Почвенные микроорганизмы

Микроорганизмы почв

Почва является естественной средой обитания микроорганизмов. В ней имеются все условия для благоприятного их развития (достаточное количество влаги, органических и минеральных веществ). Из природных субстратов почва наиболее обильно населена микроорганизмами, которые составляют ее постоянную микрофлору. Санитарно-гигиеническая роль этой микрофлоры огромна. Почвенные микроорганизмы участвуют в минерализации органических отбросов, самоочищении почвы, в круговороте веществ в природе .

В почву с выделениями больных, а также с останками животных, погибших от инфекционных болезней, со сточными водами попадают патогенные микроорганизмы. В связи с этим почва может служить источником распространения возбудителей инфекционных заболеваний. Через почву может происходить обсеменение сапрофитными и болезнетворными микробами сырья, пищевых продуктов, кормов. Поэтому отбросы, поступающие в почву, должны подвергаться очистке и обезвреживанию. Санитарное состояние почвы оценивают по микробиологическим показателям.

Микрофлора почвы

Количественный и видовой состав микроорганизмов в почве обусловлен содержанием в ней органических веществ, влаги, рН, температурой, климатическими условиями, способом обработки и т. д.

С увеличением количества органических веществ в почве, как правило, возрастает и количество микроорганизмов. Органические вещества являются питательной средой для большинства почвенных бактерий. Общий запас органических веществ почвы достигает 400 т на 1 га, из них большая часть находится в поверхностном слое (до 30 см) почвы. Главная составная часть органических веществ почвы — остатки животных и растительных тканей. Живая масса микроорганизмов в 1 га почвы (удобренной) превышает 5—6 т. Наиболее богаты микроорганизмами черноземные, каштановые почвы, сероземы и специально обработанные почвы. Количество бактерий в 1 г таких почв иногда достигает нескольких десятков миллиардов. Бедны микрофлорой песчаные, горные и лишенные растительности почвы. Но даже в песках пустыни количество бактерий достигает 10—100 тыс. в 1 г.

Максимальное количество микробов в почве содержится на глубине 10—20 см. Начиная с глубины в 1—2 м количество их резко сокращается. Это объясняется тем, что по мере углубления в почву уменьшается содержание органических веществ, а также кислорода, необходимого для жизнедеятельности аэробных бактерий.

Численность микроорганизмов в почве увеличивается по направлению с севера на юг, причем весной количество их значительно возрастает, достигая максимума к началу лета, осени; зимой — резко уменьшается.

В почве постоянно обнаруживают гнилостные спорообразующие аэробы: Вас. mycoides, Вас. subtilis, Вас. mеsentericus, Вас. megatherium; гнилостные неспорообразующие аэробы и факультативные анаэробы: Ps. fluorescens, Pr. vulgaris, Bact. aquatilis, Bact. flavum; гнилостные анаэробы: Cl. sporogenes, Cl. putrificum, Cl. perfrin-gens; азотфиксирующие, нитрифицирующие, серо- и железобактерии; из сапрофитных кокков: Micr. albus, Micr. candicans, Micr. cereus flavus, Sarcina ureae и др.

Кроме вышеперечисленных микроорганизмов в почве обитают актиномицеты, плесневые грибы, дрожжи, микроскопические водоросли, простейшие

Загрязнение и самоочищение почвы

Почва населенных мест загрязняется твердыми и жидкими отбросами, выделениями людей и животных, их останками, остатками растений, хозяйственно-бытовыми и промышленными сточными водами. Вместе с органическими загрязнениями в почву попадает большое количество микроорганизмов. Особенно опасны в эпидемиологическом отношении сточные воды, мясокомбинатов, предприятий по переработке кожи, шерсти, которые могут содержать патогенных бактерий.

Основная роль в минерализации органических веществ, обусловливающей самоочищение почвы, принадлежит почвенным микроорганизмам. Под действием ферментов гнилостных бактерий сложные органические вещества, попавшие в почву, разлагаются на простые минеральные соединения (СО2, Н2О, NH3, H2S), доступные для питания автотрофных организмов. Наряду с процессами распада органических веществ в почве происходят процессы синтеза. Так, серо-, железо-, водород- и метано-окисляющие бактерии, ассимилируя СО2, синтезируют органические вещества собственной клетки. С помощью ферментов нитрифицирующих бактерий NH3 окисляется до нитритов и нитратов (процесс нитрификации). Растения используют азот нитратов для построения белковых веществ протоплазмы.

В почве беспрерывно совершаются процессы, обусловленные жизнедеятельностью микроорганизмов: гниение, тление, нитрификация, денитрификация, разложение клетчатки, мочевины. Эти процессы распада и минерализации органических веществ имеют большое санитарно-гигиеническое значение.

В процессе самоочищения почвы содержание санитарно-показательных микроорганизмов (бактерий группы кишечных палочек и термофильных микробов) в ней изменяется.

При свежем фекальном загрязнении в течение первых двух недель в почве обнаруживают главным образом Е. coli (61,6%) и в меньшей степени Ent. aerogenes (38,4%). В процессе самоочищения почвы через 21 день количество Е. coli в почве уменьшается, а содержание Ent. aerogenes возрастает.. Продолжительность отмирания бактерий группы кишечных палочек в почве зависит от нескольких факторов: рН среды, температуры, влажности, света. Губительно действуют на них антибиотические вещества растений (пырея, костера и др.), почвенные микробы-антагонисты.

Термофильные микроорганизмы в небольшом количестве содержатся в кишечнике человека и животных. В значительно большем количестве их обнаруживают в навозе и компостах, т. е. там, где скапливается значительное количество органических веществ, которые при распаде разогреваются до высоких температур (70°С и выше). В почву термофилы попадают с фекалиями, навозом и компостами. В незагрязненной почве — их не обнаруживают.

В качестве показателя активности самоочищения почвы используют определение энергии нитрификации. Усиленному размножению нитрифицирующих бактерий способствует наличие в почве большого количества аммиака— продукта белкового распада. Чем больше минерализовано органических веществ в почве, тем интенсивнее протекает процесс нитрификации и, следовательно, процесс самоочищения почвы.

Почва как источник передачи возбудителей инфекционных болезней

Для большинства болезнетворных микроорганизмов почва не является благоприятной средой для развития. Так, только отдельные виды микроорганизмов — листерии, возбудители рожи свиней и сибирской язвы — способны размножаться в почве, а большинство патогенных бактерий отмирает через определенное время.

Продолжительность выживания патогенных микроорганизмов в почве зависит от биологии возбудителя, содержания влаги и соответствующих питательных веществ, рН, температуры, наличия микробов-антагонистов, бактериофагов.

Наиболее длительное время выживают в почве споровые микробы. Так, споры возбудителей сибирской язвы, столбняка, ботулизма, газовой гангрены могут сохраняться в почве в течение многих лет.

Патогенные неспорообразующие микробы выживают в почве значительно меньшие сроки: возбудители дизентерии— от 10 дней до 9 мес; холерные вибрионы — от 10 дней до 4 мес; бактерии брюшного тифа — от 14 дней до 10 мес; бактерии рожи свиней — до 6 мес; бактерии туляремии — от 10 дней до 2,5 мес; микобактерии туберкулеза — от 3 до 7 мес и более; бруцеллы — от 2 до 3 мес.

Выживаемости в почве неспорообразующих микробов способствует попадание вместе с возбудителем достаточного количества питательных веществ, наличие благоприятных физико-химических условий среды, отсутствие микробов-антагонистов.

Продолжительность выживания патогенных микроорганизмов в захороненных трупах следующая: холерные вибрионы — от 17 до 28 дней; возбудитель чумы — от 5 до 28 дней; микобактерии туберкулеза — от 3 до 4 мес; споры возбудителя сибирской язвы — от 2 до 17 лет; вирус бешенства — от 14 до 21 дня.

Неспорообразующие бактерии гибнут после израсходования питательных веществ трупного материала.

Выживаемость энтеровирусов в почве колеблется от 14 до 170 дней и зависит от типа почвы, рН и температуры. Она более продолжительна в суглинистой почве (этот тип почвы обладает значительной адсорбционной способностью в отношении энтеровирусов), при рН 7,5, понижении температуры до 3—8°С.

Почва издавна известна как фактор передачи возбудителей инфекционных болезней (сибирская язва, столбняк, газовая гангрена и др.).

Споры возбудителя сибирской язвы могут попадать в организм человека, животного с пищевыми продуктами, кормами, имевшими контакт с зараженной почвой. Столбняк, газовая гангрена возникает у человека при загрязнении ран землей, содержащей споры возбудителей указанных инфекций.

Почва может также служить источником заболевания людей и животных туляремией, ботулизмом и другими инфекциями. Споры Сl. botulinum различных типов обнаружены в почве, навозе. Вместе с частицами земли споры возбудителя ботулизма попадают в воду, в организм рыб, а также на сырье, предназначенное для изготовления консервов, колбас и других продуктов. При силосовании зеленого корма с комочками почвы в силос попадают споры Сl. botulinum. При благоприятных условиях возбудитель ботулизма развивается в силосуемой массе и выделяет токсин, вызывающий иногда смертельное отравление у животных.

Наиболее опасной является почва, загрязненная фекалиями больных кишечными инфекциями. Возбудители дизентерии, холеры, брюшного тифа, сальмонеллезов, энтеровирусных заболеваний попадают в организм человека с загрязненными землей овощами, фруктами и другими пищевыми продуктами. Установлена прямая зависимость между уровнем заболеваемости населения кишечными инфекциями.и неудовлетворительным санитарным состоянием почвы, обусловленным плохой ее очисткой.

Описан ряд водных вспышек кишечных инфекций, причиной которых были загрязненная почва и стоки нечистот.

В почве обитает много плесневых грибов. Некоторые из них, например грибы из рода Fusarium, попадая на злаковые и другие растения, в процессе своего развития, вырабатывают токсические вещества. При употреблении хлеба, выпеченного из зерна позднего обмолота и пораженного грибом Fusarium sporotrichiella, у человека возникает токсикоз, известный под названием отравления «пьяным хлебом». Грибы из рода Aspergillus (Asp. flavus, Asp. fumigatus, Asp. oryzae, паразитирующие на земляных орехах, зерновых культурах и кормах, могут также образовывать токсическое вещество — афлатоксин. При скармливании этих продуктов в качестве добавок к кормам у птиц и сельскохозяйственных животных возникает тяжелое заболевание (аспергиллез), которое характеризуется некротическим поражением печени, почек, геморрагическим воспалением пищеварительного тракта.

Учитывая определенную эпидемиологическую роль почвы в распространении некоторых инфекционных болезней, проводят ряд мероприятий, направленных на защиту почвы от загрязнения органическими отбросами и инфицирования ее патогенными микроорганизмами.

Санитарная оценка почвы по микробиологическим показателям

При санитарной оценке почвы учитывают результаты ; химического, микробиологического и гельминтологического исследований.

Микробиологическое исследование проводят для санитарной оценки почвы, характеристики процессов самоочищения, оценки почвенного и биотермического методов обезвреживания отбросов, при определении пригодности участков для строительства, а также при эпидемиологических и эпизоотологических обследованиях с целью выяснения путей заражения почвы, продолжительности выживания в ней патогенных микробов и т. д.

В зависимости от поставленной задачи применяют краткий или полный санитарно-бактериологический анализ почвы.

Краткий анализ почвы включает определение двух микробиологических показателей; микробного числа (общего количества бактерий) и колититра; полный анализ—микробного числа, колититра, титра анаэробов (Cl. perfringens), протея, термофилов.

Микробиологическим показателем, характеризующим загрязненность почвы органическими веществами, является микробное число. В чистых почвах микробное число не превышает 1 — 1,5 млн. особей в 1 г, в сильно загрязненных почвах того же типа количество микробов возрастает в несколько раз (табл. 5).

Санитарное значение микробного числа почвы нельзя рассматривать без учета особенностей различных типов почвы. Например, черноземные почвы содержат значительно больше микроорганизмов, чем подзолистые. Поэтому при определении общего количества бактерий в почве необходимо полученные результаты сравнивать с микробным числом незагрязненных почв того же типа.

Исследование на прямое обнаружение патогенных микробов в почве проводят только при специальных показаниях. В качестве косвенных показателей возможного загрязнения почвы патогенными бактериями используют санитарно-показательные микроорганизмы: бактерии группы кишечных палочек, Cl. perfringens, бактерии из рода Proteus, термофилы.

Наличие в почве бактерий группы кишечных палочек свидетельствует о ее фекальном загрязнении. Почвенный слой обогащается одновременно бактериями группы кишечных палочек и Cl. perfringens. Через 4—5 мес отмечается отмирание кишечных палочек, a Cl. perfringens еще обнаруживается в титре 0,01.

Выявление в почве бактерий из рода Proteus свидетельствует о загрязнении ее органическими веществами животного происхождения или фекалиями людей. Термофильные микроорганизмы являются показателями загрязнения почвы навозом, компостами. В чистых почвах термофилов не обнаруживают.