CC BY
12
УДК 619:614.7:628.3:631.22
■ванова О.В., астрантка* (kot30@meta.ua) © Захаренко М.О., д.б.н., професор Нацюналънийутверситет бюресурав / природокористування Украши, *Державний науково-дослгднии тститут лабораторног д1агностики та ветеринарно-саттарногекспертизи м. Кигв.
Г1Г1СН1ЧН1 ПОКАЗНИКИ ГНОЙОВИХ СТОК1В СВИНАРСЬКИХ ШДПРИеМСТВ ЗА БЮЛОПЧНИХ СПОСОБ1В очистки
Выявлено, що гнойов1 стоки свинокомплексу, кргм основних забрудненъ, мктятъ залишков1 к\лък1ст1 антиб1отите, антигелъмттитв, сулъфашлам1дних npena.pa.mie та гормоналъних сполук. Б1олог1чна очистка р1дког фращи стотв, одержаног теля гх фракцюнування, шляхом аеробног бюферментацИ в аераторах / компостування твердог фракцп в лагунах супроводжуетъся зниженням вмжту у в1дходах сулъфатлам1дних препарат1в, антибютиюв тетрациклтовог групи, антигелъм1нтикшв та гормоналъних сполук.
Ключое1 слова: гноиов1 стоки, очистка, гормони, антиб1отики, антигелъмштики
Вступ. Ст!чш води свинарських пщприемств характеризуются р1зним вмютом сухо! речовини та мютять цший ряд антибактер1альних препарата, в тому числ1 сульфаншамщи, фторхшолони, антигельмштики та гормональш сполуки стеро1дно1 природи [1]. Як встановлено дослщженнями, джерелом цих сполук е кормов! засоби, яю мютять стимулятори росту та ветеринарш препарати, яю застосовуються з метою пщвищення продуктивное^, профшактики та л1кування хвороб тварин. Значна кшьккть гормональних сполук, як1 виявлеш в гнойових стоках пов'язана з надходженням у в1дходи тварин гормошв ендогенного походження [2]. Наявшсть у молощ, масл1 та сир1 антибютиюв тетрациклшово! групи та хлорамфешколу пщтверджуе висновок про широке використання останшх з л1кувальною та профшактичною метою при виробництв1 продукци тваринництва [3].
Не залежно вщ способу потрапляння антибактер1альних засоб1в та гормональних сполук в оргашзм тварин, близько 70% цих речовин виводиться з калом I сечею I потрапляе в ст1чш води, грунт та воду, забруднюючи навколишне середовище [4]. Особливо це питания актуальне за штенсивних технологш виробництва продукци тваринництва, яю практикують використання велико! юлькост1 води для гноевидалення, що веде до утворення значно! юлькоси рщкого гною [5,6]. В той же час розроблеш технологи очистки гнойових стоив свинокомплекав незавжди передбачають контроль за вмютом ветеринарних препарата та гормошв у вщходах.
© 1ванова О.В., Захаренко М.О., 2013
335
Тому метою роботи було дослщити х1м1чний склад та вмкт сульфаншамщних препарат1в, антибютиюв, гормональних сполук у нативних гнойових стоках свинокомплексу та в процес1 !х мехашчного та бюлопчного очищения.
Матер1али i методи. Для дослщжень використовували гиойов1 стоки свинокомплексу потужтстю 108 000 гол1в, утворет шляхом застосування гщрозмиву для гноевидалення. Калов1 маси вщбирали i3 станка для утримання поросят на дорощуванш, а гнойов1 стоки свинокомплексу i3 приймального резервуара теля видалення калових мае i ceni i3 примщень пдрозмивом. Також були вдабраш рщка фракщя i осад теля вертикального вщетшника, теля ступешв бюлопчно! очистки в аеротенках, i3 ставу накопичувача. У нативних стоках та продуктах !х переробки одержаних за р1зних стадш прцесу бюлопчного очищения контролювали х1м1чний склад, а також вмют антибактер1альних препарат1в. Останш визначали за допомогою рщинного хроматографа з мас-спектрометричним детектором TQD ACQUITY ф1рми «Waters». Даний метод давав змогу контролювати у стоках вмют сульфаншамщу, сульфагуанщину, сульфад1азину, сульфапазолу, сульфамеразину, сульфаметазину, сульфаметокситридазину,
сульфаметоксазолу, сульфад1метоксину, енрофлоксацину, норфлоксацину, тетрациклшу, окситетрациклшу, докЫтетрациклшу, хлортетрациклшу, тшозину, пенщилшу i амоксицил1ну. В стоках також контролювали наявшеть таких антигельмштиюв, як альбендазол, фенбендазол та левом1зол. Вмют гормональних препарата у стоках визначали за допомогою рщинного хроматографа з мас-спектрометричним детектором Allianc XE ф1рми «Waters». 3 щею метою у стоках дослщжували р1вень болденону, станозололу, тренболону, нандролону, метилтестостерону. Отримант експерементально дат оброблено статистично за допомогою комп'ютерно! програми M.Excel 2000 i3 визначенням середньо! арифметично! (М) та статистично! помилки середньо! арифметично! (m) та достов1рност1 р1знищ (р).
Результати дослщжень.
Дослщженнями встановлено, що вмют сухо! речовини у нативних гнойових стоках, рщкш та твердш фракщях теля !х грав1тацшного вщетоювання, а також рщко! фракци теля !! бюлопчно! очистки в аеротенках та в активному мул1 змшюеться у значних межах (табл.1).
Таблиця 1
XiiYiiMHufi склад нативних гнойових стоюв свинокомплексу та ix фракцш,
до та теля бшлог1чно'1 очистки,% (M±m, n=3)
Показник Нативш ГНОИОВ1 стоки Фракщя ctokib
рщка, теля ввдетшника тверда теля вщетшника (осад) рщка теля аератора активный мул
Зола,% у CP 20,9±3,2 30,0±5,2 9,1±1,4 39,6±6,3 29,9±2,2
Волопсть,% 99,25±0,01 99,48±0,01 88,45±0,46 99,62±0,03 99,49±0,03
Суха речовина, г/л 7,5±1,1 5,2±0,6 115,5±10,2 3,8±0,1 5,1±0,3
336
Так, вмкт сухо! речовини у рщкш фракци гнойових стоив теля грав1тацшного вщетоювання, пор1вняно з нативними, не змшювався, а в твердш - був значно вищим. Подальша обробка рщко! фракци гнойових стоив в горизонтальних аеротенках знижувала вмкт сухо! речовини в ст1чнш вод1 на 27% I не впливала на цей иоказник активного мулу пор1вняно з аналопчними показниками данного компоненту вщход1в до !х обробки.
Не дивлячись на вищевказаш змши вмкту сухо! речовини у р1зних фракщях гнойових стоив свинокомплексу до та в процеа !х обробки, !х волопсть у бшьшост1 випадив була досить високою, за вийнятком цього показника осаду, одержаного теля грав1тацшного вщетоювання (див. табл.1). Найбшьшою м1рою на вмют золи в р1зних фракщях гнойових стоив свинокомплексу впливала аеращя рщко! фракци, що пов'язано ¿з перетворенням оргатчно! речовини вщход1в у неоргашчт компонента. Встановлено, що вмкт золи у рщкш фракци гнойових стоив теля грав1тацшного вщетоювання, пор1вняно з нативними гнойовими стоками, практично не змшювався. В той же час загальний вмют золи в ст1чнш вод1 теля бюлопчно! очистки рщко! фракци стоив в аератор1 зрк на 39,6% вщ загального вмюту сухо! речовини.
Отже, процес очистки гнойових стоив свинокомплексу за технолопчною схемою, яка включае !х грав1тацшне вщетоювання з наступною аеращею рщко! фракци на горизонтальних аеротенках забезпечуе у значнш м1р1 зниження вмкту забруднень, про що евщчать результати дослщжень х1м1чного складу нативних вщход1в та продукта !х переробки.
Особливого значения з точки зору дотримання саштарно-ппетчних вимог до нативних стоив дшчого свинокомплексу та !х компонента р1зних фракцш набувають дослщження з щентифшаци та визначення илькоси ветеринарних препарата р1зного призначення та ростостимулюючих препарата, ян широко використовуються за штенсивних технологш виробництва продукци тваринництва, в тому числ1 свинарства.
Дослщженнями нативних гнойових стоив та рщко! фракци одержано! теля грав1тацшного вщетоювання вщход1в та !х обробки на горизонтальних аераторах встановлено, що не дивлячись на стутнчатють процесу !х очистки, у пром1жних та инцевих продуктах переробки виявлено певну ильисть ветеринарних препарата (табл.2).
Джерелом цих сполук гнойових стоив е калов1 маси та сеча свиней. Так, в калових масах вщлучених поросят знайдено таи антибютики як хлортетрациклш, тетрациклш, окситетрациклш та тшозин загальний вмкт яких складав 0,96 мг/л.
Виявлеш антимжробт препарати можуть застосовуватись з кормами як профшактичш та лжувальш засоби. Кр1м вищевказаних речовин, у калових масах дано! вково! групи свиней знайдено 1 ряд сульфаншамщних препарата, у тому числ1 сульфат1азол, сульфамеразин 1 сульфаметазин, а сульфаметоксазол 1 сульфадиметоксин не виявлено. Калов1 маси вщлучених поросят мютять також фенбендазол, в той час як шш1 антигельмштики не виявлеш. Вищевказаш лшувальш та профшактичш засоби були також знайдеш I в нативних гнойових стоках свинокомплексу.
337
Таблиця 2
Вмкт антнбштнкчв, сульфаншамвдних препарат1в, антнгельмштнкт та гормошв в екскрементах ввдлучених поросят, нативних гнойових стоках свинокомплексу та у рпннх фракщях за бшлоНчного очищения, мкг/л,
М±ш,п=3
Препарати Калов1 маси пор о сят (шеля вщлуче-ння) Нати вт гнойо в1 стоки Фракцп стоив Вода ставу накопичу вача
рщка, теля вщетш ника тверда, теля ВЩСТШ ника (осад) рвдка, теля аерацп активн ий мул
Тшозин 83,57± 0,92 24± 0,15 35,53± 1,13 61,5± 3,44 124± 9,25 74,97± 2,26 54,4± 0,61
Тетрациклш 122,93 ±1,16 6,3± 0,21 4,33± 0,69 24,87± 2,11 5,07± 0,88 5,23± 0,54 Не вияв.
Хлортетрациклш 675,8± 14,15 102± 0,73 93± 1,53 368,8± 3,12 81,27± 0,32 194,2± 3,9 47,77± 1,43
Окситетрациклш 86,33± 2,87 15,96± 1,75 16,37± 0,45 77,67± 3,0 12,37± 1,27 23,4± 1,9 Не вияв.
Сульфаметок сазол Не вияв. 61,4±3, 45 86,33± 2,08 Не вияв. 73,67± 1,96 45,47± 3,94 Не вияв.
Сульфалазол 170,97 ±5,0 Не вияв. Не вияв. Не вияв. Не вияв. Не вияв. Не вияв.
Сульфамеразш 124,7± 1,2 Не вияв. Не вияв. Не вияв. Не вияв. Не вияв. Не вияв.
Сульфаметазш 4,73± 0,15 Не вияв. Не вияв. Не вияв. Не вияв. Не вияв. Не вияв.
Сульфадимето ксин Не вияв. Не вияв. Не вияв. Не вияв. Не вияв. 18,63± 0,32 10,57± 0,55
Альбендазол Не вияв. 14,07± 2,17 8,3± 0,61 73,33± 5,17 6,87± 0,18 37± 11,38 8,3± 1,05
Фенбендазол 3,03± 0,09 566,5± 19,43 298,5± 13,3 3640,8 ±16,92 239,37 ±12,7 442,67 ±4,79 24,3± 3,78
Нортестостерон 45,77± 2,11 ± 77 5 45,4± 1,33 78,23± 4,16 10,7± 1,93 8,57± 0,68 43,27± 3,15
Встановлено, що нативш гнойов1 стоки свинокомплексу, основу яких складають вода, калов1 маси \ сеча, мктять сульфаметоксазол, а також препарати групи тетрациклшу, а саме тетрациклш, хлортетрациклш, окситетрациклш, та макролщ - тилозин. Вм1ст даних сполук в нативних гнойових стоках значно менший, що пов'язано з розбавленням калових мае великою кшькктю води при гноевидаленш. В той же час у нативних гнойових стоках були вщеутш норфлоксацин, енрофлоксацин, пенщилш, амоксщилш, доксщиклш, сульфад1азин, сульфаметокЫтридазш (див. табл. 2).
Подальш1 дослщження з визначення ветеринарних препарата у р1зних фракщях гнойових стоюв показали, що процес бюлопчно! очистки по-р1зному впливае на !х вмкт у компонентах рщких вщход1в.
Так, вмют тетрациклшу в нативних стоках пор1вняно з каловими масами поросят зменшився в 20 раз1в, а хлортетрацикл1ну та окситетрациклшу в 6 раз1в вщповщно. Серед виявлених в калових масах \ в нативних гнойових стоках свинокомплексу концентрация хлортетрациклшу була найвищою, що пов'язано
338
з широким використанням даного препарату в свинарствг Пор1вняно з каловими масами вщлучених поросят ильисть тилозину в нативних гнойових стоках зменшилась в 3,5 раза, що пов'язано з розбавленням вщход1в водою за гщравл1чного способу гноевидалення.
Нативт гнойов1 стоки свинокомплексу м1стять значну иьисть антигельмштиив, а саме фенбендазолу та альбендазолу, причому !х ильисть значно вища шж в калових масах поросят, що свщчить про !х використання з профшактичною та лшувальною метою шшим статево вжовим групам свиней.
В той же час за вмютом нортестостерону у калових масах поросят та нативних гнойових стоках р1знищ не встановлено.
Застосування грав1тацшного вщетоювання для вщдшення осаду (твердо! фракци стоив) змшювало концентрацш антибактер1альних препарата в рщкш фракци в пор1внянш з нативними гнойовими стоками. Так, у твердш фракци, вщ1бранш для дослщжень теля вертикального вщетшника, пор1вняно з рщкою, вмкт тетрацикл1ну вищий в 6 раз1в, хлортетрацикл1ну - в 4 рази, окситетрациклшу - майже в 5 раз1в, а тилозину - в 2 рази. Використання твердо! фракци гнойових стоив теля вщетшника для виготовлення компосту, а пот1м одержаних оргатчних добрив без контролю за вмютом цих сполук, збшьшуе ризики потрапляння залишив ветеринарних препарата у грунт, воду та корми. Под1бну законом1ршсть щодо накопичення та розподшу у р1зних фракщях гнойових стоив одержаних теля вщетоювання на вертикальному вщетшнику одержано для антигельмштиив.
Так, р1вень альбендазолу в рщкш фракци знизився на 43,5%, а фенбендазолу - в 1,9 раза, пор1вняно з аналопчними показниками нативних гнойових стоив. Дослщженнями встановлено, що в твердш фракци теля вщетшника загальна ильисть альбендазолу виявилась бшьшою в 9 раз1в, а фенбендазолу - в 12 раз1в пор1вняно з !х ильистю в рщкш фракци теля вщетшника, що пояснюеться низькою розчиннютю даних препарата у вод1 та !х концентруванням в осадг Виявлено, що грав1тацшне вщетоювання гнойових стоив у вертикальному вщетшнику не впливае на вмкт нортестостерону, р1вень його був аналопчним як I в нативних вщходах. У твердш же фракци, тобто в осад1 вмют нортестостерону виявився в 1,4 рази вищий шж аналопчний показник в нативних стоках. Нортестостерон ¿з оргатзму тварин видшяеться з сечею, у вигляд1 водорозчинних метаболтв або у нерозчинному вигляд1 з калом тварин, залишаючись у твердш фракци теля вщетшника [5].
Особливий науковий I практичний штерес представляли дослщження вмюту ветеринарних засоб1в в компонентах, одержаних в процеа аеробно! бюферментаци гнойових стоив свинокомплексу. Показано, що концентраци сульфаметоксазолу, альбендазолу та фенбендазолу, тетрацикл1ну, хлортетрциклшу, окситетрациклшу у ст1чнш вод1, одержанш теля аераци рщко! фракци, пор1вняно з вмктом цих речовин у даному компонент! рщких вщход1в не змшювалась. Однак, вмют тилозину в ст1чнш вод1 теля аераци стоив, пор1вняно з концентращею його в рщкш фракци теля вщетшника, виявився бшьшим в 3,5 рази. А загальна ильисть нортестостерону у ст1чних водах теля аеробно! бюферментаци в пор1внянт з рщкою фракщею теля вщетшника виявилась в 5 раз1в нищою.
339
Отже, процес аеробно! бюферментаци рщко! фракци гнойових стоив практично не впливае на перетворення антибютиюв та антигельмштиюв, вмкт яких залишаеться без змш пор1вняно з нативними компонентами.
Встановлено, що концентрация тетрацикл1ну в активному мул1 утвореному в процеЫ аераци також як I в рщкий фракци теля аеротенка не вщр1зняеться вщ його вмюту в рщюй фракци теля вщетшника. В той же час р1вень хлортетрацикл1ну та окс1тетрацикл1ну в активному мул1 виявився бшьшим в 2,5 та в 2 рази вщповщно пор1внянш з концентращею цих речовин в рщюй фракци гнойових стоюв теля аераци. Вмкт хлортетрацикл1ну та окатетрациклшу в рщюй фракци гнойових стоюв теля аеротенюв також зменшився пор1вняно з концентращею цих речовин в рщюй фракци теля вщетшника вщповщно на 12% та 25%. На основ! одержаних результата дослщжень можна зробити висновок, що обробка рщко! фракци гнойових стоюв в аеротенках, хоч I в незначнш м1р1, але знижуе вмют антибютиюв в одержанш фракци. Результата дослщжень вмкту сульфаметоксазолу у компонентах очистки рщко! фракци стоюв в аеротенках показали, що його юльюсть в активному мул1 виявилась в 2 рази меншою, тод1 як у рщюй фракци знизилась на 14,6%. Одержан! результата пщтверджують попереднш висновок про незначний вплив процессу аераци рщких стоюв на перетворення антибютиюв.
Виявлено, що активний мул мштить також таю антигельмштики як альбендазол та фенбендазол вмют яких виявився бшьшим шж в ст1чних водах теля аеротенка вщповщно в 5,4 та 1,8 раза. Однак концентращя альбендазолу в ст1чнш вод1 теля обробки в аеротенку була на 17% меншою шж аналопчш показники рщко! фракци теля вертикального вщетшника. В той же час концентращя фенбендазолуза даних умов майже не змшилась. Результати дослщжень дають змогу зробити висновок, що застосована технолопчна лш1я очистки гнойових стоюв свинокомплексу не забезпечуе у повнш м1р1 очистку вщход1в вщ л1кувальних та профшактичних засоб1в, яю використовуються в технолопях виробництва продукци свинарства.
В той же час процес аераци позитивно впливав на перетворення тако! сполуки гнойових стоюв як нортестостерон. На це вказуе I те, що вмкт нортестостерону в активному мул1 та в рщюй фракци виявився майже в 4,5 рази меньшим шж в рщюй фракци теля вертикального вщетшника.
Значна юльюсть ветеринарних препарата потрапляе ¿з ст1чними водами до ставу накопичувача. Дослщження проб води ставу - накопичувача показало, що таю антибютики, як тетрациклш, окситетрациклш, сульфаншамщш препарати в нш вщеутш, а загальна юльюсть альбендазолу залишаеться високою I майже не змшюеться пор1вняно з його юльюстю в ст1чнш вод1 теля аераци. В той же час загальна юльюсть тилозину та хлортетрациклшу у вод1 става - накопичувача зменшилась в 2,3 та 1,7 раза вщповщно, а юльюсть фенбендазолу зменшилась майже в 10 раз1в в пор1внянш з вмютом цих сполук в ст1чних водах.
Отже, дослщженнями встановлено, що технолопчна лш1я очистки рщких стоюв свинокомплексу, заснована на процесах фракцюнування та
340
аеробно! бюферментаци не забезиечуе в повнш Mipi очистку рщких вщход1в вщ антибютиюв, антигельмштиив та гормональних сполук.
Висновки.
1. Очищения рщких ctokîb свинокомплексу шляхом фракцюнування та аеробно! бюферментаци у незначнш Mipi впливае на процес перетворення ветеринарних препарата, про це свщчать наявшсть !х в сичнш вод1, активному мул1 i у вод1 ставу накопичувача.
2. Застосування гщрозмиву як способу гноевидалення зменшуе концентрацш залишкових кшькостей ветеринарних препарата в гнойових стоках за виключенням нортестостерону та антигельмштиюв.
3. В процесс! фракцюнування гнойових стоюв основна кшьккть ветеринарних препарат!в в!д 62% до 92% концентруеться в тверд!й фракци одержанш ¿з в!дст!йника.
Л1тература
1. 1ванова О.В. Сан!тарно ririeHi4Ha оцшка сток!в тваринницьких п!дприемств // Ветеринарна б!отехнолог!я - 2010. - №17. - С. 82-87.
2. 1ванова О.В. Особливост! накопичення нандролону та його метаболтв в органах i тканинах щур!в // Ветеринарна медицина Украши -2011. - №6. - С. 40-42.
3. 1ванова О.В. Гематолопчш показники та обмш речовин у щур!в за ди нандролону // Ветеринарна б!отехнолог!я - 2011. - №18. - С. 77-81.
4. Саяпин В.П. Ветеринарно-санитарные и гигиенические аспекты утилизации животноводческих стоков за рубежом./ Саяпин В.П., Романенко НА. - М.: ЦЕНТИ, 1981г.-№6.
5. P. Bradley. Biodégradation of 17-Estradiol, Estrone and Testosterone in Stream Sediments/ P. Bradley, l. Barber, F. Chapelle, J. Gray // Environ. Sci. Technol. 2009,43, 1902-1910.
6. Логинов А.П. Биологическая утилизациянавоза на свинокомплексах / Логинов А.П., Бузмаков В.В. // Достижения науки и техники АПК. - 2000. -№7. - С.30-32.
Summary O.V Ivanova, М.О. Zakharenko HYGIENIC CHARACTERISTICS MANURE DRAINS PIG FARMS IN THE BIOLOGICAL METHOD OF CLEANING /
Determined that the pig manure effluents, besides the main contaminants, contains residues of antibiotics, anthelmintic, sulfa drugs, and hormonal compounds. Biological treatment of effluent liquid fraction obtained after fractionation by aerobic biofermentation in aerator and composting of the solid fraction in the lagoons accompanied by a reduction in the waste content sulfonamides, tetracyclines, anthelmintic and hormonal compounds.
Рецензент - д.вет.н., професор Демчук М.В.
341
