Оценка санитарного состояния почвы по основным микробиологическим показателям

Глава 19 САНИТАРНО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ

Почва является важнейшей средой обитания микроорганиз­мов, вместе с растениями и животными они составляют слож­ные и многообразные биоценозы, состав которых и функцио­нальная активность зависят в основном от типа и структуры почвы, состава минеральных и органических веществ, клима­тических условий и сезонности, физико-химического состоя­ния, интенсивности инсоляции. Существенное влияние на микробиоценоз почвы оказывает антропотехногенное воздей­ствие: вспашка, мелиорация, внесение удобрений и ядохими­катов, свалки бытовых и промышленных отходов. Почва как фактор окружающей среды может служить источником вторич­ного загрязнения подземных и поверхностных вод, атмосфер­ного воздуха и сельскохозяйственной продукции. Состав мик­рофлоры меняется в зависимости от глубины почвы. В по­верхностном слое почвы (0–10 см), как правило, 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 возделываемая почва (до 5 млрд клеток в 1 г поч­вы), наименее – почва, бедная влагой и органическими веще­ствами (200 млн клеток в 1 г).

Оценить микробный пейзаж почвы и степень ее опасности для здоровья населения, активность протекающих процессов самоочищения можно при ведении мониторинга за балансом постоянных обитателей и состоянием микроорганизмов, попа­дающих в почву с выделениями человека и животных, для которых почва служит местом кратковременного (кишечная палочка – до 8 мес, брюшнотифозные палочки – от несколь­ких дней до 3 мес, шигеллы – от 14 до 100 дней) или длитель­ного пребывания (спорообразующие бактерии – сибиреязвен­ная палочка, возбудитель столбняка и газовой гангрены – го­дами и десятилетиями).

Необходимо отметить, что с увеличением химической на­грузки на почву нарушается баланс микроорганизмов, увели­чивается количество положительных находок патогенных бак­терий и геогельминтов, которые являются более устойчивыми, чем представители почвенных бактерий, в связи с чем возрас­тает эпидемическая опасность почвы для человека и животных.

Санитарно-гигиенический надзор за состоянием почвы предусматривает определение и прогноз степени их опасности для здоровья людей в населенных пунктах, а также разработку мероприятий по их рекультивации, профилактике инфекцион­ной и неинфекционной заболеваемости, схем районной пла­нировки и охраны водосборных территорий. Результаты над­зора учитывают при решении очередности оздоровительных мероприятий в рамках комплексных природоохранных про­грамм, оценке эффективности реабилитационных и санитарно-экологических мероприятий и текущего санитарного кон­троля за объектами, прямо или косвенно воздействующими на окружающую среду населенного пункта.

Группа почвенных микроорганизмов (спорообразующие бак­терии, актиномицеты, грибы, нитрифицирующие бактерии и др.) принимает участие в круговороте азота, серы и фосфора, а также в процессах самоочищения почвы.

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 следующим индикаторным показателям:

– косвенным показателям, характеризующим интенсивность биологической нагрузки на почву. Это санитарно-показа-тельные микроорганизмы бактерий группы кишечной па­лочки (БГКП) – общие колиформные бактерии (ОКБ) и фекальные энтерококки (индекс энтерококков). В крупных городах с высокой плотностью населения биологическая нагрузка на почву очень велика и как следствие высоки индексы санитарно-показательных микроорганизмов, что наряду с санитарно-химическими 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 С.perfringens. Обнаружение энтерококков всегда свидетельствует о свежем фекальном загрязнении, каковы бы ни были другие показатели;

– прямым санитарно-бактериологическим показателям эпиде­мической опасности почвы – обнаружением возбудителей кишечных инфекций (возбудители кишечных инфекций, патогенные энтеробактерии, энтеровирусы).

Оценка эпидемической опасности почв населенных пунктов (табл. 19.1). При отсутствии возможности прямого определения в почвах энтеробактерии и энтеровирусов оценка безопасности может быть проведена ориентировочно по индикаторным мик­роорганизмам.

Почву оценивают как чистую без ограничений по санитар­но-бактериологическим показателям при отсутствии патоген­ных бактерий и индексе санитарно-показательных микроорга­низмов до 10 клеток на 1 г почвы. При загрязнении почвы сальмонеллами индекс санитарно-показательных организмов БГКП и эктерококков достигает 10 клеток на 1 г почвы и более. Концентрация колифага в почве на уровне 10 БОЕ/г и более также свидетельствует о загрязнении почвы.

Показатели биологической активности почвы. Исследования биологической активности почвы проводятся при необходи­мости углубленной оценки ее санитарного состояния и спо­собности к самоочищению.

Основными интегральными показателями биологической активности почвы являются: общая микробная численность (ОМЧ), численность основных групп почвенных микроорга­низмов (почвенных сапрофитных бактерий, актиномицетов, почвенных микромицетов), показатели интенсивности транс­формации соединений углерода и азота в почве («дыхание» почвы, санитарное число, динамика азота аммиака и нитратов в почве, азотфиксация, аммонификация, нитрификация и де-нитрификация), динамика кислотности и окислительно-вос­становительного потенциала в почве, активность ферментатив­ных систем и другие показатели.

Перечень показателей определяется целью исследования. На первом этапе исследований целесообразно использование наиболее простых и быстро определяемых информативных ин­тегральных показателей: «дыхание» почвы, общая микробная численность, окислительно-восстановительный потенциал и кислотность почв, динамика азота аммиака и нитратов. Даль­нейшее углубленное исследование проводится в соответствии с полученными результатами и общими задачами исследова­ния.

Так, почву можно считать «незагрязненной» по показателям биологической активности при изменении микробиологичес­ких показателей не более 50 % и биохимических – не более 25% по сравнению с такими же показателями для контроль­ных, принятых в качестве чистых, незагрязненных почв.

Отбор проб для бактериологического анализа проводится не реже 1 раза в год в местах возможного нахождения людей, животных, в местах загрязнения органическими отходами. При изучении динамики самоочищения почвы отбор проб осущест­вляют в течение первого месяца еженедельно, а затем ежеме­сячно в течение вегетационного периода до завершения актив­ной фазы самоочищения.

При выборе объектов в первую очередь обследуют почвы территорий повышенного риска воздействия на здоровье насе­ления (детские дошкольные, школьные и лечебные учрежде­ния, селитебные территории, зоны санитарной охраны водо­емов, питьевого водоснабжения, земли, занятые под сельхоз­культуры, рекреационные зоны и т.д.). На данных объектах отбор проб проводится 2 раза в год, размер пробной площад­ки – не более 5×5 м. На территории детских учреждений и игровых площадок пробы отбирают отдельно из песочниц и с общей территории с глубины 0–10 см.

Из каждой песочницы или с игровой территории отбирает­ся одна объединенная проба, составленная из 5 точечных проб. Допускается отбор изо всех песочниц или со всех игро­вых территорий каждой возрастной группы одной объединен­ной пробы, составленной из 8–10 точечных проб загрязнения почв.

Санитарно-бактериологический контроль почв населенных пунктов проводится с учетом функциональных зон города. Места отбора проб предварительно отмечаются на картосхеме, отражающей структуру городского ландшафта. Пробная пло­щадка (часть исследуемой территории, характеризующаяся сход­ными условиями, рельефом, однородностью структуры почвы и растительного покрова, характером хозяйственного исполь­зования) должна располагаться на типичном для изучаемой территории месте. При неоднородности рельефа площадки вы­бирают по элементам рельефа. 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.

При контроле за за­грязнением почв про­мышленными источ­никами площадки для отбора проб распола­гают на площади трех­кратной величины санитарно-защитной зо­ны вдоль векторов розы ветров на расстоянии 100, 200, 300, 500, 1000, 2000, 5000 м и более от источника загрязнения (ГОСТ 17.4.4.02-84).

При изучении загрязнения почв в районе транспортных магистралей пробные площадки закладывают на придорожных полосах с учетом рельефа местности, растительного покрова, метео- и гидрологических условий. Пробы почвы отбирают с узких полос длиной 200–500 м на расстоянии 0–10, 10–50, 50–100 м от полотна дороги. Одна смешанная проба состав­ляется из 20–25 точечных, отобранных с глубины 0–10 см.

При оценке сельскохозяйственных территорий пробы почвы отбирают 2 раза в год (весна, осень) с глубины 0–25 см. На каждые 0–15 га закладывается не менее одной площадки раз­мером 100–200 м2 в зависимости от рельефа местности и условий землепользования. Для взятия проб применяют бур Некрасова (рис. 19.1).

На территории крупных городов с многочисленными источ­никами загрязнения проводят геохимическое картирование по сети апробирования. Для выявления очагов загрязнения ре­комендуемая плотность отбора 1–5 проб на 1 км 2 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 км 2 с рас­стоянием между точками отбора около 200 м. Пробы отбирают с глубины 0–5 см.

Точечные пробы отбирают в соответствии с ГОСТом 17.4.4.02-84, с соблюдением стерильности для санитарно-микробиологических исследований методом конвертов. Объединенную пробу составляют из равных по объему точечных проб (не менее 5), отобранных на одной площадке. Объединенные про­бы упаковывают в чистые полиэтиленовые пакеты, закрывают, маркируют, регистрируют в журнале отбора проб и пронуме­ровывают. На каждую пробу составляют сопроводительный талон, вместе с которым пробу вкладывают во второй внешний пакет, что обеспечивает целостность и безопасность их транс­портирования. Время от отбора проб до начала их исследова­ний не должно превышать 1 сут. В лаборатории пробу осво­бождают от посторонних примесей, доводят до воздушно-су­хого состояния, тщательно перемешивают и делят на части для проведения анализа. Отдельно оставляют контрольную часть от каждой анализируемой пробы (около 200 г) и хранят в холодильнике 2 нед на случай арбитража.

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, перемешивают и распределяют в форме квадрата, диагоналя­ми почву делят на 4 треугольника, почву из двух противопо­ложных треугольников отбрасывают, а оставшуюся вновь пере­мешивают и далее повторяется приведенная выше процедура до тех пор, пока не останется 0,5 кг почвы. Перед посевом почву просеивают через сито диаметром 3 мм.

Образец почвы тщательно перемешивают и из него отбира­ют навески, величины которых выбирают исходя из предпола­гаемой степени загрязнения почвы и планируемых определе­ний. Для учета почвенных микроорганизмов достаточно навес­ки от 1 до 10 г. Первое разведение навески почвы (1:10) делают в стерильной посуде (например, 1 г почвенной суспензии раз­водят в 10 мл стерильной водопроводной воды, 10 г почвы – в 100 мл воды и т.д.). После приготовления разведений при­меняют соответствующую предварительную обработку почвы с целью извлечения клеток микроорганизмов из почвенных агре­гатов, что достигается разрушением последних и десорбцией микроорганизмов с поверхности почвенных частиц при помощи:

• 10-минутного вертикального встряхивания почвенной сус­пензии первого разведения в пробирках с резиновыми проб­ками;
• 3-минутной обработки почвенной суспензии первого разве­дения на мешалке механического диспергатора (размельчитель тканей марки РТ-2) – при навеске почвы более 1 г.

Почву разводят до 0,0001–0,00001 г/мл (10 -4 –10 -5 ). При­готовленные разведения используются для посева на различ­ные питательные среды, а также для учета численности мик­роорганизмов методом прямой микроскопии.

Источник

Санитарная оценка почвы по микробиологическим показателям.

При санитарной оценке почвы учитывают результаты химического, микробиологического и гельминтологического исследований.

Микробиологическое исследованиепроводят для санитарной оценки почвы, характеристики процессов самоочищения, оценки почвенного и биотермического методов обезвреживания отбросов, при определении пригодности участков для строительства, а также при эпидемиологических и эпизоотологических обследованиях с целью выяснения путей заражения почвы, продолжительности выживания в ней патогенных микробов и т. д. В зависимости от поставленной задачи применяют краткий или полный санитарно-бактериологический анализ почвы.

Краткий анализ почвывключает определение двух микробиологических показателей: микробного числа (общего количества бактерий) и коли-титра.

Полный анализвключает определение микробного числа, коли-титра, титра анаэробов (Cl. Perfringens), протея, термофилов.

Микробиологическим показателем, характеризующим загрязненность почвы органическими веществами, является микробное число. В чистых почвах микробное число не превышает 1-1,5 млн. особей в 1г, сильно загрязненных почвах того же типа микробов возрастает в несколько раз (таблица).

Таблица — Показатели загрязненности почвы

Санитарное значение микробного числа почвы нельзя рассматривать без учета особенностей различных типов почвы. Например, черноземные почвы содержат значительно больше микроорганизмов, чем подзолистые. Поэтому при определении общего количества бактерий в почве необходимо полученные результаты сравнивать с микробным числом незагрязненных почв того же типа.

Исследование на прямое обнаружение патогенных микробов в почве проводят только при специальных показаниях. В качестве косвенных показателей возможного загрязнения почвы патогенными бактериями используют санитарно-показательные микроорганизмы: бактерии группы кишечных палочек, Cl. Perfringens, бактерии из рода Proteus , термофилы.

Наличие в почве бактерий группы кишечных палочек свидетельствует о ее фекальном загрязнении. В загрязненных участках почвы коли-титр составляет 1×10-3-1⋅10 -5 , тогда как в чистых почвах коли-титр может быть равен 1 и выше.

Обнаружение Cl. Perfringens в почве также указывает на ее фекальное загрязнение. Почвенных слой обогащается одновременно бактериями группы кишечных палочек и Cl. Perfringens. Через 4-5 месяцев отмечается отмирание кишечных палочек, а Cl. Perfringens еще обнаруживается в титре 0,01. Следовательно, Cl. Perfringens имеет санитарно-показательное значение только в том случае, если титр определяют в комплексе с коли-титром и другими показателями. Свежее или давнее фекальное загрязнение почвы можно определить по соотношению количества вегетативных форм Cl. Perfringens и споровых форм микроба.

Выявление в почве бактерий рода Proteus свидетельствует о загрязнении ее органическими веществами животного происхождения или фекалиями людей. Термофильные микроорганизмы являются показателями загрязнения почвы навозом, компостами. В чистых почвах термофилов не обнаруживают.

Методы определения состава и активности почвенных микроорганизмов.

Для оценки деятельности почвенной биоты используют показатель биологической активности почвы. Биологическую активность почвыопределяют следующими способами:

— подсчетом общего количества почвенных микроорганизмов.В связи с несовершенством методик этот метод определения дает условную, примерную характеристику биологической активности почвы.

— определением количества отдельных физиологических группмикроорганизмов, например, нитрифицирующих или целлюлозлразрушающих бактерий.

— определение выделяемого почвой диоксида углерода — основной биохимический способ определения биологической активности почвы. Чем интенсивнее выделение углекислого газа из почвы, тем активнее происходит в ней биологические процессы, тем лучше условия для возделывания культур и выше их потенциальная урожайность.

Выделение углекислого газа из почвы в приземный слой атмосферы называют дыхание почвы.Интенсивность дыхания почвы зависит от ее свойств, гидротермических условий, характера растительности, агротехнических мероприятий. Выделение диоксида углерода почвой усиливается при ее окультуренности в связи с активизацией биологических процессов и улучшением условий аэрации. Уменьшение выделения углекислого газа почвой (снижение биологической активности) может ухудшить поступление кислорода в почву, что, в свою очередь, будет способствовать образованию токсичных веществ.

Для санитарной оценки почвыисследуют пробы с целью обнаружения патогенных микробов. Для адекватной оценки почвы особую значимость имеет выбор индикаторных микроорганизмов.

Оценка фекального загрязненияпочвы и его давности проводится по следующим показателям:

— по индексу БГКП (количество бактерий группы кишечной палочки — БГКП в 1 г почвы)

— по перфрингенс титру (гаименьшее количество почвы, в котором обнаруживается Cl. Perfringens)

— по титру эктерококков

Параллельно определяют микробное число почвы.

Загрязненность почвы навозом и компостомоценивается по титру термофилов — бактерий, вырастающих на мясо — пентоном агаре при 60 о С в течение 24 часов.

К СПМ (санитарно-показательные микроорганизмы), указывающим на фекальное загрязнение почвы, относят БГКП (бактерии группы кишечной палочки), Cl. Perfringens , термофильные бактерии и нитрифицирующие бактерии (таблица).

Таблица — Показатели чистоты почв по СПМ

Из всех эктеробактерий наиболее долго сохраняется в почве кишечная палочка, поэтому по ее содержанию судят о наличии в почве прочих энтеробактерий.

Термофильные бактерии попадают в почву с перепревшим навозом или компостом, поэтому их целесообразно выявлять для выяснения характера и давности органического загрязнения почвы. Свежий навоз, сточные воды обычно содержат много БГКП, но мало термофильных бактерий. По мере разложения органических веществ количество термофилов увеличивается.

Появление нитрифицирующих бактерий (нитрификаторов) указывает на развитие процесса самоочищения, так как они завершают цикл разложения азотсодержащих соединений, превращая аммиак в азот. При свежем фекальном загрязнении нитрификаторов не будет, поскольку субстрат для их развития отсутствует. В ходе жизнедеятельности микроорганизмов, разлагающих органические вещества, образуется аммиак, что приводит к развитию нитрификаторов.

На свежее фекальное загрязнение почвы указывают высокие титры БГКП при низких титрах нитрификаторов, термофилов, а также относительно высокое содержание вегетативных форм Cl. Perfringens.

Обнаружение энтерококков всегда свидетельствует о свежем фекальном загрязнении, каковы бы ни были другие показатели.

Цели санитарно-микробиологического исследования почвы:

— санитарная оценка почвы населенных пунктов и новых участков для заселения и размещения зданий

— решение вопросов водоснабжения, канализации и очистки населенных пунктов

— санитарная оценка почвы, загрязненной химическими веществами

— контроль процессов самоочищения почвы, подвергавшейся биологическому загрязнению

-эпидемиологическое обследование почвы для выяснения путей ее заражения.

Санитарно-микробиологическое исследование почвы в зависимости от целей исследования предполагает краткий и полный анализ. Отбор проб производят с квадратного участка (не менее 5×5 м). образцы забирают с глубины 20-30 см из каждого угла и центра квадрата. Объем образцов 1 кг.

Краткий санитарно-микробиологический анализпредусматривает определение ОМЧ (общее микробное число), титров БГКП, энтерококков, Cl. Perfringens, термофильных бактерий, нитрифицирующих бактерий. Полученные результаты указывают на наличие и степень фекального загрязнения. Краткий анализ почвы осуществляют при проведении текущего санитарного надзора за состоянием почвы.

Полный санитарно-микробиологический анализвключает определение всех показателей краткого анализа, а также общей численности сапрофитов, ОМЧ и процентного содержания споровых микроорганизмов, аэробных бактерий, разрушающих клеткатку, бактерий-аммонификаторов. Кроме того, исследуют токсичность почв для микроорганизмов. Полный анализ проводят при осуществлении предупредительного санитарного надзора, первичном обследовании при выборе территории для размещения отдельных объектов.

Периодичность контроля.Периодичность контроля зависит от контролируемых объектов (детские сады -не менее 2 раз в год), но не реже 1 раза в год. При изучении динамики самоочищения почвы на загрязненных территориях пробы берут в течении первого месяца после загрязнения еженедельно, в последующие месяцы — 1 раз в месяц в течение вегетационного периода до завершения активной фазы самоочищения.

Методы проведениясанитарно-микробиологических исследований:

— методы прямого обнаружения патогенных микроорганизмов (посев исследуемого материала на питательные среды)

— методы косвенной идентификации (определение общего микробного числа — ОМЧ и определение содержания санитарно-показательных микроорганизмов — СПМ методом подсчета количества бактерий с помощью счетчиков, а также методом посева на питательные среды).

Титр СПМ — наименьший объем исследуемого материала (в мл) или весовое количество (в г), в котором обнаружена хотя бы одна особь СПМ.

Индекс СПМ — количество СПМ, обнаруженных в определенном объеме или количестве исследуемого объекта. Индекс — величина, обратная титру.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Источник