CC BY
90
ЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ
УДК 574:579.68 (571.61)
Макаров Ю.А., Горковенко Н.Е., Пономарева О.С., ДальЗНИВИ, г. Благовещенск МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ ВОДОЕМОВ ЗЕЙСКО-БУРЕИНСКОЙ РАВНИНЫ
Рассматривается влияние природно-климатических и экологических факторов на микробиоценозы природных водоемов. Проводится микробиологическая оценка воды природных водоемов сельскохозяйственного водопользования по основным санитарно-гигиеническим нормативам. Изучаются биологические и персистентные характеристики выделенных микроорганизмов.
Makarov U.A., Gorkovenko N.E., Ponomaryova O.S.
MICROBIOLOGICAL ESTIMATION OF NATURAL RESERVOIRS OF ZEJSKO-BUREJNSKAYA PLAIN
Influence of natural-climatic and ecological factors on microbiocenoses of natural reservoirs is examined. The microbiological estimation of water of natural reservoirs of agricultural water use by the basic sanitary-and-hygienic specifications is being done. Biological and persistent characteristics of the allocated microorganisms are studied.
Зейско-Буреинская равнина (ЗБР) географически располагается между реками Зея,
Амур, Селемджа и хребтом Турана. В формировании рельефа ЗБР главную роль сыграли водные потоки. Значительная часть равнины -широкие террасы рек, в долинах которых имеется много небольших пойменных озер-стариц и проток [1]. Экономическое значение ЗБР обусловлено тем, что здесь живет более половины всего населения Амурской области, сосредоточены основные массивы пахотных угодий, сельскохозяйственные и промышленные предприятия.
Многочисленные пойменные озера и протоки ЗБР используются сельскохозяйственными предприятиями для обустройства летних лагерей животноводческих ферм, их водоснабжения, водопоя животных при пастьбе. Это приводит к загрязнению природных водоемов стоками животноводческих ферм, выделениями животных, с которыми в воду попадают условно патогенные и патогенные микроорганизмы. Тем самым нарушается естественный баланс между сапрофити-ческой и паразитической частью микробиоценоза, происходит эвтрофикация водоема. Однако оценка санитарно-микробиологического состояния природных водоемов Зейско-Буреинской равнины до настоящего времени не проводилась.
Уровень естественной обсемененности воды природных водоемов микроорганизмами зависит от температуры, времени года, типа водоема, а также его санитарных и экологических особенностей и колеблется в широких пределах (от 102 до 107особей/мл) [2, 3]. В поверхностных водоемах принято различать автохтонную (аборигенную) и аллохтонную (привнесенную) микрофлору. Среди бактерий аллохтонной микрофлоры, по данным различных исследователей [3, 4], наиболее распространены бактерии семейства Enterobacte-riaceae, а также Pseudomonas, Alcaligenes и Aeromonas. Большую часть перечисленных микроорганизмов принято считать условно патогенными, так как при определенных обстоятельствах они могут иметь этиологическое значение в возникновении и развитии факторных и ассоциативных инфекционных болезней. Они способны не только длительно автономно обитать в субстратах внешней среды - воде и почве, но и накапливаться в них. Бактерии семейства Enterobacteriaceae, кроме того, считаются общепризнанными индикаторными микроорганизмами при оценке микробиологического качества воды.
Выживанию и накоплению микроорганизмов в объектах окружающей среды, в том числе в воде, способствуют факторы перси-стенции: антилизоцимная, антиинтерфероно-
40
вая, антикомплементарная активности, адгезивность и ряд других. Уровень распространенности и выраженности персистентных характеристик микроорганизмов водоема является показателем степени его санитарномикробиологического благополучия [5, 6,7].
В настоящей работе предпринимается попытка изучить видовой состав микробиоценозов природных водоемов сельскохозяйственного водопользования Зейско-Буреинской равнины и определить персистентные свойства условно патогенных микроорганизмов, выделенных из воды.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Для микробиологического анализа пробы воды отбирались периодически с мая по октябрь 2001 - 2005 гг. из рек, проток и пойменных озер, располагающихся возле летних лагерей и пастбищ и использующихся для водопоя крупного рогатого скота. Пробы отбирались на расстоянии 1 - 6 м от берега из поверхностных слоев воды (0 - 20 см) в стерильные флаконы. После отбора пробы воды немедленно доставлялись в лабораторию для посева. Определяли общее число микроорганизмов (ОМЧ) в 1 см3 воды и коли-индекс (количество бактерий группы кишечной палочки, БГКП в 1 дм3 воды) в соответствии с действующими стандартами ГОСТ 18963-73, ГОСТ 17.1.3.07-82, ГОСТ 24849-81, МУК 4.2.1884-04. Идентификацию выделенных микроорганизмов проводили с использованием «Определителя бактерий Берджи» [8]. Изучение персистентных характеристик выделенных культур включало определение ан-тилизоцимной активности (АЛА) и антиин-терфероновой активности (АИА) методом отсроченного антагонизма [9, 10], антикомплементарной активности (АКА) методом парциального гемолиза в геле [11], адгезивных свойств по методу В.И. Бриллис [12]. Для определения чувствительности выделенных культур к антибиотикам использовали метод диффузии в агар.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты бактериологического анализа воды поверхностных водоемов представлены в таблице. Анализ полученных данных показывает, что уровень микробной обсемененно-сти водоемов значительно изменялся в течение летнего сезона. Количество бактерий группы кишечной палочки (БГКП) в 1 дм3 воды колебалось от 300 до 240 тыс. и более.
Наличие в воде водоема E. coli в количестве свыше 1000 в 1 дм3 свидетельствует о недавнем поступлении фекального загрязнения, незавершенных процессах самоочищения и др. [7]. В этих случаях водоем представляет потенциальную эпидемическую и эпизоотическую опасность.
Оценивая качество воды водоема с позиций использования его как источника хозяйственно-питьевого водоснабжения (ГОСТ 17.1.3.07-82) по количеству сапрофитных бактерий в 1 мл воды, качество воды большинства водоемов относится к III-VI классу, от «умеренно загрязненных» до «очень загрязненных». По количеству общих колиформных бактерий 34,9 % проб воды не соответствовали требованиям, предъявляемым СанПиН 2.1.5.980-00 к воде водных объектов для хозяйственно-бытового и питьевого водоснабжения и рекреационного водопользования.
Разработанные нормативы микробиологического качества воды природных водоемов ориентированы на то, что используемая вода должна быть обеззаражена, профильтрована с коагулированием, и только после такой обработки ее можно использовать в хозяйственнопитьевых целях. Однако необходимо учесть, что в данном случае вода используется без какой-либо обработки.
Если оценивать воду водоемов с позиций пригодности ее для питья животным, то по нормам ГОСТ Р 512332-98 коли-индекс питьевой воды должен быть не более 3, а по требованиям СанПиН 2.1.4.544-96 (для источников нецентрализованного водоснабжения) -не более 10.
Как показали проведенные исследования, из всех исследованных проб этим требованиям не удовлетворяло качество воды ни одного водоема. Кроме того, из 15,2% проб воды были выделены энтеропатогенные E.coli нескольких серогрупп (О1, О2, О4, О101, О103, О117).
Рассматривая изменение физических (рис.1) и микробиологических (рис. 2) параметров воды в течение пастбищного периода на примере одного из водоемов (озеро на летнем лагере с. Косицыно) в динамике, можно отметить, что общее количество бактерий в единице объема воды возрастает по мере увеличения температуры воды и достигает максимальной величины в июле, затем постепенно снижается.
41
50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
Рис. 2. Динамика изменчивости микробиологических параметров воды пойменного озера
240000
♦-ОМЧ, КОЕ/см3
коли-индекс, м.к./смЗ
июнь
июль
2000 _г август
715 ' "'285
сентябрь октябрь
Коли-индекс воды водоема также увеличивался по мере прогревания воды и был максимальным в августе. Что свидетельствует, с одной стороны, о более благоприятных условиях для роста и размножения микроорганизмов в этот период. А с другой стороны, о микробном загрязнении водоема. Видовой спектр выделяемой микрофлоры не изменялся течение летнего и осеннего периодов независимо от снижения температуры воды с 27°С в июле до 4°С в октябре. Вместе с тем в осенние месяцы (сентябрь - октябрь) отмечено преобладание более неприхотливых к температурному режиму микроорганизмов рода Proteus и Pseudomonas.
Существенным дополнением в оценке санитарного состояния водоема является изучение персистентных свойств микроорганизмов, поскольку уровень их выраженности позволяет индицировать аллохтонную микрофлору в водоеме.
Антилизоцимная активность является одним из существенных факторов персистенции микроорганизмов. Среди изученных изолятов данный признак встречался достаточно часто. Так, 100% изолятов бактерий рода Citrobacter были антилизоцимактивными, уровень актив-
ности составлял от 1 до 10 мкг/мл, в среднем 5,7±1,1 мкг/мл. АЛА бактерий рода Klebsiella составляла в среднем 5,9±0,6 мкг/мл и обнаруживалась у 92,9% изолятов. 83,3% изолятов E.coli и 66,7% Edwardsiella обладали АЛА, средняя активность составляла 4,6±0,4 и 2,2±0,6мкг/мл соответственно. Наименьшее количество изолятов, активных в отношении лизоцима, отмечено у Staphylococcus.
Результаты изучения АИА бактерий, изолированных из воды, показали, что этот признак у них встречался реже, чем АЛА. Больше всего антиинтерферонактивных изолятов отмечено среди Klebsiella (57,6 %), Citrobacter (66,7 %) и Б.соН (33,6 %), уровень АИА которых составил от 0,1 до 0,5 усл.ед. Среди культур Edwardsiella и Enterobacter АИА обладали 8,7 % и 25,4 % изолятов соответственно.
Определение антикомплементарных свойств микроорганизмов, выделенных из водоемов, показало, что данный признак встречался чаще всего у энтеробактерий: Klebsiella, Citrobacter и Enterobacter, Salmonella, E.coli. Среди этих групп бактерий отмечено наибольшее количество культур, активных в отношении комплемента - от 51,7 до 96,3 %,
42
средний уровень АКА составил 0,48±0,1 усл.ед. Тогда как другие группы микроорганизмов характеризовались более низкими показателями АКА - от 0,15±0,02 усл.ед. у Proteus до 0,25±0,001 усл.ед. у Hafnia.
При изучении адгезивного процесса микроорганизмов выяснено, что все изоляты обладали различной степенью адгезивности. К высокоадгезивным были отнесены 31,2% изо-лятов Bacillus, 13,6% изолятов Klebsiella. Остальные группы микроорганизмов по индексу адгезивности (ИАМ) были отнесены к средне-и низкоадгезивным.
Изучение влияния антимикробных препаратов на изолированные из воды природных водоемов микроорганизмы показало, что многие из них обладали полирезистентностью к ним. Так, к четырем из десяти испытанных антибиотиков были резистентны 27% изолятов Klebsiella, 21,2% изолятов E. coli, 75 % Edwardsiella, 50% изолятов Staphylococcus. Наиболее устойчивыми к воздействию антимикробных препаратов оказались бактерии рода Pseudomonas, 50% изолятов которых были резистентны к пяти, а 25% - к восьми из десяти испытанных антибиотиков. Отмечено, что большинство изолятов, полирезистентных к антибиотикам, обладали всеми тремя признаками персистенции, хотя корреляционной зависимости между этими признаками не выявлено.
В результате проведенных исследований установлено, что значительная часть условно патогенной микрофлоры водоемов обладает полирезистентностью к антимикробным препаратам. По мнению ряда авторов [13, 14], приобретение бактериями плазмид резистентности влияет на их биологические свойства (вирулентность, ферментативную активность, устойчивость во внешней среде). Кроме того, это свидетельствует о постоянной циркуляции микроорганизмов между организмом животных и объектами окружающей среды.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Использование многочисленных пойменных озер и проток Зейско-Буреинской равнины сельскохозяйственными предприятиями для обустройства летних животноводческих ферм, их водоснабжения, водопоя животных при пастьбе приводит к микробному загрязнению природных водоемов. Результаты бактериологического анализа воды поверхностных водоемов ЗБР показали, что по количеству общих колиформных бактерий 34,9% проб воды не соответствовали требованиям, предъявляемым СанПиН 2.1.5.980-00 к воде водных
объектов для хозяйственно-бытового и питьевого водоснабжения и рекреационного водопользования.
В течение пастбищного периода общее количество бактерий в 1 мл воды (ОМЧ) возрастает по мере увеличения температуры воды и достигает максимальной величины в июле, затем снова снижается. Коли-индекс воды также увеличивается по мере прогревания воды и достигает максимума (24000 КОЕ/дм3) в августе.
Изучение персистентных свойств микроорганизмов, изолированных из водоисточников, показало значительную вариабельность этих признаков. У 22% изолятов энтеробактерий и псевдомонад были выявлены сочетание трех (АЛА, АКА, АИА), у 54% - двух изучаемых признаков (АЛА и АКА, АЛА и АИА). Эта же группа микроорганизмов характеризовалась более высокими показателями АЛА, АКА и АИА. Значительное количество изолятов обладали всеми тремя факторами пер-систенции, что, безусловно, подтверждает их организменное происхождение и свидетельствует о фекальном загрязнении водоемов. Использование такой воды в хозяйственнобытовых и питьевых целях небезопасно в эпидемическом и эпизоотическом отношении.
Таким образом, подтверждается необходимость проведения микробиологического мониторинга естественных водоемов, находящихся в сельскохозяйственном водопользовании.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шульман, Н.К. География Амурской области: учебное пособие /Н.К. Шульман. - Амурское отделение Хабаровского кн. изд., 1984. -160 с.
2. Мисетов, И. А. Факторы персистенции микрофлоры воды и их использование в санитарно-гигиенической практике: автореф. дис. канд. мед. наук. Оренбург, 1999. - 19 с.
3. Ляшенко, И.Э. Факторы персистенции Escherichia coli: автореф. дис. канд. мед. наук. -Оренбург, 1995. - 23 с.
4. Литвин, В.Ю. Эколого-эпидемиологические аспекты случайного паразитизма некоторых пато генных бактерий / В.Ю. Литвин // ЖМЭИ -1986 - № 1. - С.85 - 91.
5. Ковальчук, Н.М. Биологическая характеристика Escherichia coli по персистентным свойствам и факторам вирулентности, выделенным из разных экологических зон / Н.М. Ковальчук // Сельскохозяйственная наука АПК Сибири, Монголии, Казахстана и Кыргызстана: Тр.7-ой Между-нар. науч.-прак. конф. (Улан-Батор, 19-23 июля, 2004 г.), - Новосибирск, 2004. - С. 342 - 350.
43
6. Макаров, Ю.А. Экология и здоровье животных / Ю.А. Макаров, Н.Е. Горковенко. - Благовещенск: ДальГАУ, 2006. - 204 с.
7. Немцева, Н.В. Определение свежего фекального загрязнения воды поверхностных водоемов / Н.В. Немцева, И.А. Мисетов, Г.П. Алехина // ЖМЭИ. - 1994. - № 4. - С. 120 - 123.
8. Определитель бактерий Берджи : в 2 томах / под. ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Снита, Дж. Стейли, С. Уилльямса. - М.: Мир, 1997. -432с.
9. Бухарин, О.В. Метод определения антили-зоцимной активности микроорганизмов /О.В. Бухарин // ЖМЭИ. - 1984. - № 2. - С. 27 - 28.
10. Соколов, В.Ю. Ускоренный метод определения антиинтерфероновой активности бактерий
/ В.Ю. Соколов, А.В. Тарасевич // ЖМЭИ - 1992.
- № 2. - С. 10.
11. Брудастов, Ю.А. Биологическое значение антикомплементарной активности бактерий / Ю.А. Брудастов, Д.Г. Дерябин // ЖМЭИ - 1994. -Прил. - С. 28-31.
12. Бриллис, В.И. Методика изучения адгезивного процесса микроорганизмов / В.И. Бриллис, Т.А.Брилене, Х.П. Ленцнер // Лабораторное дело.
- 1986. - № 4. - С.210.
13. Бриан, Л.Е. Бактериальная резистентность и чувствительность к химиопрепаратам /Л.Е. Бриан.
- М. : Медицина, 1984 - 272 с.
14. Тапальский, Д.В. Адгезивность и антибиотикорезистентность сальмонелл в Гомельской области / Д.В. Тапальский, В.А. Осипов, С.В. Жаворонок // ЖМЭИ. - 2004. - №2. - С.82 - 87.
УДК 631.41+636.085+637(571.61)
Арнаутовский И.Д. к.с.х.н., профессор; Гусева С.А. аспирант
ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ОСНОВНЫХ ТИПАХ ПОЧВ, РАСТИТЕЛЬНЫХ КОРМАХ И ПРОДУКТАХ ЖИВОТНОВОДСТВА ПО АГРОКЛИМАТИЧЕСКИМ ЗОНАМ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ
В статье изложены результаты исследования зависимости содержания тяжелых металлов (ТМ) в продуктах животноводства от их концентрации в растительных кормах. Результаты мониторинга содержания ТМ в основных кормах показали, что в изученных растениях концентрация металлов не превышает ПДК, за исключением Си и Zn в травах естественных пастбищ Октябрьского района. Содержание ТМ в продуктах животноводства (молоке, сметане, твороге и мясе) зависит от их содержания в растительных кормах, но не превышает ПДК, за редким исключением.
Arnautovskiy I.D., Cand.Agr.Sci, professor; Guseva S.A. post-graduate student
DYNAMICS OF CONTENT OF HEAVY METALS IN THE BASIC SOIL TYPES, VEGETABLE
FORAGE AND LIVE STOCK PRODUCTS BY THE AGROCLIMATIC AREAS OF THE AMUR
REGION
In the article are shown the results of research of dependence of contents of НМ in livestock products from their concentration in vegetative forages. Results of monitoring of ТМ contents in the basic forages have shown, that in the studied plants the concentration of metals does not exceed maximum concentration limit, except for ^ and Zn in grasses of natural pastures of Octyabrskiy area. HМ contents in livestock products (milk, sour cream, cottage cheese and meat) depend on their contents in vegetative forages, but does not exceed maximum concentration limit, with rare exception.
Разработка научно обоснованных, сбалансированных по основным макро- и микроэлементам рационов кормления сельскохозяйственных животных приобретает в условиях рыночной экономики особое значение, в связи с проблемой рентабельного увеличения производства и увеличения качества животноводческой продукции. [1]. Параллельно этой проблеме, в условиях повышенного антропогенного воздействия на биосферу особо остро стоит вопрос производства экологически чис-
тых продуктов растениеводства и животноводства. Так как площадь Амурской области достаточно большая, необходимо еще и иметь сведения о фоновом содержании минеральных веществ, в том числе микроэлементов и тяжелых металлов (ТМ) для каждой конкретной агроклиматической зоны и каждого района области по схеме: почва - растительный корм - продукты животноводства и знать факторы, способствующие их накоплению в биоценозах.
44
