Оценка санитарно-биологического загрязнения почв в условиях интенсификации аграрного производства

Введение. Плодородие почв, в широком смысле этого слова, должно включать кроме уже известных свойств, сохранение буферной способности почвы к различным загрязнителям, патогенам и вредителям. На пути создания устойчивых агроценозов стоит проблема почвоутомления, обусловленная нарушением баланса агрономически важных групп почвенного микронаселения и развития связанных с этим процессов, определяющих снижение эффективного потенциального плодородия почвы и её санитарного состояния [1, 4, 8].

Почвоутомление – это появление специфических свойств почв, проявление видоизменённых процессов и режимов в связи с накоплением токсичных продуктов, обусловленных нарушением экологических требований применения удобрительных свойств отходов производства. Изменение вещественного состава и свойств почв, обусловленная почвоутомлением, приводит к изменению процессов трансформации соединений ионов в почвах, к изменению процессов саморазвития эволюции почв, появлению специфических болезней и вредителей [2-7].

Санитарная охрана почвы, как одного из важнейших объектов окружающей среды, в настоящее время имеет актуальное значение. В первую очередь это связано с тем, что несмотря на профилактические мероприятия, проводимые в нашей стране и за рубежом, заболеваемость кишечными инфекциями бактериальной и вирусной природы остается на высоком уровне, что в значительной степени обусловлено циркуляцией в окружающей среде патогенных энтеробактерий и кишечных вирусов [3, 9, 10].

Однако, чтобы своевременно ограничить циркуляцию в окружающей среде патогенных микроорганизмов за счет проведения профилактических мероприятий, необходимо иметь высокочувствительные и доступные широкой практике методы их обнаружения в объектах внешней среды, в том числе и в почве.

Цель исследований: установить степень изменения санитарного состояния чернозёмных почв земель сельскохозяйственного назначения в связи с нарушением технологий хранения и применения удобрений на основе навоза КРС и твёрдых бытовых отходов.

При этом решению подлежат следующие задачи:

• 1.    Оценить степень накопления санитарно-показательных организмов группы кишечной палочки (БГКП-колииндекс) и фекальных стрептококков (индекс энтерококков) в пахотном слое почвы 0-20 см.

• 2.    Установить степень биологического загрязнения чернозёмных почв при размещении на них твёрдых и жидких отходов животноводческого комплекса КРС.

• 3.    Выявить уровень загрязнения исследуемых почв в слое 0-5 см и 5-20 см патогенными бактериями группы кишечной палочки и фекальных стрептококков.

Объекты и методы исследования: исследования проводились на земельном участке сельскохозяйственного назначения с кадастровым номером 46;16;120507;48, расположенного по адресу: РФ, Курская область, Обоянский район, Котельниковский с/с, площадью 1274 м², с почвенными пробами чернозёмных почв, отобранными на глубине 0-5 см и 5-20 см.

Проведение бактериологического анализа по оценке санитарного состояния почв выполняли по «Методы микробиологического контроля почвы». Методические рекомендации (утв. 24.12.2004 г. № ФЦ/4022).

Методы отбора и подготовки проб почвы для химического, бактериологического, гельминтологического анализа осуществляли по ГОСТ 17.4.4.02-84.

Для бактериологического анализа с одной пробной площадки составляют 10 объединенных проб. Каждую объединенную пробу составляют из трех точечных проб массой от 200 до 250 г каждая, отобранных послойно с глубины от 0 до 5 см, от 5 см до 20 см.

Результаты и обсуждение. Исследованиями установлено, что нарушение технологий хранения и применения удобрений на основе навоза КРС и твёрдых бытовых отходов на земельном участке сельскохозяйственного назначения с чернозёмными почвами обусловило ухудшение санитарного состояния изучаемых почв по санитарно-бактериологическим показателям через наличие санитарно- показательных организмов группы кишечной палочки (БГКП-коли-индекс) и фекальных стрептококков (индекс энтерококков).

Результатами анализа почвенных проб на изменение величины санитарнобактериологических показателей доказано увеличение степени биологического загрязнения чернозёмных почв земельного участка сельскохозяйственного назначения при размещении на них твёрдых и жидких отходов животноводческого комплекса КРС (табл. 1).

Таблица 1 – Санитарное состояние чернозёмных почв, нарушенных отходами животноводства и коммунального хозяйства

Так, во всех испытуемых почвенных пробах как на глубине 0-5 см, так и в слое почвы 5-20 см установлено превышение допустимого уровня наличия санитарнопоказательных организмов группы кишечной палочки – 1-9 клеток в 1 грамме почвы, характеризующих почву в категории «чистая», в то время как показатели испытуемых почвенных проб характеризуются величиной индекса БГКП равной 10 клеток в 1 грамме почвы в семи испытуемых пробах на глубине 0-5 см из десяти анализируемых, которая характеризует почву в категории загрязнения как «загрязнённую» и три пробы почвы оцениваются величиной индекса БГКП равной 100 клеток в 1 грамме почвы, характеризующие «умеренно-опасную» степень загрязнения и переходящую в «опасную» степень загрязнения с высокой степенью биологической нагрузки на почву.

Следует отметить изменение интенсивности биологического загрязнения почвы на глубине 5-20 см; так из исследуемых десяти почвенных проб в 50% проб почвы доказана «опасная» степень биологического загрязнения – 100 клеток в 1 грамме почвы и в пяти почвенных пробах доказана «умеренно опасная» степень загрязнения почвы санитарно-показательными организмами группы кишечной палочки.

Во всех исследуемых почвенных пробах на глубине 0-5 см доказаны не только наличие фекальных стрептококков (индекс энтерококков), но и «умеренно опасная» с переходом в «опасную» степень загрязнения почвы фекальными стрептококками, так как индекс санитарно-показательных микроорганизмов превышает «умеренно опасный» уровень загрязнения в 1-100 клеток на 1 грамм почвы в 60% испытуемых почвенных пробах с переходом в «опасный» уровень загрязнения патогенными бактериями и только в 40% исследуемых проб почвы установлена «умеренно опасная» степень загрязнения фекальными стрептококками – 10 клеток в 1 грамме почвы.

Количество фекальных стрептококков изменялось в исследуемых чернозёмных почвах на глубине 5-20 см в том же количественном показателе степени загрязнения, а именно, «опасный» уровень загрязнения санитарно-показательными микроорганизмами установлен в пяти почвенных пробах из десяти анализируемых, а «умеренно опасный» уровень загрязнения установлен в остальных анализируемых пробах почвы.

Величина индекса санитарно-показательных организмов (БГКП и энтерококков) 10 клеток и более на 1 грамм почвы может служить доказательством возможного загрязнения почвы сальмонеллами.

При этом следует указать на опасность попадания патогенных бактерий не только на глубину анализируемого пахотного слоя почвы, но и на возможность их распространения в более глубоких массах гумусового слоя чернозёмной почвы.

Санитарно-бактериологическими исследованиями показано, что концентрация колифага в почве на уровне 10 КОЕ на 1 грамм и более свидетельствует об инфицировании почвы энтеровирусами.

Исследованиями установлено, что размещение животноводческих отходов на земельном участке сельскохозяйственного назначения, а также твёрдых бытовых отходов и допущенное зарастание части участка древесно-кустарниковой растительностью (клён татарский) высотой 3,5-5 метров на площади 1274 м2, причинившие вред чернозёмным почвам как объекту охраны окружающей среды в связи с опасным возрастанием степени биологического загрязнения почвы, ухудшения санитарного состояния земель сельскохозяйственного назначения и высокой интенсивностью биологической нагрузки на почву по количеству санитарнопоказательных организмов группы кишечной палочки и фекальных стрептококков, что обуславливает необходимость разработки мероприятий по рекультивации загрязненных земель и улучшение их санитарного состояния.

Выводы:

• 1.    Доказано ухудшение санитарного состояния чернозёмных почв земель сельскохозяйственного назначения по санитарно-бактериологическим показателям.

• 2.    Установлено превышение допустимого уровня наличия санитарнопоказательных организмов группы кишечной палочки как на глубине 0-5 см, так и в слое почвы 5-20 см по величине индекса БГКП в пределах 10-100 клеток и более 100 клеток в 1 грамме почвы, характеризующей «умеренно опасную» и «опасную» степень загрязнения.

• 3.    Выявлена «умеренно опасная» и «опасная» степень загрязнения фекальными стрептококками почв исследуемого участка на глубине 0-5 и 5-20 см, что предопределяет опасность попадания и распространения патогенных бактерий в более глубоких массах гумусового слоя чернозёмной почвы.

• 4.    Установленная величина индекса санитарно-показательных организмов (БГКП и энтерококков) в количестве 10 клеток и более на 1 грамм почвы может быть доказательством загрязнения почвы сальмонеллами.

• 5.    Концентрация колифага, установленная санитарно-бактериологическими исследованиями, в почве на уровне 10 КОЕ на 1 грамм и более является свидетельством инфицирования почвы энтеровирусами.

• 6.    Доказана необходимость разработки мероприятий по рекультивации земель сельскохозяйственного назначения с опасным уровнем биологического загрязнения и улучшения их санитарного состояния.