CC BY
4
]Цигиена и санитария 5/2010
8-1
7-6-5-4-3-2-1 -О
Контроль Малая доза Большая доза
Энтеробактерии Стафилококки
Рис. 3. Количественная характеристика КОЕ на 1 г фекалий) измененной микрюфлоры кишечника при энте-ральном введении А. скпигШсаш. Здесь и на рис. 4 малая доза — 105 клеток на 1 л, большая доза — 106 клеток на 1 л.
70 л 60 50 Н 40 ЗОН 20 10
-1...............г
Энтеробактерии Стафилококки
У///Л Малая доза
Клостридии Большая доза
Рис. 4. Частота высеваемости (в %) отдельных представителей микрофлоры кишечника при энтеральном введении А.с1епИпПсап5. За 0 принято значение показателя у контрольных животных.
ченных штаммов установили минимально действующие (105 клеток на 1 л) и недействующие (104 клеток на 1 л) уровни энтерального воздействия.
Собственные результаты наряду с имеющимися данными о влиянии штаммов на санитарное состояние водоемов свидетельствуют о необходимости их гигиенического нормирования в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения.
Анализ данных позволил предложить программу исследований по гигиеническому нормированию
промышленных микроорганизмов и микробиологических препаратов на их основе в воде водоемов, включающей не только оценку органолептических свойств воды и изучение общесанитарного режима водоема, но и проведение токсикологического эксперимента для изучения иммунотропного, сенсибилизирующего и дисбиотического эффектов.
Л итература
1. Буданова Е. В. Микрофлора кишечника при некоторых патологических состояниях инфекционной и неинфекционной природы: Автореф. дис... . канд. мед. наук. — М., 1994.
2. Голубева И. В., Килессо В. А., Киселева В. С. Энтеробактерии: Руководство для врачей / Под ред. В. И. Покровского. — М., 1985.
3. Дисбактсриозы кишечника, причины возникновения, диагностика, применение бактерийных биологических препаратов: Пособие для врачей и студентов. — М., 1999.
4. Методические указания по экспериментальному обоснованию ПДК микроорганизмов-продуцентов и содержащих их готовых форм препаратов в объектах производственной и окружающей среды. № 5789/1-91 от июня 1991 г. - М., 1991.
5. Омельянец Т. Г. Гигиенические аспекты охраны окружающей среды в связи с применением в сельском хозяйстве микробных препаратов на основе нсспорообразуюших микроорганизмов: Дис... . д-ра мед. наук. — Киев, 1981.
6. Падалкин В. П., Пивоваров Ю. П. // Гиг. и сан. — 1980. — № 7. - С. 8-13.
7. Пивоваров Ю. П., Алексеев С. В. // Гиг. и сан. — 1991. — № 12.-С. 6-11.
8. Пивоваров Ю. П., Короли/с В. В. // Токсикол. вестн. — 1994.
- № 6. - С. 13-16.
9. Пивоваров Ю. П., Королик В. В. // Вестн. РГМУ. - 1996. -№ 1-2. - С. 71-76.
10. Руководство по иммунологическим и аллергологическим методам в гигиенических исследованиях / Федосеева В. Н., Порядин Г. В., Ковальчук Л. В. и др. — М., 1993.
11. Сергеюк Н. П., Супрун И. П., Буянов В. В. Санитарно-эпидемиологическое нормирование промышленных микроорганизмов. — М.: Черноголовка, 2003.
12. Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования / Под ред. М. О. Биргера. — 3-е изд.
- М., 1982.
13. Трухина Г. М. Теоретические основы и критерии оценки микробного загрязнения окружающей среды: Автореф. дис... . д-ра мед. наук. — М., 1993.
14. Шеина Н. И., Скрябина Э. Г., Иванов Н. Г. // Токсикол. вестн. - 2005. - № 3. - С. 12-15.
15. Шеина Н. И. // Вестн. РГМУ. - 2007. - № 3 (56). - С. 66-71.
Поступила 03.02.10
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2010 УДК «14. 4-074
А. Г. Малышева, Е. Г. Растянников, Д. И. Ушаков
ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ВЛИЯНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ
НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва
Хромато-масс-спектрометрическая идентификация химических загрязнений, поступивших в атмосферный воздух и воду до и после биоочистных сооружений, а также содержащихся в осадке сточных вод, показала опасность недоучета продуктов трансформации и биотрансформации, образовавшихся под влиянием биологических факторов. Продемонстрирована значимость методов физико-химического анализа для адекватной гигиенической оценки безопасности и эффективности новых технологий для биоочистки воздушных выбросов или бытовых и промышленных сточных вод.
Ключевые слова: идентификация химического загрязнения, опасность продуктов трансформации и биотрансформации, оценка химической безопасности природоохранных технологий
A. G. Malysheva, E. G. Rastyannikov, D. I. Ushakov. - CHEMOANALYTICAL STUDIES IN THE HYGIENIC SAFETY ASSESSMENT OF THE INFLUENCE OF BIOLOGICAL FACTORS ON THE POPULATION'S HEALTH
Chromalography-mass spectrometry identification of chemical pollutants released into the ambient air and water prior to and after microbiotic purification facilities, as well as those contained in the sludge has indicated a risk from underestimation of transformation and biotransformation products resulting from the influence of biological factors. Methods for physicochemical analysis have demonstrated to be of importance for adequate hygienic evaluation of the safety and efficiency of novel technologies for biological purification of atmospheric emissions and industrial and household sewage.
Key words: identification of chemical pollution, risk from transformation and biotransformation products, evaluation of the chemical safety of nature consen'ation technologies.
Актуальность применения химико-аналитических исследований в гигиене не вызывает сомнений. Именно их результаты являются одним из основных критериев при гигиенической оценке качества и безопасности объектов окружающей среды. Ущерб, наносимый окружающей среде и здоровью населения в процессе развития научно-тех-нического прогресса, с точки зрения химии очевиден [6]. Поэтому к настоящему времени одним из важнейших направлений физико-химических исследований в области гигиены стала оценка опасности химического воздействия новых технологий, в том числе с использованием биологических факторов, для здоровья населения и поиск оптимальных технологий с точки зрения экологических аспектов [4—51.
Окружающая среда загрязняется многокомпонентными смесями токсичных веществ, состав которых тесно связан с характером производств. Вещества, поступающие в окружающую среду от источников загрязнения, всегда представлены в виде спектров переменного состава от нескольких десятков до нескольких сотен соединений в зависимости от природы конкретного источника загрязнения, например от технологических режимов предприятия, состава сырья, использованных технологий и вида очистных сооружений, в том числе технологий на основе биологических способов очистки воздушных выбросов или бытовых и производственных сточных вод [2]. В основе всех природоохранных мероприятий и новых технологий по предотвращению или снижению химического загрязнения окружающей среды лежит химико-аналитический контроль содержания токсичных веществ, входящих в состав выбросов производства, который регламентируется гигиеническими нормативами. Однако контроль нередко осложняется процессами трансформации веществ, протекающими на разных стадиях производственного процесса [7], а при использовании биологических методов очистки также и возможностью образования продуктов биотрансформации. Эти процессы трансформации и биотрансформации, а также их продукты необходимо контролировать, поскольку возможно образование более токсичных и опасных веществ.
Для адекватной гигиенической оценки безопасности и эффективности новых технологий актуаль-
Малышева А. Г. — д-р биол. наук, проф., зав. лаб. фи-зико-химических исследований (Г1гЫт@уапс1ех. га); Рас-тянников Е. Г. — канд. хим. наук, вед. науч. сотр. лаб. физико-химических исследований (499-246-17-53); Ушаков Д. И. — мл. науч. сотр. лаб. гигиены почвы (499-246-86-85)
ными являются физико-химические исследования, позволяющие рассматривать окружающую среду как объект неизвестного состава. Эти исследования направлены на идентификацию возможно более полного спектра загрязняющих веществ. Для этой цели используют комплекс методов физико-химического анализа, включающий при определении органических соединений газовую хроматографию с селективным детектированием, высокоэффективную жидкостную хроматографию и хромато-масс-спектрометрию с разного вида извлечением веществ из пробы (газовую, жидкостную и твердофазную экстракцию). Методы позволяют идентифицировать и количественно определять в воздухе, воде и почве широкий спектр органических соединений с молекулярной формулой до С40 [3].
В качестве примера продемонстрируем опасность недоучета методов идентификации при гигиенической оценке безопасности и эффективности ряда новых технологий очистки воздушных выбросов производств на основе биофильтров и технологий биоочистки бытовых и промышленных сточных вод.
Так, химико-аналитический мониторинг органических соединений, поступающих в атмосферный воздух с выбросами фабрики по производству кормов для животных до и после биофильтра, выявил в разные периоды технологического процесса и времени года присутствие более 40 веществ. Среди загрязняющих веществ, поступивших в воздух в отсутствие биофильтра в технологическом процессе производства кормов для животных, в разные периоды наблюдения обнаружены в превышающих гигиенические нормативы концентрациях: метил-пропаналь — до 18 раз, метилбутаналь — до 10 раз, бензальдегид — более 2 раз, ацетофенон — до 4 раз, уксусная кислота — до 20 раз, пропионовая кислота — до 24 раз, масляная кислота — до 90 раз, ме-тилфуран — до 7 раз, диметилпиразин — более 2 раз. Отметим, что свыше 20% идентифицированных соединений не имели гигиенических нормативов в атмосферном воздухе. Из этого следует, что они не контролировались и их влияние на здоровье населения оставалось неучтенным. Идентифицированные вещества относились к различным группам химических соединений, в частности углеводородам и кислородсодержащим соединениям (альдегиды, кетоны, спирты, карбоновые кислоты, эфиры; рис. 1).
Сравнительный анализ химического состава загрязняющих веществ, поступивших в воздух до и после очистки биофильтром, показал снижение уровней содержания как группового, так и компонентного состава загрязняющих веществ. При этом
^игиена и санитария 5/2010
Ъ 1000-$
z
500-
|
z о
* 0
38 ^35
293 ^47
61 ^31
I
1545 ^20
| 7777?ггт
100 ^»0
22
8'
50
Шй ,
^ ✓ у
J&
До очистки биофильтром После очистки биофильтром
Рис. 1. Влияние биофильтра на изменение группового состава химических веществ, поступающих в воздух с выбросами производства кормов для животных.
суммарное содержание идентифицированных веществ уменьшилось более чем в 6 раз, в том числе формальдегида — более чем в 2 раза, бензальдегида — до 10 раз, ацетона — до 6 раз, бутаналя — до 23 раз, метилпропаналя — до 6 раз, гексаналя — до 5 раз, октаналя — до 7 раз, изопропанола — более, чем в 4 раза. Установили, что количество веществ, поступающих в атмосферный воздух, снизилось в 3 раза и более, в том числе исчезли токсичные и опасные ацетальдегид, акролеин, ацетофенон, ди-оксан, нитрометан, пирролидин, фурфураль, ме-тилфуран, диметилпиразин, уксусная, пропионо-вая и масляная кислоты. Однако выявили образование серосодержащих соединений — диметил-сульфида и диметилдисульфида. Очевидно, они являются продуктами жизнедеятельности микроорганизмов и их можно рассматривать как продукты биотрансформации процесса биоочистки. Предложенную технологию по критерию изменения химического состава выбросов можно рассматривать как безопасную, поскольку выявлено снижение токсичных компонентов выбросов и не выявлено образования продуктов трансформации. В то же время необходимо контролировать уровни содержания идентифицированных продуктов биотрансформации — диметилсульфида и диметилдисульфида, несмотря на то, что они присутствовали в концентрациях ниже ПДК.
Другой пример иллюстрирует необходимость учета химической безопасности при гигиенической оценке очистных сооружений биологической очистки сточных вод. Так, в последние годы появилась проблема локальной очистки сточных вод коттеджных поселков, отдаленных микрорайонов или индивидуальных строений, например больниц, санаториев, домов отдыха или других оздоровительных комплексов и др. К очистным сооружениям предъявляются требования по сокращению санитарно-защитных зон, по надежности и высокому качеству очистки сточных вод даже с высоким уровнем загрязнения. В связи с этим одна из известных компаний на современном отечественном рынке пред-
ложила комбинированную технологию с вертикально-зональной аэрацией, что, как указывал производитель, позволяет осуществлять широкий спектр биохимических реакций для глубокой биологической очистки стоков даже со значительными уровнями загрязнения. При этом все стоки биологически "сжигаются" без образования сырого осадка, а получаемый ил возможно утилизировать в качестве безопасного удобрения. Кроме того, одним из достоинств этой установки, также по мнению производителей, являлось отсутствие санитарно-защитной зоны. Однако проведенное нами химическое исследование воздушных выбросов одного из очистных сооружений, осуществляющих биологическую очистку хозяйственно-бытовых сточных вод районной больницы в Псковской области, показало, что в атмосферном воздухе на разных расстояниях (от 2 до 9 м) от нее присутствовали вещества в концентрациях, превышающих ПДК в 5 раз и более. К таким веществам относились ацетофенон, акролеин, гексаналь, гептаналь, октаналь, но-наналь, деканаль. Применение методов идентификации указало на целесообразность установления санитарно-защитной зоны вблизи расположения исследованных очистных сооружений.
В данной технологии, к сожалению, не представилось возможным проанализировать осадок сточных вод. Однако к настоящему времени оказалась необходимой гигиеническая оценка в химическом аспекте безопасности осадка сточных вод для решения вопроса об его утилизации или использовании в качестве безопасного удобрения, поскольку неучтенные химические вещества, содержащиеся в осадке сточных вод и образовавшиеся в процессах трансформации и биотрансформации, могут представлять серьезную опасность для здоровья человека.
Так, хромато-масс-спектрометрическое исследование осадка сточных вод Курьяновской станции аэрации показало, что он содержал свыше 200 органических соединений антропогенного характера. Обнаруженные вещества принадлежали к различным фуппам химических соединений (рис. 2). Вы-
548,35
100
2 оГ
х
i х О
82,87
47,72
7,63
, , %%
У/Ж //У* /Я / /
/Ф/Ш'/
* 4
Рис. 2. Структура содержания органических веществ в осадке сточных вод.
явили 96 предельных углеводородов С8—С33, 3 непредельных углеводорода С10, См, С32, 23 ароматических углеводорода С7—С20, 49 циклических соединений С8—С,0, 8 полициклических углеводородов, 5 кислородсодержащих соединений и ряд других веществ. Остается сожалеть, что гигиеническое нормирование почвы отстает от успехов аналитической химии, о чем свидетельствует тот факт, что из широкого перечня обнаруженных органических веществ только 2 оказались нормированными (представители ароматических углеводородов — толуол и диметилбензолы). Но и они присутствовали в концентрациях, превышающих ПДК почвы. Так, толуол обнаружен в концентрации, превышающей ПДК до 260 раз, а диметилбензолы — в 3 раза. Значительное количество выявленных соединений принадлежало к группам высокотоксичных веществ. Отметим также, что проявляющие токсическое действие представители группы ароматических углеводородов составили более 10% от суммарного содержания всех выявленных органических соединений. С этой точки зрения привлекают внимание группа полициклических ароматических углеводородов и многочисленная группа циклических соединений, составившая 80% массового содержания всех идентифицированных органических веществ. Среди полициклических ароматических углеводородов выявили флуорен, фенантрен, антрацен, пирен, флуорантен, нафталин и метилнаф-талины, некоторые из них проявляют канцерогенное действие на человека. В группе циклоуглеводо-родов идентифицировали циклогексан и его алки-лизомеры, циклооктан, циклононан и их изомеры, а также другие циклические углеводороды с молекулярной формулой до Сзо и их изомеры, обладающие токсическим действием.
Гигиенически эффективной и безопасной в химическом отношении оказалась технология трехступенчатой (или трехиловой) системы биологиче-
ской очистки, реализованная при очистке сточных вод оздоровительного комплекса в Красной Поляне г. Сочи [1]. Данное сооружение, наряду с другими достоинствами, позволило сократить количество осадка сточных вод вдвое, а также уменьшить, по сравнению с традиционными технологиями биоочистки, размер санитарно-защитной зоны. Как показали проведенные исследования, даже непосредственно у очистных сооружений перечень идентифицированных веществ и их концентрации оказались типичными для незагрязненного атмосферного воздуха.
Таким образом, применение методов идентификации веществ, продуктов их трансформации и биотрансформации, образующихся под влиянием биологического фактора, позволяет получить адекватную гигиеническую оценку безопасности новых природоохранных технологий и сооружений на основе биологических методов очистки воздушных выбросов или сточных вод, что будет способствовать сохранению здоровья населения.
Литература
1. Куликов Д. Я. Технология трехиловой биологической очистки городских сточных вод: Дис.... канд. техн. наук. — Ростов н/Д. - 2009.
2. Малышева А. Г. // Гиг. и сан. - 1997. - № 4. - С. 33-37.
3. Малышева А. Г. // Гигиена и сан. — 2003. — № 6. — С. 34—
36.
4. Малышева А. Г., Растянников Е. Г., Беззубое А. А. и др. // Гиг. и сан. - 2006. - № 1. - С. 32-34.
5. Малышева А. Г., Рахманин Ю. А. // Вестн. Рос. воен. -мед. акад. - 2008. - № 3 (23), прил. 2, ч. I. - С. 117.
6. Рахманин Ю. А., Малышева А. Г. // Здоровье здорового человека. Научные основы восстановительной медицины. — М., 2007. - С. 300-303.
7. Сидоренко Г. И., Малышева А. Г., Кутепов Е. Н. Проблемы трансформации органических соединений в гигиене окружающей среды. — М., 1999.
Поступила 11.02.10
СЕВ. БУДАНОВА, Н. И. ШЕИНА. 2010 УДК 614. 4:615. 33.015.8
Е. В. Буданова', Н. И. Шеина2
ЗНАЧЕНИЕ ОЦЕНКИ АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНЫХ СВОЙСТВ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ШТАММОВ-ПРОДУЦЕНТОВ В СИСТЕМЕ ГИГИЕНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ
'Московская медицинская академия им. Н. И. Сеченова, Российский государственный медицинский университет, Москва
Проведены исследования по оценке антибиотикочувствительности микроорганизмов, используемых в биотехнологическом производстве и относящихся к различным таксонам: грамположительных (Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus thuringiensis) и грамотрицательных (Alcaligenes denitrißcans, Pseudomonas cary-ophylii) бактерий и нокардиоформных актиномицетов (Rhodococcus erythropolis, Rhodococcus corallinus). Чувствительность штаммов к широкому спектру антибиотиков определяли методом диффузии в агар. Показана различная реакция промышленных штаммов на испытанные антибиотики. Грамположительные спорообразующие бактерии рода Bacillus являются наиболее чувствительными к антибиотикам, представители рода Rhodococcus — умеренно чувствительными, а грамотрицательные бактерии родов Pseudomonas и Alcaligenes — устойчивыми к большому числу базисных антибиотиков и антибиотиков нового поколения. Полученные данные положены в основу разработки селективных микробиологических методов контроля за качеством окружающей среды (атмосферный воздух населенных мест, воздух рабочей зоны), которые утверждены в законодательном порядке.
Ключевые слова: антибиотикорезистентностъ, биотехнологические штаммы, методы контроля
