализе воды
прямым посевом в дополнительную шестую
чашку Петри вносят 20 мл стерильной
водопроводной воды.
Дополнительные посевы исследуются
на колифаги аналогично основным пробам.
При
анализе
серии
проб
отрицательный контроль может быть один на
каждый вид анализа: титрационный и
прямой.
В
этом
случае
постановка
отрицательного
контроля
поэтапно
осуществляется после обработки всех проб
данной серии.
В
случае
обнаружения
бляшек
колифагов в чашках с отрицательным
контролем результаты исследования всей
серии проб воды недействительны.
Следует
проверить
стерильность
лабораторного
оборудования,
посуды,
питательных сред, а также повторить
контрольный посев на чистоту тест-штамма Е.
coli K12 F+ StrR. Кратность проведения
отрицательного контроля - 1 раз в день.
Рецепты основных питательных сред
Мясная вода
Парную говядину или конину освобождают от
костей, жира, сухожилий, пропускают через
мясорубку. 1 кг полученного мясного фарша
заливают 2 л водопроводной воды и кипятят в
течении часа, накипь снимают. После
190
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кипячения мясную воду остужают для
застывания жира, который легко при этом
удаляется, фильтруют через ватно-марлевый
фильтр до полной прозрачности, затем
доливают
водопроводной
водой
до
первоначального объема, разливают в бутыли
и стерилизуют 20 минут при температуре
+120°С.
Пептонная вода
К 1л дистиллированной воды прибавляют 12г пептона и 0,5г хлорида натрия,
устанавливают
необходимое
значение
рН,кипятят 30 минут, проверяют рН,
фильтруют через бумажный фильтр до
полной прозрачности и стерилизуют при
температуре +120°С в течение 30 минут.
Мясо-пептонный бульон
К 1 л мясной воды добавляют 1г сухого
пептона и 5мг хлорида натрия, устанавливают
нейтральную рН, кипятят в течении 30 минут,
после чего доводят уровень воды до
первоначального объема. Затем фильтруют
через бумажный фильтр, окончательно
устанавливают
насыщенным
расвором
гидрокарбоната натрия или 10% раствором
едкого
натра
требуемую
реакцию,
стерилизуют 15-20 минут при температуре
+120°С. Если после стерилизации в мясопептонном бульоне выпадает осадок, его
фильтруют вторично и снова стерилизуют.
Вторичная стерилизация производится при
191
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
более
низкой
температуре,
чем
предшествующая,
для
предотвращения
выпадения осадка.
Мясо-пептонный агар
К 1л мясной воды прибавляют 1г пептона и
0,5г хлорида натрия, кипятят на слабом огне
при постоянном помешивании до полного
растворения
добавленных
ингредиентов.
Приготовленный таким образом бульон
фильтруют, устанавливают слабощелочную
реакцию (рН 7,2-7,4) и добавляют 0,2-2г
измельченного агар-агара (в зависимости от
качества агар-агара и назначения среды).
После добавления агар-агара жидкость
кипятят на слабом огне при постоянном
помешивании до полного растворения агара.
При помутнении среды ее просветляют.
Приготовленный
агар
фильтруют
или
декантируют, разливают в пробирки или во
флаконы и стерилизуют в автоклаве при
температуре +120°С в течение 20 минут.
Сахарный бульон (бульон с глюкозой)
К 1л мясопептонного бульона нейтральной
реакции прибавляют глюкозу в количестве
0,25мг-2г. Перед добавлением к бульону
глюкозу растворяют в небольшом количестве
дистиллированной воды. Приготовленную
среду стерилизуют текучим паром 3 дня
подряд по 30 минут или однократно в
автоклаве при температуре +115°С 30 минут.
192
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Триптический перевар Хоттингера
Говяжье мясо освобождают от костей, жира,
сухожилий, нарезают мелкими кусочками,
взвешивают и опускают в кипящую воду из
расчета 1 кг мяса на 1 л воды. Мясо кипятят в
течение 15-20 минут, затем вынимают и
пропускают
через
мясорубку.
Бульон
смешивают с фаршем и сливают в бутыль с
таким расчетом, чтобы 1/3 бутыли оставалась
свободной. К горлышку бутыли подбирают
хорошо пригнанную резиновую пробирку.
Смесь
подщелачивают
20%
раствором
питьевой соды до рН 7,8-8,0, прибавляют
очищенную от жира, соединительной ткани и
дважды пропущенную через мясорубку
поджелудочную железу в количестве 10% к
имеющемуся объему (на 1 л жидкости 100 г
железы). Вместо панкреатической железы
можно прибавить панкреатин в количестве
0,5% и выше в зависимости от его активности.
Через 1-2 часа после добавления
фермента проверяют реакцию перевара и
подщелачивают его повторно до рН 7,4-7,5.
Отсутствие сдвига реакции смеси в сторону
окисления после прибавления фермента
указывает на его недоброкачественность.
Содержание
бутыли
тщательно
перемешивают, добавляют хлороформ из
расчета 10-30 мл на каждый литр перевара.
Бутыль плотно закрывают резиновой пробкой
и ставят в термостат при +37°С на 7-10 суток. В
193
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
течении первого дня содержимое бутыли
перемешивают вначале каждые 15-20 минут,
затем через 2-3 часа, а в последующие дни - по
нескольку раз в день, открывая при этом
пробку
для
выхода
избытков
паров
хлороформа. При стоянии в термостате мясо
ферментируется, преврящаясь в однородный
осадок серовато-желтого цвета, а жидкость из
мутно-серой
становится
совершенно
прозрачной, соломенно-желтого цвета. Об
окончании
переваривания
судят
по
образованию триптофана, обнаруживаемого
следующим образом: в пробирку наливают 34 мл фильтрованного перевара, добавляют 3-4
капли
бромной
воды.
При
наличии
триптофана жидкость принимает розовофиолетовый цвет.
Приготовление бромной воды. На 100
мл дистиллированной воды берут 3-3,5 мл
чистого брома для получения насыщенного
раствора. Хранят в склянке темного стекла.
Кровяной агар
Расплавляют
1л
2%
мясо-пептонного
стерильного агара, охлаждают его до
температуры +45°С и прибавляют 5-10мл
дефибринированной стерильно взятой крови
лошади, кролика или барана. Добавление
крови
производят,
соблюдая
правила
стерильности. Готовую среду разливают в
стерильные чашки Петри (предварительно
нагретые в термостате), дают ей застыть и
194
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
подсушивают в термостате. Слой агара
должен быть равномерно окрашен в красный
цвет.
Бульон на переваре Хоттингера
Для приготовления бульона основной перевар
Хоттингера разводят в несколько раз
дистиллированной или водопроводной водой,
добавляя на 1л бульона 0,5мг хлорида натрия,
1мг
двузамещенного
фосфата
калия,
устанавливают рН 7,4-7,6 и кипятят 15-20
минут.
Приготовленный
таким
образом
бульон фильтруют через ватно-марлевый или
бумажный фильтр, разливают во флаконы
или пробирки и стерилизуют при температуре
+120°С в течение 20-30 мин.
Желточно-солевой агар (Чистовича)
Для приготовления желточно-солевого агара
готовят впрок мясо-пептонный агар (рН 7,27,4) с содержанием 10% хлорида натрия.
После разливки во флаконы по 100-200 мл
агар стерилизуют в автоклаве в течение 20
минут при температуре +120°С. Перед
употреблением расплавливают, охлаждают до
+45-50°С и добавляют 20% по объему
стерильной желточной взвеси (1 желток
куриного яйца на 150-200 мл стерильного
изотонического раствора хлорида натрия).
Среду быстро помешивают, разливают в
стерильные
чашки,
которые
195
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
продолжительное время могут сохраняться в
холодильнике.
Молочно-солевой агар
К 1л расплавленного мясо-пептонного агара
рН 7,2-7,4, содержащего 5-7,5г хлорида
натрия, добавляют 10мл стерильного теплого
хорошо обезжиренного молока, тщательно
перемешивают и разливают в чашки.
Среда Эндо
Мясо-пептонный (100 мл) агар рН 7,4
растапливают и охлаждают до температуры
+70°С,
прибавляют
1
г
лактозы,
предварительно растворенной в стерильной
пробирке в небольшом количестве дистиллированной воды и прокипяченной. В
отдельных пробирках приготовляют: 2-3 мл
спиртового насыщенного основного фуксина;
10 мл 10% водного раствора сульфида натрия.
В стерильную пробирку отмеривают 1 мл
фуксина и прибавляют раствор сульфида
натрия до обесцвечивания фуксина (бледнорозовый
цвет).
Приготовленную
смесь
вливают в растопленный агар, хорошо
перемешивают и разливают по чашкам.
Горячий агар имеет бледно-розовый цвет, а
при застывании становится бесцветным.
Среду готовят в день ее использования.
Среда Ресселя
К 100 мл мясо-пептонного агара (рН 7,2)
прибавляют 1г лактозы, 1г глюкозы и 1 мл
индикатора Андреде. Среду разливают в
196
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пробирки в количестве 5-6 мл, стерилизуют в
автоклаве при +112°С в течение 20 минут и
скашивают так, чтобы на 2-3 см от дна
пробирки агар оставался в виде столбика.
Ферментацию
лактозы
определяют
по
появлению
малиновой
окраски
соответственно добавленному индикатору
Андреде
в
скошенной
части
среды,
сбраживание глюкозы - по окраске столбика.
При сбраживании лактозы и глюкозы
происходит резкое покраснение всей среды:
столбика и скошенной его части. Характер
изменения цвета среды Ресселя определяется
не одинаковой интенсивностью расщепления
микроорганизмами азотистых веществ и
образованием
щелочных
продуктов
в
аэробных
и
анаэробных
условиях.
Газообразование в среде определяют по
вспениванию конденсационной жидкости на
дне пробирки, а также по образованию
трещин и разрывов в агаре.
Цитратный агар Симмонса
Растворяют в 1 л дистиллированной воды
сульфата магния 2мг, фосфата натрияаммония 1,5 г, одноосновного фосфата калия 1
г, цитрата натрия кристаллического 3 г, Смесь
стерилизуют в автоклаве. Прибавляют 20 г
агар-агара, нагревают до его расплавления,
устанавливают рН 7,2 и затем прибавляют 1
мл 1,5% спиртового раствора бромтимолового
синего.
197
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Среда Сабуро
Помещают 18 г агара в 1 л дистиллированной
воды и дают ему набухать 30 мин, нагревают,
помешивая, пока не растворится агар,
добавляют 10 г пептона и 40 г глюкозы или
мальтозы. Стерилизация среды проводится в
течение 15 мин при +115°С.
Среда Китта-Тароцци
Печень
животного,
обычно
говяжью,
нарезают кусочками по 1,0-1,5 г, прибавляют
по весу тройное количество мясо-пептонного
бульона или бульона Хоттингера нейтральной
реакции,
кипятят
30
минут.
Бульон
отфильтровывают, печень промывают под
краном на сите. Отфильтрованный бульон
разливают по 7-10 мл в пробирки. В каждую
пробирку кладут по 4-5 кусочков отмытой
печени. Бульон сверху заливают слоем
вазелинового масла и стерилизуют в
автоклаве при давлении 0,5 атм 30 минут.
Кровяной агар Цейсслера
К 1л 3% мясо-пептонного агара прибавляют 1г
глюкозы, устанавливают рН 7,2, разливают во
флаконы по 100 мл, стерилизуют при
давлении 0,5 атм 30 минут. Перед
употреблением к расплавленной и охлажденной до +45°С среде прибавляют 20мл
свежей дефибринированной крови. Среду
разливают в чашки Петри.
198
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кровяной сахарный агар
Агар 2% на бульоне Хоттингера в объеме 100
мл расплавляют и охлаждают до +45°С, после
чего добавляют к нему 10-15 мл свежевзятой
стерильной
дефибринированной
крови
кролика, барана или крупного рогатого скота
и 10 мл 20% стерильного раствора глюкозы.
Смесь
взбалтывают
так,
чтобы
не
образовалось пузырей пены, и разливают по
чашкам.
Приведенные в монографии методы
исследования почвы и воды позволяют более
полно представить картину микробиоценоза в
этих сред в последействии орошения
сточными водами свинокомплекса.
199
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
II. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГИОНА.
ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ И
ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ
ОАО «РЯЗАНСКИЙ
СВИНОКОМПЛЕКС»
II. 1. Состояние окружающей
природной среды
Рязанской области
И агрохимия знает много
проявлений настоящего
голодания высшего растения
из-за связывания
микроорганизмами
элементов его минеральной
пищи
А.В. Петербургский (1957)
На
активность
микроорганизмов
большое влияние оказывает экологический
фактор, в частности загрязнение компонентов
окружающей среды.
200
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рязанская область в настоящее время крупный промышленный и сельскохозяйственный центр Российской Федерации.
Промышленное загрязнение территории
Рязанской области происходит в основном
через атмосферу путем осаждения на
поверхности почвы паров, аэрозолей, пыли,
сажи или растворимых веществ с дождем,
снегом, сухими выпадениями. В воздух
основная доля загрязнителей поступает из
дымовых труб и вентиляционных каналов, а
также
путем
развеивания
отвалов,
терриконов, при аварийных выбросах в
атмосферу. Большая часть их осаждается
вблизи (1-2-5 км) предприятий и других
источников загрязнения, некоторая часть
загрязнителей разносится в атмосфере на
расстояния 10-50 километров и более в
соответствии с розой ветров в данной
местности, а определенная доля поступает в
верхние слои атмосферы и разносится на
многие сотни и тысячи километров.
Сотрудниками Мещерского филиала
ВНИИГиМ
под
руководством
доктора
сельскохозяйственных наук, профессора Ю.А.
Мажайского в начале 2000-х годов проведен
почвенно-экологический
мониторинг
территории Рязанской области. Методологической основой обследования является
анализ
закономерностей
формирования
техногенных потоков загрязняющих веществ
201
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в ландшафтных зонах. Для того чтобы учесть
возможную транслокацию загрязняющих
веществ в окружающей среде, выявить
количественные связи между выбросами
веществ в экосистему и уровнем загрязнения,
дать
комплексную
оценку
степени
загрязнения природы с учетом экологических
последствий,
необходимо
создать
количественные
модели
миграции
и
поведения
загрязняющих
веществ
агроландшафта. Учесть расчетным путем в
полной мере весь обширный комплекс
действующих факторов очень трудно, поэтому
в данном случае актуальна возможность
применения эмпирического метода.
С помощью эмпирического метода
собрана
большая
информация
по
агроландшафту Рязанской области об уровнях
загрязнения каждого объекта экосистемы.
Первым звеном в оценке миграции
загрязняющих веществ, в том числе тяжелых
металлов, является изучение источников
загрязнения и аэрогенного поступления в
атмосферу.
Основные
источники
загрязнения
экосистем в Рязанской области – 132
предприятия.
Характер
географии
распределения техногенных загрязнителей
позволяет оценить влияние загрязнителей на
региональном геохимическом уровне.
202
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Была проведена суммарная оценка
антропогенной нагрузки профессором Ю.А.
Мажайским (МФ ВНИИГиМ) в различных
районных административных образованиях.
Каждое
предприятие
на
территории
административного района получало один
балл, все баллы районов суммировались, в
результате получились совокупные баллы
суммарной антропогенной нагрузки в разрезе
области.
По
данной
методике
была
разработана шкала антропогенной нагрузки и
составлена схема ее распределения по
территории Рязанской области.
В результате исследований экологической ситуации на территории области
следует отметить, что в пяти южных районах
(Александро-Невском, Сараевском, Ухоловском, Сапожсковском и Чучковском) и трех
восточных районах (Пителинском, Кадомском
и Ермишинском) антропогенная суммарная
нагрузка на биосферу очень низкая.
Сравнительно небольшая (низкая) нагрузка
воздействия промышленности сложилась в
таких
районах,
как
Клепиковский,
Рыбновский,
Захаровский,
Пронский,
Старожиловский,
Кораблинский,
Милославский,
Ряжский
и
Шацкий.
Остальные
агроландшафты
области
испытывают
существенную
локальную
техногенную
нагрузку.
Крупнейшими
загрязнителями экосистем области являются
203
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
промышленные комплексы г. Рязани (>20
баллов), заводы гг. Касимова, СпасскаРязанского, Михайлова (16-20 баллов), Сасово
(11-15 баллов) и другие.
В городе Рязани зарегистрировано
около 11 тысяч хозяйствующих объектов, в
том числе около 200 крупных и средних
предприятий, 26 транспортных организаций,
более 150 тысяч единиц автотранспорта.
В
воздушную
среду
г.
Рязани
выбрасывается более 160 наименований
вредных веществ. Причиной загрязнения
воздушного бассейна области являются
выбросы
загрязняющих
веществ
от
промышленных
предприятий
и
автотранспорта, хотя в целом по области
наблюдается тенденция к снижению выбросов
токсичных веществ в атмосферу.
Максимальный выброс загрязняющих
веществ в атмосферу Рязанской области
наблюдался
в
период
интенсивного
производства промышленной продукции с
1985 по 1990 гг. и находился на уровне 527 414 тыс. тонн в год.
В
основном
все
поллютанты
атмосферного
воздуха
оседают
на
поверхности почвы, поэтому проблема их
загрязнения заслуживает большого внимания.
В земельном фонде Рязанской области
преобладают земли сельскохозяйственных
204
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
предприятий - 2628,3 тыс. га, составляющие
более 66,4%. Из них 58,2 % составляет пашня.
Наибольшему антропогенному воздействию
подверглось сельскохозяйственное производство, находящееся в непосред-ственной
близости или в радиусе влияния различных
промышленных предприятий.
Около
10%
пахотных
земель
высокоокультуренные,
30%среднеокультуренные и 60% - низкоокультуренные. В целом почвы отличаются
низкими физико-химическими свойствами,
для которых характерны распылѐнность
пахотного
слоя,
плохая
водои
воздухопроницаемость,
бесструктурность,
содержание гумуса от 0,9 до 6,0%, содержание
обменного калия с низким и очень низким
количеством 24%, средним - 58% и высоким 23%.
На протяжении десятилетий пытались
за счет внесения высоких доз органических и
минеральных удобрений, пестицидов и других
средств защиты растений компенсировать
прогрессирующее
ухудшение
почвенных
фондов.
Такой подход, по своей сути,
противоречит всей научной идеологии
докучаевского почвоведения, которое исходит
из системной целостности почв и почвенного
покрова.
Ежегодно
отчуждаются
из
сельскохозяйственного
оборота
большие
площади земель. Площадь пашни в расчете на
205
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
душу населения сократилась в среднем по
стране до 0,80 га.
Особую роль играют мелиорированные
и мелиорируемые земли. Г.Г. Гулюк (2001)
отмечает, что «…мелиорируемые земли - это
особо
ценная
категория
земель
сельскохозяйственного назначения, в которые
вложены значительные финансовые средства
и
материальные
ресурсы».
В
годы,
предшествовавшие
началу
нынешних
экономических
реформ,
мелиорируемые
земли занимали 5,3% общей площади
сельхозугодий, 6,5% площади пашни и
обеспечивали получение свыше 15% (по
стоимости) всей продукции растениеводства в
России.
На рис. 13 и 14 показана карта-схема
территории Рязанской области по средним
показателям
и
прогноз
загрязнения
территории по максимальным показателям.
В
годы
реформ
положение
с
мелиорируемыми землями в России резко
изменилось.
Из-за
недостатка
выделения
финансовых средств из федерального и
местных бюджетов, диспаритета цен на
продукцию сельского хозяйства, удорожания
мелиоративной техники и других материалов,
а также ослабления внимания к мелиорации
со
стороны
администарции
регионов
ухудшилось
техническое
состояние
206
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
водопроводящих каналов и регулирующих
водоподачу гидротехнических сооружений,
оросительной
сети,
насосно-силового
оборудования и поливной техники.
Рис. 13. Степень загрязнения
агроландшафта тяжелыми металлами
(ОАО «Рязанский свинокомплекс» размещен в
зоне критического экологического
состояния, отмеченной красным цветом)
В результате в последние годы
значительная площадь орошаемых земель не
поливается, что ведет к серьезным потерям
сельскохозяйственной продукции. В целом по
России орошаемый гектар по продуктивности
был эквивалентен 3-4 га неорошаемых
207
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
земель. Основной причиной спада в развитии
мелиорации земель в России является
катастрофическое (в 40 раз) сокращение
выделения средств из федерального бюджета
по всем направлениям. Так,
на 1999 г.
имеется
около 31 тыс. га
орошаемых
сельхозугодий
и 98 тыс. га осушаемых
сельскохозяйственных угодий. В последние
годы
идет
интенсивное
старение
мелиоративных систем из-за отсутствия
ремонтно-эксплуатационных мероприятий на
них. Средства на ремонт гидротехнических
сооружений не выделяются.
С антропогенными нагрузками на
природную среду возникли экологические
аспекты проблемы снижения урожайности и
качества продукции. Оросительные системы
стоятся чаще всего в пригородных зонах и на
пойменных землях.
Загрязняющие вещества поступают на
поля тремя путями: с атмосферными
осадками;
поверхностными
водами,
характеризующимися высокими индексами
загрязнения, во время половодья или
паводков; с оросительной водой, в том числе
со сточными водами и их осадком.
Результаты
исследований
Ю.А.
Мажайского (2001) показали, что орошение
почв природной водой в производственных
условиях не оказало существенного влияния
на содержание подвижных форм химических
208
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
элементов. В основном, обеспеченность ими
характеризуется как очень бедная или бедная,
поэтому
на
таких
почвах
сельскохозяйственные растения могут испытывать их
недостаток. Хотя валовое содержание в
регионе значительное и выше регионального
фона по многим элементам. Накопление ТМ
на орошаемых почвах, по данным Ю.А.
Мажайского
(2001),
незначительно
по
сравнению с неорошаемыми землями, что
объясняется выращиванием трав, которые
при 2-3 укосах выносят много питательных
элементов.
На
низкоплодородных
неокультуренных почвах создаются условия
для
загрязнения
сельскохозяйственной
продукции, грунтовых вод и почвы.
Другие
исследователи
приводят
результаты
исследований
по
влиянию
орошения на увеличение концентрации
подвижных форм ТМ в почвах вследствие
растворения некоторых их форм.
Интенсификация земледелия не только
расширяет возможности целенаправленного
управления
продуктивностью
агроэкосистемы, но и резко усиливает
антропогенную нагрузку на почвенный
покров. До сих пор не решена важная
проблема
разумного
соотношения
прагматической
краткосрочной
пользы
сегодняшнего
дня
от
эксплуатации
209
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
плодородия почв с долгосрочной программой
их защиты от деградации.
По
Г.В.
Добровольскому
(1999),
«…продовольственное
благополучие
человечества даже на современном уровне
напрямую зависит от сохранения плодородия
почв на большей части сельскохозяйственных
угодий».
Между тем, экологическое значение
почвенного покрова мира далеко не
ограничивается его сельскохозяйственной
ценностью. В связи с быстрым ростом
населения,
развитием
промышленности,
строительством городов и транспортных
магистралей, все увеличивается отчуждение
из сельскохозяйственного использования
плодородных почв, все возрастает скорость
их антропогенной деградации.
Дальнейшее
увеличение
продуктивности сельского хозяйства может идти за
счет повышения плодородия уже используемых в земледелии и животноводстве почв,
притом с все более строгим соблюдением
принципов почвоохранного экологически
обоснованного землеиспользования.
Большая площадь земель загрязнена
солями ТМ. Высокие концентрации тяжелых
металлов, вызывая загрязнение почв, вредно
действуют на экосистемы. Токсичное действие
их может быть прямое и косвенное. Прямое
обусловлено блокировкой реакции с участием
210
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
фермента, уменьшая или уничтожая его
каталитическое
действие.
Косвенное
воздействие заключается в
переводе
питательных веществ в недоступное состояние
и создание "голодной" среды. Опасность,
вызванную загрязнением почв тяжелых
металлов, обусловливает еще и слабое
выведение их из почвы. К тому же до сих пор
нет единого подхода к оценке уровня
загрязнения почв. Известно, что состав
почвообразующих пород - главный фактор,
определяющий
содержание
тяжелых
металлов в почве. При почвообразовании
более рельефно проявляются внутренние
факторы миграции элементов. Большая часть
серых лесных почв Рязанской области, а
именно
они
являются
объектом
исследований, за исключением Мещерской
низменности, сформированы на покровных
лессовидных суглинках, суглинках и на
морене в атмосферных условиях. Глинистые
отложения по своим химическим свойствам
близки
к
почвообразующим
породам
тяжелого
гранулометрического
состава.
Порода,
содержащая
незначительное
количество главного концентратора тяжелых
металлов передает по наследству этот фактор
почвам. Поэтому содержание элементов в
почвообразующих породах может рассматриваться как региональный фон ТМ.
211
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Почвенные
микроорганизмы
или
природные
процессы могут поглотить и
ассимилировать загрязняющие вещества,
полностью устранив их из среды. Так
возникло
мнение,
что
природа
сама
справляется с загрязнением. К сожалению,
современная цивилизация производит такие
количества и такие типы загрязняющих
веществ, что это мнение не выдерживает
критики. Концентрации ТМ выявлены
превышения над кларковыми показателями в
1,5 - 4 раза. По Рязанской области
наблюдается превышение кларка по 12
элементам.
Различия
в
содержании
токсичных
веществ
по
природноэкономическим зонам обусловлены типом и
свойствами почвы. Причем наблюдается
тенденция увеличения содержания вредных
веществ в почве от расположения хозяйств к
областному центру: чем ближе к городу, тем
содержание ТМ и других токсических
соединений выше. Для Рязанской области
средний региональный фон цинка, кадмия,
хрома, марганца, никеля, молибдена, ванадия
меньше кларковых глобальных величин по
Виноградову. Концентрация меди, свинца,
бора и кобальта – больше.
На территории Рязанской области
экологическое состояние угрожающее. С
учетом перспектив развития есть все
основания предполагать, что антропогенные
212
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нагрузки на агроландшафты будут возрастать.
Эта оценка подтверждена результатами
почвенного
мониторинга,
проведенного
сотрудниками
Мещерского
филиала
ВНИИГиМ.
Высокие
урожаи
требуют
бездифицитного баланса гумуса в почве, для
этого в почву вносятся органические и
минеральные удобрения, хотя в последние
годы
наблюдается
снижение
их
использования по экономическим причинам
(рис. 4 см. выше).
Вместе с макроудобрениями поступают
примеси таких сопутствующих элементов, как
Cd, Co, Cu, Pb, Zn, Cr, Hg, Ni и др. Все
перечисленные
ТМ
в
минеральных
удобрениях
являются
естественными
примесями, содержащимися в агрорудах.
Например,
значительная
часть
ТМ,
присутствующих в фосфорных удобрениях,
находится
в
относительно
подвижной,
кислоторастворимой
форме.
Так,
под
влиянием азотных и калийных удобрений в
корнеобитаемом слое произошло повышение
содержания кобальта, марганца, цинка и
меди. Разные формы фосфорных удобрений
снизили подвижность кобальта, но увеличили
подвижность цинка и меди за счѐт
подкисления
среды
при
внесении
физиологически кислых удобрений, а также
промышленных
выбросов
предприятий.
Однако длительное систематическое внесение
213
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
фосфорных удобрений не привело к
заметному
увеличению
валового
и
подвижного количества ТМ в почве.
Труднорастворимые
формы
фосфорных
удобрений способствовали снижению в
верхнем пахотном слое почвы таких металлов
и токсических элементов, как Zn, Cu, Ni, Cr,
что является
важной положительной
характеристикой этих удобрений в плане
экологического
воздействия
на
почву,
следовательно,
и
сельскохозяйственные
культуры.
Большое влияние на окружающую
среду оказывает и качество поверхностных
вод, особенно в районах с развитой
ирригацией.
Основной водной артерией Рязанской
области является река Ока, протяжѐнностью
489 км, водосборной площадью 38,8 тыс. км2,
что составляет 97% всего водосбора.
Остальные 3%
водосбора относятся
к
бассейну Дона, протяжѐнностью по области 10
км. На территории Рязанской области
протекает 875 рек длиной 3 и более км, общей
протяжѐнностью 10 тыс. км. Наиболее
крупными притоками р. Оки являются: Пра,
Гусь, Вожа, Проня, Пара и Мокша. На
территории
области
построены
три
водохранилища: Новомичуринское на реке
Проне вблизи Рязанской ГРЭС ѐмкостью 64,5
млн. м3, Кузьминское на реке Оке - 18,0 млн.
214
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
м3 и Рассыпухинское водохранилище на реке
Мокше - 11,0 млн. м3. В области более 1000
предприятий, хозяйств и организаций,
забирающих и использующих воду. В
последние годы наблюдается уменьшение в
заборе воды из поверхностных источников
вследствие
спада
промышленного
3
производства с 213,9 млн. м в 1992 г. до 150,9
млн. м3 в 1994 г. Запасы воды в области
полностью
удовлетворяют
потребности
населения
и
промышленности
в
количественном отношении, однако качество
не всегда отвечает требованиям санитарных
служб. Основной причиной загрязнения
поверхностных
вод
является
сброс
загрязняющих веществ со сточными водами.
Кроме сточных вод в водоѐмы сброшено 3,76
млн. м3 ливневой воды. Лидирующее
положение по сбросу загрязнѐнных сточных
вод занимает город Рязань - 18,48 млн. м3, на
втором месте Пронский район - 5,28 млн. м3 и
др.
Таким
образом,
экологическое
состояние территории Рязанской области
нельзя считать удовлетворительным, а
прогноз
дальнейшего
загрязнения
окружающей
среды
неблагоприятный.
Поэтому в этих условиях первое место
должны
занимать
природоохранные
мероприятия: научнобоснованные технологии
производства,
введение
очистных
215
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сооружений,
фитомелиорация
на
загрязненных
почвах,
рекультивация
нарушенных
земель
и
др.
Любая
антропогенная
деятельность
должна
осуществляться с учетом природоохранных
требований.
Результаты социально-гигиенического
мониторинга
показали,
что
многие
токсиканты в значительной части проб
превышают
гигиенические
нормативы
(Бубнов, 1999), несмотря на сниженную в
последние годы интенсивность выбросов в
связи со спадом производства. Превышали
ПДК только чуть более 4% проб атмосферного
воздуха.
Для
многих
систем
централизованного водоснабжения качество
питьевой воды не соответствует нормативам и
по химическому, и по микробиологическому
загрязнению. Качество артезианской воды
источников
централизованного
водоснабжения
также
не
соответствует
гигиеническим требованиям по природному
содержанию железа, общей жесткости и
фтора.
С 1994 г. проводятся Дни защиты от
экологической опасности.
Большое внимание в области придается
экологическому
образованию
в
деле
формирования
экологически
грамотной
личности. Экологическое образование в
области охватывает все образовательные
216
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ступени.
Экологическое
образование
проводится по различным формам в 600
образовательных учреждениях Рязанской
области.
За последние годы экономическая и
социальная
нестабильность
ослабила
активность населения в борьбе за чистоту
окружающей среды, лидирующую роль
общественности. Это негативно сказалось на
деятельности организаций Общества, их
финансовом
состоянии.
Сократилось
членство, количество общественных структур:
первичных организаций, секций, районных
организаций Общества. Все это привело к
сокращению
объемов
природоохранных
мероприятий
по
всем
направлениям
деятельности.
Для Рязанской области определены
приоритетные направления:
 Охрана памятников природы,
 Охрана малых рек,
 Экологическое просвещение и
воспитание,
 Развитие общественного контроля
во всех его формах,
 Вовлечение структур общества в
решение вопросов экологии и
охраны природы и т.д.
С
1992
г.
Рязанская
областная
организация Всероссийского общества охраны
217
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
природы продолжает свою деятельность в
условиях становления рыночных отношений.
В соответствие с законом Российской
Федерации
«Об
охране
окружающей
природной среды» от 1991 г. установилась
система
всеобщего
комплексного
и
непрерывного экологического воспитания и
образования. Областной Совет принимает
участие в проведении Всероссийских дней
защиты от экологической опасности. Эта
акция проводится под девизом «Экология,
безопасность, жизнь».
Многие издания Рязанской области
ведут тему экологического просвещения, а
также местное телевидение и радио. На
волнах радиостанции области систематически
выходит программа и рубрики «Экология –
горячая точка», в которых пропагандируется
охрана окружающей среды.
Рязанская
область
обладает
значительным запасом природных ресурсов.
Устойчивое управление этими ресурсами и
сохранение экологической безопасности будет
решающим
для
долгосрочного
экономического развития и одновременного
улучшения уровня жизни граждан и
сохранения их здоровья (Сальников, 1999).
Важность и актуальность решения
экологических проблем в Рязанской области
относится к разряду глобальных проблем
современности.
Понимание
взаимосвязи
218
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
экологических факторов и социальной
ситуации свойственно ныне населению не
только
экологически
неблагоприятных
регионов, но и России в целом (Меркулов,
1999). Потеря устойчивости геологической
среды области зависит от техногенной
деятельности: высокого уровня техногенного
загрязнения почв, атмосферы, низкого
качества питьевой воды и перспективы ее
нехватки,
эрозии
почв
и
снижения
содержания гумуса, накопления твердых и
жидких
отходов,
невыполнения
международных обязательств России по
снижению уровня техногенного загрязнения
вследствие
использования
значительной
частью предприятий устаревших технологий
и оборудования.
В «Концепции и Программе развития
агропромышленного комплекса Рязанской
области на 2002-2010 гг.» говорится, что
одной из целей экологической политики
является достижение на первом этапе
минимально
вредного
воздействия
на
окружающую среду и здоровье населения, а в
дальнейшем
–
улучшение
качества
окружающей природной среды, снижение
ресурсоемкости производства продукции,
обеспечение соблюдения требований природоохранного законодательства.
Повышение продуктивности земель
сельскохозяйственного назначения возможно
219
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
только при улучшении их агрохимических,
водно-физических и микробиологических
свойств, т.е. плодородия.
Одним из агротехнических способов
повышения плодородия почв является
использование органических удобрений.
В
Рязанской
области
развито
животноводство, в том числе свиноводство
(табл. 4 и рис. 15), хотя поголовье свиней
снизилось за последние 20-лет в несколько
раз.
Таблица 4 – Поголовье свиней в хозяйствах по
районам Рязанской области, гол.
Район Рязанской области
Поголовье,
гол.
Ермишинский
38
Захаровский
1069
Касимовский
93
Милославский
358
Михайловский
604
Новодеревенский
216
Пителинский
38
Пронский
2025
Рыбновский
1758
Ряжский
187
Рязанский
50015
Сараевский
37992
Скопинский
1319
Сапожковский
42
220
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сторожиловский
Чучковский
Шацкий
Шиловский
ВСЕГО
3647
779
11089
185
111454
Рис. 15. Районы Рязанской области, где
поголовье свиней превышает 2000
221
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 12. Содержание свиней на комплексе
Рис. 13. Поросят
после рождения
взвешивают,
татуирируют
Как видно из приведенных в табл. 4
данных и из рис. 5 по поголовью свиней в
хозяйствах
Рязанской
области,
что
свиноводство в настоящее время переживает
трудные времена, но в связи с Федеральным
законом Российской Федерации «О развитии
сельского хозяйства», намечено развитие
данное отрасли, о чем говорят построенные и
строящиеся
современные
крупные
свинокомплексы в области.
В Рязанской области реализация
приоритетного
национального
проекта
222
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
«Развитие АПК» осуществлялась по трем
направлениям, одним из которых является
«Ускоренное развитие животноводства».
С 2008 года в Рязанской области
началась
реализация
пятилетней
Государственной
программы
развития
сельского хозяйства и регулирования рынков
сельскохозяйственной продукции, сырья и
продовольствия на 2008-2012 гг.», которая
стала
продолжением
приоритетного
национального проекта «Развитие АПК».
По
направлению
«Ускоренное
развитие животноводства» проведена работа
по заключению кредитных договоров с
банками РФ на получение инвестиционных
восьмилетних кредитов на строительство и
реконструкцию
животноводческих
комплексов (ферм), в том числе конюшен.
Планируемый объем привлекаемых
кредитов по 26 объектам составил 7,6 млрд.
рублей. На 1 октября текущего года сданы в
эксплуатацию животноводческие помещения
по 18 объектам.
Наиболее
крупные
объекты
строительства в сельском хозяйстве на
сегодня в области свиноводства отображены в
таблице 5.
223
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 5 – Животноводческие объекты
строительства
Наименование
объекта
Проект
ООО
«Вердазерноп
родукт»
Сараевского
района (ООО
«Агропромы
шленная
группа
«Молочный
продукт»)
Строительство
свинокомплек
са на 150 тыс.
голов
откормочного
поголовья.
ООО
«Шацкий
свинокомплек
с» Шацкого
района
Строительство
свинокомплек
са на 25 тыс.
голов
откормочного
поголовья.
Стадия проекта
Поэтапный
ввод в
эксплуатацию с
конца 2007
года,
завершение
СМР в 2010
году. По
состоянию на
1.10.09
поголовье
свиней – 33
тыс. гол.,
произведено
591 тонн мяса
(в живом весе)
Объект сдан в
эксплуатацию в
конце 2007 г.
На 1.10.09
поголовье
свиней – 10300
голов,
произведено
мяса 16,9 тонн
(в живой массе)
Ввод
этих
и
ряда
животноводческих объектов на
224
других
полную
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
мощность
позволит
дополнительно
производить 28,0 тыс. тонн мяса свиней в год.
Строительство
современных
крупных
животноводческих комплексов продолжается,
и имеет хорошие перспективы развития.
Для решения поставленных задач в
животноводстве
области
планируется
строительство мега-ферм и свинокомплексов.
В целом по сельскохозяйственным
организациям по состоянию на 1 августа 2009
г. поголовье свиней увеличилось на 36,8 тыс.
голов по сравнению с 2008 г. и составило 90,7
тыс. голов (168,3 % к уровню прошлого года).
Использование навоза свиней или
стоков свиноферм для использование их в
качестве органических удобрений на полях
должно быть нормировано.
На территории Рязанской области с
1975
года
функционирует
крупный
свинокомплекс, сточные воды которого
подавались для полива сельскохозяйственных
культур на поля до 2003 года, а в настоящее
время не используются для орошения из-за
старения
оросительной
системы.
За
длительный непрерывный срок орошения
сточными водами в почве произошли
негативные изменения, которые проявились в
виде ухудшения ее свойств и режимов, что
вызвало развитие деградационных процессов.
В
настоящее
время
орошение
сточными водами не проводится, однако
225
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вопрос
последействия
данного
мелиоративного приема не изучен, в связи с
чем был проведен почвенно-экологический
мониторинг ранее орошаемых сточными
водами
земель
в
ОАО
«Рязанский
свинокомплекс».
II.2. Единая глобальная система
мониторинга окружающей среды
«…как бы ни было велико
производство
минеральных удобрений в стране,
навоз никогда не потеряет своего
значения как одного из
главнейших
удобрений в сельском хозяйстве»
Д.Н. Прянишников (1952)
Антропогенная деятельность постоянно
увеличивает негативное воздействие на
окружающую природную среду. Это ведет к
нарушению стабильности экосистем. Эти
изменения столь глубоки, что могут стать
необратимыми. Поэтому важное значение
приобретает мониторинг окружающей среды.
226
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Под мониторингом понимают систему
наблюдений, оценки и прогноза состояния
окружающей природной среды.
Единая
глобальная
система
мониторинга окружающей среды (ЕГСМОС)
ведется по пяти направлениям (рис.1),
которые включают две функциональные
части.
Глобальная
система
мониторинга
оценивает сложившееся фоновое состояние
биосферы.
При
изучении
фонового
мониторинга рассматривают абиотическую и
биотическую части биосферы.
Различают
станции
системы
мониторинга (рис. 16):
 национальные, проводимые на
территории одной страны,
 региональные, проводимые на
большой территории одной страны
или сопредельных территориях
разных стран,
 локальные,
проводимые
на
небольшом участке конкретного
объекта,
 точечные, включающие системы
наблюдения за самим источником
загрязнения,
 фоновые, проводимые на участках
с минимальным антропогенным
воздействием с целью изучения
227
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
изменения природных факторов.
Проводятся
на
территориях
биосферных
заповедников.
В
биосферных
заповедниках
осуществляют
абиотическую
подпрограмму
и
биотическую
подпрограмму.
Экспедиционные
наблюдения
проводятся с целью получения информации о
каком-либо процессе в определенное время.
Стационарные наблюдения – это постоянное
во времени и пространстве изучение влияния
одного или нескольких факторов на какиелибо
свойства
и
режимы
среды.
Дистанционные
наблюдения
включают
космо-, аэро- и фотосъемку.
Автоматизированная
сравочноинформационая система представляет собой
базу данных с информацией, полученной в
системе
натурных
наблюдений.
Автоматизированная
система
обработки
содержит программы по обработке данных и
получению
каких-либо
зависимостей.
Автоматизированная
прогнознодиагностическая
система
предлагает
программы
по
моделированию
и
прогнозированию
процессов.
Автоматизированная система управления
содержит
программы
по
разработке
мероприятий,
направленных
на
228
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
минимизацию антропогенной деятельности и
улучшение качества среды.
Различают
станции
системы
мониторинга:
 национальные, проводимые на
территории одной страны,
 региональные, проводимые на
большой территории одной страны
или сопредельных территориях
разных стран,
 локальные,
проводимые
на
небольшом участке конкретного
объекта,
 точечные, включающие системы
наблюдения за самим источником
загрязнения,
Для
создания
системы
по
предупреждению и локализации негативного
воздействия
на
окружающую
среду,
необходимо знать причины, вызывающие
ухудшение ее качества. Надо учитывать, что
представляет собой экологическая опасность.
Экологическая опасность – любое
изменение параметров функционирования
природных, антропогенных и природноантропогенных
систем,
приводящее
к
ухудшению качества окружающей среды ниже
установленных нормативов (по Шмалю,
2004).
229
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Система глобального мониторинга
земель
Национальный
Региональный
Полигонный
Локальный
Сплошной
Точечный
Рис. 16. Схема глобального мониторинга
окружающей среды
230
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Экологически опасные ситуации могут
возникнуть как от антропогенных, так и от
природных процессов и явлений. До
определѐнного
момента
природа
противостоит антропогенным воздействиям,
несмотря на локальные изменения. Со
временем общий объѐм воздействий начинает
превышать еѐ восстановительный потенциал
на больших участках земной поверхности, что
обусловливает
необратимые
изменения
среды уже не в локальном, а в региональном
масштабе.
В
этих
условиях
особую
актуальность приобретает система наблююдений, оценка и прогноз изменений
состояния почв и почвенного покрова под
воздействием природных и антропогенных
факторов, то есть мониторинг. Одной из
важных задач в области охраны природы
является организация эффективной системы
экологического контроля, внедрение которой
должно обеспечивать точную и достоверную
исходную
информацию
для
принятия
необходимых природоохранных мер.
В конце 60-х годов почти все
высокоразвитые страны пришли к выводу о
необходимости
принятия
мер
по
предотвращению
ухудшения
состояния
окружающей среды. К началу 70-х годов
сложилось убеждение в необходимости
выработки строгого научного подхода к
231
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
оценке состояния окружающей среды, от
которой зависит существование человечества.
Практически до 90-х годов ХХ века в
России не было единой системы контроля
экологических ситуаций на территориях,
используемых в земледелии. Такой системой
наблюдений состояния окружающей среды
является мониторинг загрязнѐнных почв по
М.С. Соколову
и В.И. Терехову (1994),
почвенно-экологический мониторинг по Н.А.
Муромцеву (1995) и агроэкологический
мониторинг по В.Ф. Иванову
и Л.А.
Шалашову
(1997).
В
расширенном
толковании мониторинга Рейли (1985)
понимает, что это не только оценка, контроль
и прогноз состояния компонентов биосферы,
но и аргументированные рекомендации, и
действенные меры по предотвращению
нежелательных последствий хозяйственной
деятельности человека.
Насущная необходимость почвенноэкологического мониторинга состояния почв
и
почвенного
покрова
обусловлена
прогрессивным развитием неблагоприятных
явлений,
возникающих
в
условиях
интенсивного
и
масштабного
влияния
современных
систем
земледелия,
интенсификации
сельскохозяйственного
производства,
воздействия
технических
средств на почву, приводящих к деградации.
232
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Почвенно-экологический мониторинг это быстрое реагирование (воздействие) на
проявление неблагоприятных процессов и
явлений,
вызванных
хозяйственной
деятельностью человека. Одновременно он
является основой для прогнозирования этих
процессов и управления состоянием почв.
Цель
мониторинга
состоит
в
своевременном
выявлении
критических
уровней контролируемых показателей, а
значит, принятии экстренных мер по
предотвращению
или
регулированию
неблагоприятных процессов. Если же те или
иные показатели не достигли критического
уровня, но установлена тенденция к их
неблагоприятной динамике, то создается
возможность
внесения
необходимых
изменений в технологические процессы.
Почвенно-экологический мониторинг
включает три составные части (блока):
контроль (наблюдение) за состоянием почв и
оценку его изменения во времени и
пространстве;
научно-обоснованные
рекомендации
по
направленному
регулированию основных свойств и режимов
почв, непосредственно определяющих их
плодородие,
и
урожайность
сельскохозяйственных культур.
От
традиционных
почвенно-агрохимических
исследований мониторинг
отличается целевой направленностью и
233
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
технологической завершѐнностью, а также
комплексностью и непрерывностью исследований.
Почвенно-экологический мониторинг
является составной частью Единой государственной
системы
экологического
мониторинга, созданной в соответствии с
Постановлением Правительства Российской
Федерации № 1229 от 24.11.1993.
Экологическая оценка может быть
сделана только относительно функционирования и состояния почвы в данной
экосистеме и не может быть универсальной
для всех природно-климатических условий.
Возрастающая
антропогенная
нагрузка, ухудшение и снижение контроля
состояния окружающей среды создают
предпосылки в необходимости объективной
информации
состояния
регионов,
что
обусловливает развитие почвенно-экологического мониторинга в Рязанской области.
В соответствии с уровнями изменения
природных процессов в зависимости от
территориального охвата земель различают
глобальный, региональный, локальный и
точечный мониторинг.
Глобальный мониторинг агроландшафта
проводится
в
соответствии
с
международной
геосферно-биосферной
программой
(МГБП)
"Глобальные
изменения".
234
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Региональный мониторинг земель
осуществляется в соответствии с программой
Комитета РФ по земельным ресурсам и
землеустройству на пространствах, ограниченных
физикои
экономикогеографическими, административными или
иными рубежами, то есть охватывает крупные
территории.
Локальный мониторинг ведется на
территориальном уровне ниже регионального
в рамках Комитета РФ по земельным ресурсам
и землеустройству.
С 1990-х гг. ведутся исследования по
мониторингу земель сельскохозяйственного
назначения на полигонном (стационарные,
полевые,
лизиметрические
опыты),
локальном и сплошном уровнях.
В качестве объектов полигонного
мониторинга задействованы стационарные
опыты
по
регулированию
почвенного
плодородия, разработки основ ландшафтного
земледелия.
Объектами локального мониторинга
служили
серые
лесные
почвы
ОАО
«Рязанский
свинокомплекс»
Рязанского
района Рязанской области.
Наблюдения велись в вегетационный
период 1995…2003 гг. за состоянием
потенциального и эффективного плодородия
почв, их химическим составом и водным
режимом, качеством поверхностных вод,
235
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
урожайностью, водопотреблением сельскохозяйственных
культур
и
качеством
продукции. В результате получены ценные
научные данные о влиянии длительного
орошения сточными водами свинокомплекса
на компоненты окружающей среды.
В настоящее время поливы сточными
водами в хозяйстве кормовых культур не
производится, поэтому в рамках научноисследовательской работы мониторинговые
исследования в данном хозяйстве были
продолжены с целью изучения последействия
сточных
вод
на
почву.
Результаты
исследований последействия длительного
орошения
сточными
водами
являются
эксклюзивными,
так
как
подобные
исследования не производились. Их ценность
заключается в сравнительной характеристике
качества серой лесной почвы до полива
сточными водами и после 30-летнего их
воздействия (1975-2003 гг.).
Сплошной мониторинг проводился
сотрудниками ГНУ МФ ВНИИГиМ и
охватывал сеть сельскохозяйственных земель
на основных типах почв, находящихся в
различных почвенно-климатических зонах
Рязанской области.
Фоновые участки - почвы, которые
испытывали наименьшие антропогенные
нагрузки за последние 50 лет, выбирались на
территории
Окского
биосферного
236
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
заповедника, функционирующего с 1935 г. (с
1984 г. - биосферный). Вокруг заповедника,
площадь которого около 23 тыс. га, создана
охранная площадь в 20 тыс. га. Мониторинг
на территории заповедника проводится в
рамках международной программы "Человек
и биосфера" и обусловлены двусторонним
соглашением 1972 г. между СССР и США о
совместных мерах по охране окружающей
среды и рациональному использованию
природных
ресурсов.
В
качестве
характеристик
рельефа
использовали
показатели абсолютных высот и уклон
местности. Оценка состояния почвенного
покрова агроландшафтов подразумевает, с
одной стороны, определение различий,
вызванных естественными процессами и
антропогенными нагрузками, а с другой моделирование оптимальных условий для
произрастания сельскохозяйственных культур
и получения качественной продукции.
Авторские микробиологические исследования выполнены в соответствие с трудами
Н.А. Муромцева в рамках почвенноэкологического
мониторинга
и
ниже
представлены результаты.
На активность микробиологических
процессов оказывают влияние наличие в
почве в достаточном количестве питательных
веществ,
оптимальной
влажности,
что
наблюдается
при
орошении
сточными
237
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
водами, но также и такие погодные условия,
как теплообеспеченность, поэтому важно
знать количество тепла в вегетационные
периоды в годы исследований. В монографии
приводятся погодные условия за 1995-2009
годы.
II.3. Почвенно-климатические
особенности региона
Конечными продуктами
жизнедеятельности
микроорганизмов
почвы при разложении ими
органических веществ,
содержащих необходимые
растениям минеральные
элементы, являются
простые, растворимые в воде соли
А.В. Петербургский (1957)
Нечерноземная зона занимает 62% всей
территории России. Ее площадь составляет
2,87 млн. км2, при этом сельскохозяйственные
угодья занимают 52 млн. га. Мелиоративное и
культуртехническое состояние природных
238
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кормовых угодий Нечерноземья нельзя
считать удовлетворительным.
Общий характер рельефа волнистый,
имеет незначительные уклоны. В его
формировании большую роль сыграли
оледенение, талые воды ледников, а также р.
Ока с ее многочисленными притоками. Реки
по водному режиму относятся к типично
равнинным, получающим питание весной от
таяния снега, в летнее время - от дождевых
вод.
Рязанская область расположена в
центре
европейской
части
Российской
Федерации на Мещерской и Окско-Донской
низменных равнинах, и лишь юго-запад ее
территории
занят
Среднерусской
возвышенностью. Максимальная абсолютная
высота местности составляет 236 м (юговосточнее р.п. Павелец), минимальная — 73 м
(пойма р. Оки ниже р.п. Елатьма).
Своеобразие рельефу области придает
широкая долина р. Оки. Ширина только
поймы местами превышает 10 км.
На территории области насчитывается
875 рек и ручьев протяженностью более 3 км,
из них 245 имеют длину более 10 км. Общая
длина рек — 10 тыс. км. Самой большой и
важной в природном и хозяйственном
отношении
рекой
является
Ока.
Ее
протяженность составляет 489 км при общей
длине реки 1500 км. Самый большой приток
239
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Оки река Мокша. В пределах области она
протекает на протяжении 134 км. Главный
приток Мокши — река Цна протекает на
территории области на расстоянии 120 км.
Второй крупный правый приток — река
Проня, которая протекает на расстоянии 336
км. Главным левым притоком Оки является
река Пра, протяженность которой 167 км. В
нашей области около 750 озер, большинство
из
них
расположено
в
Мещерской
низменности и в долинах Оки и Мокши.
Самое большое озеро — Великое (система озер
р. Пры). Этот мелководный водоем занимает
более 50 кв.км. Самое глубокое озеро — Белое
(более 50 м). По числу пойменных озер
Рязанская область не имеет себе равных в
России.
В
водном
балансе
рек,
кроме
атмосферных осадков, зимой и в жаркое
время года определенную роль играют
подземные воды. Питание подземных вод
осуществляется за счет фильтрации из
вышележащих слоев. Уровни подземных вод
подвержены колебаниям.
Рязанская область расположена на
Русской
плите
Восточно-Европейской
платформы. В результате горизонтального
перемещения (дрейфа) со скоростью 1...2
см/год (иногда до 4 см/год) эта платформа
находилась в конце кембрия (более 500 млн.
лет назад) между 10о и 30о ю. ш., в девоне (400
240
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
млн. лет назад) - в зоне экватора, в конце
палеозоя (250 млн. лет назад) она была между
30о и 40о с.ш. Это подтверждается и анализом
состава осадков, характеризующего Климатические пояса.
В девонское время в пределах
Восточно-Уральской антеклизы заложилась
серия авлакогенов и впадин. На месте
Пачелмского авлакогена образовался РязаноСаратовский прогиб, в котором мощность
девонских осадков составила 700 м. В среднем
и верхнем девоне отлагались терригенные и
сульфатно-карбонатные (иногда галогенные)
породы. К ним приурочены напорные
подземные воды от пресных до рассолов. В
карбоне произошло накопление в основном
карбонатно-морских образований мощностью
700-800 м. С ними связаны многоэтажные
водонапорные
системы
Московского
артезианского бассейна.
В
области
прерывисто
развиты
верхнеюрские и меловые осадки очень
непостоянной мощности. В средней части
Мещерской
низменности
расположены
субмиридиональные
крупные
доюрские
долины, начинающиеся южнее Рязани и
идущие на север - одна к Шатуре и Собинке,
другая вдоль полосы Клепиковских озер. В
них
отложились
бат-келловейские
континентальные пески и глины,
часто
гумусированные.
В
пределах
Окско241
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Цнинского вала (Елатьма и др.) карбоновые
известняки
местами
перекрыты
нижнекелловейскими глинами мощностью
10...15 м. В бассейнах рек Оки, Прони, Мостьи,
Пары и др. распространены морские
верхнеюрские и нижнемеловые глины, пески,
песчаники.
Глинистые
породы
очень
подвержены
выветриванию
и
предрасположены
к
разуплотнению
с
переходом в текуче-пластическое состояние.
Местами сохранились небольшие пятна
песков верхнего мела.
Более
или
менее
водоупорное
перекрытие
дает
толща
кимериджкелловейских
глин,
поэтому
питание келловейско-батского водоносного
горизонта происходит за счет нижележащих
напорных
вод.
Остальные
водоносные
горизонты
верхней
юры
и
мела
характеризуются отсутствием выдержанных
водоупорных перекрытий, в результате чего
основным источником их питания служат
атмосферные осадки, уровень которых имеет
сезонные колебания.
Из вышеизложенного следует, что
фундамент и чехол Русской плиты имеют
блоковое строение, отражающее слоистоблоковую структуру земной коры и имеющее
значение для последующей истории этого
региона. В позднем кайнозое тектонические
движения
оживились
и
привели
к
242
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
структурной перестройке и заложению
активных региональных тектонических швов,
разделяющих контрастные формы рельефа
Русской равнины (Нелидово-Рязанский шов,
проходящий через гг. Рыбное, Рязань, нижнее
течение Прони, устье Верды, и новый шов,
проходящий приблизительно по западной
части Окско-Цнинского и Окско-Клязьминского валов).
С новейшими движениями связано
формирование
современного
рельефа:
Среднерусской
и
Приволжской
возвышенностей,
Мещерской
низменности,
Тамбовской равнины, Окско-Цнинского плато
и Мокшинской низины.
Область характеризуется умеренноконтинентальным климатом с теплым летом
и умеренно-холодной зимой с установленным
снежным покровом и хорошо выраженными,
но
менее
длительными
переходными
сезонами года - весны и осени. Радиационный
баланс имеет максимальное значение в июне 5,5...8,9 мДж/м2, минимальное в сентябре 2,0...3,6
мДж/м2.
Средняя
месячная
температура воздуха самого теплого месяца июля - 19-20оС, самого холодного - января 10,5-11,5оС. Сумма среднесуточных температур
воздуха - 2150-2300оС. Продолжительность
теплого периода года (с положительной
среднесуточной температурой воздуха) в
среднем 210-218 дней от начала апреля до
243
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
начала ноября. Длительность периода с
температурой воздуха выше 10оС составляет в
среднем 140 суток. Дней со снежным
покровом 136-140. Среднесуточная влажность
воздуха 76-78%, наблюдаются существенные
колебания
влажности
воздуха
внутри
вегетационного периода. Годовое суммарное
испарение составляет 420-470 мм. Испарение
с
водной
поверхности
430-449
мм.
Гидротермический коэффициент равен 1,1-1,4.
Климатические особенности региона
характеризуются
значительными
колебаниями выпадающих осадков. В среднем
большая часть области получает 450-550 мм
осадков в год. В некоторые годы осадков
выпадает до 700 мм, в другие - около 300 мм.
Причиной засухи является неравномерное
выпадение осадков по сезонам, в частности
недостающее количество осадков весной и
летом. В целом климат территории умеренно
теплый и неустойчиво влажный. Атмосферные засухи наблюдаются на севере
Рязанской области в среднем до 70% лет, из
них 20% лет бывают дни с интенсивными
засухами; в центральной части - в 90% лет, из
них 30% - с интенсивными засухами; на юговостоке области засухи наблюдаются почти
ежегодно. Нечерноземье можно назвать зоной
избыточного годового и неустойчивого
весенне-летнего увлажнения. Культурные
растения в вегетацию нередко испытывают
244
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
недостаток
почвенной
влаги,
что
отрицательно сказывается на урожае. Анализ
метеоусловий указывает на наличие сухих и
засушливых лет в 39-50% случаев. Поэтому
основным
условием
повышения
эффективности мелиоративных мероприятий
в Нечерноземной зоне является улучшение
влагообеспеченности сельскохозяйственных
культур. Около 80% сельскохозяйственных
угодий
страны
расположены
в
зоне
рискованного земледелия с недостаточным
или неустойчивым увлажнением.
Повышенной величиной атмосферной
влаги
отличаются
Касимовский
и
Клепиковский
районы,
наименьшее
количество осадков выпадает в Сасовском и
Сараевском районах. Ресурсы тепла и влаги
позволяют выращивать в Рязанской области
многие сорта как яровых, так и озимых
зерновых и зернобобовых культур, картофель,
овощи, свеклу и другие культуры. Но все же
область относится к зоне рискованного
земледелия. На ее территории нередки засухи
(особенно в мае), к неблагоприятным
климатическим явлениям весенне-летнего
периода относятся заморозки и суховеи.
К неблагоприятным климатическим
условиям в летний период, кроме засухи,
относятся и суховеи, которые в центральных
районах рассматриваемой области бывают
почти ежегодно. Повреждения от них
245
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сельскохозяйственных
культур
особенно
заметно при снижении запасов продуктивной
влаги в пахотном слое.
Среднемесячные величины температуры воздуха и количества осадков (по
данным ГМС Рязанской области для м/с
Старожилово) представлены в приложении.
Преобладающее направление ветров
зимнего периода – южное и юго-западное, что
связано с особенностями циклонической
циркуляции и влиянием острога Азиатского
максимума. Летом преобладают северозападные
ветры.
Весной
характерно
преобладание антициклональной циркуляции
и несколько повышена доля ветров восточных
румбов.
Подводя итог анализу климатических
условий региона, следует отметить, что
соотношение тепла и влаги в среднем за
многолетний период благоприятно для
выращивания
большинства
сельскохозяйственных культур. Однако большая
изменчивость метеофакторов по годам,
неравномерное распределение водных и
тепловых ресурсов внутри вегетационных
периодов нередко приводит к возникновению
дефицита влаги в почве, что отрицательно
сказывается
на
росте
и
развитии
сельскохозяйственных культур.
Восполнить
дефицит
влаги
и
питательных веществ в почве возможно
246
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
применением сточных вод свинокомплекса
для орошения сельскохозяйственных культур,
что было использовано с 1975 по 2003 годы в
ОАО «Рязанский свинокомплекс».
Характер растительности определяется
расположением области на стыке лесной и
лесостепной растительных зон. В лесной зоне
основными типами растительности являются
хвойные леса в Мещере, главным образом
сосновые, и широколиственные — к югу от
Оки. Восточнее долин рек Рановы и Прони
распространены
смешанные
хвойношироколиственные
леса.
Облесенность
области составляет 25 процентов, наиболее
лесной остается Мещера, здесь в среднем 50
процентов площади занято лесом.
Общий земельный фонд области равен
3960,7 тыс. га, а земельный фонд,
приходящийся на одного жителя области,
составляет
2,93
га.
Обеспеченность
сельхозугодиями равна 1,74 га, пашней — 1,31
га. Почвенные условия в целом благоприятны
для сельскохозяйственного производства.
Большие
площади
пойменных
лугов,
возможности их орошения создают хорошие
условия для развития молочного и мясного
скотоводства.
Распаханность
95-98%
площади. Преобладающими почвами в
регионе являются черноземы (44%), серые
лесные (37%), дерново-подзолистые (13,8%),
пойменные (5%) и торфяные (4%).
247
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тип серых лесных почв подразделяется
на три подтипа: светло-серые, серые и темносерые.
Объектом
наших
исследований
являлись серые лесные суглинистые почвы.
Эти почвы граничат с дерново-подзолистыми
как в природной обстановке, так и в
классификационном положении, и под
влиянием агротехнических и мелиоративных
воздействий претерпевают изменения. Серые
лесные почвы являются переходными, по
своему естественному плодородию богаче
дерново-подзолистых и беднее черноземов.
Характеристика серой лесной почвы ОАО
«Рязанский свинокомплекс» до начала
орошения сточными водами свинокомплекса
в соответствие с проектными документами
дана
сотрудниками
института
Рязаньагроводпроект в 1974 году.
248
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
II.4. Погодные условия проведения
исследований
При постановке полевых
опытов необходимо наряду
с другими сопутствующими
наблюдениями тщательно
проводить метеорологические
наблюдения…Без таких
наблюдений опыт
обесценивается
П.Н. Константинов (1952)
Для того чтобы дать правильную
оценку степени воздействия антропогенного
воздействия на компоненты агроэкосистемы,
необходимо знать погодные условия в годы
проведения исследований. Для их оценки в
вегетационные периоды (май-сентябрь) в
1995-2003 гг. были использованы данные
метеостаций г. Рязани, ГНУ МФ ВНИИГиМ
(рис. 17).
Обеспеченность культурных растений
влагой в значительной степени определяется
атмосферными осадками, их величиной и
распространением
по
территории,
249
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
изменчивостью
по
годам
и
внутри
вегетационных периодов, хотя в условиях
орошения этот фактор несколько теряет свое
значение.
Рис. 17. Метеостанция ГНУ МФ ВНИИГиМ
Оптимальная
для
большинства
сельскохозяйственных культур сумма осадков
300 мм за вегетацию имеет обеспеченность 20
- 45%. Осадки в теплый период носят
преимущественно ливневый характер, что
объясняет большую изменчивость суточных
сумм осадков от долей до десятков
миллиметров.
Важное значение имеет обеспеченность
растений теплом, которая за май - сентябрь
недостаточная в 9,2 - 11,0% лет, достаточная в 23,8 - 24,5%, избыточная - в 64,5 - 67,0%.
250
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для оценки тепло-влагообеспеченности
периода Бузыко (1955) ввел коэффициент
сухости, равный отношению радиационного
баланса (R) к затратам тепла на испарение
осадков (  О)
Кс 
R
О
(1)
По метеостанции ―Павелец‖, имеющей
многолетние данные по радиационному
балансу,
измеряемому
над
травами,
определены обеспеченные значения индекса
сухости по периодам (приложение 1 табл. 2).
Оптимальной
тепло-влагообеспеченности
соответствует коэффициент сухости, равный
1,2...1,6.
Обеспеченность теплом для испарения
осадков за май-сентябрь недостаточная в
9,2...11,0% лет, достаточная - в 23,8...24,5%
лет, избыточная - в 64,5...67,0% лет. Для
испарения выпадающих осадков наиболее
обеспечены теплом май, июнь, июль, меньше
- август и недостаточно - сентябрь. В сентябре
и августе, при обеспеченности индекса 50%,
орошение не эффективно.
Анализ метеоусловий за период
вегетации показал, что исследования были
проведены в характерных для Рязанской
области климатических условиях. Полевые
опыты проводились в разные по тепловлагообеспеченности годы. Погодные данные
251
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
за вегетационные периоды в годы проведения
исследований показаны на рисунках 18, 19.
В 1995 году вегетационный период
характеризовался
неравномерным
выпадением осадков. Так, во 2-ой декаде
июня и 3-ей декаде июля выпало осадков
значительно
больше
среднемноголетней
нормы на 69,7 и 48,5 мм соответственно. И,
наоборот, в 1-ой и 2-ой декадах июля и 1-ой
декаде сентября осадков выпало меньше
нормы на 18,9; 19,3 и 11,7 мм. Во все остальные
периоды величины осадков приближались к
среднемноголетним. Самый влажный месяц июнь, когда сумма осадков составила 119,2 мм,
сухой - май - 26,5 мм. Температура воздуха за
вегетацию была выше среднемноголетней на
13,7оС. Самая теплая - 3-ья декада мая с
температурой на 7,7оС выше нормы. В
остальные декады значения температуры
воздуха приближались к среднемноголетним.
Самые теплые месяцы - июнь - 58,2оС - и
август - 59,3оС. Дефицит влажности воздуха
ниже среднемноголетних показателей на 4,2
мб.
Вегетационный период 1996 года также
характеризовался неравномерным выпадением осадков, что характерно для региона.
Сумма осадков за май - сентябрь составила
221,4 мм, что меньше среднемноголетних
показателей на 33,6 мм. Самый влажный
месяц - июнь - 92,1 мм осадков, а самый сухой
252
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- май - 34,8 мм. Самой влажной была 2-ая
декада июня, когда атмосферные осадки
составили
69,5
мм,
что
выше
среднемноголетних на 51,5 мм. Самыми
сухими являлись 2-ая декада июля (3,8 мм
осадков) и 3-ья декада августа (0,9 мм). Сумма
температур
воздуха
составила
в
о
вегетационный период 1996 года 217 С, что
ниже среднемноголетних значений на 14,4оС
и что естественно сказалось на урожайности
трав. Самым теплым месяцем явился июль с
температурой 52,7оС. Самый холодный месяц сентябрь - 29,3оС. В остальные периоды
колебания температуры воздуха колебались
незначительно.
Для вегетационного периода 1997 года
характерно ливневое распределение осадков.
Самой влажной была 1-ая декада июня, самой
сухой - 2-ая декада июня. Самым влажным август с количеством выпавших осадков 39,4
мм. Самым "сухим" из всех месяцев был июнь
- 17,2 мм. Сумма осадков за вегетацию
составила
139,7
мм,
что
ниже
среднемноголетних значений на 115,3 мм.
Сумма температур воздуха за вегетацию 1997
года
составила
271,9оС,
что
выше
среднемноголетней на 40,5оС. Самой теплой
являлась 2-ая декада июня с суммарной
температурой 25,5оС, самой холодной - 1-ая
декада мая с температурой 11,2оС. Самым
теплым месяцем был июнь, когда температура
253
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
воздуха превышала среднемноголетнюю на
11,1оС. В остальные периоды температура
воздуха колебалась незначительно и была
выше среднемноголетней незначительно.
Сумма
дефицитов
влажности
воздуха
составила за вегетацию 91,6 мб.
В 1998 году вегетационный период
характеризовался
выпадением
осадков
больше среднемноголетних. Минимальное
количество осадков выпало в 3-ой декаде мая
(2,0 мм), максимальное - в 1-ой декаде июля и
августа – 42,3 и 68,5 мм соответственно. Всего
за вегетацию выпало 259,7 мм осадков, что
больше среднемноголетних на 4,7 мм.
Фактические
значения
среднесуточной
температуры воздуха за вегетацию выше на
7,8оС среднемноголетних. Самым теплым
месяцем явился июнь с температурой 54,1оС.
Самый холодный месяц - май с температурой
13,9оС. Самая теплой декадой явилась 3-ья
декада июня с температурой 18,8оС, самой
холодной - 1-ая декада мая с температурой
9,1оС. Дефицит влажности воздуха за
вегетацию был ниже среднемноголетнего на
6,6 мб.
В вегетационный период 1999 года
выпало за вегетацию 227,0 мм, то есть меньше
среднемноголетних значений. Во 2-ую декаду
июня и 1-ую декаду августа осадки не
выпадали, а в 1-ую декаду июня и 3-ью декаду
августа носили ливневый характер (36,2 и 86,1
254
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
мм соответственно). Обеспеченность теплом в
вегетацию этого года составила 62,4оС.
Самыми теплыми были 2-ая и 3-ья декады
июля (20,1 и 18,4оС соответственно),
следовательно, и весь июль был более теплым
по сравнению с другими месяцами. Дефицит
влажности воздуха за вегетацию составил 5,5
мб, что на 1,5 мб ниже среднемноголетних.
В 2000 году в вегетационный период
выпало 305,6 мм осадков, что выше
среднемноголетних
значений.
Самыми
влажными были июль (138,6 мм). В первую
декаду месяца выпало 60,0 мм осадков.
Самыми сухими декадами были 2-ая и 3-ья
декада мая (2,8 мм). Самым сухим месяцем
был май, когда в 1-ая декада месяца была без
осадков, а во 2-ую и 3-ью - выпало 10,7 мм
осадков. Теплообеспеченность вегетационного
периода 2000 года была средневысокой.
Сумма средних температур составила 67,1,9оС,
что выше среднемесячных. Самым теплым
месяцем был июль со средней температурой
22оС, сумма - 80,2оС при среднемноголетней
температуре воздуха за этот месяц 57,4оС.
Дефицит
влажности
воздуха
ниже
среднемноголетних на 15,2 мб.
В вегетационный период 2001 года
сумма осадков составляла 255,4 мм. Самым
влажным месяцем был июль с количеством
выпавших дождей 76,1 мм, в мае – 75,4 мм.
Самым сухим месяцем являлся август (35,5
255
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
мм). По теплообеспеченности вегетационный
период был теплым (69оС). Самым теплым
месяцем был июль с суммарной температурой
воздуха 60,9оС и средней 23,2 оС. Теплом
меньше других месяцев был обеспечен май
(сумма температур за три декады составила
32,6оС при среднемноголетней в этом месяце
37,9оС, средняя температура в мае - 10,3 оС).
Дефицит влажности воздуха составил 15 мб.
Вегетационный период 2002 года
характеризовался по влагообеспеченности
влажным за счет выпадения в первые месяцы
(май-июнь) 114,4 мм, а сумма осадков за
вегетацию составила 145,6 мм. Самой влажной
декадой была 1-ая июня, когда выпало 42,2
мм осадков. Самым влажным месяцем был
июнь с количеством выпавших дождей 68,8
мм. Самым сухим месяцем являлся июль (21,0
мм). Самая сухая - 3-ья декада июля (2,2 мм).
По
теплообеспеченности
вегетационный
о
период был теплым (230,2 С). Самым теплым
месяцем был июль с суммарной температурой
воздуха 82,2оС, а самой теплой – 2-ая декада
этого месяца (28,2оС). Теплом ниже других
месяцев был обеспечен май – 28,0оС. Дефицит
влажности воздуха составил 10 мб.
256
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 80
1 60
1 40
1 20
м ай
1 00
Июнь
80
Июль
авгу ст
60
40
20
0
1
3
5
7
9
11
13
15
17
Годы проведения исследований 1995-2009
Рис. 18. Обеспеченность осадками в годы
проведения исследований, мм
257
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
90
100
80
90
70
80
60
70
50
40
30
20
60
50
40
Май
Июнь
Июль
авгу ст
30
20
10
10
0
0
1 2проведения
3 4 5 6 7исследований
8 9 1 1 1 1 1995-2009
1 1 15
Годы
Рис. 19. Обеспеченность теплом в годы
проведения исследований, оС
Как свидетельствуют данные рисунков
2.2 и 2.3 за период проведения исследований
метеоусловия
сильно
варьировали.
По
сравнению со среднемноголетними более
теплыми были 1998-2001 и 2003 гг., а 1995,
1998, 2000 и 2001 гг. и более влажными.
При анализе годового количества
осадков можно отметить, что
их рост
наблюдался за счет летне-осеннего периода.
258
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
II.5. Краткая характеристика ОАО
«Рязанский свинокомплекс»
Вряд ли следует искать прямой
пропорциональности между
общей численностью
микроорганизмов
в почве и ее плодородием
А.В. Петербургский (1957)
В зоне серых лесных почв Рязанской
области расположен крупный свиноводческий
комплекс "Искра" на 108 тыс. голов годового
откорма,
сточные
воды
которого
используются
для
орошения
сельскохозяйственных
культур.
Свинокомплекс
расположен в 26 км от города Рязани, в 0,2 км
- от пруда - накопителя и в 2 км - от
земледельческих полей орошения (рис. 20).
Свинокомплекс функционирует с 1975
г. Среднесуточный расход навозных стоков,
поступающих на очистные
сооружения,
составлял по данным на 1990 г. 6000 м3,
259
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
или до 2 млн. м3 в год, что в 1,8 раза больше
по сравнению с нормативными показателями.
С 1994 г. самый крупный в регионе
свинокомплекс "Искра" Рязанского района
оказался в сложном положении в связи с
экономическими преобразованиями в стране.
В настоящее время комплекс разделѐн на 4
самостоятельных хозяйства: ОАО "Рязанский
свинокомплекс",
очистные
сооружения
"Искра", ЗПО "Искра" и коммунальное
хозяйство "Искра", однако их деятельность
настолько взаимосвязана и взаимозависима,
что
эти
хозяйства
в
монографии
рассматриваются как одно целое.
На рис. 22-27 приведены фотографии
хозяйства. Пруд - накопитель сточных вод
расположен на балке Большой Луг, его
ѐмкость 1220 тыс. м3 при площади 24,6 га.
Пруд - накопитель является наиболее
опасным
объектом
в
экологическом
отношении.
При использовании сточных вод на
орошение кормовых культур подписывался
Договор о приеме сточных вод на поля
орошения
(приложение).
Одной
из
обязанностей
водопотребителя
является
организация
мониторинга
окружающей
среды в зоне размещения полей орошения.
На ОАО "Рязанский свинокомплекс"
сейчас содержится около 40 тыс. голов свиней
(рис. 22 и 23).
260
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 20. Расположение ОАО «Рязанский
свинокомплекс», бывших оросительной
системы и полей орошения
261
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Со снижением поголовья животных на
комплексе
уменьшился
и
объѐм
образующихся сточных вод до 250 тыс. м3 в
год, однако проблема их утилизации остаѐтся
актуальной.
Следует отметить, что изначально (1975
г.) площадь земледельческих полей орошения
(ЗПО) и объем пруда-накопителя в ОАО
«Рязанский свинокомплекс» не соответствовали санитарной норме.
Рис.2 2. Отделение
опороса
Рис. 23. Поросята на
откорме
Эксплуатация полей орошения должна
осуществляться в соответствии с санитарными
правилами устройства и эксплуатации ЗПО,
262
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
методическими
указаниями
по
осуществлению
госу-дарственного
санитарного надзора за устройством и
эксплуатацией
земле-дельческих
полей
орошения.
Расчет площади полей орошения,
необходимой для утилизации сточных вод,
следует проводить с учетом их объема.
Выполнять расчет следует по трем основным
биогенным элементам (N, P, K) по формуле
Fi 
VK 1K 2K 3
,
B
(3.9)
где F- площадь, необходимая для
утилизации i-того биогенного вещества, га
V - годовое количество биогенного
элемента, подлежащее утилизации, кг/год,
К1 - коэффициент, использования
питательных веществ растениями для азота 0,7, фосфора и калия - 0,6,
К2 - коэффициент, учитывающий
потери биогенных веществ для азота - 0,7,
фосфора и калия - 1,0,
К3 - коэффициент потерь биогенных
элементов при хранении для азота - 0,7...0,85,
фосфора - 0,85...0,95, калия - 0,9...0,95,
В - вынос элементов из почвы
урожаем, кг/га,
- коэффициент, учитывающий

плодородие почвы. Низкое- 1,2, среднее - 1,0 и
высокое - 0,8.
263
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
За расчетную принимают наибольшее
из 3-х полученных значений.
В монографии приведен примерный
расчет площади полей орошения по
основному биогенному элементу – азоту.
Для утилизации всего объема сточных
вод, образующихся на свинокомплексе в 19982000 гг. с содержанием 6000 голов свиней
(содержание азота - 32,85) необходима
площадь ЗПО
F=
32850 х 0 , 7х 0 , 7х 0 , 7
=45 га.
209 х1, 2
Свинокомплекс «Искра» до середины
1990-х годов вмещал 108 тысяч голов свиней
(содержание азота составляет 631,2) и
необходимая площадь для утилизации всего
объема сточных вод должна была составлять
839 га, то есть имеющейся площади 739 га
было недостаточно.
Как показал анализ последующих лет
использования сточных вод на орошение,
объем сточных вод, поступающих на очистные
сооружения, должен был ежегодно возрастать
в связи с расширением п. Искра и
увеличением объема хозяйственно-бытовых
вод.
В связи с ухудшением работы очистных
сооружений и оросительных систем, возросла
заражѐнность животных гельминтами из-за
отсутствия средств на лечение и недостаток
264
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
средств дезинвазии, в то же время зачастую
имеют место нарушения режима и технологии
полива сточными водами. Со стороны
местных властей и органов ГСЭН контроль
использования сточных вод снизился, а с 1998
г. прекратился надзор за состоянием
окружающей природной среды на территории
комплекса, очистных сооружений и полях
орошения.
В настоящее время стоки представляют
собой сточные воды свинокомплекса и
хозяйственно-бытовые воды посѐлка Искра.
На свинокомплексе навоз из помещений
транспортируется
к
навозосборнику
гидравлическим способом. Вода для смыва
подаѐтся
из
артезианских
скважин,
расположенных в 0,5 км западнее комплекса.
От ферм навозные стоки поступают самотѐком
к жижесборнику и насосной станцией
перекачиваются в навозоприѐмник. Навоз
поступает на дуговые сита, где происходит
отделение твѐрдых веществ.
Твѐрдая фракция с дуговых сит
сбрасывается на пресс для дообезвоживания и
по ленточному транспортѐру удаляется на
карантинные площадки, где грунтуется и
вывозится на поля. Жидкая фракция
поступает на аэротенки 1 ступени очистки,
затем на аэротенки 2 ступени, куда поступают
стоки жилого посѐлка Искра.
265
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
После биологической очистки стоки
поступают в пруд – накопитель,
куда
попадает часть избыточного активного ила,
что ухудшает показатели гидрохимического и
санитарно - бактериологического состояния
условно-чистых вод по сравнению со
сточными водами 2-ой ступени очистки,
эффективность которой в среднем составляет
94,5%. Сточные воды накапливаются в пруду
– накопителе.
До 2003 года в течение 6 - 7 месяцев
сточные воды поступали в пруд-накопитель (с
октября по апрель), а с мая по сентябрь
подавались на поля, хотя с конца 90-х гг. это
требование не выполнялось, сточные воды
зачастую
сбрасывались
на
поля
незапланированно (рис. 24-29).
В настоящее время поливы сточными
водами сельскохозяйственных культур не
проводятся, поэтому целью исследований
явилось изучение последействия данного
мелиоративного
вмешательства
на
микробиологическое
состояние
ранее
мелиорированных почвы.
266
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 24. Главный въезд на
территорию ОАО
«Рязанский
свинокомплекс»
Рис. 25. Пруднакопитель
сточных вод
Рис. 26. Содержание
свиней на комплексе
Рис. 27. Вывоз
твердой
фракции
на карантин
267
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 28. Станция
биологической
очистки сточных
вод
268
Рис. 29. Общий вид на ОАО
«Рязанский
свинокомплекс» с трассы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
II.6. Бактериологическая
характеристика сточных вод ОАО
«Рязанский свинокомплекс»
Между численностью
микроорганизмов
в почве и ее плодородием
отсутствует корреляция
Рассел (1955)
В
соответствие
с
нормативными
документами сточные воды свинокомплексов
подлежат регулярному контролю. В ОАО
«Рязансий свинокомплекс» гидрохимический
состав
сточных
вод
определяется
в
аттестованной
лаборатории.
Микробиологические исследования выполняются в
лаборатории Рязанского центра ГСЭН.
Бактериологическая характеристика сточных
вод пруда-накопителя представлена в табл. 5.
Сточные воды, сильно загрязнены
бактериально, так как микрофлора выживает
продолжительное время, а высокая влажность
и большое количество аммиака и хлоридов
препятствуют размножению термофильных
микроорганизмов.
269
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 5 - Бактериологический состав
сточных
вод
пруда-накопителя
в
3
вегетационный период, в 1 дм
Средние
СанитарПоказатель
значения
ная
воды пруданорма
накопителя
1.Индекс
2400000
1000
лактозоположительн
ой кишечной
палочки
2.Индекс E.coli
13000
100
3.Индекс
2400
100
энтерококка
4.Коли-фаги КОЕ
1000
100
5.Общее количество
мезофидьных
12х105
аэробных и
факультативноанаэробных
микроорганизмов,
выросших при 370 С
6.Общее количество
мезофильных
5х105
аэробных и
факультативноанаэробных
микроорганизмов,
выросших при 220 С
270
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Воды не соответствуют СанПиН
содержание лактозоположительной кишечной палочки (2400000), Е. соli (13000), колифагов КОЕ (1000).
Воды р. Рака, используемые для
орошения при снижении влажности почвы, в
вегеационный период не соответствуют
требованиям, предъявляемым к оросительной
воде,
в
межвегетационный
период
наблюдается превышение ПДК по азотным
соединениям.
Таким образом, биологическая очистка
была малоэффективной, сточные воды
свинокомплекса по многим показателям не
соответствуют СанПиН 4630-88. Природные
воды не в полной мере соответствуют
требованиям, предъявляемым к оросительной
воде, так по содержанию, например, азотных
соединений отмечается превышение ПДК.
Поэтому необходимо изучение влияния
орошения сточными водами на компоненты
окружающей среды: почву, поверхностные
воды
и
растения.
Возможные
микробиологические последствия представлены на рис. 30.
При сравнении микробиологических
анализов воды пруда-накопителя в 1995 и
2009 годах можно сделать выводы о
доминировании
на
сегодняшний
день
«химического» прессинга над «микро271
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
биологическим», который наблюдался в 1995
г.
Это
объясняется
значительным
сокращением поголовья свиней на комплексе,
и, следовательно, уменьшением объема
органических соединений, и ростом объема
хозяйственно-бытовых сточных вод п. Искра.
То есть изменилось соотношение свиностоков
и хозяйственно-бытовых сточных вод п.
Искра, которое в настоящее время можно
приблизительно оценить как 1:20.
Последействие
орошения
сточными водами
свинокомплекса
Изменение активности почвенного
микробиоценоза
Угнетение почвенного микробиоценоза
Активизация почвенного микробиоценоза
Рис. 30. Возможное последействие орошения
сточными водами свинокомплекса
272
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Изменение соотношения в сточных
водах
микроорганизмов
и
химических
веществ в сторону увеличения последних, в
свою очередь, ведет к изменению их влияния
на микробиологические показатели почвы.
II.7. Характеристика серой лесной
почвы ОАО «Рязанский
свинокомплекс»
Типичность участка…
имеет огромное,
часто решающее значение
П.Н. Константинов (1952)
Исходное состояние серой лесной
почвы приводится по данным института
Рязаньгипроводхоз.
Полнопрофильный
разрез
серой
лесной
почвы
ОАО
«Рязанский
свинокомплекс»
Рязанского
района
Рязанской области проведен сотрудниками
института Рязаньгипроводхоз в 1974 г.
Выращиваемая культура – ячмень.
Разрез №2.
273
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рельеф – полого-волнистая равнина.
Общий уклон поверхности северо-восточной
экспозиции
в
сторону
р.
Рака.
Почвообразующая порода - карбонатная
морена. Овѐс.
Серая лесная среднесуглинистая почва.
Ао 0 - 6 см. Дернина, окраска серая,
структура зернистая, среднесуглинистый,
переплетѐн корнями, переход заметный.
А1 6 - 17см. Гумусовый горизонт, серый,
комковато -зернистый, среднесуглинистый,
свежий,
рыхлый,
пористый,
имеются
включения корней, переход заметный.
А1А2 17 - 37 см. Гумусо - эллювиальный,
светло - серый с обильной присыпкой
кремнезѐма, мелко - ореховатая структура,
среднесуглинистый,
свежий,
рыхлый,
пористый, комковато - зернистая структура,
переход заметный.
Аi 37 - 62 см. Иллювиально - гумусовый
горизонт,
среднесуглинистый,
тѐмно
серый,свежий, рыхлый, пористый, комковато
- зернистая структура, переход заметный.
В1 62 - 100 см. Иллювиальный, бурый,
ореховато – комковатая структура, имеются
затѐки гумуса, присыпка кремнезѐма, ржавые
пятна (Fе2О3), глинистый, уплотнѐнный,
пористый.
Сg k 100 - 120 см. Материнская порода,
буро - сизый, ореховый, глинистый с
признаками оглеения, вскипание от НСl.
274
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Водоносный горизонт приурочен к
водноледниковым образованиям, широко
развитым
в
пределах
исследуемой
территории. Водовмещающими породами
служат пески мелкие, средней крупности,
супеси пластичной, текучей консистенции,
опесчаненные разности суглинков, мощность
обводнѐнной толщи 13 - 17 м.
Региональным водоупором служат
юрские глины полутвѐрдой, тугопластичной
консистенции, залегающие на глубине 20 - 30
м.
Питание
осуществляется
путѐм
инфильтрации
атмосферных
осадков,
частично путѐм подтока из нижележащих
каменноугольных горизонтов. Направление
грунтовых потоков в ОАО "Рязанский
свинокомплекс" в долину р. Рака. Грунтовые
воды вскрыты на глубине 6 м.
В геологическом строении участие
принимали четвертичные отложения, юрские,
каменноугольные (по данным изысканий,
проведенных институтом Рязаньгипроводхоз).
На территории объекта распространены
водноледниковые и покровные отложения,
которые сплошным чехлом перекрывают все
водораздельные пространства. Покровные
отложения
залегают
под
почвеннорастительным слоем мощностью 0,3 - 0,5 м и
представлены суглинками лессовидными
тяжелого
гранулометрического
состава
твердой,
полутвердой,
тугопластичной
275
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
консистенции.
Реже
мягкопластичной,
текучепластичной,
текучей,
пылеватой,
развиты повсеместно, мощностью от 2,6 до
10,7 м.
Подстилаются
водноледниковыми
отложениями,
представлены
суглинками
среднетяжелого гранулометрического состава,
ниже залегают супеси пластичной, текучей
консистенции,
пески
мелкие,
средней
крупности.
Одним из показателей благоприятных
условий
для
деятельности
почвенных
микроорганизмов являются агрохимические и
водно-физические, поэтому ниже приведена
краткая их характеристика.
Исследуемые серые лесные почвы
хозяйства были представлены в среднем на
23% глыбистыми (более 10 мм) агрегатами.
Наиболее
агрономически
ценные
макроагрегаты,
обладающие
высокой
пористостью, механической прочностью и
водопрочностью, составляют более 43%. Как
показывали результаты сухого просеивания,
содержание
водопрочных
агрегатов
невысокое, что говорило о бесструктурности
данной почвы. Такая почва заплывала и
образовала корку, что ухудшало воздухообмен
и условия жизнедеятельности аэробных
микроорганизмов.
Плотность пахотного горизонта почвы
высокая, а порозность и содержание воздуха
276
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
незначительные
–
до
46%
и
20%
соответственно, что свидетельствует об
уплотнении пахотного
слоя. Водопроницаемость этого слоя низкая, плотность
почвы составляла 1,45 г/см3.
В подпахотном слое, особенно при
наличии
плужной
подошвы,
водопроницаемость
становится
неудовлетворительной, при орошении образуется сток.
Пахотный горизонт сильно распылѐн, при
увлажнении заплывает, а при высыхании
покрывается коркой.
Серые лесные почвы образовались под
воздействием двух процессов - подзолистого и
дернового. В зависимости от интенсивности
развития
первого
или
второго
сформировались
почвы
с
различным
содержанием
гумуса
и
мощностью
перегнойного слоя.
Сотрудниками ВНИИИА им. Д.Н.
Прянишникова
подготовлен
бюллетень
«Агрохимическая
характеристика
почв
сельскохозяйственных угодий Российской
Федерации (по состоянию на 1 января 2003
г.)»
по
материалам
агрохимического
обследования почв сельскохозяйственных
угодий Российской Федерации, которые
сгруппированы по градациям.
По предложенным градациям В.Г.
Сычева, А.В. Кузнецова, А.В. Павлихиной,
Н.В.
Лобаса,
Л.К.
Кручининой,
С.А.
277
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ермолаева, до орошения сточными водами
почва
имела
среднекислую
степень
кислотности. Содержание гумуса низкое,
содержание Р2О5 и К2О среднее.
Для серых лесных почв региона
характерны процессы перемещения илистых
частиц по профилю (лессиваж), в результате
верхние горизонты несколько обеднены
илистой фракцией и относительно обогащены
песчаной, поэтому почвы имеют более легкий
механический состав.
Cостояние почвы в целом и еѐ
отдельные
физико-химические
свойства
определяются
в
значительной
мере
геохимическим фоном и содержанием ТМ,
характеризующими устойчивые изменения в
свойствах почвы и являющиеся необходимым
контролируемым параметром почвы при
мониторинге.
Было
анализировано
исходное
содержание марганца, кобальта, меди, цинка
и
молибдена.
Содержание химических
элементов в среднесуглинистой почве ОАО
"Рязанский
свинокомплекс"
превышало
фоновые значения для региона по цинку на
12,65 мг, меди – на 45,05 мг. Концентрации
Мо, Мn и Со не превышали региональных
значений.
Б.П. Ахтырцевым (1979) отмечено, что
"длительное сельскохозяйственное использование серых лесных почв без применения
278
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
удобрений сопровождается ухудшением их
плодородия". Поэтому орошение сточными
водами
могло
улучшить
качественные
характеристики почвы.
Таким образом, серая лесная почва
ОАО
«Рязанский
свинокомплекс»
характеризовалась
в
1975
г.
неблагоприятными водно-физическими и
агрохимическими свойствами и повышенным
содержанием Cu и Zn.
II.8. Цель и задачи
микробиологических исследований
Чтобы правильно наметить
задачи сельскохозяйственного
опытного дела, нужно
понять значение его для
сельскохозяйственного
производства
П.Н. Константинов (1952)
Цель и задачи микробиологических
исследований
были
разработаны
в
соответствии с требованиями, изложенными в
279
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Методических
рекомендациях
«Методы
микробиологического контроля почвы».
Цель
исследований
–
изучение
микробоценоза ранее мелиорируемой почвы
ОАО
«Рязанский
свинокомплекс»
и
микробиологическая оценка последействия
длительного орошения сточными водами.
Для достижения поставленной цели
решались следующие задачи:
 микробиологический
анализ
сточных вод свинокомплекса,
 изучение токсичности сточных
вод свинокомплекса,
 изучение
интенсивности
целлюлозоразрушающей
активности
почвы
и
сравнительная
оценка
активности
процесса
при
орошении сточными водами и
после его прекращения,
 изучение протеазной активности
почвы в 2009 году при сравнении
проб,
отобранных
на
неорошаемых
участках
и
поливных участках в 1975-2003
годах,
 изучение
санитарногигиенического
и
гельминтологического состояния почвы и
его сравнительная оценка при
280
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
орошении сточными водами и
после его прекращения,
 изучение
микробиологических
показателей природных вод р.
Рака, протекающей на бывшей
оросительной системе,
 изучение количества микроорганизмов, проходивших сквозь
1,5 м толщу почвы и поступающих в лизиметрические воды
при разных нормах полива
сточными водами (данные за
1995-1997 годы).
Перед
составлением
методики
исследований была разработана концептуальная модель микробиоценоза ранее
мелиорированной серой лесной почвы (рис.
23),
которая
отображает
взаимосвязь
жизнедеятельности микробиоценоза почвы,
урожайности кормовых культур и качество
выращенной продукции.
Поставленные задачи были решены в
течение 1995-2009 годов по методике,
описанной ниже (рис. 31).
281
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Использование сточных вод
свинокомплекса на орошение в ОАО
«Рязанский свинокомплекс»
Активизация микробиологических процессов в
почве за счет достаточного количества
питательных веществ и влаги
Превышение
санитарных
нормативов по общему
микробному числу,
содержанию БГКП,
энтерококков, E. coli,
гельминтам.
Обнаружение
патогенной
микрофлоры
Быстрое разложение
органического
вещества, снижение
содержания гумуса
Снижение
урожайности
кормовых культур и
ухудшение качества
продукции
Экономический
ущерб хозяйству
Невозможность
использования
выращенной
продукции на
кормовые цели
Рис. 31. Концептуальная модель
микробиоценоза ранее мелиорированной
серой лесной почвы
282
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
II.9. Отбор проб почвы и воды,
подготовка к микробиологическому
анализу
…без эксперимента
агрономическая наука не возможна
В.Р.Вильямс (1952)
Лишь дифференциальное
исчисление дает естествознанию
возможность изображать
математически
не только состояния, но и
процессы: движение
П.Н. Константинов (1952)
Успех полевого опыта зависит от
правильного выбора участка под опыт и от
того, насколько точно будут соблюдаться
требования агротехники… (Б.В. Климентов,
1959), поэтому при определении методики
исследований выбирались именно те участки,
на которых исследования проводились в
течение 1995-2003 гг.
283
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Во
многих
местообитаниях
распределение
микроорганизмов
не
гомогенное, а скорее кластерное. Поэтому
любая взятая проба может содержать разное
количество микроорганизмов.
Для оценки токсичности почвы можно
в
качестве
тест-объектов
брать
микроорганизмы.
Достоинства
микробиологических
тестов обусловлены следующими причинами.
Благодаря небольшим размерам микробные
клетки
имеют
относительно
большую
поверхность контакта с окружающей средой,
что определяет их высокую чувствительность
к происходящим в ней изменениям. Высокие
скорости
роста
и
размножения
микроорганизмов дают возможность за
сравнительно короткий срок проследить за
воздействием
любого
неблагоприятного
фактора на протяжении десятков и даже сотен
поколений. К тому же они компактны и в
большинстве
случаев
не
требуют
значительных материальных затрат для
поддержания жизнедеятельности. Применение
микроорганизмов
для
оценки
интегральной токсичности почвы и создание
на
их
основе
комплексной
системы
чувствительных, достоверных и экономичных
биотестов является перспективной областью
исследований.
284
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
К недостаткам микробиологических
тестов следует отнести достаточно высокую
способность микроорганизмов к образованию
устойчивых мутантных штаммов, что может в
некоторых случаях приводить к получению
недостоверных результатов.
Один из простых в исполнении и
информативных
способов
оценки
микроботоксичности загрязненных почв - это
учет численности микроорганизмов, которая,
как правило, достаточно легко отражает
микробиологическую
активность
почвы,
скорость разложения органических веществ и
круговорота минеральных элементов.
Каждое измерение состоит из трех фаз:
сбор образцов, подготовка проб и собственно
измерение.
Пробы почвы необходимо отбирать с
соблюдением минимума асептики, так как
количество почвенных микроорганизмов на
разных глубинах различное. Контейнер для
проб
почвы
должен
быть
простерилизованным.
Пробы воды отбирать труднее, так как
они отбираются на значительном расстоянии
от
исследователя.
Сложнее
соблюдать
стерильность,
поскольку
открытые
водоисточники (в данном случае р. Рака)
содержат немного микроорганизмов и легко
загрязняются микробиотой прибора для
отбора проб.
285
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отобранные пробы подготавливаются,
например,
разбавляются
до
нужной
плотности микроорганизмов с последующим
высевом на питательные среды (подсчет
живых клеток). Для этого применяются
центрифугирование или фильтрование через
мембранные фильтры с заданным размером
пор.
Желательно отобранные пробы сразу
доставлять в лабораторию, так как возможно
размножение клеток или их гибель, что
покажет неверное общее микробное число. В
лаборатории экспериментатор должен строго
соблюдать
методику
исследований
в
соответствии с нормативными документами
во
избежание
изменения
результата
исследований.
В исследованиях были приняты
чашечные методы исследования, что дает
возможность получить отдельные колонии
чистых культур микроорганизмов и начать
фенотипическое определение различных
организмов (описание колоний).
Выделение и идентификация членов
микробного сообщества с использованием
метода
прямого
рассева
на
чашки
эффективны при высокой концентрации
клеток в средах, что характерно для
орошаемых
сточными
водами
свинокомплексов почв. Необходимо учитывать
разные требования к компонентам среды
286
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
членов
идентифицируемого
микробного
сообщества,
поэтому
целесообразно
применять параллельные посевы на средах
различного состава. Существует практика
добавления
в
среды
специфических
ингибиторов для подавления развития той
или иной группы микроорганизмов.
Микроорганизмы чрезвычайно разнообразны, поэтому нет единого метода для
подсчета клеток всех групп. Численность
микроорганизмов
определяется
прямым
подсчетом клеток под микроскопом и
непрямым подсчетом после подращивания на
твердых средах. Чаще используется первый
метод, не различающий живые и мертвые
клетки
(по
Виноградскому)
и
его
модификации.
Клетки
микроорганизмов
можно подсчитывать в определенном объеме
жидкой пробы под световым микроскопом
(камеры Тома-Горяева, Петрова-Хаузера).
Культивированию поддаются менее
0,1% всего микробного разнообразия. Ряд
микроорганизмов
являются
некультивируемыми и недоступными классическим
микробиологическим
методам
интенсификации. Однако в настоящее время оценить
их разнообразие и распространение можно
новыми методами, например, на основе
молекулярной диагностики, в том числе
амплификацию диагностирующих последовательностей генома, кодирующих синтез
287
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
молекулы 16S рРНК, для последующей их
расшифровки.
Метод
прямого
прижизненного
окрашивания различных проб воды, почвы и
других сред позволяет с уверенностью
считать, что при этом способе выделяется
гораздо больше клеток, чем дают результаты
высевов на различные среды.
В дальнейшем были разработаны
прямые методы, основанные на оценке
метаболической
активности
клеток
(клеточное дыхание), позволяющие отличить
живые клетки от неживых в природных
средах.
Наиболее приемлемы для измерения
биомассы в природных образцах методы,
связанные с определением биохимических
параметров клеток.
В
исследованиях
использовались
общеизвестные
методы
определения
микробиоценоза.
288
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
II.10. Методика микробиологических
исследований
«В каждом грамме чернозема
насчитывается 2-2,5 миллиарда
бактерий. Микроорганизмы
не только разлагают органические
остатки на более простые
минеральные и органические
соединения, но и активно
участвуют в синтезе
высокомолекулярных соединений
— перегнойных кислот, которые
образуют запас питательных
веществ в почве»
М.С. Гиляров (1955)
Исследования
по
изучению
последействия
сточных
вод
на
микробиологические
показатели
почвы
проводились в вегетационный период 2009
года и сравнивались с результатами авторских
многолетних исследований, проведенных в
1995-2003 годах при орошении сточными
водами, в ОАО «Рязанский свинокомплекс»
(рис.32).
289
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Последействие длительного
орошения сточными водами
свинокомплекса
Изменение интенсивности микробиологических
процессов в почве (их стимулирующее или
ингибирующее действие друг на друга)
→ ускорению разложения органического
вещества и гумуса
→ возможное бактериальное и
гельминтологическое загрязнение почвы,
поверхностных и грунтовых вод и растений
→ возможное негативное влияние на человека и
рост заболеваемости персонала очистных
сооружений, рабочих на свинокомплексе и ЗПО
Рис. 32. Последействие орошения сточными
водами свинокомплекса на
микробиологические показатели
окружающей среды
Все
проведенные
исследования
выполнялись в соответствие с действующими
290
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ГОСТами и СаНПиНами, по общепринятым
методикам (рис. 33).
Рис. 33.
Обсуждение
методики
исследований
Исследуемая почва – серая лесная
среднесуглинистая. Пробы почвы отбирались
строго по карте земледельческих полей
орошения
и
оросительной
системы
свинокомплекса с одного участка, который с
1975 по 2003 годы орошался сточными
водами без перерывов, в конце августа 2009
года, когда поливы сточными водами были
прекращены уже 7 лет (на схеме оросительной
системы показаны участки отбора проб
почвы). Анализировались имеющиеся данные
с полученными результатами исследований.
291
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Выращиваемые
культуры
–
многолетняя бобово-злаковая травосмесь
(овсяница луговая и тимофеевка луговая 70%
и клевер луговой 30%) в 1995-2003 гг. и
ячмень в 2010 году.
В
исследованиях
применяли
лизиметрический, мелкоделяночный полевой
и
производственный
опыты
на
лизиметрической станции учхоза Стенькино
близ д. Волдыревка и на землях ОАО
«Рязанский свинокомплекс».
Почвенные микробиоценозы очень
чувствительны к изменению экологических
условий, к наличию загрязнителей, внесению
минеральных и органических удобрений.
Уровень их активности и численность служат
индикатором благополучия почвенной среды.
В отличие от таких свойств почвы, как,
например, состав, структура, рН и содержание
гумуса, биологическая активность почвы не
зависит от происхождения и типа почвы, что
позволяет сравнивать пробы, взятые с разных
территорий. Эта особенность очень важна для
исследования городских почв, так как в
условиях городов даже небольшие участки
существенно различаются по происхождению,
физическим и химическим показателям.
Основными бактериальными показателями
загрязнения
воды
являются:
сапрофитные бактерии, указывающие на
поступление в воду легко разлагающихся
292
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
органических веществ; бактерии – обитатели
кишечника
человека
и
теплокровных
животных, указывающие на загрязнение воды
фекальными
и
хозяйственно-бытовыми
отбросами.
Оъект
исследования
–
микроорганизмы почвы после прекращения
орошения сточными водами и во время
поливов, сточных вод свинокомплекса,
поверхностных вод р. Рака и лизиметрических
вод.
Микроорганизмы — доступный объект
исследования, однако основная проблема их
изучения — микроскопические размеры и
сложные методики. Однако существует
несколько простых методов количественного
определения микроорганизмов в средах.
Почва является более благоприятной
средой
для
жизнедеятельности
микроорганизмов. В каждом участке почвы
складывается
специфический
комплекс
экологических
условий:
влажности,
температуры, засоления — свой состав
компонентов
питательного
субстрата.
Поэтому в каждом микролокусе имеется
определенный микробиоценоз. Количество и
разнообразие микроорганизмов в почве
характеризует ее биологическую активность.
Чем выше этот показатель, тем более
благоприятны
почвенные
условия
для
растений.
293
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Визуальная оценка микробиоценозов
почвы
позволяет
составить
первое
представление о ее свойствах и часто является
частью почвенных исследований.
Оценка
общего
числа
микроорганизмов
позволяет
определить
численность
разнообразных
групп
микроорганизмов, способных образовывать
колонии на питательном агаре, оценить
уровень микробного загрязнения воды и
почвы.
Данный
показатель
весьма
чувствителен
к
увеличению
в
воде
легкоусвояемых
органических
веществ,
поэтому динамика возрастания сапрофитной
микрофлоры, особенно по сравнению с ее
численностью
в
поступающей
воде,
характеризует
санитарное
состояние
отдельных стадий водоподготовки.
Общее микробное число является
косвенным
показателем,
так
как
характеризует
общее
содержание
микроорганизмов в воде и почве без их
качественной характеристики.
Размножение сапрофитной микрофлоры в системе предварительной подготовки
воды на очистных сооружениях ОАО
«Рязанский свинокомплекс», где на второй
ступени
очистки
сточные
воды
свинокомплекса соединяются с хозяйственнобытовыми водами п. Искра, может явиться
причиной вторичного загрязнения воды. При
294
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
этом
накопление
биомассы
создает
дополнительные условия для размножения
индикаторных,
условно-патогенных
и
патогенных микроорганизмов.
Особое значение данный показатель
приобретает при ежедневном контроле
качества воды в одной и той же точке.
Внезапное возрастание общего микробного
числа (даже в пределах нормы) является
сигналом для поиска причины загрязнения.
В
основе
микробиологического
контроля воды очищенной лежат методы
мембранной фильтрации и прямого посева. В
1 мл воды очищенной (ангро) допускается не
более 100 аэробных бактерий. В 100 мл не
допускается наличие E.coli.
Отбор проб для бактериологического
анализа проводился 1 раз в год в течение всех
лет исследований с целью изучения влияния
орошения сточным водами (1995-2003 гг.) и
оценки
последействия
мелиоративного
вмешательства
на
бактериальное
и
гельминтологическое загрязнение почвы.
При изучении динамики самоочищения
почвы отбор проводили в течение мая
еженедельно, а затем ежемесячно в течение
вегетационного периода до завершения
активной фазы самоочищения (1995-1997 гг.).
Пробная
площадка
–
часть
исследуемой территории, характеризующаяся
сходными
условиями
(рельефом,
295
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
однородностью
структуры
почвы
и
растительного
покрова,
характером
хозяйственного использования), расположенная в 100 м от пруда-накопителя. На
площади 100 м2 закладывалась одна пробная
площадка размером 25 м.
Точечные пробы отбирали на пробной
площадке из одного слоя почвы 0-20 см
методом конверта. Выкапывался шурф
0,3x0,3 м и глубиной 0,2 м. Поверхность
одной из стенок шурфа очищали стерильным
ножом. Затем из этой стенки вырезали
почвенный
образец,
размер
которого
обусловлен заданной навеской, так, если
необходимо отобрать 200 г почвы, размер
образца 20x3x3 см. Точечная проба –
материал, взятый из одного места горизонта
или одного слоя почвенного профиля,
типичный для данного горизонта или слоя.
Точечные пробы отбирали почвенным буром.
Объединенную пробу составляли путем
смешивания точечных проб, отобранных на
одной пробной площадке.
Для
бактериологического
и
гельминтологического анализа с одной
пробной
площадки
составляли
10
объединенных проб. Каждую объединенную
пробу составляли из трех точечных проб
массой 200 г каждая.
Пробы почвы, предназначенные для
бактериологического и гельминтологического
296
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
анализа, в целях предотвращения их
вторичного
загрязнения
отбирали
с
соблюдением правил асептики: отбирали
стерильными инструментами, перемешивали
на стерильной поверхности, помещали в
стерильную тару (полотняный мешочек после
автоклавирования). Время от отбора проб до
начала их исследования не превышало 3 часов
(по ГОСТу до 24 час.). Пробы почвы
доставлялись в лабораторию Рязанского
ГСЭН на микробиологический анализ.
Микробиологический видовой состав
сточных вод свинокомплекса определялся в
аттестованных лабораториях ОАО «Рязанский
свинокомплекс» и Рязанского центра ГСЭН
посевом на агаризированные среды, а также
титрованием.
Лабораторный опыт по изучению
видового состава микробоценоза почвы был
осуществлен в лабораториях ГНУ МФ
ВНИИГиМ, а также в аттестованной
лаборатории Рязанского центра ГСЭН (рис.
34- 38).
297
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис.34.
Приготовление
питательной
агаризированной
среды
Рис.35. В микробиологической
лаборатории
Рис. 36. Посев
бактерий стерильной
микробиологической
петлей
Рис. 37. Проросшая
колония бактерий на
агаризированной
среде в чашке Петри
298
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 38. Приготовление почвенных образцов к
проведению микробиологического анализа
выполняется стерильным стеклянным
инструментом
При орошении сточными водами за
основные
показатели
санитарно
бактериологической характеристики воды
принимались бактерии группы кишечной
палочки, E. Coli, которые являлись основным
показателем биологического загрязнения
воды,
энтерококки
характеризовали
санитарное состояние объекта в момент
отбора проб.
299
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
С
целью
изучения
возможного
загрязнения
грунтовых
вод
при
инфильтрации оросительной воды вглубь
почвы применялся лизиметрический метод.
Лизиметры
–
металлические
цилиндрической
формы
емкости.
При
поливах и осадках
инфильтрационная
(лизиметрическая)
вода собиралась в
кармане,
откуда
откачивалась
для
определения их микробного загрязнения (рис.
39 и40). Лизиметры конструкции ВНИИГиМ
заряжены
монолитом
ненарушенной
структуры серой лесной почвы с имитацией
грунтовых вод в 1,5 м.
Для определения БГКП, энтерококков
использовался титрационный метод. Для
проведения анализов пробы отбирались 1 раз
в
месяц,
а
для
изучения
процесса
самоочищения
лизиметрические
воды
отбирались 1 раз в 7 дней.
Санитарно-бактериологические
и
гельминтологические
исследования
выполнены в лаборатории Рязанского центра
ГСЭН.
Количественные
учѐты
микроорганизмов в образцах почвы проводили
методом посева на стандартные питательные
среды в 3-кратной повторности из 2-3-х
экспериментально подобранных разведений.
На мясо-пептонном агаре (МПА) учитывали
общее число бактерий, использующих в пищу
300
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
органический азот, на крахмало-аммиачном
агаре (КАА) – численность бактерий,
утилизирующих минеральные формы азота,
актиномицетов, на среде Чапека-Докса почвенные микроскопические грибы. Посев
инкубировали при температуре 20-25оС в
течение одной недели. Далее подсчитывали
общее число колоний, выросших на данной
среде, и определяли общую численность
микроорганизмов
определѐнной
физиологической группы.
Особенностью окраски по методу Грама
является неодинаковое отношение различных
микробов к красителям трифенилметановой
группы:
генцианвиолету,
метилвиолету,
кристалвиолету. Микробы, входящие в группу
грамположительных
дают
прочное
соединение с указанными красителями и
йодом.
Окрашенные
микробы
не
обесцвечиваются при воздействии на них
спиртом, вследствие чего при дополнительной
окраске
фуксином
граммположительные микробы не изменяют
первоначально принятый фиолетовый цвет.
301
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 39. Месторазмещение лизиметрической
станции
302
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис.40. Лизиметр конструкции ВНИИГиМ и
карман, откуда откачивалась
инфильтрационная вода на
микробиологический анализ
Грамотрицательные микроорганизмы
образуют
с
генциан-,
кристаллили
метилвиолетом
и
йодом
легко
разрушающееся
под
действием
спирта
соединение,
в
результате
чего
они
обесцвечиваются и затем окрашиваются
фуксином,
приобретая
красный
цвет.
Отношение микроорганизмов к окраши303
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ванию
по
Грамму
имеет
большое
диагностическое значение.
Окрашивание микроорганизмов по
Граму производили следующим образом:
мазок, фиксированный на огне, окрашивали
через фильтровальную бумагу основным
красителем
раствором
основного
карболового кристалвиолета. Прокрашивание
длилось 1-2 минуты. Избыток краски сливался
и заливался раствор Люголя на 1-2 минуты до
почернения препарата.
Далее
раствор
Люголя
сливали,
предметное стекло для обесцвечивания мазка
погружали несколько раз в стаканчик со
спиртом; процесс обесцвечивания считается
завершенным, когда от мазка перестают
отделяться окрашенные в фиолетовый цвет
струйки жидкости. Затем препарат тщательно
промывали
водопроводной
водой
и
докрашивали спиртово-водным раствором
фуксина в течение двух минут. В конце мазок
промывали водой и высушивали. На рис. 1
показан внешний вид проросшей на агаре в
чашках Петри микрофлоры почвы и воды.
Высеивание
микробной
культуры
осуществлялось
следующим
образом.
Небольшое количество почвенной пробы
высеивали в чашки Петри с водорослевым
агаром с помощью микробиологической
петли. После этого засеянные чашки Петри
304
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
выдерживались при комнатной температуре в
течение 9 дней.
После этого готовился мазок. На
чистое, обезжиренное предметное стекло
помещали каплю дистиллированной воды,
затем с помощью микробиологической петли
в нее вносили небольшое количество
выросшей на агаре микробной культуры.
Делались 2-3 мазки на каждый образец почвы
и фиксировали их на пламени.
Микробиологический
анализ
проводился
следующим
образом.
Для
определения
общего
числа
аэробных
бактерий
образец
тестируемой
воды
тщательно перемешивают и вносят по 1мл в
две стерильные чашки Петри. В каждую
добавляют по 8-10 мл расплавленной и
охлажденной
до
45оС
среды
№1
(Государственная Фармакопея XI изд., вып.2).
Содержимое
чашек
быстро
перемешивают и оставляют до застывания.
После застывания чашки переворачивают и
инкубируют в течение 24 час при температуре
(32,5±2,5)оС. Подсчитывали все выросшие
колонии. Результат выражали средним
числом КОЕ в 1 мл исследуемой пробы воды
или почвы.
Для
определения
колиформных
бактерий
проводилась
мембранная
фильтрация, используя стерильные фильтры
с диаметром пор 0,45 мкм. Для получения
305
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
достоверных результатов проводили 3-х
кратную мембранную фильтрацию по 100 мл
воды. После чего фильтры переносят на
заранее разлитый по чашкам Петри агар Эндо
(среда № 4). Если анализируемая вода
стабильно
соответствует
нормативам,
допустима фильтрация 300 мл воды через
один фильтр. Для положительного контроля
среды
использовали
посев
тестмикроорганизма Escherichia coli АТСС 25922
на агар Эндо. Чашки Петри с фильтрами
инкубируют в течение 24ч при температуре
(32,5 ±2,5)оС.
Результат считается отрицательным,
если на фильтрах не выросли колонии или
колонии имеют нетипичный вид (неровные
края,
шероховатая
поверхность).
Если
отмечался рост колоний: темно-красных,
красных с металлическим блеском, с красным
центром,
выпуклых,
блестящих,
подсчитывали число колоний каждого типа и
проводят идентификацию. Для этого каждую
колонию микроскопировали и при выявлении
грамотрицательных палочек отсевали на
скошенную среду № 1 для получения чистой
культуры. В качестве подтверждающих тестов
используют оксидазный тест, образование
кислоты и газа при ферментации глюкозы
(среда № 6), редукцию нитратов в нитриты с
использованием реактива Грисса (среда № 7).
306
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таким
образом,
полученные
грамотрицательные палочки, не обладающие
ферментом цитохромоксидаза, ферментирующие глюкозу и редуцирующие нитраты,
относятся к общим колиформным бактериям
и их наличие в сточных водах и почве строго
нормировано.
Биологическая
активность
почвы
оценивалась в аналитической лаборатории
ГНУ
МФ
ВНИИГиМ
по
результатам
проведенного
опыта
по
протеазной
активности данной среды, которая показывает
активность
почвенных
грибов
и
микроорганизмов.
Образец почвы (примерно 300—500 г)
помещался в емкость для компостирования и
доводилась влажность почвы до оптимальной:
вливали дистиллированную воду частями и
размешивали до образования крупных
почвенных комочков. В момент, когда они
начинали распадаться на более мелкие
агрегаты, прекращали добавление воды.
Нарезанную
по
2—3
кадра
предварительно замоченной в воде на 10 мин.
фотопленки раскладывали в стерильные
чашки Петри с почвой эмульсионным
(светлым) слоем вверх (рис. 41). Производили
компостирование
образца:
выдерживали
чашку Петри с образцом при комнатной
температуре 10—14 дней, регулярно увлажняя
почву.
В
течение
этого
времени
307
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
эмульсионный слой пленки разрушался под
действием протеаз, выделяемых грибами и
микроорганизмами в почву. По окончании
компостирования пленку вынули и промыли
под струей воды, после чего высушили.
Рис. 41. Закладка
кадров фотопленки в
почву для
определения ее
протеазной
активности
После этого подсчитывали доли (в
процентах)
разрушенного
протеазами
эмульсионного
слоя
при
помощи
фотоувеличителя и палетки. Фрагменты
фотопленки
по
одному
помещали
в
кадродержатель фотоувеличителя, измеряли
освещенность стола, рассчитывали долю
разрушенного слоя. На каждый фрагмент
пленки поочередно накладывали палетку,
подсчитывали количество светлых квадратов
308
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
и
вычисляли
(в
процентах)
долю
разрушенного эмульсионного слоя. Чем выше
процент разрушения эмульсионного слоя, тем
выше
протеазная
(экзоферментная)
активность почвы.
Оценить влияние сточных вод на
почвенный
микробоценоз
можно
при
определении эффективности целлюлозоразрушающих микроорганизмов. С этой
целью была проведена в мелкоделяночном
полевом опыте 1995-2003 и 2009 гг. оценка
интенсивности разложения льняного полотна
по Звягинцеву аппликационным методом
(рис. 42). Расчетный слой почвы 15 см. Срок
экспозиции льняного полотна 1, 2 и 3 месяца
для изучения динамики процесса.
Об
интенсивности
целлюлозоразрушения судили по шкале Звягинцева:
очень слабая - до 10%, слабая - 10-30%,
средняя - 30-50%, сильная - 50-80%, очень
сильная - более 80%.
Качественный состав микробиоценоза
почвы выполнен по Новогродскому. Была
подготовлена питательная среда: на 1 л воды
18 г агара (так называемый голодный агар).
Воду доводили до кипения, добавляли агар,
разваривали 30 минут.
309
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 42. Стекло 10х10 см обшивалось заранее
взвешенным на аналитическим весах
льняным полотном
Полученную среду стерилизовали и
разливали в стерилизованные чашки Петри
слоем 0,5 см. Сухую почву растирали в ступке
пальцем в резиновой перчатке в течение 5
минут для отделения клеток от поверхности
почвенных частиц и их разобщения.
Растертую пробу почвы просеивали через сито
с диаметром отверстия 0,25 мм. После этого
проводили посев почвы в чашки Петри на
«голодный агар» (навеска 10—50 мг).
Засеянные чашки помещали в термостат при
температуре 25оС на 3—5 дней. После
истечения срока образцы исследовались под
микроскопом. Пробиркой вырезали агаровые
310
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
блоки и с помощью пинцета помещали на
предметное
стекло.
Микроскопировали
образец с общим увеличением около 100—200
раз. На препарате было видно, что почвенная
пылинка служит центром микробиоценоза,
рост которого идет локально (по водной
пленке вокруг почвенной частицы за счет
питательных компонентов самой почвы).
В состав микробиоценоза точвы входят
бактерии
(доминирующая
группа),
актиномицеты, дрожжи, плесневые грибы,
водоросли,
простейшие.
Бактерии
под
микроскопом
видны
в
виде
мелкой
зернистости вокруг почвенной частицы, они
окрашены в желто-коричневые или серобелые тона. Актиномицеты образовывали
тонкий беесцветный субстратный мицелий в
виде прямых или разветвленных нитей, от
которых отходят более толстые темные гифы
воздушного
мицелия,
формирующие
конидиеносцы. Эукариотические грибы в
основном были представлены плесневыми
грибами. Их мицелий в 10 раз толще, чем у
актиномицетов. Водоросли были видны в
виде округлых клеток (может просматриваться оформленное ядро). Под микроскопом
клетки водорослей светились, так как
содержали пигменты.
Все микробиологические исследования
выполнялись в трехкратной повторности.
311
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
После
выполнения
мазка
объекты
подвергались микроскопированию.
После проведения опыта чашки с
отработанным материалом помещали в
автоклав или сухожаровой шкаф для
уничтожения культур. После этого посуду
очищали и мыли.
При
подготовке
и
проведении
микробиологических исследований необходимо помнить, что на качество результатов во
время анализов воды и почвы могут
существенно влиять следующие факторы:
·
квалификация
персонала,
выполняющего отбор проб, посев образцов па
питательные среды, учет и интерпретацию
результатов;
· сроки хранения отобранных проб
воды и почвы;
· условия проведения испытания
(температура и время инкубации посевов);
· правильный учет и интерпретация
результатов;
· валидация процессов мембранной
фильтрации и прямого посева;
·
использование
качественных
питательных сред,
которые
учитывались
при
проведении
микробиологических исследований.
Лабораторный опыт по проращиванию
семян с целью определения токсичности
сточных вод свинокомплекса на растения
312
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
проводился в октябре 2009 года на кафедре
растениеводства РГАТУ (рис.43 и 44).
Рис.43. Приготовление почвенной вытяжки
для замачивания семян тест-культуры
313
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис.44.
Помещение
семян для
проращивания
в термостат
В лабораторном опыте использовали
30 штук семян белой горчицы (Sinapis alba) в
одном варианте, которые укладывали на
фильтровальную бумагу в чашки Петри
(Сводный доклад стран-членов СЭВ по теме
7.03.05 - Будапешт, 1975). Перед опытом
чашки Петри стерилизовались в автоклаве, в
них наливали по 5 мл сточных вод и
водопроводной воды, используемой как
контроль. Повторность опыта 6-кратная.
Чашки Петри с семенами помещались в
термостат при температуре 20оС. Через 72
часа
проводили
сравнение
проросших
корешков, исключая пять наименьших
значений.
Всхожесть и энергия прорастания
семян Sinapis alba определены через 3 и 10
суток.
Определялась
разница
между
качеством контрольных семян и замоченных в
сточных водах свинокомплекса.
314
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Попарно
сравнивали
выборочные
средние каждого варианта с контролем и
определяли существенность различий между
ними. Если различия существенные и
полученные в опытных вариантах величины
меньше контрольной более чем на 30 %, это
позволяет
сделать
вывод:
среды,
использованные в опытных вариантах,
действительно
оказывают
токсическое
действие на проростки тест-культуры.
Отбор проб лизиметрических вод на
микробиологические анализы производился в
начале и конце вегетации 1995-1997 гг.,
грунтовых вод на полях ОАО «Рязанский
свинокомплек» - в конце вегетации,
поверхностных вод р. Рака – вблизи
орошаемых сточными водами полей, в 300 м
ниже и выше по течению в меж- и
вегетационный периоды (1995-2003 гг.).
Для проведения анализов пробы воды
отбирались 1 раз в месяц, а для изучения
процесса самоочищения лизиметрические
воды отбирались 1 раз в 7 дней. Санитарнобактериологические и гельминтологические
исследования выполнены в лаборатории
Рязанского центра ГСЭН в 1995-2003 годах,
когда производилось орошение сточными
водами свинокомплекса на земледельческих
полях орошения в хозяйстве.
315
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обработка результатов исследований
проводилась по методикам Доспехова (1985) и
Лакина (1987).
316
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
III. РЕЗУЛЬТАТЫ
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
МЕЛИОРИРУЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ В
РАМКАХ ПОЧВЕННОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
III. 1. Определение качества семян
Sinapis alba и влияние на их
прорастание сточных вод
свинокомплекса
«…в почве содержится огромное
количество микроорганизмов.
Все отмеченное
свидетельствовало о
фундаментальной роли
микробиологического фактора в
формировании и жизни почвы»
В.В. Докучаев (1985)
В
разработанном
на
основе
действующих в Российской Федерации
строительных
норм,
правил
и
государственных
стандартов,
с
учетом
современных требований природоохранного
317
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
законодательства, в соответствии с новыми
экономическими условиями и структурой
управления
Институтом
медицинской
паразитологии и тропической медицины им.
Е.И. Марциновского (ИМП и ТМ); Научноисследовательским
институтом
экологии
человека и гигиены окружающей среды им.
А.Н. Сысина (НИИЭГОС); Всероссийским
научно-исследовательским
институтом
гельминтологии им. К.И. Скрябина (ВИГИС);
Всероссийским институтом удобрений и
агропочвоведения им. Д.Н. Прянишникова
(ВИУА);
Московским
государственным
университетом природопользования (МГУП);
ГП СНЦ «Госэкомелиовод»; Всероссийским
научно-исследовательским
институтом
ветеринарной санитарии, гигиены и экологии
(ВНИИветсанитарии);
ТОО
«ИНВЕКОПроект»; ГНЦ «СевНИИГиМ»;
НПЦ «ИНГЕОДИН»; ВСЕГИНГЕО пособии к
ВНТП 01-98 «Оросительные системы с
использованием
сточных
вод
и
животноводческих стоков» отмечается, что
сточные воды содержат большое количество
химических веществ и необходимо изучить их
влияние на прорастание семян тест-культуры.
Сотрудники НИИССВ «Прогресс» к.т.н. Л.П. Овцов, к.т.н. Л.А. Музыченко, к.сх.н. Н.А. Ковалева, к.с-х.н. Л.Е. Кутепов, к.сх.н. В.Т. Додолина, к.э.н. Р.М. Юсупов, к.т.н.
А.Б. Юн, к.с-х.н. Е.И. Жирков, к.х.н. Э.Е. Элик,
318
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
к.т.н. В.В. Ивлев, к.с-х.н. С.И. Мишин, В.А.
Поленина, С.Н. Перепелкин, В.З. Сытин, Н.В.
Михалев, В.А. Никитин, Н.И. Мордвинцева;
ИМП и ТМ – член-кор. РАМН, д.м.н. Н.А.
Романенко; НИИЭГОС – д.м.н. Н.В. Русаков;
ВИГИС – д.в.н., проф.. А.А. Черепанов; ВИУА
– д.с.-х.н., проф. Г.Е. Мерзлая; МГУП – членкор. РАСХН, д.т.н., проф. И.П. Айдарин, д.т.н.,
проф. А.И. Голованов, к.т.н., с.н.с. В.X.
Хачатурян; ГП СНЦ «Госэкомелиовод» - Д.А.
Никольская, А.Н. Кржижановский, И.С.
Тырсин, Э.П. Гуськов, Е.И. Кармыш, И.А.
Игнатов, А.Л. Половец; ВНИИветсанитарии –
д.б.н.
В.Д.
Баранников;
ТОО
«ИНВЕКОПроект» - Е.П. Казначеев; ГНЦ
«СевНИИГиМ» - к.т.н. Я.З. Шевелев, к.т.н.
О.Ю. Кошевой; ВолжНИИГиМ – д.т.н., проф.
Д.П. Гостищев и другие разработали методику
определения пригодности сточных вод на
орошение и их безопасности.
Орошение
сточными
водами
в
хозяйстве не производится, но влияние
свинокомплекса, очистных сооружений и
пруда-накопителя на окружающую среду
неоднозначное. Химический состав сточных
вод по сравнению с исходным изменился в
сторону «химического» прессинга вследствие
увеличения объема поступающих на очистные
сооружения хозяйственно-бытовых сточных
вод п. Искра.
319
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для проведения лабораторного опыта
были отобраны пробы сточных вод ОАО
«Рязанский свинокомплекс», прошедших
биологическую очистку, из пруда-накопителя,
расположенного в 300 м от свинокомплекса.
Объем отобранной воды составлял 500 мл.
Результаты опыта представлены в
таблице 6 и рис. 36 – 40. Проросшими
семенами считались те, у которых корешок
прорывал семенную оболочку. Средняя длина
корешка
в
каждой
повторности
рассчитывалась путем деления общей длины
корешков на число взошедших семян.
Рассчитывалась средняя длина корешка из
трех повторностей и выражалась в процентах
к длине корешка на контроле, которая
принималась за 100%.
Результаты исследований показали,
что длина проросших корешков была выше
контрольных на 63%, что, по данным Л.П.
Овцова, Л.А. Музыченко, Н.А. Ковалевой, Л.Е.
Кутепова,
В.Т.
Додолиной
и
др.,
свидетельствует о стимулирующем действии
сточных вод.
320
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 6 – Сравнительная длина и масса
корешков проростков и качество семян Sinapis
alba
Вариант
опыта
Водопроводная
вода
Сточные
воды
свинокомп
-лекса
НСР05
Вариант
опыта
Водопроводная
вода
Сточные
воды
свинокомп
-лекса
Дли
на
коре
шка,
мм
По
отношению
к контролю
Масса
проро
сших
семян,
По
отношени
ю
к
контролю
мг к % к
К
К*
11
-
-
0, 26
-
18
+7
+63
0,56
+0,3
0
мм к % к
К
К
2,8
+115
0,2
Всхо
жест
ь,
шт
По
отношению
к контролю
Энерг
ия
прора
стани
шт к % к я, шт.
К
К
По
отношени
ю
к
контролю
шт к % к
К
К
8
-
-
18
-
-
12
+4
+50
25
+7
+3
9
Попарно
сравнивали
выборочные
средние каждого варианта с контролем и
321
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
определяли существенность различий между
ними. Результаты опыта позволяют сделать
вывод, что сточные воды не оказывают
токсическое действие на проростки тесткультуры.
Результаты
подтверждены
расчетами НСР05, которые представлены в
приложении.
Из литературных данных известно, что
сточные воды свинокомплекса являются
азотно-калийными
удобрениями.
Это
подтверждается результатами химического
анализа сточных вод (данные аттестованной
лаборатории
ОАО
«Рязанский
свинокомплекс»): содержание аммиака 185
мг/дм3, нитритов 0,3 мг/дм3 и нитратов 0,08
мг/дм3,
что
превышает
нормативные
величины на 5-23%; содержание фосфора в
сточных водах ниже нормативного на 34%, а
калия, наоборот, выше допустимых величин
на 15%. Все макро- и микроэлементы сточных
вод находятся в доступной и усвояемой для
растений форме. Наглядно изменение длины
и массы проростков семян тест-культуры
показано на рис. 45 - 50.
322
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис.45. Визуальная сравнительная оценка
вариантов опыта по токсичности сточных
вод д.с.х.н. О.А.Захаровой
Всхожесть и энергия прорастания
семян Sinapis alba определены через 3 и 10
суток. Разница между качеством контрольных
семян и замоченных в сточных водах
свинокомплекса составила +63%. Число
проросших семян при замачивании в сточных
водах было больше на 39% по сравнению с
семенами, замоченными в водопроводной
воде.
323
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис.46. Проросшие семена тест-культуры в
опыте по изучению токсичности сточных вод
Рис.47. Подготовка проростков семян к
проведению биометрических измерений
324
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Проростки тест-культуры, замоченные в
а - сточных водах
б - водопроводной воде
свинокомплекса
Рис.48. Биометрические измерения длины
проростков
Рис. 49. Определение массы проростков
семян тест-культуры
325
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 50. Поверхность отклика по Доспехову
между массой, длиной и количеством
проростков семян тест-культуры при их
замачивании в водопроводной воде и
сточных водах свинокомплекса
Это подтверждает позитивное действие
на семена сточных вод, содержащих большое
количество макро- и микроэлементов. Этим
объясняется и рост урожайности кормовых
культур в условиях орошения сточными
водами свинокомплекса, на что указывают
Л.Е. Кутепов, А.Б. Юн и др.
Таким образом, всхожесть и энергия
прорастания, которые являются показателями
качества семян, высокое, а сточные воды
свинокомплекса оказывают стимулирующее
действие на их прорастание, что подтвердили
результаты проведенного опыта.
326
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
III. 2. Состав основных групп
микроорганизмов
«Анаэробные микроорганизмы
способны по пищевым цепям
«поднимать» необходимые
растениям микроэлементы
из глубинных слоев почвы»
П.А. Костычев
Для
сравнительной
характеристики
биологических свойств мелиорированной и не
мелиорированной почвы на разных участках
пашни определяли численность основных
групп микроорганизмов. При исследовании
численности аминогетеротрофов (бактерии на
МПА) и аминоавтотрофов (бактерии на КАА),
выявлена
разница
в
количестве
микроорганизмов (рис. 51). В серой лесной
почве ранее не орошаемой сточными водами
свинокомплекса содержание исследованных
групп микроорганизмов было в среднем 18,2
млн. в 1 г почвы. В этой почве происходило
достоверное снижение численности бактерий,
культивируемых на МПА, так как субстрат для
327
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
их питания поступал только с пожнивными и
растительными остатками.
Рис. 51. В микробиологической лаборатории
ветеринарной станции проводились посевы
на агаризированную среду в чашки Петри
Последействие длительного орошения
сточными
водами
свинокомплекса
проявлялось
в
увеличении
количества
бактерии на МПА в 1,4 раза и составляло 25,5
млн. в 1 г почвы.
Микроорганизмов, выращенных на
КАА,
было
обнаружено
в
ранее
мелиорированной и не мелиорированной
почвах соответственно 19,1 и 13,7 млн. на 1 г
почвы.
328
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Микроскопические
грибы
в
исследуемых образцах почвы присутствовали
в небольшом количестве, но несколько
преобладали в не мелиорированной ранее
почве.
Результаты
исследований
проиллюстри-рованы на рис. 42.
Сельскохозяйственное использование
почв приводит к существенному уменьшению
количества микроскопических грибов (Муха
В.Д., Васильева Л.И., 1983; Полянская Л.М.,
1997; Паринкина О.М., Клюева Н.В., 1995), что
подтверждено мониторинговыми исследованиями:
содержание микроскопических
грибов в исследуемых образцах составило 0,4
млн. на 1 г почвы, что ниже по сравнению с не
мелиорируемой почвой в 2,5 раза (1 млн. на 1 г
почвы).
Об
интенсивности
процессов
минерализации
можно
судить
по
коэффициенту
минерализации
и
иммобилизации КАА/МПА (Мишустин Е.Н.,
1975). Наименьшая интенсивность процессов
минерализации в серых лесных почвах
наблюдалась на ранее неорошаемых участках:
отношение
КАА/МПА
составило
0,75
соответственно.
Усиление
процессов
минерализации
органического
вещества
наблюдалось
почве
ранее
орошаемой
сточными
водами,
что
подтверждает
329
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
результаты исследований О. Кошевого (рис.
52).
30
25
20
15
10
5
0
МПА
КАА
грибы
не мел иорированная ранее почва
посл едейст вие дл ит ел ьного орошения ст очными
водами
Рис. 52. Изменение численности
микроорганизмов, выращенных на МПА и
КАА, и микроскопических грибов, млн. на 1 г
почвы
Проведенный корреляционный анализ
показал, что в изучаемых почвах взаимосвязь
количества микроорганизмов с содержанием
гумуса имеет линейный характер. Связь
330
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
между содержанием гумуса и численностью
бактерий - аминоавтоорофов, выращиваемых
на КАА, практически не наблюдается в
исследуемых образцах почв (r=0,03; r =-0,05),
то говорит об отсутствии связи между
данными признаками r=-0,06. Количество
микроскопических
грибов
в
ранее
мелиорированной серой лесной почве,
находилось в прямой линейной зависимости
от содержания гумуса r = 0,33. Данная
зависимость выражена следующим графиком,
показанным на рис. 53.
На рис. 53 видно, что последействие
орошения сточными водами проявлено в
темно-красной
окраске,
отображающей
численность микроорганизмов на МПА и
КАА, и темно-зеленой окраске микроскопических
грибов
при
уменьшении
количества гумуса на 0,31% за почти 30летний срок мелиоративного вмешательства.
Таким
образом,
в
результате
проведенных исследований установлено, что
последействие
длительного
орошения
сточными водами свинокомплекса ведет к
увеличению
численности
сапрофитных
микроорганизмов,
в
том
числе
микроскопических грибов и актиномицетов.
331
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
185.294
220.588
255.882
291.176
326.471
361.765
397.059
432.353
467.647
502.941
538.235
573.529
608.824
644.118
679.412
714.706
Рис. 53. Изменение численности разных
групп микроорганизмов и микроскопических
грибов в зависимости от содержания гумуса
в ранее орошаемой сточными водами
свинокомплекса серой лесной почве
Примечание: п1, п2, п3 – повторности опыта, 1–
последействие орошения серых лесных почв
сточными водами, 2 – не мелиорированная серая
лесная почва.
Это объясняется тем, что сточные воды,
содержащие
химические
вещества,
стимулируют развитие и размножение
почвенной микрофлоры. Мелиоративное
вмешательство
улучшает
не
только
микробиологические
показатели,
но
и
агрохимические свойства почвы, что показали
ранее проведенные исследования, а это, в
свою очередь, ведет к поступлению в почву
большого количества растительного опада и
332
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
растительных остатков, что необходимо для
нормальной
жизнедеятельности
микроорганизмов почвы.
III. 3. Целлюлозоразрушающая
активность почвы
«…поставивши растительные
остатки…в условия,
благоприятные для разложения, мы
замечаем в них
тотчас же внешние изменения,
указывающие на начало разложения,
и при микроскопическом
исследовании нетрудно убедиться,
что на
разлагающемся веществе
поселяется масса разнообразных
организмов»
П.А. Костычев (1948)
Одним из показателей биологической
активности почвы является разложение
целлюлозы (Л.Н. Александрова, 1980; С.
Руссель, 1977; Д.Г.Звягинцев, 1978).
333
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Биохимический
процесс
распада
клетчатки происходит в несколько этапов:
ферментативный гидролиз - целлюлоза
переходит в дисахарид целлобиозу, а затем - в
глюкозу; при аэробном разложении глюкоза
переходит в СО2 и Н2О; при анаэробном глюкоза переходит в органическое вещество
(этиловый спирт, муравьиная, уксусная и
молочная кислоты, СО2 и др.). Анаэробные
целлюлозные бактерии впервые описал в
1895-1897 гг. русский ученый В. Л.
Омелянский.
Активность
целлюлозоразрушения
определялась
в
2009
году
на
не
мелиорированных и ранее орошаемых (до
2003 г.) землях. Выращиваемая культура –
ячмень. Для сравнения в данном параграфе
приведены результаты исследований 1995 2003 гг., в которые проводилось орошение
сточными
водами
ОАО
«Рязанский
свинокомплекс».
Как показали результаты исследований
1995-2003 гг., отображенные в приложении,
при орошении сточными водами наблюдалась
очень сильная интенсивность разложения
льняного полотна целлюлозоразрушающими
микроорга-низмами – 91%, что привело к
быстрой
минерализации
органического
вещества и снижению его содержания. Эти
данные подтверждают ранее полученные
результаты О. Кошевого. За 1975-2003 гг.
334
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
орошения сточными водами содержание
гумуса в серой лесной почве снизилось до
0,31%.
Еще П.А. Костычев (1951, с. 82) писал,
что
«Накопление
органики
может
происходить только в тех случаях, когда из
накопившегося
запаса
органического
вещества может разлагаться небольшая
часть… Следовательно, предел накопления
обусловливается
не
тем,
сколько
органического вещества прирастает ежегодно,
а тем, что образовавшиеся органические
вещества помещаются в почве так, что из них
может разлагаться только незначительная
часть».
Этим и объясняется неоправданное
внесение больших норм сточных вод по азоту
при орошении и быстрая минерализация
органического вещества в почве.
После прекращения поливов сточными
водами, через 7 лет скорость разложения
льняного полотна снизилась на 20% и
составила 69%, что по шкале Звягинцева
соответствовало среднему уровню (рис. 54 и
55).
335
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
орошение ст очными
водами
посл едейст вие
Рис. 54. Изменение интенсивности процесса
целлюлозоразрушения после прекращения
орошения сточными водами свинокомплекса
(сравнение данных опыта от 1995-2003 гг.
и 2009 г.)
336
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис.55. Интенсивность разложения
льняного полотна в серой лесной почве после
месячной экспозиции льняного полотна
при орошении
в последействии
сточными водами
Полученные
результаты
аппликационного опыта были анализированы
с помощью корреляции по Доспехову и
получена следующая зависимость:
Z=65,8+0,06x+ (-2,8)y
(2)
где Z – целлюлозоразрушающая активность
почвы, %; х – данные за 1995-2003 годы, у –
данные за 2009 год.
Данная
зависимость
выражена
цветным рисунком 45, на котором темнокрасным цветом интенсивность процесса
целлюлозоразрушения почвы при орошении
337
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сточными водами составляла более 90% и
темно-зеленым – их последействие (рис. 56).
Model: v30=c+bo*v23+b1*v31
z=(65.7933)+(0.06049417)*x+(-2.803883)*y
C:4
57.914
59.429
60.943
62.457
63.971
65.485
66.999
68.513
70.027
71.541
73.055
74.570
76.084
77.598
79.112
80.626
C:3
C:2
C:1
Рис.56. Изменение
целлюлозоразрушения в 2009 г. после
прекращения поливов сточными водами
(пояснения в тексте)
Чтобы объективно оценить изменение
целлюлозоразрушения почвы (Zp), можно
воспользоваться результатами исследований
338
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1995 года, когда авторами был проведен
аппликационный опыт в этом хозяйстве, на
неорошаемых участках (приложение и рис. 4).
Как видно из приложения и рис. 45,
активность процесса целлюлозоразрушения
увеличилась на 13%, что является следствием
последействия поливов сточными водами.
Конечно,
на
процесс
целлюлозоразрушения оказывают влияние
погодные условия, что было отмечено во все
годы исследований. Анализируя результаты
многолетних исследований, проведенных
Захаровой О.А. в 1995-2003 г., в более теплые
годы активность целлюлозоразрушения была
выше, чем в прохладные.
Был
проведен
корреляционнорегрессионный анализ влияния тепла (х) и
влаги (у). Полученная зависимость имеет вид
Zp= 0,18 – 0,005x + 1,4y. R=0,43
(3)
Величина коэффициента корреляции R,
показывает, что влияние погодных факторов
незначительное, в большей степени имеют
влияние другие факторы.
Таким
образом,
последействие
орошения сточными водами свинокомплекса
проявилось в виде активизации почвенных
целлюлозоразрушающих микроорганизмов и
усилении их деятельности.
339
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
III. 4. Протеазная активность почвы
Перед высшими растениями
микробы имеют …преимущество,
что они могут
взаимодействовать
со средой, содержащей
элементы пищи всей
поверхностью тела
А.В. Петербургский (1957)
«Клетчатка разлагается
микроорганизмами …»
Л. Попов (1886)
Протеазная
активность
почв
определяется активностью экзоферментов
почвенных микроорганизмов и зависит от их
численности и активности.
Разрушенный
протеазами
эмульсионный слой был подсчитан в процентах к
исходной площади одного кадра при помощи
фотоувеличителя и палетки. Протеазная
активность почвы, определенная самым
340
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
доступным способом, отобранной на участках
длительного орошения сточными водами и
ранее не мелиорируемых показала, что
активность процесса значительно отличалась
(рис. 57).
Рис. 57. Внешний вид фотопленки после
компостирования и промывания
а – немелиорированная почва,
б – последействие орошения сточных вод
Так, немелиорируемый ранее участок
характеризовался
низкой
протеазной
активностью и эмульсионный слой был
разрушен в среднем на 3-4%. Последействие
сточных вод проявилось в более активной
деятельности
почвенных
грибов
и
микроорганизмов и эмульсионный слой был
разрушен в среднем на 45-50%.
В 2002 г. протеазная активность
орошаемой
сточными
водами
свинокомплекса
серой
лесной
почвы
341
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
составляла 85-90%, что являлось следствием
большой
микробной
массы
в
почве,
регулярным увлажнением и достатком
питательных элементов для микрофлоры.
Более наглядно активность процесса
представлена на рис. 58 в виде диаграммы.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
не м ел иорированная
п осл ед ейст вие
п ри орош ении
п оч ва, 2009 г .
орош ения ст оч ным и ст оч ным и вод ам и,
вод ам и, 2009 г .
2002 г .
Рис. 58. Диаграмма изменения протеазной
активности серой лесной почвы на не
мелиорированной почве (2009 г.), при
последействии орошения сточными водами
(2009 г.) и во время орошения сточными
водами (2002 г.)
Проведенный
корреляционный
342
регрессионноанализ
показал
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
максимальную
активность
процесса
в
условиях
орошения
сточными
водами
свинокомплекса и их последействия даже
через 7 лет после прекращения поливов (рис.
59).
Полученная зависимость имела вид:
z= -0,6e3-8,3x+5,7y-0,06x2+1,1y2
(4)
3D Contour Plot (ZAHAROVA.STA 49v*10c)
z = -1.517e3-148.095*x+172.776*y-0.033*x*x+1.406*x*y-1.464*y*y
z
у
х
96.824
97.647
98.471
99.294
100.118
100.941
101.765
102.588
103.412
104.235
105.059
105.882
106.706
107.529
108.353
109.176
Рис. 59. Зависимость протеазной
активности на не мелиорированной почве и
при последействии орошения сточными
водами свинокомплекса, %
Примечание: z – протеазная активность
серой лесной почвы при последействии
орошения сточными водами (2009 г.),
х - протеазная активность серой лесной
почвы в условиях орошения сточными
343
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
водами (2002 г.), у - протеазная активность
не мелиорированной серой лесной почвы
(2009 г.)
III. 5.Санитарно-эпидемиологическое
и гельминтологическое состояние
почвы
«…совершенно обязательно
самое тщательное изучение
истории участка»
П.Н. Константинов (1952)
Важным компонентом сточных вод,
определяющих
их
эпидемиологическую
опасность, является содержание в них
большого
количества
микроорганизмов,
выделяющихся
из
организма
больных
животных
с
экскрементами.
В
эпизоотологическом отношении более опасны
сточные воды свинокомплекса, так как свиньи
более подвержены различным заболеваниям,
свиной навоз более обсеменен бактериями
кишечной палочки и стафилококками.
По данным Всемирной организации
здравоохранения
(на
1992
г.),
с
344
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
экскрементами
связано
более
30
инфекционных и инвазионных болезней:
амебиоз, балантидиоз, криптоспиридиоз,
энтеровирусные инфекции, лямблиоз и
другие. Сроки выживания возбудителей
заболеваний и гельминтов в сточных водах
увеличиваются в 3 раза, так как процесс
самонагревания не происходит и температура
их постоянна (зимой +8оС, летом +23оС).
Почва,
как
фактор
передачи
патогенных микроорганизмов, занимает одно
из первых мест среди других компонентов
окружающей среды. Поглощение (адсорбция)
бактерий почвой при орошении сточными
водами лимитируется емкостью поглощения
(например,
для
черноземов
емкость
поглощения составляет 7 млрд. клеток на 1 г
почвы).
Возбудители
инфекционных
и
инвазионных заболеваний могут длительное
время
выживать
в
почве
и
на
сельскохозяйственных
культурах,
что
представляет опасность для лиц, занятых
переработкой сельскохозяйственной продукции.
Большой
вклад
в
разработку
нормативных
величин
при
орошении
сточными водами внесли отечественные
ученые НИИССВ «Прогресс» - к.т.н. Л.П.
Овцов, к.т.н. Л.А. Музыченко, к.с-х.н. Н.А.
Ковалева, к.с-х.н. Л.Е. Кутепов, к.с-х.н. В.Т.
345
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Додолина, к.э.н. Р.М. Юсупов, к.т.н. А.Б. Юн,
к.с-х.н. Е.И. Жирков, к.х.н. Э.Е. Элик, к.т.н.
В.В. Ивлев, к.с-х.н. С.И. Мишин, В.А.
Поленина, С.Н. Перепелкин, В.З. Сытин, Н.В.
Михалев, В.А. Никитин, Н.И. Мордвинцева;
ИМП и ТМ - член-кор. РАМН, д.м.н. Н.А.
Романенко; НИИЭГОС - д.м.н. Н.В. Русаков;
ВИГИС - д.в.н., проф.. А.А. Черепанов; ВИУА д.с.-х.н., проф. Г.Е. Мерзлая; МГУП - членкор. РАСХН, д.т.н., проф. И.П. Айдарин, д.т.н.,
проф. А.И. Голованов, к.т.н., с.н.с. В.X.
Хачатурян; ГП СНЦ «Госэкомелиовод» - Д.А.
Никольская, А.Н. Кржижановский, И.С.
Тырсин, Э.П. Гуськов, Е.И. Кармыш, И.А.
Игнатов, А.Л. Половец; ВНИИветсанитарии д.б.н.
В.Д.
Баранников;
ТОО
«ИНВЕКОПроект»
Е.П.
Казначеев;
ГНЦ«СевНИИГиМ» - к.т.н. Я.З. Шевелев,
к.т.н. О.Ю. Кошевой; ВолжНИИГиМ - д.т.н.,
проф. Д.П. Гостищев и др.
В
разработанном
на
основе
действующих в Российской Федерации
строительных
норм,
правил
и
государственных
стандартов,
с
учетом
современных требований природоохранного
законодательства, в соответствии с новыми
экономическими условиями и структурой
управления
Институтом
медицинской
паразитологии и тропической медицины им.
Е.И. Марциновского (ИМП и ТМ); Научноисследовательским
институтом
экологии
346
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
человека и гигиены окружающей среды им.
А.Н. Сысина (НИИЭГОС); Всероссийским
научно-исследовательским институтом гельминтологии им. К.И. Скрябина (ВИГИС);
Всероссийским институтом удобрений и
агропочвоведения им. Д.Н. Прянишникова
(ВИУА);
Московским
государственным
университетом природопользования (МГУП);
ГП СНЦ "Госэкомелиовод"; Всероссийским
научно-исследовательским
институтом
ветеринарной санитарии, гигиены и экологии
(ВНИИветсанитарии);
ТОО
"ИНВЕКОПроект"; ГНЦ "СевНИИГиМ"; НПЦ
"ИНГЕОДИН"; ВСЕГИНГЕО пособии к ВНТП
01-98
«Оросительные
системы
с
использованием
сточных
вод
и
животноводческих стоков» отмечается, что
сточные воды опасны в эпидемиологическом
отношении. По микробиологическим и
паразитологическим показателям проводится
санитарно-гигиеническая и ветеринарносанитарная оценка качества сточных вод. В п.
2.3. «Санитарно-гигиенические и ветеринарные
требования»
приводятся
следующие
нормативные
величины,
показанные в табл. 7.
347
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 7 Допустимое содержание
микроорганизмов в 1 дм3
Число
ЛПК
(лактозоположительные
< 10000
кишечные палочки)
Патогенные
отсутствуют
микроорганизмы
Жизнеспособные
цисты
кишечных
простейших < 1
(дизентирийная
амеба,
лямблии)
Жизнеспособные
яйца
гельминтов
(аскориды, < 1
власоглава,
острицы,
токсакар,
фасциолы,
тенниид,
карликового
цепня)
В случае несоответствия качества
сточных вод этим показателям, или при
потенциальной контаминации сточных вод
возбудителями инвазионных болезнен в
целях профилактики заражения животных
возбудителями
паразитарных
болезней
следует растительную массу переработать в
виде сенажа, силоса, травяной муки и
концентратов, а затем использовать в корм
животным.
Для
обеспечения
допустимых
параметров сточные воды городов и крупных
348
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
населенных пунктов перед орошением
должны подвергаться биологической очистке
в искусственных или естественных условиях
согласно СанПиН 2.1.7.573-96 «Гигиенические
требования к использованию сточных вод и
их осадков для орошения и удобрения» и
СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные
сети и сооружения», а также «Рекомендациям
но устройству биологических оксидационных
контактных,
стабилизационных
(БОКС)
прудов для небольших населенных пунктов»,
М., 1987.
Животноводческие стоки допускается
использовать на орошение после дегельминтизации
в
системе
подготовки,
шестисуточного гарантирования при условии,
если за указанный период на комплексе не
будет
зарегистрировано
инфекционных
заболеваний животных. При возникновении
инфекционных заболеваний животных на
комплексе стоки должны быть обеззаражены
в соответствии с требованиями ОНТП 17-86,
затем использованы по принятой технологии.
За основные показатели санитарно –
бактериологической
характеристики
исследуемой воды принимались бактерии
группы
кишечной
палочки,
E.
Coli,
являющиеся
основным
показателем
биологического
загрязнения
среды,
энтерококки характеризовали санитарное
состояние объекта в момент отбора проб. Для
349
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
определения бактерий группы кишечной
палочки (БГКП), энтерококков использовался
титрационный метод.
Проведенные в 1995-2003 годах
исследования показали, что санитарное
состояние
почвы
на
30-е
сутки
характеризовалось как загрязненное и не
соответствовало санитарной норме по индексу
БГКП (бактерии группы кишечной палочки) и
индексу энтерококка.
Процесс самоочищения почв проходил
малоэффективно, о чем говорили показатели
общего микробного числа (ОМЧ).
Уравнение тренда для определения
достоверности ОМЧ на участках регулярного
орошения сточными водами следующее:
У=3,2 – 0,47х
(5)
То есть каждый день количество
микроорганизмов в почве уменьшалось на
0,47х105, что являлось недостаточным для
успешного
прохождения
процесса
самоочищения почвы.
Анализы 24 проб почвы показали, что
положительными оказались 15 (62,5%),
содержание яиц гельминтов составило до 450
шт. на кг почвы. Патогенная микрофлора
обнаружена в 1998 и 1999 годах в виде
палочек сальмонеллы в 8 пробах (33%), в
дальнейшем не обнаружена.
Обследование в 2009 г. земель,
орошаемых
сточными
водами
свино350
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
комплекса до 2003 г., а в настоящее время
используемых
в
сельскохозяйственном
производстве (выращиваемая культура –
ячмень на кормовые цели), показало, что
положительной пробой была 1 из 24, что,
возможно, связано с загрязнением атмосферы
вблизи свинокомплекса микроорганизмами и
загрязнением от переполненного пруданакопителя. Патогенные микроорганизмы не
обнаружены (рис. 60).
Как видно из вышеизложенного,
результаты
исследований
показали
значительное улучшение санитарного и
гельминтологического
состояния
ранее
орошаемых почв, причем наблюдается
положительное влияние не только за счет
прекращения поливов сточными водами
(необрабатываемые земли), но и за счет
влияния самих растений на содержание
микроорганизмов в почве. Е. М. Мишустин и
др. в своих работах указывал на роль
ризосферы растений в жизнедеятельности
почвенной микрофлоры, что подтверждает
проведенные
обследования
земель
в
настоящее время.
351
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 000
1 00
10
1
2003 год
2009 год
ДУ
Рис.60. Динамика содержания яиц
гельминтов в серой лесной почве, орошаемой
до 2003 г. сточными водами свинокомплекса
ДУ – допустимые уровни
По
рекомендации
Методических
разработок «Методы микробиологического
контроля почв» от 2004 г. полученные
результаты микробиологических исследований необходимо сравнить с предложенной в
нормативном
документе
градацией
загрязненности почв, что и было выполнено в
2009 году. Так, при орошении сточными
водами свинокомплекса (1995-2003 гг.) серая
352
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лесная почва в вегетационные периоды
относилась по санитарно-бактериологическим
и гельминтологическим показателям к
чрезвычайно
опасной.
Результаты
исследований
свидетельствуют
об
удовлетворительном
санитарнобактериологическом
состоянии
ранее
мелиорированных земель. Не использование
сточных вод на орошение в течение 7 лет
позволило снизить «микробиологический»
прессинг на почву.
В настоящее время серая лесная почва
по этим показателям в сравнении с
допустимыми
уровнями
количества
микроорганизмов относится к категории
умеренно опасной. Поступление в настоящее
время
микроорганизмов
связано,
повидимому, с загрязнением агроландшафта из
атмосферного воздуха и близрасположенного
пруда-накопителя сточных вод.
353
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
IV. РЕЗУЛЬТАТЫ
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
ПОВЕРХНОСТНЫХ И ГРУНТОВЫХ
ВОД
IV. 1. Микробиологическая
характеристика вод реки Рака
Высшие растения и связанные
с ним микробы изменяют
почву физически, химически
и биологически, причем эти
разносторонние воздействия
переплетаются и трудно
поддаются
разграничению
А.В. Петербургский (1957)
Агроландшафт
с
орошаемыми
сточными водами почвами является крупным
антропогенным включением, где создается
особый
гидрохимический
режим,
обусловленный
высокой
нагрузкой
различных компонентов. Следует учитывать,
354
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
что водные потоки поверхностных и
грунтовых вод непрерывны во времени и по
территории и имеют ярко выраженный вектор
движения. Как отмечает П.И.Закржевский
(1980),
они
являются
факторами,
объединяющими всю территорию в единую
систему. При этом качество поверхностных
вод зависит от экологического состояния
конкретных
территорий.
В
данной
монографии
приведены
результаты
микробиологических
исследований
поверхностных вод р. Рака, протекающей по
землям оросительной системы, полученные в
1995-2003 годах (рис.61).
Санитарно-бактериологическое состояние вод р. Рака не отвечало санитарной
норме. Так, вблизи орошаемых участков в
вегетационный период 1995...1997 гг. в водах
не соответствовало СанПиН содержание
лактозоположительной кишечной палочки и
Е. соli, вблизи полей их обнаружено более
240000 в 1 дм3, энтерококка - 230, коли-фагов
- 6000, что говорит о сильной степени
загрязнения вод.
355
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Агроландшафт с свинокомплексом,
очистными сооружениями и
прудом-накопителем сточных вод
Поступление в водные
источники микроорганизмов
из атмосферного воздуха
Поступление в водные
источники микроорганизмов
из почвы при инфильтрации и
с поверхностным стоком
Изменение качества микрофлоры воды,
изменение экологических функции водной
среды, снижение самоочищающей
способности, ухудшение качества
поверхностных и грунтовых вод
вследствие увеличения количества
болезнетворных микроорганизмов
Рис. 61. Влияние агроландшафта со
свинокомплексом, очистными сооружениями
и прудом-накопителем на качество
поверхностных и грунтовых вод
356
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Коэффициент самоочищения вблизи
орошаемых сточными водами полей низкий 5. Из патогенной микрофлоры в воде были
обнаружены сальмонеллы в количестве 2...5 в
дм3.
Весной в результате вторичного
загрязнения вод (вследствие поверхностного
стока талых вод с полей) наблюдалось
повышение концентрации микроорганизмов.
Содержание
коли-фагов
100,
лактозоположительной кишечной палочки 240000, Е. соli - 24000, энтерококка - 1000 в
дм3.
После прекращения поливов сточными
водами
санитарно-бактериологическое
состояние вод вблизи полей также не
соответствовало
норме
по
количеству
лактозоположительной кишечной палочки
(70000), Е. сoli - 13000.Как показали
исследования
1998...2003
гг.,
качество
поверхностных вод несколько улучшилось,
что объясняется прекращением поливов
сточными водами на больших участках
сельскохозяйственных угодий.
Санитарно-бактериологическое состояние вод в вегетационный период лет
исследований улучшилось, коэффициент
самоочищения вод вырос на 32%. В эти годы
патогенной
микрофлоры
в
водах
не
обнаружено.
357
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Выживаемость микроорганизмов в
водах сравнительно небольшая, их путь
миграции по водному горизонту невелик и
бактериальное
загрязнение
обычно
локализовано на площади, непосредственно
приуроченной к источнику загрязнения (В.М.
Гольдберг и др., 1995). По данным некоторых
исследователей,
время
выживаемости
микроорганизмов в грунтовых и подземных
водах составляет: кишечная палочка и
энтерококк - 400 суток, сальмонеллы - 50
суток, остальных микробов - значительно
меньше. Поэтому в поверхностных водах, в
основном, обнаружены именно эти виды
микроорганизмов.
В годы исследований наблюдалось
разбавление концентрации поступающих
микроорганизмов в воду р. Рака со
свинокомплекса и полей орошения в меж- и
вегетационный периоды, но качество не
соответствовало санитарной норме.
В
настоящее
время
орошение
сточными водами свинокомплекса
не
производится. Сравнение результатов анализа
поверхностных вод р. Рака в 1997 и 2003 годах
показали, что качество грунтовых вод их
значительно улучшилось.
Таким образом, качество поверхностных вод р. Рака не соответствовало
санитарной
норме
по
количеству
микроорганизмов не во все годы орошения
358
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сточными водами. В конце 1990-х гг. при
значительном сокращении поголовья на
комплексе,
как
показали
микробиологические
анализы
воды,
микроорганизмов в них значительно снизилось.
IV. 2. Бактериологическое состояние
лизиметрических и грунтовых вод
…микроорганизмы, которых в
пересчете
на 1 га в пахотном слое хорошо
окультуренных почв может
быть
несколько тонн
А.В. Петербургский (1957)
С
целью
прогноза
микробного
загрязнения грунтовых вод в 1995…1997 гг.
были
проведены
санитарнобактериологические
исследования
лизиметрических
вод,
отбираемых
в
соответствие с СанПиН (рис. 62).
Вопросы
изучения
загрязнения
подземных вод, миграции загрязняющих
веществ в них, охраны гидросферы освещены
359
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в трудах Ф.М. Бочевера, Н.Н. Веригина, Е.Л.
Минкина, Ю.А. Израэля, Ю.Е. Саета и др.
исследователей. Исследователи отмечают, что
вследствие поступления большого количества
микроорганизмов с оросительной водой в
почву, а также при наличии инфильтрации в
нижележащие слои (при нарушении режима
орошении, обильных атмосферных осадках и
др.), возможно загрязнение грунтовых и
подземных
вод,
что
обусловливает
необходимость осуществления контроля их
качества.
Одним из факторов определяющих
загрязнение
вод
является
изменение
бактериологических
показателей,
отражающих
санитарно-гигиеническую
ситуацию в районе использования сточных
вод для орошения сельскохозяйственных
культур. Эффективность почвенной очистки
сточных вод оценивали путем сопоставления
первоначального их состава с качеством
лизиметрических вод.
360
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 62. Карман лизиметра, откуда
откачивалась инфильтрационная вода для
проведения микробиологических исследований
361
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На лизиметрическом опыте
Отбор проб лизиметрических вод
осуществлялся до и после полива сточными
водами 1 раз в неделю в течение месяца для
наблюдения
динамики
процесса
самоочищения, в последующем - 1 раз в
месяц.
Бактериологические
анализы
отобранных проб лизиметрических вод
произведены в лаборатории Рязанского
центра ГСЭН в соответствии с СанПиН 463088 и ГОСТом 17.1.5.02-80. Качество вод
оценивали по гигиеническому критерию,
учитывающему
эпидемиологическую
и
токсикологическую безопасность.
При орошении сточными водами, в
начале вегетации лизиметрические воды на
всех
вариантах
характеризовались
по
санитарным показателям как загрязненные.
После полива сточными водами через 7 суток
воды на вариантах опыта не соответствовали
362
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СанПиН
4630-88,
причем
вымывание
микроорганизмов из почвы прямо зависело от
нормы внесения сточных вод по азоту. Так,
наблюдалось
увеличение
содержания
лактозоположительной кишечной палочки
более чем в 24 раза на всех вариантах,
наличие E. Coli в водах превышает норму в 7
раз на варианте N300 и в 24 раза - на варианте
N400. Патогенные микроорганизмы не
обнаружены.
Коэффициент самоочищения вод есть
отношение общего количества мезофильных
аэробных
и
факультативно-анаэробных
микроорганизмов, выросших при 220С к
общему количеству мезофильных аэробных и
факультативно-анаэробных
микроорганизмов, выросших при 370С. Из-за
высокого
содержания
микроорганизмов
коэффициент самоочищения вод на варианте
N400 низкий и равен 5.
Степень загрязненности вод при
сравнении вариантов опыта изменялась от
средней до сильной, однако к 28 суткам после
полива
сточными
водами
процесс
самоочищения
лизиметрических
вод
завершался и их качество соответствовало
нормативным требованиям.
Был проведен кластерный анализ
зависимости содержания микроорганизмов в
лизиметрических водах от нормы внесения
сточных вод (рис. 63).
363
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Как видно из рис. 52, наибольшую
опасность вызывают бактерии кишечной
палочки,
меньшую
энтерококки,
максимальная
концентрация
которых
отмечена осенью на варианте N400.
На варианте N400 наблюдается резкий
скачок в их содержании (изменение окраски
от темно-зеленого (слабое загрязнение) до
темно-бордового (максимальное загрязнение)
цвета), то есть внесение 300 кг/га азота
сточных вод – есть порог, выше которого
нагрузку увеличивать недопустимо вследствие
микробного загрязнения подземных вод.
Таким
образом,
исходя
из
вышеизложенного, можно сделать вывод о
благоприятном прогнозе качества грунтовых
вод, которые залегают на исследуемых полях
на глубине 6 м, а лизиметрические воды
отбирались на анализы с глубины 1,5 м.
Через 28 суток после полива сточными
водами качество лизиметрических вод
соответствовало санитарной норме при
внесении нормы N300.
364
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Two-Way Joining Results
контроль
N200
N300
N400
нитраты
аммиак
весна
нитриты
нитраты
аммиак
нитриты
0.106
0.212
0.318
0.424
0.529
0.635
0.741
0.847
0.953
1.059
1.165
1.271
1.376
1.482
1.588
1.694
осень
Рис. 63. Кластерный анализ зависимости
содержания E. Coli и энтерококков от
нормы сточных вод по азоту
Именно эта нагрузка сточных вод по
азоту была предложена и внедрена в
хозяйстве в 1997 году, на что был получен в
2002 году патент д.т.н., профессором
ВНИИГиМ Л.В. Кирейчевой и д.с.х.н. О.А.
Захаровой (РГАТУ) (рис. 64).
Пробы грунтовых вод, отобранных в
2003 г. из наблюдательной скважины на
полях орошения, показал, что количество Е.
Coli, энтерококков и лактозоположительной
365
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кишечной палочки было ниже санитарной
нормы.
Рис. 64. Патент на способ орошения
животноводческими стоками
(авторы д.т.н., профессор Л.В. Кирейчева
и д.с.х.н. О.А. Захарова)
Учитывая, что в настоящее время
поливы сточными водами не проводятся, но с
очистных сооружений они поступают в пруднакопитель по-прежнему в течение всего года,
366
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а объем пруда недостаточный, проблема
утилизации сточных вод в хозяйстве остается.
367
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Заключение
Сложные взаимоотношения
между
высшими и низшими
организмами
во многом взаимно определяют
их развитие
А.В. Петербургский (1957)
Микроорганизмы в почве образуют
сложный биоценоз, в котором различные их
группы находятся между собой в сложных
отношениях.
Одни
из
них
успешно
сосуществуют,
а
другие
являются
антагонистами (противниками). Антагонизм
их обычно проявляется в том, что одни
группы
микроорганизмов
выделяют
специфические вещества, которые тормозят
или делают невозможным развитие других.
Особый микробиоценоз складывается в
почве при орошении сточными водами
свинокомплексов, с которыми поступает в
агроценоз большое количество микроорганизмов, неоднозначно взаимо-действующих друг на друга.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Как показали проведенные микробиологические
исследования
в
рамках
почвенно-экологического мониторинга не
только орошение сточными водами, но и
последействие
данного
мелиоративного
вмешательства
является
мощным
экологическим антропогенным фактором,
влияющим на микробиоценоз почвы, что
показано на рис. 65 в сравнении с
микробиологическими анализами почвы и
вод при орошении сточными водами
свинокомплекса (данные 2002 г.).
На основе вышеизложенного можно
сделать
вывод
о
благоприятном
последействии орошения сточных вод на
микробиоценоз, так как в почве остается
достаточно
питательных
веществ
для
нормального функционирования почвенной
микрофлоры. В ранее мелиорированной
почве живет достаточно большое количество
микроорганизмов,
которые
активно
разлагают
химические
соединения
до
простейших и усвояемых растениями форм.
Целлюлозоразрушающая и протеазная
активность почвы по сравнению с не
мелиорируемой достаточно высокая и по
шкале Звягинцева характеризуется как
средняя, что имеет значение в минерализации
органического вещества и содержании гумуса.
Бактериальное
и
гельминтологическое
состояние почвы удовлетворительное. Не
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
использование сточных вод на орошение в
течение
7
лет
позволило
снизить
«микробиологический» прессинг на почву.
В то же время следует отметить
ежедневное поступление микроорганизмов со
свинокомплекса и очистных сооружений в
агроценоз из атмосферного воздуха, которые в
процессе
седиментации
оседают
на
поверхности
почвы
и
растительности,
остается. В связи с этим, проведение
микробиологических исследований в рамках
почвенно-экологического
мониторинга
является актуальной и своевременной задачей
на ранее мелиорированных территориях.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Последействие орошения сточными
водами ОАО «Рязанский свинокомплекс»
на микробиоценоз почвы
и поверхностные воды
Стимулирующее действие сточных вод на
прорастание семян растений
Увеличение численности основных групп
микроорганизмов, выращенных на КАА и
МПА
Увеличение целлюлозоразрушающей
активности почвы
Повышение протеазной активности почвы
Улучшение санитарно-бактериологического
и гельминтологического состояния почвы
Снижение микробного загрязнения
поверхностных вод р. Рака
Рис.65. Последействие орошения сточными
водами на микробиоценоз почвы и воды р.
Рака
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Использованная литература
1.
Greenwald R., Henderson R.W. and
Yappan S., J. Clin. Microbiol. 1991. – 354 р.
2.
Rambach А.
Environ. Microbiol.,
1990. – 301 р.
3.
Аверченков А.А., Шевчук А.В.,
Грошев В.Л. Экономика природопользования:
Аналитический сборник. – М.: Минприроды
РФ, 1994.
4.
Банников А.Г., Вакулин А.А.,
Рустамов А.К. Основы экологии и охрана
окружающей среды: Уч. для с/х вузов. – М.:
Колос, 1996. – С. 291-293.
5.
Безопасность
работы
с
микроорганизмами
III—IV
группы
патогенности и гельминтами: СП 1.2.731—
99.—М., 1999.
6.
Гигиеническая
оценка
использования
доочищеных
городских
сточных
вод
в
промышленном
водоснабжении: 3224—85.—М., 1985.
7.
Гигиенические
требования
к
использованию сточных вод и их осадков для
орошения и удобрения: СанПиН 2.1.7.573—
96.—М., 1996.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8.
Гиляров М. С. Биологический
энциклопедический словарь. - М.: Советская
энциклопедия, 1983. - 831 с.
9.
Гринин
А.С.,
Орехов
Н.А.,
Шмидхейни С. Экологический менеджмент. –
М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2001. – 206 с.
10. Гринпис
30
лет
//
Информационный бюллетень, 2001. - №26.
11. Звягинцев
Д.Г.
Биологическая
активность почв и шкалы для оценки
некоторых ее показателей. - Почвоведение,
1978. - №6. - С. 48-54.
12. Звягинцев
Д.Г.
Почва
и
микроорганизмы. -М.:Изд-во МГУ, 1987.-256
с.
13. Звягинцев Д.Г., Гузев В.С., Левин
С.В. Изменения в комплексе почвенных
микроорганизмов
при
антропогенных
воздействиях //Успехи почвоведения. Сер.
почвоведы в 13 Международном конгрессе
почвоведов в Гамбурге 1986. - М., 1986. - С.64 68.
14. Инструктивно-методические
указания "По обнаружению возбудителей
кишечных инфекций бактериальной и
вирусной природы в воде" № 1150—74—М.,
1974.
15. Канализация. Наружные сети и
сооружения: СНиП 2.04.03—85.
16. Качество воды. Обнаружение и
подсчет
колиформных
организмов,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
термотолерантных колиформных организмов
и предполагаемых Е.соli. ИСО 9308—1: 1990.—
Ч. 1: Метод мембранной фильтрации.
17. Климентов Б.В. Полевые опыты в
колхозах и совхозах. – М.: Сельхозгиз, 1959. –
С. 25.
18. Коваль
В.Т.
Источники,
количественная оценка и использование
внутрихозяйственных резервов производства
продукции
для
рационального
природопользования: Уч. пос. – М., МГИ,
1992.
19. Константинов
П.Н.
Основы
сельскохозяйственного опытного дела. – М.:
Гос. изд-во сельскохозяйственной литературы,
1952. – 440 с.
20. Концепция и Программа развития
агропромышленного комплекса Рязанской
области на 2002-2010 гг. – Рязань, 2003. –
С.14-15.
21. Костычев П.А. Избранные труды. –
Спб., Изд-во академии наук СССР, 1951. – 667
с.
22. Костычев
П.А.
Обработка
и
удобрение чернозема. – Спб., 1892. – С. 226.
23. Лабинская А. С. Микробиология с
техникой микробиологических исследований.
- М.: Медицина, 1972. - 480 с.
24. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия
промышленных сточных вод. М., Химия, 1984.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
25. Макарычев С.В., Алешина Н.И.,
Тиньгаев
А.В.
трансформация
агрохимических
свойств
черноземов,
орошаемых сточными водами (на примере г.
алейска)
//
Вестник
Алтайского
государственного аграрного университета №
9 (35), 2007. – С. 15-19.
26. Методические основы определения
качества
воды
очищенной
по
микробиологическим
показателямА.Е.Приходько, ЗАО «НПК Медиана-Фильтр»
О.В.Гунар,
Институт
контроля
лекарственных средств ФГУ НЦ ЭСМП.
27. Методические
указания
к
выполнению практических занятий по
дисциплинам «Экология», «Рациональное
природопользование»,
«Экологический
менеджмент», «Экология и экономика»/Сост.
Н.Н. Агапов и др. – М., Рос. Экон. Акад., 1998.
– 34 с.
28. Методические
указания
по
санитарно-микробиологическому
анализу
воды поверхностных водоемов: МУК 2285—
81.—М., 1981.
29. Методы
санитарномикробиологического анализа питьевой воды:
МУК 4.2.671—97.—М., 1997.
30. Милащенко Н.З., Соколов О.А.,
Брайсон Т., Черников В.А. Устойчивое
развитие агроландшафтов. – Пущино, 2000. –
Т.1. – 316 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
31. Мильто Н.И. роль микрофлоры в
защите почвы от агропроизводственных
загрязнений/ Н.И. Мильто, А.И. Карбанович,
В.Т. Ворочаева и др. – Минск: Наука и
техника, 1984. – 133 с.
32. Муромцев
Н.А.
Методология
почвенно-экологического мониторинга на
современном этапе// Химия в с.х., 1995.- №5.
- С. 14-15.
33. Муромцев Н.А. О концепции
почвенно-экологического
мониторинга//
Агроэкологический мониторинг и проблемы
расширенного воспроизводства плодородия
почв// Научн. тр. ВИУА. - М., 1991. - С. 125130.
34. Нетрусов А.И., Котова И.Б. Общая
микробиология. – М.:
Изд.
Центр
«Академия», 2007. – 288 с.
35. Охрана поверхностных вод от
загрязнения: СанПиН 4630— 88—М., 1998.
36. Правила приема производственных
сточных вод в системы канализации
населенных пунктов. Утв. приказом № 107
Минжилкомхоза РСФСР, 1984.
37. Реймерс
Н.Ф.
Природопользование. – М.: Мысль, 1990.
38. Руководство
к
практическим
занятиям по микробиологии/ Под ред. Н.С.
Егорова. – М., 1995. – 125 с.
39. Руководство
по
совершенствованию
методов
санитарно-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
бактериологического
контроля
качества
сточных вод. Согласовано МЗ РСФСР №
07/5—653,1986 —М.: ОНТИ АКХ, 1988.
40. Руководство
по
химическому
анализу поверхностных и сточных вод.- Л.,
Гидрометеоиздат,1977. – 250 с.
41. Санитарно-эпидемиологический
надзор за обеззараживанием сточных вод УФ
излучением: МУ 2.1.5.732—99.—М., 1999.
42. Теппер Е.З., Шильникова В.К.,
Переверзева
Г.И.
Практикум
по
микробиологии. – М.: Дрофа, 2004. – 255 с.
43. Унифицированные
методики
анализа вод/ Под ред. Ю.Ю. Лурье. - М.,
Химия, 1973. – 120 с.
44. Унифицированные
методики
исследования качества воды. - Ч. 1. Т. 2. - М.,
СЭВ, 1983. – 220 с.
45. Хоулт Дж. Краткий определитель
бактерий Берги. - М.: Мир, 1980. - 496 с.
46. Храпков С.А. П.А. Костычев. – М.:
Колос, 1972. – С. 75.
47. Шлегель Г. Общая микробиология.
- М.: Мир, 1987. - 567 с.
48. Шмаль А.Г. Введение в общую
экологию. – ВИ – ЗАО «Современные
тетради», 2004. – 214 с.
49. Шмаль А.Г. Национальная система
экологической безопасности (методология
создания). – Бронницы, Изд-во МУП «ИКЦ
БНТВ», 2004. – 200 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
50. Экология микроорганизмов/ Под
ред. А.И. Нетрусова. – М.: Academia, 2004. –
267 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
П Р И Л О Ж Е Н И Я
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБРАЗЕЦ ДОГОВОРА О ПРИЕМЕ СТОЧНЫХ ВОД
НА ПОЛЯ ОРОШЕНИЯ
I. Общие положения
1. Предприятие ____________, именуемое
в дальнейшем "Вододатель", в лице
президента
__________(директора),
действующего
на
основании
Устава
предприятия, с одной стороны, и предприятие
______________, именуемое в дальнейшем
"Водопотребитель", в лице президента
(директора) _________, действующего на
основании Устава предприятия, с другой
стороны, заключили настоящий договор об
использовании сточных вод на орошение
сельскохозяйственных культур.
2. В случае изменения технологии
основного производства Вододателя или
Водопотребителя, и отказа в связи с этим от
технологии орошения сточными водами,
партнеры должны не позже чем за один год
предупредить все заинтересованные стороны.
II. Обязательства Вододателя
1. Организовать систематическую подачу
сточных вод, отвечающих по количеству и
качеству нормам, принятым по согласованию
или в проекте, в количестве _____тыс.куб.м в
сутки согласно графику, утвержденному
"__"____19_г. обеими сторонами.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Не допустить (исключить) подачу
сточной воды на поля орошения, не
отвечающей по количеству и качеству
нормам, принятым по согласованию или в
проекте.
За
превышение
объемов
загрязняющих веществ оплата производится
согласно действующим на данный момент
инструктивно-методическим
указаниям
Минприроды РФ.
В случае нанесения экологического ущерба
и (или) гибели посевов, а также снижения
качества
сельхозпродукции
по
вине
Вододателя
убытки
Водопотребителя,
возмещаются по взаимной договоренности
или в судебном порядке.
3.
Эксплуатировать
за
свой
счет
канализационную систему на территории
предприятия
и
сооружения
по
предварительной подготовке сточных вод
(механическая
очистка,
отстойники,
регулирующие емкости, насосные станции и
магистральные трубопроводы подачи стопных
вод) до оросительной системы или точки
водовыдела (Водопотребителю).
4. Об изменении условий (объемов,
качества, сроков) подачи сточных вод
Вододатель уведомляет Водопотребителя не
позднее, чем за один месяц. При уменьшении
объема подачи сточных вод в период действия
договора Вододатель либо сам подает на поля
чистую воду в недостающем объеме согласно
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
графику поливов, либо оплачивает эти
работы.
5. Оплачивать все специфические виды
работ
и
услуг,
производимые
Водопотребителем или по его требованию,
связанные с использованием сточных вод на
орошение.
6. Вододатель ежемесячно оплачивает
Водопотребителю расходы по счетам за
прием, подготовку и распределение сточных
вод из расчета _________ за один куб. м.
III. Обязательства Водопотребителя
1. Принимать и распределять на полях
орошения в соответствии с проектом или по
согласованию
сторон
сточные
воды
Вододателя в количестве_______ куб. м в
год,
согласно графику, утвержденному
"__"_________ 19__года обеими сторонами
и
правилам
санитарно-технической
и
ирригационно-мелиоративной эксплуатации
полей орошения.
2. При подаче сточной воды, не отвечающей
по количеству, качеству и срокам, принятым
по
согласованию
или
в
проекте,
Водопотребителъ имеет право прекратить ее
прием, известив об этом Вододателя.
3.
Вести
работу
по
эксплуатации
оросительной
системы
со
всеми
сооружениями, находящимися на ней от
точки водовыдела сточной воды Вододателя,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
включая:
- поддержание в порядке оросительной и
коллекторно-дренажной сети и сооружений;
- ведение соответствующего севооборота;
выделение
необходимой
сельскохозяйственной
и
мелиоративной
техники,
оборудования,
инвентаря,
материалов и т.д.;
обеспечение
производственным
персоналом (поливальщики, ремонтники,
трактористы, машинисты, операторы и другие
необходимые специалисты);
- организацию в необходимые сроки сбора,
переработки и реализации сельхозпродукции,
получаемой на полях орошения.
4. Организовать мониторинг окружающей
среды в зоне размещения полей орошения.
5.
Водопотребитель
ежемесячно
предъявляет счета на оплату Вододателю за
прием, подготовку и распределение сточной
воды на полях орошения.
Все разногласия, возникающие в процессе
выполнения обязательств по настоящему
договору, решаются в административном или
судебном порядке.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Интенсивность загрязнения сточных вод по
микробиологическим
показателям
(ориентировочные данные)
Вид
сточных
вод
Общие
колифо
рмные
бактерии
КОЕ/1
00мл
Хозяйств 106—
енно108
бытовые
сточные
воды
Сточные 108—
воды
109
животно
водчески
х
комплек
сов
Колифаги,
БОЕ/
100м
л
Вирус
ы
БОЕ/
100мл
Сальм
онелл
ы
КОЕ|л
Туберк
улезная
палочк
а
103—
104
до 103
102—
106
+
107
107
105
—
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Периодичность производственного контроля
при обеззараживании сточных вод
Вид
сточных
вод
Хозяйстве
ннобытовые
сточные
воды
> 100
т.м3/сут
< 100
т.м3/сут
Сточные
воды
Общие
колиф
ормны
е
бактер
ии
4 раза
в
недел
ю
Коли
фаги
Патогенные
микроор
ганизмы
Остаточны
е
количества
дизинфект
анта
2 раза
в
недел
ю
1 раз в
месяц
4 раза в
сутки
При сбросе в водоем:
1 раз в 1 раз в
1 раз в
2 раза в
недел
ю
1 раз в
месяц
недел
ю
1 раз в
месяц
квартал
сутки
1 раз в
квартал
-
1 раз в
сутки
1 раз в
сутки
2 раза в
месяц
1 раз в час
животновод
ческих
комплексо
в
открытые
системы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Метод определения общих колиформных
бактерий в сточных водах
К общим колиформным бактериям
(ОКБ)
относят
грамотрицательные
не
образующие спор палочки, не обладающие
оксидазной активностью, способные расти на
дифференциальных лактозных средах (типа
Эндо),
ферментирующие
лактозу
до
образования альдегида, кислоты и газа при
температуре 37°С в течение 24 часов.
Общие
колиформные
бактерии
определяют методом прямого посева на среду
Эндо точно отмеренных объемов воды и
методом
мембранной
фильтрации
с
последующим выращиванием посева при
температуре 37°С в течение 18—24 часов и
подсчетом образующих альдегид колоний.
Определение
ОКБ
титрационным
методом не рекомендуется вследствие низкой
точности получаемых результатов, большого
объема работы при 2 или 3 рядовом посеве.
Условия
отбора
пробы,
транспортировки и хранения, подготовка
посуды, питательных сред, приготовление
разведении
должны
соответствовать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
методическим указаниям по санитарномикробиологическому
анализу
воды
поверхностных водоемов и питьевой воды.
Выполнение анализа. Готовят ряд
десятикратных разведений пробы сточной
воды. Объемы для посева и число разведений
устанавливают в каждом конкретном случае
исходя
из
предполагаемого
уровня
загрязнения с таким расчетом, чтобы
получить на чашках изолированные колонии
ОКБ в количестве, при котором имеет место
минимальная ошибка метода - от 10 до 50
КОЕ на чашку.
Из каждого выбранного разведения
делают посев параллельно на две чашки Эндо,
предварительно подсушенные, внося по 0,5
мл или по 0,1 мл на каждую из двух чашек.
При посеве 0,5 мл внесенный объем
распределяют по всей поверхности чашки
покачиванием или стеклянным шпателем,
после чего подсушивают. При отсутствии
специального аппарата для подсушивания,
чашки с посевами помещают приоткрытыми в
термостат до полного испарения воды, после
чего переворачивают вверх дном. При посеве
0,1 мл посевы растирают шпателем до
полного впитывания воды, переворачивают
вверх дном и ставят в термостат.
При исследовании обеззараженной
воды, когда допустимое содержание ОКБ в
стоках не более 100 КОЕ/100 мл используют
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
один из двух методов: прямого посева или
мембранной фильтрации по МУ 2285—81.
Прямым посевом делают высев на 4
чашки по 0,5 мл из неразведенной пробы
воды.
Через
мембранный
фильтр
профильтровывают 1 мл, 2,5 мл и 5 мл.
При контроле обеззараженных стоков,
когда норматив не более 10 КОЕ/100 мл ОКБ,
работают методом мембранной фильтрации и
профильтровывают 10 мл, 25 мл и 50 мл
исследуемой воды. Фильтры помещают на
среду Эндо.
Посевы инкубируют 24 часа при
температуре 37±1°С.
Учет
результатов.
Подсчитывают
выросшие на поверхности среды Эндо
колонии,
характерные
для
общих
колиформных бактерий, ферментирующих
лактозу и образующих альдегид: красные и
темно-красные с металлическим блеском и
без него, слизистые розовые с темномалиновым центром. Наличие альдегида
можно проверить по отпечатку на среде, если
петлей отодвинуть подозрительную колонию.
В сомнительных случаях, чтобы
подтвердить принадлежность колоний к ОКБ,
необходимо
убедиться
в
способности
ферментировать лактозу до кислоты и газа. С
этой целью делают посев на полужидкую
среду с лактозой или СИБ-лактозу и
инкубируют посев при температуре 37°С 4—6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
часов. При образовании кислоты и газа дают
положительный ответ. Если среда не
изменила цвета или при наличии только
кислоты, посевы ставят обратно в термостат и
окончательно учитывают результат через 24
часа.
При
необходимости
исключить
оксидазоположительную
микрофлору
выполняют оксидазный тест. При прямом
посеве
накапывают
реактив
на
подозрительные колонии, либо наносят часть
колонии
штрихом
на
полоску
фильтровальной
бумаги,
смоченную
оксидазным реактивом, или СИБ-оксидазу.
Если
необходимо
проверить
оксидазную реакцию колоний, выросших на
мембранных
фильтрах,
то
фильтр
накладывают на диск фильтровальной
бумаги, обильно смоченной реактивом.
Все
изменившие
цвет
колонии
(оксидазоположительные)
из
учета
исключают.
Приготовление реактива и техника
выполнения реакции по МУК 4.2.671—97.
Подсчет и оценка результата. Для
подсчета выбирают чашки, посеянные из
одного разведения, на которых выросло от 10
до 50 изолированных колоний. На них
подсчитывают число колоний, отнесенных к
общим колиформным бактериям, полученное
число суммируют. Если сделан посев 2-х 0,5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
мл, то сумма колоний соответствует числу
колиформ в разведении. Полученную сумму
пересчитывают на объем 100 мл с учетом
разведения.
Допускается учет результата, но с
отметкой в протоколе:
 если на чашках выросло менее 10
или более 50 колоний;
 если на одной чашке сливной
рост, подсчет выполнен на другой
чашке из этого разведения.
При подсчете результата ОКБ в
обеззараженной воде суммируют все колонии
ОКБ, выросшие на чашках или фильтрах, где
получены
изолированные
колонии,
и
вычисляют результат по формуле:
Х = (а · 100) : V,
где Х - число ОКБ в 100 мл; а - число
подсчитанных колоний ОКБ в сумме; V посеянный объем воды на чашки или
фильтры, в которых велся подсчет колоний.
При этом объем, где нет роста колоний,
так же учитывают.
Полученные результаты числа ОКБ в
100 мл сопоставляют с требованиями,
приведенными в приложении.
Метод
определения
термотолерантных колиформных бактерий
При
необходимости
получения
информации о численности бактерий показателей свежего фекального загрязнения,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
можно продолжить анализ и подтвердить
среди
выросших
темно-красных
с
металлическим блеском колоний число
термотолерантных
путем
посева
10-14
колоний в прогретую до температуры 44°С
среду с лактозой с последующей инкубацией
при температуре 44 ± 0,5 °C (по ИСО 9308-1
1990 г. и МУК 4.2.671-97).
Метод определения сальмонелл в
сточных водах
Для
обнаружения
сальмонелл
в
сточных водах используют не менее двух сред
накопления: магнивую, селенитовый бульон,
Кауфмана, среду с охмеленным суслом и др.
Приготовление питательных сред по МУ
2285-81.
Схема посева сточной воды до очистки,
после
биологической
очистки
до
обеззараживания: 100 мл засевают в равное
количество среды накопления удвоенной
концентрации, 10 мл сточной жидкости
засевают в 100 мл среды нормальной
концентрации, 1 мл стока вносят в 10 мл
среды нормальной концентрации.
Схема посева сточной воды после
обеззараживания: 500 мл стока вносят в
магнивую среду экспедиционной прописи;
500 мл - в такое же количество одной из
других
сред
накопления
удвоенной
концентрации. Посевы инкубируют при
температуре 37°С 18-20 часов. На следующий
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
день при помутнении из сред накопления
делают высев петлей на две чашки с висмутсульфитным агаром с таким расчетом, чтобы
получить изолированные колонии. Среды
накопления выращивают в термостате до 48
часов, чашки с посевами инкубируют при
температуре 37°С и просматривают через 18—
24 часа.
При отсутствии роста на чашках через
24 часа, их оставляют в термостате для
последующего просмотра через 48 часов, а из
сред накопления делают повторный высев на
висмут-сульфитный агар.
На висмут-сульфитном агаре колонии
сальмонелл - круглые черные с сероватым
металлическим блеском вокруг них, зеленые с
черным центром и без него, вызывающие
потемнение среды под колонией. С каждой
чашки снимают по 4—5 типичных для
сальмонелл колоний на комбинированную
среду,
позволяющую
устанавливать
ферментацию глюкозы, лактозы, сахарозы,
образование
сероводорода,
расщепление
мочевины (среды Ресселя, Олькеницкого и
др.).
При
обнаружении
на
комбинированной среде типичной для сальмонелл
реакции
(ферментируют
глюкозу,
не
расщепляют лактозу, сахарозу и мочевину,
образуют
сероводород)
проводят
серологическую
индентификацию
по
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
определению серотипа по общепринятой
методике.
Метод определения колифагов в
сточных водах
Определение колифагов в сточной воде
проводится методом прямого посева 3
объемов: до очистки - 0,1 мл, 1,0 мл и 10,0 мл;
после очистки - по 10,0 мл из одной пробы с
последующим учетом зон лизиса (бляшек) на
газоне E.coli K12 F+ в чашках Петри с
питательным
агаром.
Для
контроля
используют чашку с чистым газоном E.coli
K12 F+ на питательном агаре.
Проведение анализа. За 24 часа до
проведения анализа необходимо произвести
посев детекторной культуры E.coli K12 F+ на
косяк
с
питательным
агаром.
Перед
проведением анализа сделать смыв бактерий
5 мл стерильной водопроводной воды и по
стандарту мутности приготовить взвесь
культуры
E.coli
в
концентрации
109
бактериальных клеток в 1 мл. Расплавить и
остудить до 45°С 2%-ный питательный агар
(Хоттингера, МПА, на гидролизате кильки).
Объем пробы 50 мл предварительно
обработать
5
мл
хлороформа
путем
интенсивного встряхивания в течение 15
минут и затем поставить пробу для полного
осаждения хлороформа. Исследуемую воду
внести в 3 стерильных чашки Петри по 10 мл
в каждую. В остуженный питательный агар
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
добавить смыв E.coli из расчета 1,0 мл смыва
бактерий (в концентрации 109 бактериальных
клеток в 1 мл) на 100 мл агара и осторожно
перемешать. Полученной смесью по 15 мл
залить сначала пустую чашку Петри
(контроль газона E.coli), а затем все чашки,
содержащие исследуемую воду. Содержимое
чашек (10 мл пробы и 15 мл агара) осторожно
перемешать легким покачиванием. Чашки
оставить при комнатной температуре для
застывания на 30 минут, затем перевернуть и
дном вверх поместить в термостат на 18 часов
при температуре +37°С.
Учет результатов. Учет производят
путем подсчета и суммирования бляшек,
выросших на 3 чашках Петри в посеянном
объеме
с
последующим
пересчетом
результата,
выраженного
в
бляшкообразующих единицах (БОЕ) на 100 мл пробы
воды. В контрольной чашке колифаги
должны отсутствовать.
При наличии бляшек в контрольной
чашке результат не учитывается. Необходимо
повторить анализ с новой культурой этого же
штамма E.coli K12F+, приготовленного из
другой ампулы.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Питательные среды для определения
энтерококков в почве, природной воде и
сточных водах, содержащих фекальное
загрязнение
Azide Blood Agar
Base
M158 Основа кровяного
агара с азидом
натрия
Azide
Dextrose
Broth
M345
Сахарный бульон
с азидом натрия
для
селективного
выделения
стрептококков
и
стафилококков
из
смешанных
бактериальных
культур
и
их
выращивания
селективная
среда
для обнаружения и
подсчета
энтерококков
в
сточных водах, воде,
предположительно
имеющих фекальное
загрязнение
в
качестве
селективной
Bile Esculin Azide используется
для
Agar
выделения
и
M493 Желчнопредварительной
эскулиновый агар идентификации
с азидом натрия фекальных
стрептококков
(энтерококков)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Enterococcus
Confirmatory Agar
M392 Агар
для
обнаружения
энтерококков
для подтверждения
присутствия
энтерококков в воде
и других материалах
Enterococcus
Confirmatory
для подтверждения
Broth
присутствия
M394
Бульон
для энтерококков в воде
обнаружения
и других материалах
энтерококков
для подтверждения
Enterococcus
присутствия
Presumptive Broth энтерококков в воде
M419 Бульон
для и
других
индикации
материалах,
энтерококков
имеющих
санитарное значение
для определения и
подтверждения
Ethyl Violet Azide
присутствия
Broth
(E.V.A.)
энтерококков,
как
M426 Азидный бульон с
индикаторов
этилвиолетом
фекального
(EVA)
загрязнения воды и
других материалов
KF Streptococcal Эту среду в качестве
M248 Agar
Base селективной
Основа агара KF рекомендуют
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
для энтерококков использовать
для
подсчета
энтерококков в воде
поверхностных
источников методом
мембранных
фильтров или при
непосредственном
посеве на среду в
чашке.
FD057 TTC Solution
1% (pack of 5 vials of
10 ml each) 1%-ный
раствор
трифенилтетразолия
хлорида
(5
флакончиков по 10
мл)
FD093 Brom Cresol
Purple
Бромкрезоловый
пурпурный
для определения и
подсчета
KF Streptococcal энтерококков
в
Broth
Base пробах
воды
M249
Бульон KF для различных
энтерококков
категорий, а также
для
исследования
фекалий и других
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
материалов
FD057 TTC Solution
1% (pack of 5 vials of
10 ml each) 1%-ный
раствор
трифенилтетразолия
хлорида
(5
флакончиков по 10
мл)
для
культивирования
M-Azide
Broth
подсчета
Base
M1119
энтерококков
М-Бульон
с
методом
азидом натрия
мембранных
фильтров
M-Enterococcus
Agar
Base
M1108
Основа М-агара
для энтерококков
M-Slanetz
M1113 Enterococcus
Broth
Base
и
в
качестве
селективной среды
используют
для
выделения
и
подсчета
энтерококков в воде,
сточных водах и
других материалах
мембранным
методом
для обнаружения и
выделения
энтерококков
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
М-Бульон
для мембранным
энтерококков
методом
FD057 TTC Solution
1% (pack of 5 vials of
10 ml each) 1%-ный
раствор
трифенилтетразолия
хлорида
(5
флакончиков по 10
мл)
Pfizer
Selective
Enterococcus Agar
M787 Селективный агар
для энтерококков
(по Пфайзеру)
для
селективного
выделения
и
культивирования
энтерококков
в
качестве
селективной среды
используют
в
SF
Broth диагностических
M297 Энтерококковый исследованиях для
бульон SF
определения
энтерококков и их
дифференциации от
других кокков
Slanetz & Bartley
Medium
M612 Среда
СланецБартли
для
энтерококков
для определения и
подсчета
энтерококков
методом
мембранных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
фильтров
Sodium
Azide
Crystal
Violet
Blood Agar Base
M767
Основа кровяного
агара
для
эризипелотриксов
для
селективного
выделения
и
культивирования
Erysipelothrix
rhusiopathiae
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Готовые питательные среды
Транспортные среды с
тампонами
Готовые среды в
стеклянных
флаконах
Наборы для
мембранной
фильтрации и посева
DryFilter
Готовые чашки
HiTouch для
исследования
поверхностей
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Наборы для
ускоренной
биохимической
идентификации
Наборы для
исследования воды
Наборы для оценки
сточных вод
Скошенные среды
ЛевенштейнаЙенсена (наборы)
Пластинки для отбора
проб воздуха
прибором HiAir
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Наборы для проверки
стерильности
Пластины HiDip для
исследования
методом погружения
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1 – Санитарно-микробиологическое
исследование воды
Определение микробного числа
Селективные
питательные
среды
определения
микроорганизмов
в
(питьевой, сточных водах):
Campylobacter
Выделение
культивироание
Campylobacter
идентификация
для
воде
spp
и Clostridium perfringens
spp
Биохимическая
Колиформные
бактерии
(Общие
колиформные бактерии):
Бродильный
метод Бродильный
метод
(ориентировочное
(подтверждающие
определение)
тесты)
Дифференциация
Фекальные
фекальных
и
колиформные
нефекальных
бактерии
колиформных
бактерий
Определение
фекальных
колиформных
бактерий
Определение
колифагов
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
мембранным методом
Salmonella
spp.,
ЭнтерококкиShigella
spp.
Определение
Качественное
бродильным методом
определение
ЭнтерококкиSalmonella
spp.,
Определение
Shigella spp-Первичное
мембранным методом обогащение
ЭнтерококкиSalmonella
Определение
Shigella
микробного числа на Селективное
чашках
обогащение
spp.,
spp-
Salmonella
Shigella
Селективное
выделение
spp.,
spp-
Salmonella
Shigella
Биохимическая
идентификация
spp.,
spp-
ЭнтерококкиПредварительная
идентификация
Klebsiella
Селективное
выделение
spp-
Salmonella
spp.,
Klebsiella
spp- Shigella
spp.
Идентификация
Количественное
определение
Salmonella
spp.,
Klebsiella spp-Метод
Shigella
sppмембранных
Бродильный
метод
фильтров
(ориентировочное
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
определение)
Legionella spp.
Salmonella
spp.,
Shigella
sppБродильный
метод
(подтверждающие
тесты)
Leptospira spp.
Salmonella
spp.,
Shigella
spp-Метод
мембранных фильтров
Vibrio
cholerae
и Yersinia enterocoliticaНАГи-Обогащение
Обогащение
Vibrio
cholerae
и Yersinia enterocoliticaНАГи-Селективное
Селективное
выделение
выделение
Vibrio
cholerae
и
Yersinia enterocoliticaНАГиИдентификация
Идентификация
Вода открытых источников
Селективные
среды
для
определения
микроорганизмов в рекреационных водах:
Actinomyces spp.
Железосеробактерии
Aeromonas spp.
и Pseudomonas
aeruginosa
Streptococus spp.(mitis,
salivarius)
Staphylococcus spp.
Дрожжевые
плесневые грибы
и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица
2
Средние
многолетние
метеоданные за вегетационный период
Месяцы
Май
Июнь
Июль
Август
сентябрь
ВСЕГО
Коэффициент Испарение с
Осадки Увлажнения
водной
(О, мм)
поверхности
(Е, мм)
40,0
0,51
77,8
55,0
0,66
83,7
65,0
0,71
91,6
55,0
0,76
72,4
40,0
0,63
63,3
255,0
0,65
391,2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 3 - Обеспечение значения индекса
сухости по метеостанции ―Павелец‖
Перио
д
Май
Июль
Обеспеченность, %
75
85
5
15
25
50
3,32 0,80 1,39 1,83 3,0 4,51 5,31
0
3,66 0,73 1,24 1,57 2,4 4,4 6,59
3
2
2,81 0,76 1,16 1,33 1,99 3,2 3,98
Август
2,37
0,71
Сентябрь
Майсентябрь
1,95
0,47
2,16
1,19
Июнь
Ксср
1,0
4
0,6
5
1,46
2
3,01
1,23
1,85
0,78
1,30 2,27
1,68
2,13
2,6
4
95
6,64
13,18
5,05
3,74
6,75
2,92
7,15
2,89
3,26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 4 - Погодные условия в годы
исследований (по м.с. Рязань)
Периоды
май
Июнь
Годы исследований
199 199 1997 199 199 200
5
6
8
9
0
Осадки, мм
26,5 34,8 26,5 29,7 30,2 10,7
Июль
119, 92,1 17,2 63,1
2
75,3 42,7 36,6 85,1
август
51,6
11,8
Сумма
305,
2
221,4 139,7
Май
54,1
93,3
27,3 138,
6
39,4 81,8 115, 63,0
4
259,7 227,
0
305,
6
температура воздуха, оС
44,9 41,2 39,4 33,9 40,2 28,7
Июнь
58,2 45,1
62,1
Июль
52,3 52,7 61,0 67,2 69,4 78,8
август
59,3 48,7 58,1
56,9 56,9 51,0
Сумма
214,6 187,7
227,
8
220,
6
69,8 65,9 70,2
232,
4
228,
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Периоды
Годы исследований
2001
2002
2003
Осадки, мм
май
75,4
20,3
45,6
Июнь
68,4
38,6
68,8
Июль
76,1
15,1
21,0
август
35,5
8,6
10,2
Сумма
255,4
82,6
145,6
о
температура воздуха, С
Май
39,8
29,9
28,0
Июнь
72,2
53,8
59,9
Июль
90,9
55,8
82,2
август
58,3
58,0
60,1
Сумма
261,2
197,5
230,2
Периоды
Годы исследований
2004
2005
2006
Осадки, мм
май
20,3
23,0
19,4
Июнь
38,6
37,0
29,8
Июль
15,1
12,0
22,2
август
8,6
82,6
41,9
Сумма
38,6
110,6
113,3
температура воздуха, оС
Май
29,9
26,8
22,6
Июнь
53,8
77,1
67,7
Июль
55,8
88,2
80,3
август
58,0
60,1
55,8
Сумма
197,5
252,2
226,4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Периоды
май
Июнь
Июль
август
Сумма
Май
Июнь
Июль
август
Сумма
Годы исследований
2007
2008
2009
Осадки, мм
34,9
34,9
61,0
21,0
21,0
91,7
52,4
52,4
161,5
20,7
20,7
89,6
129,0
129,0
373,8
температура воздуха, оС
15,8
15,8
11,3
17,3
17,3
15,0
20,1
20,1
19,6
22,1
22,1
18,2
75,3
75,3
64,1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 5 - Однафакторный дисперсионный
анализ длины корешков
Таблица анализа дисперсий
Источник Сумма
Доля
Число
вариации квадратов влияния, % степ.
своб.
Фактор
60,167
89,46
1
повтор.
5,823
8,66
2
Остаточ.
1,263
1,88
2
Общая
67,253
100
5
Источник Средний
F-значение Достовер.
вариации квадрат
влияние
Факт. 0,05 +Фактор
60,167
95,3 0
повтор.
2,912
4,6
0
Остаточ.
0,632
Общая
Средняя общая 14,833
Средняя ошибка средней 0,459
Относительная ошибка средней, % 3,093
Средняя ошибка разности средний 0,649
НСР при уровне значимости 0,05 2,792
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 6 - Однафакторный дисперсионный
анализ массы проросших семян
Таблица анализа дисперсий
Источник Сумма
Доля
Число
вариации квадратов влияния, % степ.
своб.
Фактор
0,135
87,44
1
повтор.
0,013
8,61
2
Остаточ.
0,006
3,95
2
Общая
0,154
100
5
Источник Средний
F-значение Достовер.
вариации квадрат
влияние
Факт. 0,05 +Фактор
0,135
44,3 0
повтор.
0,007
2,2
Остаточ.
0,003
0
Общая
Средняя общая 0,410
Средняя ошибка средней 0,032
Относительная ошибка средней, % 7,777
Средняя ошибка разности средний 0,045
НСР при уровне значимости 0,05 0,194
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 7 - Динамика целлюлозоразрушения
серой лесной почвы при орошении сточными
водами и их последействии
Срок
Масса
Масса
%к
%
Степнь
экспо льняног разложения, исходно разложе разложени
о
зиции,
г
му
ния
я
полотна
мес.
образцу
по
после
Звягинцеву
опыта, г
1
2
3
1
2
3
Средняя за 1995-2003 годы
(при орошении сточными водами)
2,04
1,46
42
58
слабая
1,22
2,28
35
65
сильная
0,35
3,20
9
91
Средняя в 2009 году
2,54
0,96
73
27
слабая
1,68
1,82
48
52
средняя
1,30
2,20
31
69
сильная
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 8 - Сравнительная характеристика
целлюлозо-разрушающей активности серой
лесной почвы на неорошаемых участках в
1995 г. и в 2009 г. при изучении
последействия орошения сточными водами
свинокомплекса
Срок
Масса
Масса
%к
%
Степнь
экспо льняног разложения, исходно разложе разложени
о
зиции,
г
му
ния
я
полотна
мес.
образцу
по
после
Звягинцеву
опыта, г
1995 г. (исходная масса льняного полотна 3,8 г)
1
3,20
0,60
84
16
слабая
2
2,38
1,42
63
37
средняя
3
1,62
1,88
43
57
сильная
2009 г. (исходная масса льняного полотна 3,5)
1
2,54
0,96
73
27
слабая
2
1,68
1,82
48
52
сильная
3
1,30
2,20
38
69
сильная
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 9 - Санитарно-бактериологическое
состояние почвы (средние значения за 9 лет
исследований), данные 1995-2003 гг.
Индекс
Общее
Сутки
БГКП
Индекс
микробное
проведения
(коли- энтерококка
число
исследований форм)
(ОМЧ)
7-ые
0,0001
0,0001
4,6х105
14-ые
0,0001
0,0001
3,8х105
21-ые
0,001
0,0001
3,3х105
30-ые
0,001
0,001
2,9х105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 10 - Санитарно-бактериологические
показатели на вариантах лизиметрического
опыта при орошении сточными водами
свинокомплекса в слое почвы 0-25 см
Вариа
нты
опыта
1
Контр
оль
№200
№300
№400
Контр
оль
Сутки
проведения
исследований
Инд.БГКП (колиформы)
Инд.энтерокок
ков
2
3
Первый год полива сточными водами
через 7 суток
0,001
после полива
через 7 суток
0,001
после полива
через 7 суток
0,001
после полива
через 7 суток
0,0001
после полива
через 14 суток
0,01
после полива
4
1,0
1,0
0,1
0,001
1,0
№200
через 14 суток
после полива
0,01
1,0
№300
через 14 суток
после полива
0,001
0,1
№400
через 14 суток
после полива
через 21 сутки
после полива
через 21 сутки
после полива
через 21 сутки
после полива
0,0001
0,01
0,1
1,0
0,1
1,0
0,01
1,0
через 21 сутки
после полива
через 30 суток
после полива
0,001
0,1
1,0
1,0
Контр
оль
№200
№300
№400
Контр
оль
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
№200
№300
№400
Контр
оль
№200
№300
№400
Контр
оль
№200
№300
№400
Контр
оль
№200
№300
№400
Контр
оль
№200
№300
№400
через 30 суток
1,0
после полива
через 30 суток
0,1
после полива
через 30 суток
0,01
после полива
Второй год полива сточными водами
через 7 суток
0,01
после полива
через 7 суток
после полива
через 7 суток
после полива
через 7 суток
после полива
через 14 суток
после полива
через 14 суток
после полива
через 14 суток
после полива
через 14 суток
после полива
через 21 сутки
после полива
через 21 сутки
после полива
через 21 сутки
после полива
через 21 сутки
после полива
через 30 суток
после полива
через 30 суток
после полива
через 30 суток
после полива
через 30 суток
после полива
1,0
1,0
1,0
1,0
0,01
1,0
0,01
0,01
0,0001
0,001
0,1
1,0
0,1
1,0
0,01
1,0
0,0001
0,01
1,0
1,0
1,0
1,0
0,1
1,0
0,001
0,1
1,0
1,0
1,0
1,0
0,1
1,0
0,01
1,0
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Контр
оль
№200
№300
№400
Контр
оль
№200
№300
№400
Контр
оль
№200
№300
третий год полива сточными водами
через 7 суток
0,1
после полива
через 7 суток
0,01
после полива
через 7 суток
0,01
после полива
через 7 суток
0,0001
после полива
через 14 суток
0,1
после полива
через 14 суток
0,01
после полива
через 14 суток
0,01
после полива
через 14 суток
0,0001
после полива
через 21 сутки
1,0
после полива
через 21 сутки
0,1
после полива
через 21 сутки
0,01
после полива
1,0
0,1
0,1
0,001
1,0
0,1
0,1
0,001
1,0
0,1
0,1
№400
через 21 сутки
после полива
0,0001
0,001
Контр
оль
через 30 суток
1,0
1,0
№200
через 30 суток
после полива
через 30 суток
после полива
через 30 суток
после полива
1,0
1,0
0,1
1,0
0,001
0,01
№300
№400
*На протяжении трех лет исследований
патогенные бактерии, гельминта и их яйца,
свежая кишечная палочка не обнаружены
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 11 - Санитарно-бактериологическая
характеристика поверхностных вод в зоне
влияния земледельческих полей орошения
(ЗПО) (средние данные за 1995-1997 гг.), в 1
дм3
Колифаги
КОЕ
Общее
количес
тво
мезофи
льных
аэробны
Общее
хи
количес
факульт
тво
ативномезофи
Индекс
анаэроб
льных
энтерок
ных
аэробны
окка
микроо
хи
Индекс
рганизм
факульт
E.ов,
coli
ативновыросш
Индекс
анаэроб
при
ихных
лактозо
220С
положи
микроо
тельной
рганизм
кишечов,
Объект
ной
выросш
палочки
их при
370С
1
2
3
1
24000
700
0
б.24
000
0
700
00
4
5
6
7
1,0х104
2,0х104
отсут
ст.
6000
1,0х104
2000
Отбор проб летом
2
б.24000
0
230
0,8х10
3
100
0
4,0х10
260
1,3х103
3
3
70000
1
2400
м50
м50
-
-
2
70000
260
-
-
3
7000
130
00
200
0
230
-
-
отсут
ст.
1
7000
м50
м50
-
-
2
240000
-
24000
100
0
260
-
3
240
00
100
00
отсут
ст.
100
-
-
Отбор проб осенью
отсут
ст.
100
Отбор проб весной
отсут
ст.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 12 – Коэффициент самоочищения
воды и степень ее загрязненности
Объект
Коэффициент
самоочищения
Отбор проб летом
1
2
3
Отбор проб осенью
1
2
3
Отбор проб весной
1
2
3
Степень загрязнения
вод при сравнении
вариантов
12
5
8
слабая
сильная
средняя
-
слабая
сильная
средняя
-
слабая
сильная
средняя
Отбор проб воды р. Рака:
1 - выше ЗПО
2 - вблизи ЗПО
3 - ниже ЗПО
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 13 - Санитарно-бактериологические
анализы лизиметрических вод при орошении
сточными водами (средние данные за 3 года
орошения), в 1 дм3
Вариа
нты
1
A
B
C
D
E
F
J
K
2
3
4
5
6
7
8
9
через 7 суток после полива сточными водами свинокомплекса
№400
б.240
00
б.240
000
б.240
000
230
7000
7000
б.240
00
260
б.240
00
70000
б.240
000
1,6х10
3,2х10
3
4
2,4х10
7,2х10
3
4
4,0х10
6,7х10
3
4
7,7х10
3,9х10
3
4
отс
20
отс
30
отс
17
отс
5
сильна
я
№300
7000
средня
я
Контр
оль
№200
через 14 суток после полива сточными водами свинокоплекса
№200
24000
м50
7000
230
13000
1,5х10
3,8х10
3
4
2,2х10
7,2х10
3
4
отс
26
отс
33
средн
яя
2400
слабая
Контр
оль
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
№400
24000
0
б.240
000
7000
24000
0
24000
24000
0
3,8х10
6,7х10
3
4
6,0х10
3,3х10
3
4
отс
4
отс
6
сильная
№300
через 21 сутки после полива сточными водами свинокомплексов
№200
7000
7000
3000
13000
230
7000
13000
1,5х10
4,0х10
3
4
отс
27
2,1х10
7,6х10
3
4
отс
36
3,6х10
6,8х10
отс
19
5,2х10
4,6х10
отс
9
3
4
3
№400
б.700
00
70000
70000
сильна
я
№300
м50
слабая
2000
средн
яя
Контр
оль
через 28 суток после полива сточными водами свинокомплексов
2000
24000
1000
7000
24000
м50
2000
7000
24000
1,5х10
4,8х10
3
4
2,1х10
8,6х10
3
4
3,3х10
6,8х10
3
4
4,6х10
5,1х10
3
4
отc
32
отс
41
отс
21
отс
11
Примечание:
А - Индекс лактозопо-ложительной кишечной палочки
сильн
ая
№400
2400
м50
средн
яя
№300
2000
слабая
Контр
оль
№200
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Б - Индекс E. Coli
С - Индекс энтерококка
D - Общее количество мезофильных аэробных и
факультативно-анаэробных микроорганизмов,выросших
при 370 С
E - Общее количество мезофильных аэробных и
факультативно-анаэробных микроорганизмов,выросших
при 22 0С
F - Коли-фаги КОЕ
J - Коэффициент самоочищения
K - Степень загрязненности вод при сравнении
вариантов
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
АВТОРЫ
доктор технических наук, профессор, заместитель
директора ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова
Кирейчева Людмила Владимировна
доктор сельскохозяйственных наук, доцент
РГАТУ им. П.А. Костычева
Захарова Ольга Алексеевна
кандидат технических наук, в.н.с., заведующий
аналитической лабораторией ГНУ МФ ВНИИГиМ
Евсенкин Константин Николаевич
Микробиоценоз ранее
мелиорированных земель вблизи
крупных свинокомплексов
Монография
Ключевые слова: почвенно-экологический
мониторинг, микробиоценоз, питательные среды,
агар, токсичность сточных вод, биотоксичность
почвы, протеазная активность,
целлюлозоразрушающая активность.
53 рисунка, 7 таблиц, 5 формул
Формат бумаги 60х90/16
Бумага офсетная, печать офсетная
Научное издание
Тираж 300 экз. Заказ 71
Участок оперативной полиграфии
«ПОЛИТЕХ»
2011 год
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа