Выживаемость индикаторных санитарно-показательных микроорганизмов в органических отходах животноводства при аэробной твердофазной их ферментации

Эффективность животноводства, уровень заболеваемости животных, состояние окружающей среды в зонах с развитым животноводством в значительной степени зависят от использования научнообоснованной системы зоогигиенических мероприятий, разработанной применительно к тому или иному типу ведения животноводства. Развитие рыночных отношений потребовало создание новых форм собственности возникновения мелких товарных ферм и сохранения крупных жи- вотноводческих комплексов [4, 6, 8].

Это вызывает необходимость разработки новой системы ветеринарносанитарных и зоогигиенических мероприятий.

Слабым звеном в системе ветеринарно-санитарных мероприятий на фермах является несовершенство способов хранения и обеззараживания органических отходов животноводства, и в частности, навоза [2, 5, 12].

Способность патогенных микроорга- низмов развиваться и выживать в окружающей среде представляет опасность их распространения и циркуляции, что обуславливает особое их санитарноэпизоотическое и эпидемиологическое значение [3, 9, 11, 13].

По мнению многих исследователей, органические отходы животноводства (навоз, помёт) – это самый опасный фактор передачи возбудителей инфекционных и инвазионных заболеваний человека и животных [2, 5].

Навоз относится к категории нестабильных органических загрязнений, в одном миллиграмме которого может содержаться до 170 млн. микробных клеток, в том числе патогенных, вызывающих эпизоотии и эпидемии [6].

Эпизоотическая опасность навоза и стоков обусловлена не только высокой степенью контаминации патогенными и условно-патогенными микроорганизмами, вирусами, гельминтами, но и способностью их длительное время сохранять свои вирулентные свойства. Так, возбудители бруцеллёза остаются жизнеспособными в жидком навозе до 174 суток, ящура - до 192 суток, рожи свиней – до 160 суток. Микобактерии сохраняются в фекалиях крупного рогатого скота в течение 2 месяце, а в сточных водах остаются жизнеспособными в течение 15 месяцев.

Обеззараживание объектов внешней среды, в частности, навоза, образующихся на животноводческих предприятиях, эффективно лишь тогда, когда изучена биология возбудителей, их жизнеспособность под влиянием биотических и абиотических факторов среды в различных структурах и климатических условиях, а также под действием формирующихся биоценозов и дезинфицирующих средств.

В последние годы широкое распространение при подготовке и переработке органических отходов на животноводческих предприятиях получают биологические способы с использованием биологических препаратов и микроорганизмов, позволяющих быстро и эффективно перерабатывать значительное количество навоза. Одним из современных биологических способов переработки навоза является аэробная твердофазная их ферментация [1].

Аэробная твердофазная их ферментация - это биотермический процесс минерализации и гумификации веществ, происходящих в аэробных условиях под воздействием термофильных микроорганизмов. При биологических способах переработки органических отходов происходит не только накопление биогенных элементов для питания растений, но и гибель некоторых видов патогенных микроорганизмов.

При биологических методах утилизации отходов животноводства наиболее эффективными окажутся такие технологические системы, режим которых позволит обеспечить обеззараживание субстрата, а также получить высококачественные органические удобрения и другие продукты переработки.

Для оценки обеззараженности, безвредности навоза очень важно знание сроков выживаемости в них патогенных микроорганизмов из различных групп по устойчивости к действию неблагоприятных средств.

Определение сроков выживаемости санитарно-показательных микроорганизмов позволит целенаправленно, с учетом биологии возбудителя, проводить мероприятия по обеззараживанию органических отходов при различных заболеваниях животных.

Поэтому целью исследований явилось определение продолжительности выживаемости индикаторных санитарнопоказательных микроорганизмов в создаваемых биоценозах при аэробной твердофазной ферментации навоза.

Материал и методы исследований. Материалом для исследований служил нативный подстилочный навоз крупного рогатого скота.

В качестве тест-культу использовали паспортизированные штаммы E. coli (штамм 0139); St. aureus (шт. 209 Р) и атипичный штамм Myrobacterium В-5 из расчета 1,0-1,5 млн/мл, то есть в количестве близком к содержанию их в нативном навозе крупного рогатого скота. Приготовление тест-объектов, исследование на вы- живаемость     санитарно-показательных микроорганизмов проводили согласно об- щепринятым методикам.

В процессе изучения биологических особенностей и выживаемости индикатор- но-показательных микроорганизмов в навозе проводились исследования по определению рН и влажности органического субстрата.

РН определяли потенциометрическим методом в соответствии с ГОСТ 27979-88 с помощью рН-метра.

Влажность определялась в соответствии с ГОСТ 26-713-85. Метод определе- ния влаги и сухого остатка.

Температурные параметры учитыва- лись с помощью термометра и недельного термографа.

При изучении выживаемости микобактерий туберкулёза на примере атипич- ного штамма В-5, была использована среда

Левенштейна-Йенсена.

Биотехнологическое состояние органического субстрата, контаминированного тест-культурами, соответствовало параметрам, установленным действующими «Методическими рекомендациями по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета» РД-АПК 1.10.15.02-17, а именно подстилочный навоз крупного рогатого скота имел влажность не более 85 %.

Для целенаправленного формирования биоценозов были выделены из нативного навоза активные термофильные микроорганизмы из рода Bacillus, а также подобраны музейные штаммы микробных культур, отличающихся высокой активностью при термофильных условиях переработки навоза в аэробных условиях. При формировании биоценозов в аэробных условиях переработки навоза с целью изучения возможности их использования для обеззараживания от патогенных микроорганизмов были взяты некоторые биологические активаторы «Атмобис», применяемые для ускорения разложения органических структур экскрементов животных и фекалий, состоящая из смеси специально селекционированных микроорганизмов, пищевых энзимов, а также использовали штаммы Bac. subtilus ТНП-3 и ТНП-5 и цеолит.

Пробы для выделения микробиологических тест-культур отбирались ежемесячно.

Оценка результатов микробиологических исследований проводилась в соответствии с «Инструкцией по лабораторному контролю очистных сооружений на животноводческих комплексах», утв. МСХ СССР 17.11.1982 г.; «Рекомендацией по применению фильтрующих мембран «ВЛАДИМИР» марки МФА-МА для санитарно-бактериологического анализа воды» Министерство жилищно-коммунального хозяйства РСФСР - М., 1982 г.; «Методическими указаниями по определению общего микробного числа в продуктах животного происхождения и объектах внешней среды» Министерство сельского хозяйства и продовольствия РФ, 1999 г.; «Ветеринарно-санитарные правила подготовки к использованию в качестве органических удобрений навоза, помёта и стоков при инфекционных и инвазионных болезнях животных и птиц», утв. Департаментом ветеринарии Минсельхозпрод России, 1997 г.

Результаты исследований. Продолжительность выживаемости индикаторных санитарно-показательных микроорганизмов, отличающихся различной устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды и дезинфицирующим средствам на примерах E. coli - малоустойчивая I группа, St. aureus - устойчивая II группа, Myrobacterium В-5 высокоустойчивая III группа.

Результаты микробиологических исследований по изучению выживаемости санитарно-показательных микроорганизмов в органических отходах животноводства показали, что обеззараживание навоза, контаминированного бактериями группы кишечных палочек и кокковой микрофлоры (St. aureus) происходит после 30 суток аэробной ферментации в термофильном режиме (температура в сбраживаемой органической массе составляла +55°С). Выживаемость микобактерий (на примере атипичного штамма Myrobacterium В-5) сохраняется в навозе на протяжении двух месяцев при внесении в него ассоциации термофильных микроорганизмов и соблюдении термобиологических процессов в органическом субстрате в пределах плюс 53-55 °С. Полное обеззараживание навоза от микобактерий при указанном биоценозе в этих условиях было установлено на третий месяц аэробной ферментации.

Изучение продолжительности выживаемости санитарно-показательных микроорганизмов и микобактерий (на примере атипичного штамма М. В5) в навозе при аэробной его ферментации в различных биоценозах свидетельствует, что при отсутствии активных термобиологических процессов в навозе, при температуре органического субстрата не более +30 °С (с использованием различных групп микроорганизмов из рода Bacillus и биологического активатора обеззараживание навоза от бактерий группы кишечных палочек и возбудителя кокковой инфекции (St. aureus) достигается через 4 месяца аэробной ферментации. Обеззараживание навоза от возбудителя туберкулёза не происходит в течение 6 месяцев (срок наблюдения).

Вместе с тем, следует отметить, что даже при указанных температурных условиях при формировании биоценоза с использованием как музейных, так и нативных термофильных микроорганизмов интенсивность снижения контаминации навоза возбудителем туберкулёза на 3-4 порядка выше, по сравнению с контролем и опытными пробами навоза, в который был введён активатор «Атмосбио». Установлено, что в процессе хранения навоза в создаваемых биоценозах в аэробных условиях происходит повышение его рН. Характер увеличения рН среды находится в прямой зависимости от температурных параметров. Отмечено максимальное увеличение рН среды (с 7,5 до 8,0) в биоценозе с использованием нативных и музейных термофильных микроорганизмов.

Заключение. Продолжительность выживаемости санитарно-показательных микроорганизмов на примере E. coli, St. aureus, Myrobacterium В-5 в органических отходах животноводства при аэробной их ферментации находится в прямой зависимости от особенностей биоценоза, обу- словленных наличием отдельных групп микроорганизмов, участвующих при его формировании.

Обеззараживание навоза, контаминированного бактериями группы кишечных палочек и кокковой микрофлорой (St. aureus) происходит после 30 суток аэробной ферментации в термофильном режиме.

Обеззараживание навоза от возбудителя туберкулёза в создаваемых биоценозах на основе использования термофильных культур из рода Bacillus в аэробных условиях при соблюдении термобиологических процессов в пределах плюс 53-55 °С достигается на третий месяц его ферментации.

При отсутствии активных термобиологических процессов в навозе при температуре не более 30°С в аналогично формируемых биоценозах снижается уровень контаминации навоза возбудителем туберкулёза на 4-5 порядков (с 107 до 10), но полного обеззараживания навоза при его аэробном окислении в течение 6 месяцев не происходит (срок наблюдения).

В статье представлены результаты микробиологических исследований, характеризующие продолжительность выживаемости различных групп санитарно-показательных микроорганизмов: E. coli, St. aureus и Myrobacterium В-5 в органических отходах животноводства при аэробной твердофазной их ферментации. Определение сроков выживаемости тест-культур в навозе с учетом биологии микроорганизмов позволит целенаправленно проводить мероприятия по обеззараживанию отходов и обеспечить охрану окружающей среды.

SURVIVAL OF INDICATOR SANITARY AND INDICATIVE MICRO-ORGANISMS IN ORGANIC WASTE OF ANIMAL BREEDING UNDER AEROBIC SOLID-PHASE