CC BY
103
БИОИНДИКАЦИЯ СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ В ЗОНЕ ПТИЦЕФАБРИК
П. В. ШАРАВЬЕВ,
аспирант, Уральская государственная сельскохозяйственная академия,
О. П. НЕВЕРОВА, кандидат биологических наук, доцент,
О. Р. ИЛЬЯСОВ,
доктор биологических наук, старший научный сотрудник,
И. А. ШКУРАТОВА,
доктор ветеринарных наук, профессор, директор, Уральский научноисследовательский ветеринарный институт Россельхозакадемии
620075, г. Екатеринбург, ул. К. Либкнехта, д. 42; тел.: 8 (343) 371-33-63
620142, г. Екатеринбург, ул. Белинского, д. 112а; тел.: 8 (343) 257-79-71
Положительная рецензия представлена В. Ф. Гридиным, доктором сельскохозяйственных наук, профессором, старшим научным сотрудником Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства Россельхозакадемии.
Подводя итоги выполнения программы, принятой Минсельхозом до 2012 г., президент Росптицесоюза
В. И. Фисинин на ежегодном собрании членов Союза отметил, что в структуре животноводческой продукции мясо птицы имеет 42 %, и с каждым годом эта цифра будет увеличиваться. Согласно предварительным данным Росстата, производство мяса птицы составляет 45 %, от объема производства мяса [4].
В процессе эксплуатации птицеводческих комплексов накапливается большое количество помета. Накопление помета зависит от мощности птицефабрики. От одной средней птицефабрики мощностью 400 тыс. кур несушек или 60 млн цыплят бройлеров, поступает в год до 40 тыс. т помета, свыше 500 тыс. м3 сточных вод [2].
В Свердловской области 2010 г. поступило 1112,1 млн м3/год сточных вод, их них 763,42 млн м3/год загрязненных [1].
Ежегодно в Свердловской области образуется около 400 тыс. т отходов птицеводства. Поэтому вопросы безусловного решения проблем экологически безопасного развития сельского хозяйства, утилизации сельхоз отходов, создание здоровой среды обитания в городах и населенных пунктах птицепрома включены в основное положение государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития.
Показано, что районы Свердловской области с экологической напряженностью имеют повышенные чистоты различных заболеваний, обусловленных накоплением загрязнителей в растительных кормах и питьевой воде [5].
Одной из важнейших проблем промышленного птицеводства является разработка эффективных систем защиты водных экосистем от негативного воздействия стоков с территории птицеводческого комплекса (ПК), включая и полигоны для хранения птичьего помета. Поверхностные сточные воды ПК, сформированные на данных территориях, по степени загрязненности органическими веществами превосходят хозяйственно-бытовые.
Сотрудниками Всесоюзного научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения определено, что в помет с кур яичного направления: азота — 1,74-2,74 %, фосфора — 1,18-2,0, калия — 0,61-0,78 % при влажности сырья от 62,5 до 71,8 % [6].
Воздействие пометозагрязненных сточных вод на водоемы выражается в повышении содержания био-
генов, которые способствуют процессу эвтрофика-ции. При таком состоянии водоем постепенно утрачивает способность к самоочищению.
Цель и методика исследований.
Объектами наших исследований служили водные экосистемы и пометосодержащие стоки в зоне ГУП-СО «Птицефабрики Свердловский»:
— река Исток до впадения в нее загрязненного стока с полигона для хранения птичьего помета (ПХНИ) птицефабрики (точка 1);
— река Исток после впадения в нее загрязненного стока с полигона для хранения птичьего помета птицефабрики (точка 2);
— загрязненный сток с полигона для хранения птичьего помета птицефабрики «Свердловская» г. Екатеринбурга (точка 3).
Цель исследования — определить состояние водных экосистем, загрязненных пометосодержащими стоками.
Для определения степени самоочищения водных экосистем в условиях загрязнения были использованы химический, бактериологический и биохимический методы.
Для диагностики состояния водных экосистем с точки зрения биологической активности был применен интегрированный метод ферментативного анализа биоты воды. Целесообразность использования ферментативного анализа биоты воды может быть обусловлена несколькими причинами:
— интегративностью показателей активности ферментов;
— специфичностью действия ферментов на различные субстраты, уреазы, нитратредуктазы в условиях загрязнения сельскохозяйственного водопользования:,
— информативностью этого метода, позволяющего оценить состояние водной экосистемы и экологическую напряженность природной среды в зонах антропогенного влияния.
Результаты исследований.
Анализ показателей минеральных соединений (табл. 1) в изученных водных экосистемах позволяет сделать следующие выводы: в стоке ПХПП в 27 раз повышено содержание аммиачных соединений, в сравнении с таковыми в реке Исток. После впадения стока ПХПП в реку Исток содержание аммиачных соединений увеличено в 5,5 раз. Нитраты азота в стоке ПХПП (2,0 мл/л) не изменили содержание
ммм.т-ачи. пэгоб. ги www.avu.usaca.ru
Таблица 1
Качественный состав стоков с ПХПП и реки Исток
Загрязняющие вещества ПДК (рыб-хоз. назн.) Содержание загрязняющих веществ, мг/л
в реке Исток до впадения загрязненного стока с ПХПП в реке Исток после впадения загрязненного стока с ПХПП в стоке с ПХПП
N№4 0,39 0,40 2,20 10,80
N(N0.+) 9,1 0,02 0,03 0,21
N(N0,+) 0,02 0,54 0,45 2,0
Р(РО/) 2,0 0,03 0,32 3,38
к+ 50,0 3,19 5,76 16,22
бпк5 3,0 2,36 4,76 30,74
Fe2+ 0,1 0,18 0,24 0,62
Си2+ 0,001(к прир. ф.) 0,012 0,016 0,018
гп2+ 0,01 0,016 0,010 0,229
Окисляемость (перманганантная) - 6,0 8,0 16,0
Общее кол-во микробов в 1 мл воды - 31 39 89
Таблица 2
Динамика активности фермента уреазы в исследуемых водоисточниках
Дата взятия пробы Точка сбора Содержание аммиачных соединений в воде, мг/л Активность уреазы (ИН3+), мг/л Коэффициент потенциальной активности фермента
1 2,8 ± 0,26 105 ± 9,31 33
23.06 2 3,0 ± 0,27 119 ± 10,34 40
3 28,0 ± 2,14 300,0 ± 27,34 10,9
1 10,0 ± 0,97 122,0 ± 10,34 12,1
29.09 2 15,0 ± 1,34 148,5 ± 14,33 10,0
3 22,5 ± 2,33 158,0 ± 13,93 7,0
нитратов в реке Исток после впадения стока (0,54 и
0,45 мл/л, соответственно).
Известно, что помет содержит высокий процент фосфора [6]. В стоке ПХПП содержание фосфора в 112 раз превышает таковой в реке Исток до впадения в нее вод с ПХПП, увеличивая его содержание в 10,6 раза после впадения. Содержание железа в стоке ПХПП превышает ПДК рыбохозяйственного назначения воды в 62 раза. После впадения загрязненных вод происходит некоторое увеличение железа в реке Исток.
Содержание меди в реке Исток до впадения и после стока ПХПП и в стоке превышает ПДК рыбохозяйственного назначения в 12, 16, 18 раз, содержание цинка в 1,6; 0,1; 2,29; соответственно. Показатель окисляемости иллюстрирует влияние загрязненного стока на водную экосистему реки Исток.
Во всех точках отбора проб воды проведены анализы на присутствие кишечной палочки (Е. соЩ. Данные исследования показали, что в теплый период времени (июнь-июль) в пробах воды реки Исток до впадения пометосодержащих стоков, отсутствовала кишечная палочка, которая была обнаружена из реки Исток после впадения стоков с ПХПП. С понижением температуры воздуха и воды (август-октябрь) во всех исследованных пробах кишечная палочка не была обнаружена, что связано с установлением неблагоприятных условий для жизнедеятельности бактерий данного вида.
Согласно данным (табл. 2) активность фермента уреазы была неодинаковой в исследуемых водоисточниках в разные периоды вегетации. Наиболее высокий уровень активности фермента выявлен в течение летнего периода в воде полигона отходов
птицефабрики. Осенью активность уреазы была значительно ниже, из-за изменений температурных условий, неблагоприятных для активности уреазы.
Показатели активности уреазы, иллюстрируют, что степень активности фермента уреазы прямо пропорционально связана с содержанием аммиачных соединений, служащих субстратом для нее. Это явление можно объяснить тем, что с увеличением аммиачных соединений в водоисточнике происходит размножение представителей биоты, которые увеличивает синтез фермента (уреазы). Выполненные исследования, позволили установить, что с увеличением количества водной биоты происходит повышение самоочищаемой способности водоисточников. Поэтому сильных изменений в концентрациях аммиачных соединений в реке до и после впадения в нее загрязненного стока в течение всего времени исследований не происходит. Во вневегетационный период с понижением температуры воды происходит спад в развитии и размножении биоты водоисточника, что приводит к снижению ферментативной активности биоты и снижению самоочищаемой способности водных объектов. Следовательно, в период низких температур окружающей среды повышается экологическая напряженность водной среды в зонах антропогенного влияния.
Сопоставление показателей активности фермента уреазы в исследуемых водах и содержании аммиачных соединений в них позволило в качестве объективной оценки состояния водных экосистем ввести коэффициент потенциальной активности фермента, равный отношению показателя активности уре-азы к количественному показателю аммиачных соединений.
www.m-avu.narod.ru м/м/м/, avu.usaca.ru
Полученные результаты (табл. 2) иллюстрируют варьирование этого показателя во всех точках наблюдения. Наиболее постоянным и самым низким значение данного коэффициента (точка 3: 4,1-10,9) было в наиболее загрязненной воде, наивысшим в середине лета при высокой уреазной активности.
Значение данного коэффициента в других водоисточниках варьировало в широких пределах: от 12,1 до 30,0 (точка 1), от 10,0 до 40,0 (точка 2).
Выводы.
Наиболее высокие значения коэффициента потенциальной активности уреазы выявлены в летний период, что обусловлено наиболее благоприятными условиями развития водной биоты, продуцирующей фермент уреазу.
Динамика активности уреазы в исследуемых водах в течение периода наблюдения свидетельствует о том, что нестабильность водной среды зависит от воздействия отходов птицефабрики.
Таким образом, по данным наших исследований поверхностные сточные воды с территорий птицеводческих предприятий и площадок для хранения птичьего помета оказывают негативное воздействие на водные экосистемы. Для решения данной проблемы требуется разработать энергосберегающие биотехнологии очистки загрязненных поверхностных сточных вод с территорий птицеводческих предприятий.
Литература
1. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Свердловской области в 2010 г.». Екатеринбург, 2011.
2. Лысенко В. П. Утилизация отходов птицеводства // Зоотехния. 2003. № 1. С. 29.
3. Минеев В. Г. и др. Практикум по агрохимии. М., 2001. 689 с.
4. Пресс служба Российского зернового союза. Рост производства мяса в РФ на 85 % обеспечен увеличением производства мяса птицы // Главный зоотехник. 2012. № 7. С. 62.
5. Смирнов П. Н., Донник И. М. Экологические проблемы ветеринарной медицины Сибири и Урала на рубеже веков // Продовольственная безопасность — XXI век : эколого-экономические аспекты. 2000. Т 1. С. 58-70.
6. Тюрин В., Мысова Г., Бирюков Н. и др. Птичий помет — критерий санитарно-ветеринарной оценки // 2012. № 2.
С. 50-52.
7. Фисинин В. И., Бобылева Г. А. Стратегия : разумная конкуренция // Птицеводство. 2012. № 2. С. 2-4.
www.m-avu.narod.ru
www.avu.usaca.ru
