Лактозоположительные кишечные палочки в почве

Биологическое загрязнение почв и грунтов – это накопление в почвах и грунтах возбудителей инфекционных и инвазионных болезней, а также насекомых и клещей, переносчиков возбудителей болезней человека, животных и растений в количествах, представляющих потенциальную опасность для здоровья человека, животных, растений.

В почве встречаются все формы микроорганизмов которые есть на Земле: бактерии, вирусы, актиномицеты, дрожжи, грибы, простейшие, растения. Общее микробное число в 1 г почвы может достигать 1–5 млрд. Наибольшее количество микроорганизмов встречается в самых верхних слоях (1-2-5 см), а в отдельных почвах они распространены до глубины 30-40 см.

Контролю с применением санитарно-микробиологических исследований (бактериологический, гельминтологический или паразитарный, энтомологический анализы) подлежат почвы и грунты территорий детских и лечебно-профилактических учреждений, сельских поселений, не канализованных районов городских населенных пунктов, территории первого пояса зоны санитарной охраны источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, зоны свалок, отвальных площадок, а так же  сельскохозяйственные поля, орошаемые водой из открытых водоемов, городскими промышленными стоками, стоками животноводческих ферм, удобряемые навозом,  территории строительства.

Санитарное состояние почвы — совокупность физико-химических и биологических свойств почвы, определяющих качество и степень ее безопасности в эпидемическом и гигиеническом отношениях. В соответствии с требованиями МУ 2.1.7.730 « Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест», СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» оценка  санитарного состояния основывается на результатах лабораторных анализов по санитарно-бактериологическим, санитарно-гельминтологическим (паразитарным), санитарно-энтомологическим  показателям.

Подробная информация об услуге в разделеАнализ почвы

Санитарно-бактериологический анализ для оценки санитарного состояния почв включает определение  обязательных показателей:

• Индекс бактерий группы кишечной палочки (индекс БГКП);
• Индекс энтерококков (фекальные стрептококки);
• Патогенные бактерии (патогенные энтеробактерии, в т.ч. сальмонеллы, энтеровирусы).

Эти бактерии служат показателями фекальной загрязнённости почвы. Наличие в почве бактерий Streptococcus faecalis (стрептококков фекальных) или Escherihia coli (грамотрицательная кишечная палочка) говорит о свежем фекальном загрязнении. Присутствие таких микроорганизмов, как Clostridium perfringens (возбудитель токсикоинфекций), определяет давнее загрязнение.

Почву оценивают как «чистую» без ограничений по санитарно-бактериологическим показателям при отсутствии патогенных бактерий и индексе санитарно-показательных микроорганизмов до 10 клеток на грамм почвы. О возможности загрязнения почвы сальмонеллами свидетельствует индекс санитарно-показательных организмов (БГКП и энтерококков) 10 и более клеток/г почвы. Концентрация колифага в почве на уровне 10 БОЕ на г и более свидетельствует об инфицировании почвы энтеровирусами.

Из всех объектов окружающей среды почва наиболее часто и интенсивно загрязняется возбудителями кишечных паразитарных заболеваний (гельминтозы, лямблиоз, амебиаз и др). Почва для яиц геогельминтов (аскарид, власоглавов, токсокар, анкилостомид, стронгилоидес и др.) является неотъемлемой средой прохождения их биологического цикла развития и местом временного пребывания для яиц биогельминтов (описторхи, дифиллоботрииды, тенииды и др.), а также цист кишечных патогенных простейших (криптоспоридий, изоспор, лямблий, балантидий, дизентерийной амебы и др.).

Яйца геогельминтов сохраняют жизнеспособность в почве от 3 до 10 лет, биогельминтов — до 1 года, цисты кишечных патогенных простейших — от нескольких дней до 3-6 месяцев. Основными «поставщиками» (источниками) яиц гельминтов в окружающую среду являются больные люди, домашние и дикие животные, птицы. Массовое развитие яиц геогельминтов в почве происходит в весенне-летний и осенний сезоны,  зависит от микроклиматических условий почвы: температуры,  относительной влажности,   содержания кислорода, освещенности солнцем и др. В зимний период они не развиваются, но сохраняются жизнеспособными на всех стадиях развития, особенно под снегом, и с наступлением теплых дней продолжают развитие.

При оценке эпидемической опасности и степени загрязнения почвы возбудителями паразитарных болезней определяют:

• вид возбудителей;
• их жизнеспособность и инвазионность;
• экстенсивный показатель загрязнения «А» — отношение числа положительных проб, в которых обнаружены возбудители паразитарных болезней, к общему числу исследованных проб в процентах;
• интенсивный показатель загрязнения — общее содержание возбудителей паразитарных болезней в 1 кг (или 100 г) почвы.

Санитарно-энтомологическими показателями являются личинки и куколки синантропных мух. Синантропные мухи (комнатные, домовые, мясные и др.) имеют важное эпидемиологическое значение как механические переносчики возбудителей ряда инфекционных и инвазионных болезней человека (цисты кишечных патогенных простейших, яйца гельминтов и др.).

Критерием оценки санитарно-энтомологического состояния почвы является отсутствие или наличие преимагинальных (личинки и куколки) форм синантропных мух на площадке размером 20х20 см. Наличие личинок и куколок в почве населенных мест является показателем неудовлетворительного санитарного состояния почвы и указывает на плохую очистку территории, неправильное хранение бытовых отходов и их несвоевременное удаление.

В санитарно-эпидемиологическом отношении почвы и грунты  населенных мест могут быть разделены на следующие категории по уровню биологического загрязнения: чистая, умеренно опасная, опасная, чрезвычайно опасная. Вы можете заказать анализ почвы и грунтов в нашей лаборатории.

Оценка уровня биологического загрязнения почв и грунтов

Бактерии группы кишечной палочки (БГКП), населяющие фекальные массы, не свойственны незагрязненным (чистым) почвам, вследствие чего их удобно использовать для оценки санитарного состояния почвы (Лоранский, 1972, Мишустин, 1979).

Санитарно-показательное значение бактерий группы кишечной палочки (БГКП) обусловлено тем, что по своим свойствам они близки к тифозно-паратифозной группе. Это позволяет распространять выводы, получаемые при работе с кишечной палочкой на патогенную и дизентерийную микрофлору, выявление которой в почве представляет значительные трудности (Билетова, 1980).

Связь между загрязнением почвы и содержанием в ней БГКП отмечена давно. Проникновение кишечной палочки на глубину зависит от структуры почвы и состояния поверхностного слоя. В сильно загрязненных, нарушенных почвах кишечная палочка обнаруживается даже на глубине 1 м, хотя в основном, как и другие бактерии, она может быть сосредоточена в поверхностном слое (до 30-40 см). Однако долго существовать в условиях почвы БГКП не могут, и со временем количество их уменьшается через несколько месяцев, т.е. даже сильно загрязненные почвы самоочищаются от бактерий группы кишечной палочки (Калина, 1969).

К бактериям группы кишечной палочки (БГКП) относятся микроорганизмы, входящие в семейство Enterobacteriaceae. Это подвижные грамположительные, неспороносные палочковидные бактерии, факультативные анаэробы, сбраживающие углеводы при 35-37 градусах Цельсия с образованием кислоты и газа, растущие на фуксинсульфитном агаре (агар Эндо) с образованием красных с металлическим блеском, темно-красных или розовых колоний. На мясо-пептонном агаре через сутки образуются прозрачные с серовато-голубым отливом (рис. 1), сочные колонии, при росте на мясо-пептонном бульоне происходит образование осадка. Биохимические свойства непостоянны в отношении сбраживания углеводов, поэтому при дифференциации их учитывают не самостоятельно, а в комплексе с другими тестами.

Основными санитарно-показательными микроорганизмами являются представители родов Esherichia, Citrobacter, Enterobacter, которые удовлетворяют требованиям, предъявляемым к санитарно-показательным микроорганизмам:

• 1. могут выделяться во внешнюю среду из организма хозяина в количествах больших, чем соответствующие патогенные бактерии;
• 2. обладают довольно ограниченной способностью к активному размножению во внешней среде;
• 3. сохраняют жизнеспособность в среде такой же период времени, как и патогенные бактерии;
• 4. устойчивость их к естественным и искусственным воздействиям не ниже, чем у соответствующих патогенных микроорганизмов;
• 5. легко и просто, в отличие от возбудителей дизентерии, тифа, паратифа, сальмонеллеза, обнаруживаются и дифференцируются;
• 6. присутствие других микроорганизмов в исследуемом объекте не влияет на их рост в элективных средах.

При оценке санитарного состояния почв учитывается общее количество БГКП (бродильный титр) и отдельно количество сапрофитных хемоорганотрофных бактерий. Чистыми считаются почвы, бродильных титр которых 1,0; слабо загрязненными – 0,1-0,01;умеренно загрязненными – 0,01-0,001; сильно загрязненными – 0,001 и более. Однако данная оценка санитарного состояния почв не является официальной. В отличие от воды, почва не имеет нормативных актов, жестко регламентирующих содержание в ней БГКП и сапрофитных микроорганизмов (Билетова, 1980).

Напряженность экологической обстановки и необходимость охраны природы в различных районах земного шара ставят перед человечеством важнейшие проблемы, от решения которых зависит качество жизни существующих и последующих поколений людей на нашей планете. Особенную остроту этим проблемам придает урбанизация, которая часто превращает современные промышленные города в зоны экологических бедствий [1]. Следует отметить, что к настоящему времени необходимость выявления и решения экологических проблем на глобальном, региональном и местном уровнях в целом осознается повсюду [2]. Разностороннее изучение этих вопросов становится все более актуальным, что определяет важность оценки санитарно-гигиенического состояния почвенного покрова Самарской области, рассматриваемого в предлагаемом материале. Самарская область – пятый по площади регион Поволжья, для которого характерны высокая степень урбанизации и плотности заселения. По последним данным, доля городского населения Самарской области составляет 80,6%, а плотность населения – 59,2 человека на км². На территории Самарской области расположена и активно развивается одна из крупнейших в России Самарско-Тольяттинская городская агломерация, где проживает более 80% всего населения области [3-5]. Согласно данным управления Роспотребнадзора по Самарской области, санитарное состояние почвы населенных мест относится к важнейшим медицинским и экологическим проблемам региона, решение которых актуально и своевременно [6]. Острота этой проблемы определяется избыточным содержанием органических загрязняющих веществ и соединений азота в почвах селитебных, промышленных и придорожных зон, что создает благоприятные условия для замещения типичных почвенных микроорганизмов патогенными [7]. Опасность биологического загрязнения почв определяется уровнем его возможного отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые продукты и прямо или опосредовано на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения [8]. Микробное загрязнение почв происходит в результате попадания в почву бытовых и сельскохозяйственных отходов, сточных вод, продуктов жизнедеятельности человека и животных, а также аэрозолей микробиологических производств. С отходами в почву попадают опасные микроорганизмы – патогенные, условно патогенные, токсинообразователи, способные вызвать различные заболевания. Установлено, что в почве очень хорошо сохраняются патогенные спороносные бактерии: возбудитель столбняка Clostridium tetani, газовой гангрены С. Perfringens, сибирской язвы Bacillus anthracis [9; 10]. В современных условиях проблемы рационального использования почв во многих отношениях являются ключевыми. В частности, это очень важно для строительства, добычи полезных ископаемых, организации зон отдыха и многих других видов человеческой деятельности. Оценке качества почв и грунтов урбанизированных территорий придается все большее значение, на ее основе принимаются решения о возможности размещения тех или иных промышленных или культурно-массовых объектов, изменяется стоимость земельных лотов и размещенных на них сооружений [11; 12]. Санитарно-микробиологическое исследование объектов окружающей среды призвано решить вопрос о наличии или отсутствии в них микроорганизмов – возбудителей инфекционных болезней человека, т.е. оценить окружающую среду с точки зрения эпидемиологической безопасности [13]. Оценка санитарного состояния почв и грунтов проводится по определенным санитарно-бактериологическим показателям: индекс лактозоположительных кишечных простейших (ЛПКП), фекальные стрептококки (индекс энтерококков), патогенные энтеробактерии (в т.ч. сальмонеллы) [14]. Санитарно-показательное значение отдельных родов бактерий группы кишечных палочек неодинаково. Обнаружение бактерий рода Escherichia в пищевых продуктах, воде, почве, на оборудовании свидетельствует о свежем фекальном загрязнении, а выявление бактерий родов Citrobacter и Enterobacter является показателем более давнего (несколько недель) фекального загрязнения, поэтому они имеют меньшее санитарно-показательное значение по сравнению с бактериями рода Escherichia [15]. В соответствии с положениями «Санитарно-эпидемиологических требований к качеству почвы. СанПиН 2.1.7.1287-03» [16], почвы и грунты населенных мест могут быть разделены на следующие категории по уровню биологического загрязнения: чистые, умеренно опасные, опасные, чрезвычайно опасные (табл. 1). Таблица 1 – Оценка степени эпидемиологической опасности почвы [16] Категория загрязнения почв Индекс лактозоположительных кишечных простейших Индекс энтерококков Патогенные бактерии, в т.ч. сальмонеллы Чистая 1-10 1-10 0 Умеренно опасная 10-100 10-100 0 Опасная 100-1000 100-1000 0 Чрезвычайно опасная 1000 и выше 1000 и выше 0 Целью нашего исследования является количественная оценка индекса лактозоположительных кишечных простейших для почв зон жилой застройки, административной застройки, промышленных сооружений, а также зоны проведения новых коммуникаций в Самарской области. Среди объектов жилой застройки были выбраны строящиеся многоквартирные жилые дома (23 км Московского шоссе); малоэтажная жилая застройка в границах улиц Льва Толстого, Молодогвардейской, Красноармейской, Галактионовской, Рабочей, Садовой; микрорайон Южный город (4-5 очереди застройки); микрорайон Южный город (6 очередь застройки). К объектам общественного пользования в г. Самаре были отнесены территория строительства Технополиса (территория бывшего радиоцентра № 3), здание автосалона напротив торгового комплекса «Амбар», территория Ледового дворца спорта, торговый центр (ул. Спортивная 1 в), а также территория гипермаркета «Магнит» в г. Тольятти, территория строящегося торгового центра в г. Чапаевске, Ледовый дворец в п.г.т. Сергиевске, территория грузового терминала аэропорта Курумоч. Среди промышленных объектов изучались территории АО ЦСКБ «Прогресс», завода «Авиакор», Куйбышевского нефтеперерабатывающего завода, Сызранского нефтеперерабатывающего завода. Также были обследованы трассы двух линейных объектов: коллектор ливневой канализации, проходящий от территории радиоцентра № 3 до Постникова оврага в г. Самаре и линия электропередач в с. Борское. На территории каждого выбранного объекта, принимаемой за пробную площадь, отбиралось разное количество точечных почвенных проб в зависимости от ее размера. Почвы для исследований отбирали из верхнего гумусового горизонта (0,0-0,2 м) с помощью совковой лопаты методом конверта [17; 18]. Исследуемые участки в настоящее время находятся в границах соответствующих населенных пунктов, почвенный покров которых изначально соответствовал природным типам почв (черноземы, серые лесные и аллювиальные дерновые насыщенные почвы) [19], но со временем был кардинально изменен в процессе урбанизации и трансформирован в урбаноземы. Санитарно-бактериологические исследования образцов почвы на присутствие лактозоположительных кишечных простейших выполнялись в аккредитованном лабораторном центре «Центр гигиены и эпидемиологии в Самарской области» с применением общепринятых методик. В ходе исследований определялось количество колониеобразующих единиц (КОЕ) на грамм почвы. Патогенные микроорганизмы могут попадать в почву с выделениями человека и животных. Одними из причин высокого биологического загрязнения почв в городах и других населенных пунктах являются нарушения в системе плановой очистки территорий от бытового мусора, неудовлетворительное состояние канализационных сетей, наличие стихийных свалок бытового мусора, отсутствие площадок для выгула собак, в качестве которых используются дворовые территории, парки, скверы и детские площадки [20]. Исследованные нами пробные площади отличаются друг от друга по целому ряду признаков, в частности, по механическому составу почвы, типу водного режима, по специфике использования и степени техногенной трансформации, плотности населения и др. Все эти особенности оказывают существенное влияние на характер накопления загрязняющих веществ и развитие патогенной почвенной биоты в почвах изучаемых пробных площадей. Обобщение и анализ результатов санитарно-микробиологических исследований почв на объектах строительства в Самарской области показали, что в г. Самаре отмечается интенсивное воздействие на окружающую среду, в городах Тольятти и Чапаевске это воздействие менее выражено, участок в сельской местности испытывает минимальное антропогенное воздействие. В ходе исследований было установлено, что количественный показатель бактериологического загрязнения (КОЕ/г) значительно варьирует даже в пределах одной пробной площади и существенно различается по пробным площадям. В рамках исследования территорий под жилую застройку было заложено 4 пробных площади и проанализировано с каждой из них от 16 до 20 почвенных образцов на количественное содержание лактозоположительных кишечных простейших (табл. 2). Из данных табл. 2 следует, что биологическое загрязнение почвы в исторической части г. Самары характеризуется как умеренно опасное (10 КОЕ/г); почвы на 23 км Московского шоссе преимущественно относятся к категории «чистые» (до 9 КОЕ/г). Однако отдельные пробы почв с этой территории оказались сильно загрязнены (1000 КОЕ/г), поэтому биологическое загрязнение почвы этих участков следует отнести к категории чрезвычайно опасного. Площадки застройки 4-5-й и 6-й очередей Южного города относятся к землям сельскохозяйственного назначения и практически не загрязнены лактозоположительными кишечными простейшими, за исключением единичных проб, составляющих не более 10% от их общего количества (100 и 1000 КОЕ/г). В целом почвы данных участков могут характеризоваться как чистые. При исследовании территорий, относящихся к категории населенных пунктов, нами была отдельно выделена группа пробных площадей, отводимых под административные и общественные здания (торгово-офисные центры, магазины, спортивные сооружения). Для изучения биологического загрязнения почв таких территорий было заложено 8 пробных площадей (табл. 2). По результатам лабораторных исследований наиболее чистыми являются почвы пробных площадей, расположенные на периферии города. Так, почва пробной площади 6, расположенной на Южном шоссе в г. Самаре, не обнаружила загрязнения лактозоположительными кишечными простейшими ни в одной из проб. Почвы пробных площадей № 5 и 12, ранее относившиеся к сельскохозяйственным угодьям (п.г.т. Курумоч и территория строительства Технополиса в г. Самаре), также отнесены к категории «чистые», хотя и на той, и на другой пробной площади встречаются локальные загрязнения в единичных пробах (10-1000 КОЕ/г). К категории умеренно опасного загрязнения могут быть отнести почвы пробных площадей № 7, 8 и 10 в г. Самаре. К категории чрезвычайно опасного загрязнения отнесено достаточно большое количество почвенных проб с пробной площади № 9 (г. Тольятти, гипермаркет «Магнит»). Содержание лактозоположительных кишечных простейших в почвах пробных площадей, располо-женных на территориях промышленных предприятий, изучали несколько лет, что позволяет получить определенное представление о динамике показателя в зависимости от климатических особенностях каждого года. Разовое обследование осуществлялось только на промплощадке завода «Авиакор». Таблица 2 – Индекс лактозоположительных кишечных простейших для почв изучаемых территорий, КОЕ/г Исследуемая территория n X ± m Lim (min – max) Жилые районы, г. Самара Самара, 23-й км (п/п 1) 16 189,56± 100,52 0-1000 Историческая часть города (п/п 2) 18 128,88± 75 0-1000 Южный город, 4-5 очередь (п/п 3) 20 3,5± 1,09 0-10 Южный город 6, очередь (п/п 4) 16 7,13± 6,22 0-100 Общественные и административные здания, Самарская область Технополис, г. Самара (п/п 5) 30 14,77± ±5,35 0-100 Автосалон, Юж. шоссе, г. Самара (п/п 6) 2 0,00 0 Дворец спорта, г. Самара (п/п 7) 9 126,89± ±109,64 0-1000 ТЦ, ЖД вокзал, г. Самара (п/п 8) 5 10,00 10 ТЦ «Магнит», г. Тольятти (п/п 9) 3 370± ±316,07 10-1000 ТЦ, г. Чапаевск (п/п 10) 2 55± ±45 10-100 Ледовый дворец, п.г.т. Сергиевск (п/п 11) 3 37± ±31,61 1-100 Грузовой терминал, п.г.т. Курумоч (п/п 12) 25 50,52± ±39,93 0-1000 Промышленные предприятия, Самарская область АО «Прогресс» 2013 г. (п/п 13) 5 6,2± ±2,33 0-10 АО «Прогресс» 2014 г. (п/п 13) 6 183,5± ±164,11 0-1000 АО «Прогресс» 2015 г. (п/п 13) 11 22,82± ±11,59 0-100 АО «Авиакор» (п/п 14) 2 505± ±495 10-1000 КНПЗ 2010 г. (п/п 15) 1 0,9 0,9 КНПЗ 2011 г. (п/п 15) 2 0,9 0,9 КНПЗ 2012 г. (п/п 15) 8 0 0 КНПЗ 2013 г. (п/п 15) 18 0 0 КНПЗ 2014 г. (п/п 15) 5 1,43± ±1,43 0-10 СНПЗ 2012 г. (п/п 16) 24 0 0 СНПЗ 2013 г. (п/п 16) 6 2,13± ±0,84 0-10 Коммуникации, Самарская область Коллектор, г. Самара (п/п 17) 21 59,24± ±4,48 0-1000 Линия электропередачи, с. Борское (п/п 18) 5 0 0 Минимально загрязнены лактоположительными кишечными простейшими почвы нефтеперерабатывающих предприятий КНПЗ и СНПЗ, что прослеживалось весь период наблюдений. До опасных уровней загрязнены ими почвы заводов «Прогресс» и «Авиакор» с максимальной выраженностью для последнего (табл. 2). Анализ почв проектируемых коммуникационных объектов в г. Самаре (коллектор) и с. Борское (линия электропередачи) показал следующее. В почвенных пробах из с. Борское вообще не выявлено наличия лактозоположительных кишечных простейших. Среди 21-й почвенной пробы из г. Самары были как абсолютно чистые по данному показателю, так и опасно загрязненные. По среднему показателю эти почвы могут быть отнесены к категории умеренно опасного загрязнения. Таким образом, степень загрязнения территорий жилищного строительства лактозоположительными кишечными простейшими, как правило, зависит от давности освоения и интенсивности хозяйственной деятельности на них. Однако даже на чистых территориях существуют локальные сильно загрязненные участки, возникновение которых может быть связано с отсутствием организованных мест для выгула домашних животных, ростом численности бездомных животных, несанкционированными свалками бытовых отходов, недостаточным количеством общественных туалетов. До опасных уровней загрязнены лактозоположительными кишечными простейшими почвы заводов «Прогресс» и «Авиакор» с максимальной выраженностью для последнего. Почвы нефтеперерабатывающих предприятий являются чистыми по отношению к данному санитарно-гигиеническому показателю.