Микрофлора почвы

 

1.3 Факторы, влияющие на качественный и количественный состав микроорганизмов почвы.

 

     На численность и вещевой состав микроорганизмов влияют следующие факторы:

1. Тип почвы (тундровая,  подзолистая, черноземная, сероземная).

Наиболее богаты микроорганизмами черноземные почвы, в которых  до 10% органических веществ от сухого веса почвы.

В 1 г черноземной почвы  более 3,5 млн микробных клеток. На микробный пейзаж в таких почвах влияет обильная растительность с богатой корневой системой. Корни выделяют в почву белковые и азотистые вещества, минеральные соли, органические кислоты, витамины. В результате этого вокруг корней создаются ризосферы, т. е. скопления микроорганизмов.

Микроорганизмы, в свою очередь, влияют на биохимические процессы в  почве, на плодородие. Истощенные, гористые и песчаные почвы бедны микроорганизмами. В таких почвах органических веществ 1% от сухого веса почвы.

2. Влажность почвы.

Во влажных почвах микроорганизмы размножаются лучше, чем в сухих, но в почвах торфяных болот, несмотря на большое количество влаги и органических веществ (до 50%), микроорганизмов мало, так как эти почвы имеют кислую реакцию и в них проявляется антагонистическое влияние мхов.

3. Аэрация.

Почвы, богатые влагой, плохо  аэрируются. В этих условиях преобладают  анаэробы, а песчаные почвы аэрируются лучше, поэтому в них больше аэробов.

4. Температура почвы.

В теплые периоды года микроорганизмов  во много раз больше, чем зимой. Зимой развитие микроорганизмов  прекращается, и они погибают. Наблюдаются  суточные колебания количества микроорганизмов  в почве. Наиболее благоприятная  температура 20—30°С, а при температуре 10°С и ниже развитие замедляется.

5. Адсорбционная способность  почв.

Наибольшая адсорбирующая  способность почв наблюдается у  горноземных (гумусовых), она зависит от содержания в почве илистых частиц, количества средней и мелкой пыли, рН почвы. Эти почвы богаты кальцием. Характер почв влияет и на глубину проникновения микроорганизмов.

В более влажных северных почвах жизнь микроорганизмов как  бы «прижата» к поверхности, а  в легких, щелочных южных почвах — жизнь микроорганизмов «углубляется». Они могут быть обнаружены на глубине 10 м и более.[6]

 

1.4 Физиологические группы микроорганизмов.

 

     В составе микрофлоры почвы принято выделять так называемые физиологические группы микроорганизмов, которые участвуют в различных процессах и на разных этапах постепенного разложения органических веществ.

Бактерии-аммонификаторы, являющиеся гнилостными микроорганизмами, вызывают гниение остатков растений, трупов животных, разложение мочевины. В процессе гниения участвуют аэробные бактерии-B. Subtilis, B. Mesentericus, бактерии рода Proteus, грибы рода Aspergillus, Mucor и др.

Нитрифицирующие бактерии, которые обладают автотрофными свойствами и исключительной специфичностью. При  их деятельности азотистая кислота  окисляется до азотной и превращается в нитраты.

Азотфиксирующие бактерии, которые обладают исключительной способностью усваивать из воздуха атмосферный  азот и в процессе жизнедеятельности  образуют из молекулярного азота  белки и другие органические соединения азота, которые используются растениями.

Бактерии, расщепляющие клетчатку, вызывающие различные виды брожений, наблюдаемые при разложении микробами  органических соединений углерода (молочно-кислое, спиртовое, масляно0кислое, уксусное, пропионовое).

Бактерии, участвующие в  круговороте серы, железа, фосфора  и других элементов- серобактерии, железобактерии, разнообразные виды которых осуществляют окисление и восстановление этих соединений в природе.

С выделениями человека и  животных, с различными хозяйственно-бытовыми и промышленными отходами в почву  поступает большое количество разнообразных  микроорганизмов. Преобладающе флорой являются анаэробы до 96% всех видов: бифидобактерии, лактобактерии, пептококки, бактероиды; в меньшем количестве встречаются эшерихии, энтерококки, протей, клостридии и другие микроорганизмы.

Попадая в почву, представители  нормальной микрофлоры тела человека и животных, а также и патогенные микроорганизмы, как правило, длительно  не выживают и рано или поздно погибают. Одноко многие представители нормальной флоры человека вступают в биоценоз почвы, участвуют в ее биохимических процессах, а отдельные виды бактерий остаются постоянными обитателями почвы. На сроки выживания патогенных бактерий в почве оказывают влияние многие факторы: состав и тип почвы, температура, влажность, воздействие атмосферных осадков.

К первой группе патогенных микроорганизмов. Постоянно обитающих в почве, относится небольшое количество микроорганизмов. Среди особое внимание заслуживают клостридии ботулизма, которые попадают в почву с испражнениями человека и животных, образуя споры, остаются в ней неопределенно долго.

Вторая группа включает спорообразующие патогенные микроорганизмы (бациллы сибирской язвы, клостридии столбняка, газовой гангрены), которые попадают в почву с фекалиями человека и животных, а также с трупами погибших животных. Почва для них является вторичным резервуаром, поскольку при благоприятных условиях клостридии могут размножаться и сохраняться в виде спор длительное время.

В третью группу включены патогенные микроорганизмы, попадающие в почву с выделениями человека и животных и сохраняющиеся в течение нескольких недель и месяцев. Все эти микроорганизмы- сальмонеллы, шигеллы, вибрионы, бруцеллы, лептоспиры и др. не образуют спор и поэтому быстро гибнут в результате воздействия различных физических и биологических факторов. Особенное влияние на выживание патогенных микроорганизмов оказывают антагонистические свойства представителей микрофлоры почвы. Именно на этом свойстве микрофлоры основаны работы, направленные на повышение антибиотических свойств почвы. Простое озеленение травами территорий населенных мест, способствующее размножению бактерий-актиномицетов, улучшает антибактериальные свойства и повышает активность самоочищения почвы.

Таким образом, естественные процессы, протекающие в почве  под влиянием ее микрофлоры, обусловливают  самоочищение почвы от попавших в  нее микроорганизмов, обезвреживание и уничтожение нечистот. При правильном управлении этими процессами опасность передачи инфекционных болезней через почву может быть сведена к минимуму.

Основная масса патогенной микрофлоры в почве постепенно отмирает, однако длительность переживания патогенной микрофлоры зависит от следующих  факторов: свойств микроба; типа почв; температуры и влажности почв; микробов биоцинеозов; бактериофагов; антагонистов-сапрофитов; микроорганизмов, продуцирующих антибиотики; от токсикоза почв.

В почвах периодически появляются токсические вещества, их природа  не совсем изучена, но предполагается, что это метаболиты некоторых  микроорганизмов. Токсические вещества почвы губительно действуют на микроорганизмы почвы, в том числе и на полезную микрофлору.

Дизентерийная палочка при 18°С выживает в различных типах почв от 3 до 65 дней, S. typhi и paratyphi — 19—101 день.

Споровая микрофлора сохраняется  дольше, даже годами и, напротив, холерные вибрионы, палочки чумы, бруцеллеза, вирусы полиомиелита — от нескольких часов до нескольких месяцев.[7]

 

1.5 Процессы самоочищения в почве.

 

      При попадании в почву органических веществ сразу же повышается общее микробное число (ОМЧ), а также общее число сапрофитов (ОЧС). Обычно в грязных почвах ОМЧ ОЧС, а в чистых ОМЧ = ОЧС или ОЧС ОМЧ. Сначала размножаются гетеротрофы, обладающие очень высокой ферментативной активностью и представленные семейством кишечных, псевдомонад, аэромонад, аэромобактерий и др. В этот период в почве много фекальных бактерий (бактерий группы кишечной палочки — БГКП, энтерококки, Cl. perfringens), много протеолитов, разлагающих белки, пептоны, желатина, много аммонификаторов, т. е. микробов, расщепляющих белки до NH3.

В процессе самоочищения почвы  все время меняется состав микрофлоры. По мере повышения кислотности в  почве появляются ацидофильные микроорганизмы: молочнокислые бактерии, дрожжи, грибы, плесени, актиномицеты.

По мере накопления аммиака  в почве начинают размножаться нитрификаторы, т. е. микроорганизмы, окисляющие МН3 до нитритов и нитратов. Эти микроорганизмы завершают цикл превращений органических веществ в неорганические.[8]

За окисление NH3 до HNO2 ответственны нитрозобактерии (Nitrozomonas, Nitrosaspira), а за окисление HNO2 в HNO3 — нитробактерии.

Одновременно с процессами нитрификации идут процессы денитрификации, т.е. восстановление нитратов в нитриты, а далее в газообразный азот. На этом этапе ОМЧ почвы становится низким. Видовой состав и численность  микрофлоры стабилизируется. Активные вегетативные формы спорообразующих бактерий и грибов уступают покоящимся спорам бацилл, актиномицетам, грибам.

В чистых почвах всегда доминируют покоящиеся споры. Спорообразование всегда говорит о законченных процессах  минерализации почвы.

Сочетание ОМЧ и нитрификаторов используют для распознавания и отличия чистых почв от почв, бывших загрязненными, но находящихся на стадии минерализации. Для них характерно низкое ОМЧ, но высокое число нитрификаторов.

То же самое можно сказать  и при сопоставлении общего числа  сапрофитов и процентов споровых аэробов. Если процент споровых форм к ОЧС высок (40—60%), то это характерно для чистых почв, если же низок (25%), то почва загрязнена. Если к вышеперечисленным  показателям добавить еще определение  БГКП, Cl. perfringens, термофилы, то для самого свежего загрязнения характерна большая обсемененность почвы БГКП, Cl. perfringens, термофилами и отсутствие нитрификаторов.

Чуть позже, когда начинаются процессы самоочищения, наряду с кишечными  бактериями начинает нарастать количество нитрификаторов.

В процессе самоочищения почвы  происходят изменения в показателях: наиболее быстро отмирает кишечная палочка. Обнаружено, что в сильно загрязненной почве титр БГКП увеличивается за 4,5 месяца с 10"5'-6 до ЮЛ или 1 г, титры Cl. perfringens и нитрификаторов были еще низкими. Такое соотношение показателей говорит об очищении почвы только от кишечных палочек и патогенных бактерий семейства кишечных и об интенсивных процессах самоочищения.

Через 9—11 месяцев в супесчаных почвах ОМЧ уменьшается от нескольких миллионов до нескольких тысяч микробных  клеток в 1 г. Титры нитрификсаторов резко увеличивались. Высокие титры всех показателей говорят о законченных процессах самоочищения.[9]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. САНИТАРНАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ.

 

Почва — одна из главных составляющих природной  среды, которая благодаря своим  свойствам (плодородие, самоочищающая способность и др.) обеспечивает человеку питание, работу, здоровую среду обитания. Нарушение этих процессов, вызванное загрязнением, может оказать неблагоприятное влияние на здоровье людей и животных. Наблюдается распространение инфекционных и инвазионных заболеваний, ухудшение качества продуктов питания, воды, водоисточников, атмосферного воздуха. Это понимание почвы, как одного из главных компонентов окружающей среды, от которого зависят условия жизни и здоровья населения, требует большого внимания к ее санитарной охране.

Санитарное состояние  почвы — совокупность физико-химических и биологических свойств почвы, определяющих качество и степень  ее безопасности в эпидемическом  и гигиеническом отношениях.

Опасность загрязнения  почв определяется уровнем ее возможного отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые продукты и прямо или опосредованно  на человека, а также на биологическую  активность почвы и процессы самоочищения.

Санитарная характеристика почв населенных мест основывается на лабораторных санитарно-химических, санитарно-бактериологических, санитарно-гельминтологических, санитарно-энтомологических показателях.

По эпидемическим  показаниям можно проводить индикацию  и выделение из почвы патогенных микроорганизмов, в распространении  которых почва играет важную роль.[10]

Результаты обследования почв учитывают при определении  и прогнозе степени их опасности  для здоровья и условий проживания населения в населенных пунктах, разработке мероприятий по их рекультивации, профилактике инфекционной и неинфекционной заболеваемости, схем районной планировки, технических решений по реабилитации и охране водосборных территорий, при решении очередности санационных мероприятий в рамках комплексных природоохранных программ и оценке эффективности реабилитационных и санитарно-экологических мероприятий и текущего санитарного контроля за объектами, косвенно воздействующими на окружающую среду населенного пункта.

Оценка санитарного  состояния почвы проводится по результатам  анализов почв на объектах повышенного  риска (детские сады, игровые площадки, зоны санитарной охраны и т. п.) и  в санитарно-защитных зонах по санитарно-бактериологическим показателям:

1) косвенным, которые характеризуют интенсивность биологической нагрузки на почву. Это — санитарно-показательные организмы группы кишечной палочки (БРКП, коли-индекс) и фекальные стрептококки (индекс энтерококков). В крупных городах с высокой плотностью населения биологическая нагрузка на почву очень велика, и как следствие, высоки индексы санитарно-показательных организмов.