Вопросы для обсуждения

 

1. Типы взаимоотношений в микромире.

2. Характеристика и классификация антибиотиков.

3. Продуценты антибиотиков.

4. Применение антибиотиков и характеристика кормовых антибиотиков. 5. Характеристика фагов.

 

 

 

ТЕМА 6 Санитарно-гигиеническая оценка почвы. Круговорот азота и углерода. Микрофлора воды и воздуха, санитарно-бактериологическая оценка

 

Цель занятия. Разобрать и освоить методику санитарно-бактериологического исследования почвы. Разобрать механизм круговорота азота и углерода в почве. Разобрать и освоить методику исследования и учета санитарно-бактериологической оценки воды и воздуха.

 

Оборудование и материалы. Образцы почвы, питательные среды для посева почвы. Посевы возбудителей по ДДМ. Образцы бактериальных землеудобрительных препаратов. Питательные среды для посева воздуха, образцов воды для санитарно-бактериологической оценки. Аппарат Кротова. Посевы воды, воздуха готовые к учету.

 

Задание для самостоятельной работы студентов. 1. Провести учет посевов по ДДМ на прошлом занятии. 2. Освоить методику санитарно-гигиенической оценки почвы. 3. Разобрать механизм круговорота азота и углерода, познакомиться с образцами землеудобрительных препаратов. 4. Разобрать и освоить методики исследования и учета санитарно-бактериологической оценки воды. 5. Разобрать методики исследования и учета санитарномикробиологической оценки воздуха.

 

Таблица 7 - Чувствительность испытуемой культуры к АБП

АБП	Диаметр зоны	Чувствительность	Заключение

Продолжение таблицы 7

 

Таблица - 8 Категория загрязненности почвы

 

Категория загрязненности	Количество колоний БГКП	Количество Колоний энтерококков	Патогенные бактерии

 

Санитарно-бактериологическая оценка почвы

Санитарно-бактериологическую оценку почвы проводят согласно МУ 2.1.7.730-99. Подлежат исследованию почвы:

● детских дошкольных учреждений 2 раза в год;

● участков под жилищное, животноводческое строительство, зон отдыха на месте бывших свалок, кладбищ, скотомогильников;

● вблизи колодцев и рек, в том числе в связи с загрязнением грунтовых вод и по эпизоотологическим и эпидемиологическим показаниям.

Образцы почв массой 200 г берут с двух участков площадью 25 м² в пяти точках стерильным совком на глубине 10 см, на бывших кладбищах и свалках – 25 см.

Санитарно-бактериологическое исследование включает определение:

● коли-индекса (количество бактерий кишечной палочки БГКП в 1 г почвы), посевом разведения почвы 1:10 на 5 чашек со средой Эндо;

● индекса энтерококков (количества энтерококков в 1 г почвы), посевом разведения почвы 1:10 на 5 чашек с сывороточно-теллуритовым агаром;

● патогенных бактерий (наличие колоний с зоной βгемолиза), посевом разведения почвы 1:10 на 5 чашек с кровяным агаром;

● сальмонелл, посевом 1 г образца на селенитовый бульон.

Посевы выдерживают 24 часа, подсчитывают количество колоний. Результат анализируют по таблице 9.

 

Таблица 9 – Категории загрязненности почв

 

Категория загрязненности	Количество колоний БГКП	Количество колоний энтерококков	Патогенные бактерии
Чистая	1-9	1-9	Нет
Загрязненная	10 и больше	10 и больше	Есть

 

При наличие роста на селенитовой среде исследования продолжают: делают посевы на среду Эндо, отсевают бесцветные колонии, идентифицируют выделенную культуру по биохимическим, протеолитическим и антигенным свойствам.

Способность почвы к самоочищению обусловлена:

● деятельностью гнилостных бацилл и бактерий разлагать белковые соединения животного, растительного происхождения;

● минерализацией образующигося при гниении аммиак нитрифицирующими бактериями;

● активностью целлюлозолитических бактерий в аэробных и анаэробных условиях разлагать клетчатку, минерализовать образующиеся соединения.

 

Круговорот азота

Почва – среда обитания многочисленных микробов, которые осуществляют круговорот, N,C,H, S,P,Fe и др. элементов. Такие процессы повышают плодородие почвы.

В почве много возбудителей, длительно хранятся в ней споры таких возбудителей как столбняк, ботулизм, эмкар, злокачественный отек.

Больше всего микробов в черноземных почвах, в неплодородных – мало.

Важное значение для плодородия имеет круговорот азота, его осуществляют микроорганизмы в несколько процессов.

Начинается круговорот гниением или аммонификацией.

Аммонификация – (гниение) разложение растительного, животного белка.

В аэробных условиях белок разлагается с образованием преимущественно: NH₃, CO₂ , H₂O, сульфатов, некоторая часть NH₃ улетучивается и разлагается до молекулярного N₂ и молекулярного Н₂, остальная часть – усваивается бактериями.

Гниение в аэробных условиях проводят: - Bacillus subtilis – сенная палочка; Bac.mycoides – корневидная бацилла; Bac. мesentericus- картофельная палочка; Bac.megaterium – капустная палочка; Proteus vulgaris – вульгарный протей, имеет факультативный тип дыхания, но тяготеет к аэробным условиям; Bac.cereus; E.coli – кишечная палочка.

Перечисленные микробы имеют набор протеолитических ферментов протеаз и пептидаз, с помощью которых расщепляют белки до полипептидов и олигопептидов. Образовавшиеся аминокислоты преобразуются дезаминированием, декарбоксилированием, переаминированием, в результате образуется NH₄ ⁺ , СО₂ и вода.

В анаэробных условиях белки также под действием протеаз и пептидаз разрушаются до аминокислот, которые подвергаются декарбоксилированию, переаминированию, дезаминированию до NH₄ ⁺ , СО₂,аминов, Н₂ S, воды и органических кислот.

При гниении белков животного происхождения в анаэробных условиях вместо аминов чаще образуются диамины или птомаины, ядовитые соединения, из которых самый ядовитый кадаверин в совокупности их называют трупным ядом.

Гниение в анаэробных условиях проводят: Сl. рutrificum; Cl.sporogenes.

Многие виды гнилостных бактерий, такие как протеи, E.coli, Bacillus subtilis, Bac.cereus относят к условно – патогенным бактериям, способным вызывать гнойно – септические процессы у ослабленных (переохлаждением, потерей крови, бескормицей) взрослых животных и молодняка первых дней жизни. Способ их проникновения: через раны, пищеварительный тракт. Поэтому ослабленных, новорожденных надо защищать от гнилостных бактерий почвы, применяя санитарно – гигиенические мероприятия при кормлении, оказании хирургической помощи.

Животные, люди выделяют много мочи, ее состав мочевина, мочевая, гиппуровая кислоты, составные части мочи преобразуются микробами, гиппуровая и мочевая кислоты подвергается гидролизу. Больше всего в моче – мочевины, ее преобразуют уробактерии, они содержат фермент уреазу, с помощью которого мочевину подвергают гидролизу.

СО(NH ₂ ) + 2H₂O= (NH₄)2CO₃  углеаммиачная соль распадается до (NН₄)2CO₃ →2NH₃ + CO₃ + H₂O.

Уробактерии могут размножаться при рН 9-10, к ним относят Micrococcus ureae, Sporosarcina ureae, в анаэробных условиях расщепляет мочевину Bac.pasteurii.

Мочевина может образовываться при распаде аргинина, ее образуют и накапливают шляпные грибы (шампиньоны), сама мочевина растениями не усваивается. 

Аммиак, образующийся при гниении, очень быстро окисляется.

Процесс окисления аммиака до нитритов и нитратов называют нитрификацией.

Впервые микробов - нитрификатов, окисляющих аммиак, выделил С.Н. Виноградский в 1890 – 1892 гг. Было установлено, что первую фазу нитрификации, т.е. окисление аммиака до нитритного кислотного остатка NH₄⁺ +11/2O₂ →NO₂ ^- +2H +H₂O

осуществляют бактерии четырех родов Nitrosomonas, Nitrosocystis, Nitrosolobus, Nitrosospira.

Вторую фазу нитрификации, т.е. окисление 

NO2-+ 1,5O2→NO3 до кислотного остатка азотистой кислоты в кислот-

ный остаток азотной кислоты проводят бактерии из рода Nitrobacter.

Энергию, образованную за счет окисления кислотных остатков нитрифицирующие бактерии используют для ассимиляции СО2, т.е. все нитрифицирующие бактерии аутотрофы, аэробы, NH₃ – субстрат для дыхания.

Образующие азотистая и азотные кислоты усваиваются растениями, но большая часть нитритных и нитратных кислотных остатков превращается в соли с помощью побочных химических реакций, нитриты и нитрата полностью усваиваются растениями, стимулируют урожайность растений, содержание белка, каротина, витаминов группы В.

Известны гетеротрофные микроорганизмы, способные осуществлять нитрификацию, к ним относят псевдомонады (синегнойная палочка), коринобактерий, нокардии (актиномицеты) и грибы из рода Fusarium,они могут окислять аммиак а также амины, амиды.

Усиленная нитрификация приводит к закислению почв. В природе существует обратный процесс.

Процесс восстановления нитратов с выделением N₂ или закиси азота N ₂ O называется денитрификацией.

Проходит денитрификация в анаэробных условиях

при участии таких бактерий: Pseudomonas denitrificans; Ps.flurescens; Ps.stutreri; Micrococcus denitrificans.

Перечисленные микробы в анаэробных условиях имеют нитратное дыхание, т.е. неорганический субстрат окисляется кислородом нитрата.

C₆  H ₁₂ O6→ 4NO₃^- → 6CO₂+ 6H₂O+2N₂+O

Процесс денитрификации сдерживает закисление почв, что полезно.

Очень бурно денитрификация идет во влажной, уплотненной почве, от чего потери азотсодержащих веществ. Устраняют денитрификацию культивированием, рыхлением. 

Среди денитрифицирующих гетеротрофных бактерий есть также условно патогенные, способные вызывать гнойно – септические заболевания: Pseudomonas aeruginosa, Ps.fluorescens и др.

Плодородие почвы обусловлено и зависит от уровня фиксации азота бактериями.

Процесс восстановления молекулярного азота до аммиака называют азотофиксацией проводят многочисленные микробы.

N₂ + AH₂ + ATФ → NH₃ +A +AДФ +P^-

NH ₃ – вступает во взаимодействие с кетокислотами бактерий, образуются аминокислоты. 

Микробы, усваивающие N₂, называют азотфиксаторами. Азотфиксаторы подразделяют: на

● свободноживущиеt: Asotobacter chroococcum, бактерии из группы Beijrinckia в честь первооткрывателя Бейеринка в

1901 г, он выделил Asotobacter сhroococcum,

CL.pasteurianum,выделен Виноградским 1893 г. Klibsiella и др.;

● живущих в симбиозе с растениями: клубеньковые бактерии из рода Rhirobium, они живут в симбиозе с бобовыми. Бактерии из рода Azospirillum живут в симбиозе со злаковыми травами. Актиномицеты - с кустарниками.

Клубеньковые бактерии внедряются в молодые корни – волоски, приживаясь размножаются, образуют наросты, внутри которых клубеньковые бактерии крупные, грушевидной, сферической или ветвистой формы - бактероидные формы, активно восстанавливающие азот и выделяющие в сосудистую систему растений аммиак, который взаимодействует с оксикислотами с образованием аминокислот.

Азотофиксаторы интенсивно обогащают почву азотистыми соединениями, входят в состав микробных землеудобрительных препаратов. 

Микробные землеудобрительные препараты

Применяют для повышения плодородия почвы, повышения урожайности.

Нитрагин (1896г Ноббе, Гильтнер) - культура клубеньковых бактерий в меловой среде. Применяют под кормовые бобовые: люцерну, люпин, горох, клевер, обязательно указывают название культуры. Нитрагином обрабатывают семена перед посадкой, вначале смачивают, потом смешивают с препаратом.

Азотобактерин – содержит Asotobacter chroococcum, применяют под кукурузу, томаты, зерновые, обрабатывают семена. 

Ризоторфин – содержит клубеньковых бактерий в торфяной среде, применяют под люпин, сою, люцерну, клевер, указывают название культуры.

Фосфобактерин содержит Bac. megaterium var.phosphaticum способную разрушать фосфоорганические соединения и переводить их в доступную для растений форму, применяют под капусту.

Препарат АМБ компост из торфа, раздробленного известняка, фосфоритной муки, маточной культуры (гнилостных, расщепляющих целлюлозу бактерий, автохтонной микрофлоры) применяют в закрытом грунте, для окультуривания почв северной зоны.

Бактериальные землеудобрительные препараты стимулируют рост растений, образование и накопление витаминов, белка. В настоящее время в РФ выпускают только ризоторфин.

 

Круговорот углерода

Разложение клетчатки - целлюлозы осуществляется с помощью микроорганизмов, которых называют целлюлозолитическими.

Самый распространенный полисахарид растительного мира – клетчатка, содержит 50% углерода. Разлагается целлюлозолитическими микробами. На дне водоемов, в

болотах, глубоких слоях почвы идет анаэробное расщепление клетчатки с помощью: Cl.omelianskii; 

Cl.cellobipolarae; Cl.thermocellum

Перечисленные микроорганизмы имеют ферменты целлюлазу и целлобиазу, катализирующие гидролиз клетчатки n(C₆H₁₀O₅) +nH₂O → n(C₁₂H₂₂O₁₁) + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

Глюкоза преобразуется до спиртов, органических кислот, а затем распадается до СН4  (метана). 

Возбудителей анаэробного расщепления клетчатки открыл в 1902 году В.Л. Омелянский.

Большое количество клетчатки находится в поверхностных, хорошо аэрируемых слоях почвы, где ее расщепляют микробы из родов: Cytophaga; Cellulomonas; Myxococcaceae; грибы из рода Fusarium, Тrichoderma, Aspergillus, Penicillium; актиномицеты Streptomyces, Micromonospоra.

Перечисленные микроорганизмы имеют ферменты целлюлазу, целлобиазу, они подвергают гидролизу клетчатку:

n(C6H10O5) +nH2O→n(C12H22O11) + nH2O→nC6H12О6, превращая глюкозу в оксикислоты, используемую

клубеньковыми бактериями для превращения в аминокислоты.

Часть глюкозы превращается в уроновые, гуминовые кислоты, которые идут на формирование гумуса. 

Аэробные целлюлозолитические бактерии рода Cytophaga были открыты в 1918 г. Хутчинсом, Клейтоном. 

 

Микрофлора воды, санитарно-бактериологическая оценка

Вода – естественная среда обитания всех свободноживущих микроорганизмов. На поверхности обитают аэробные и факультативные микроорганизмы, на дне, больших глубинах – анаэробные.

По происхождению различают воды: атмосферные, наземные, подземные.

Атмосферные в виде дождя, снега, очень загрязнены, можно использовать только для полива растений;

Наземные: реки, озера, пруды, которые используют для водоснабжения и зон отдыха;

Подземные: ▪почвенные – временные очень загрязнены;

▪ грунтовые имеют нижний водоупорный слой, постоянные, на них сооружают колодцы, они также загрязнены микроорганизмами; 

▪ межпластовые располагаются на больших глубинах, имеют верхний и нижний водоупорные слои, не содержат микроорганизмы, напорные межпластовые воды называют артезианскими, межпластовые воды используют для водоснабжения;

Родники - грунтовые воды, ключи - межпластовые воды на поверхности почвы, используют для питья и водопоя животных.

Питьевая вода, а также предназначенная для зон отдыха, рыбохозяйственных целей, приготовления лекарств подлежит санитарной оценке по ГОСТ 2874 -82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством» и по МУК 4.2.1018-01. Определяют следующие микробиологические критерии качества питьевой воды:

● КМАФАнМ – количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов в 1 мл воды;

● Коли индекс - количество БГКП в 1 л воды;

● Коли-титр – наименьший объем воды, в котором обнаруживается одна клетка БГКП.

КМАФАнМ (микробное число) исследуемого образца определяют глубинным посевом 1 мл воды и разведений: 1:10, 1:100 в расплавленный и охлажденный агар для МАФАнМ микроорганизмов в чашках Петри. После застывания среды чашки Петри с посевами помещают в термостат и инкубируют при 37⁰ С в течение 24 часов. Учитывают результаты, подсчитывая колонии, умножая на разведения, сумму делят на количество учтенных разведений. Результат выражают КОЕ в 1 мл (см³) исследуемой воды. Анализируют результаты, сравнивая показатели с нормативами таблицы 10.