Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии
На правах рукописи
Иванов александр аркадьевич
Создание и использование новых биопрепаратов для деструкции органических отходоВ и
ПОВЫШЕНИЯ СОХРАННОСТИ животных
03.01.06 - б иотехнология (в том числе бионанотехнологии)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
Ульяновск - 2012
Работа выполнена в ФГБУ Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности (ФГБУ ФЦТРБ-ВНИВИ, г. Казань)
Научный консультант | доктор биологических наук, профессор ТРЕМАСОВ МИХАИЛ ЯКОВЛЕВИЧ |
Официальные оппоненты: | РОМАНОВА ЕЛЕНА МИХАЙЛОВНА доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой биологии, ветеринарной генетики, паразитологии и экологии ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина |
ЕРЕМЕЦ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ доктор биологических наук, профессор, заместитель директора по НИР ГНУ Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт биологической промышленности | |
ЕЖКОВА АСИЯ МАЗЕТДИНОВНА доктор биологических наук, заведующая отделом животноводства ГНУ Татарский научно - исследовательский институт агрономии и почвоведения РАСХН |
Ведущее учреждение ГНУ Всероссийский научно - исследовательский институт ветеринарной санитарии, гигиены и экологии РАСХН
Защита состоится л12 октября 2012 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д-220.065.01 при ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина по адресу: 432017, г. Ульяновск, бульвар Новый Венец, 1, тел. (8422) 44-30-58; факс 44-30-72, e-mail: kormlen@yandex.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина, а с авторефератом на сайте www.vak.ed.gov.ru
Автореферат разослан л______ __________ 2012 года.
Учёный секретарь
диссертационного совета Пыхтина Лидия Андреевна
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Приоритетный национальный проект Развитие агропромышленного комплекса - ориентирует российскую науку на привлечение инновационных и наукоемких технологий, способных обеспечить население качественной, полноценной и безопасной продукцией растениеводства и животноводства в контексте решения общегосударственной проблемы продовольственной безопасности.
Интенсивное развитие животноводства и птицеводства в России, безусловно, сопряжено с наращиванием поголовья сельскохозяйственных животных, однако проблема утилизации органических отходов их жизнедеятельности (навоза и помета) до настоящего времени не решена (Смирнов А.М., 2004; Тюрин В.Г., 2004; Лысенко В.П., 2011; Архипченко Н.А., 2011; Матросова Л.Е., 2005, 2012) и порождает новый круг проблем, обусловленных формированием в зонах животноводческих комплексов и птицефабрик значительных территорий с повышенным уровнем биологической опасности (Шоль В.Г., 1999; Малик Н.И. и др., 2003; Салеева И.П. и др., 2007; Панин А.Н. и др., 2012).
Вокруг животноводческих предприятий накапливаются огромные залежи навоза и помета, отличающиеся высоким содержанием экологически опасных компонентов, в частности: тяжелых металлов, пестицидов, микотоксинов, медикаментозных средств, возбудителей инфекционных и инвазионных болезней, радиоактивных веществ, аммиака, сероводорода, меркаптана, фенола (Тремасов М.Я., 2010; Андреев А.Ю., 2011). Внесение такого навоза и помета в почву без предварительной обработки неприемлемо.
По данным Всемирной организации здравоохранения навоз является источником передачи более 100 возбудителей опасных для человека и животных болезней (Романенко Н.А., 1981). Общеизвестно, что возбудитель сальмонеллеза в навозе сохраняет свою жизнеспособность 92-157 сут., туберкулёза - 457 сут., листериоза - более 160 сут., вирус болезни Марека - более 6 месяцев; яйца и личинки гельминтов в свином навозе сохраняются 12-15 мес., крупного рогатого скота - 7-8 месяцев. После внесения необработанных органических отходов почва в значительной степени обсеменяется микрофлорой, что повышает уровень ее биологической опасности (Тюрин В.Г., 2004; Матросова Л.Е., 2010). Кроме того, использование органических отходов без переработки нецелесообразно, т.к. сопровождается снижением содержания азота до 50-60% (Мыц Е.А. и соавт., 1996; Фомин Ю.И., 1996; Morse Д., 1994).
Существует прямая зависимость содержания техногенных экотоксикантов в тканях организма с наличием их в почве. Экотоксиканты повышают нагрузку на иммунную систему, вызывают иммунодефицит, в результате возрастает заболеваемость, уменьшается сохранность и продуктивность животных. Получаемое в результате этого некачественное, неполноценное, опасное питание приводит к росту заболеваемости среди населения, в том числе хронических инфекций.
В настоящее время ускоряется тенденция деградации и истощения почвы, теряется ее продуктивная сила, разрушается природная среда. Среду обитания, водные источники загрязняют сточные воды промышленных предприятий крупных городов, бытовые и хозяйственные отходы. Ил из очистных сооружений содержит органические компоненты, которые могут служить благоприятной средой для развития патогенной микрофлоры. Вероятными и опасными источниками загрязнения окружающей среды являются тяжелые металлы, пестициды и другие токсические соединения (Дорожкин В.И., 2010; Menzi H. et.al., 1995). Промышленные, коммунальные выбросы, отходы сельскохозяйственных предприятий, разливы нефти и нефтепродуктов загрязняют всю пищевую цепочку человека, поскольку их принимает на себя почва, сельскохозяйственные угодья и пастбища, которые служат основой для производства сельскохозяйственной продукции и продуктов питания (Протасов В.Ф. и др., 1995).
Учитывая вышеизложенное, следует отметить, что в современном индустриальном обществе существует острая необходимость в эффективных средствах восстановления экологического равновесия. Решение экологических проблем напрямую связано с развитием прикладной биотехнологии, нацеленной на создание средств реабилитации природной среды. Современные биотехнологии, основанные на использовании микроорганизмов, участвующих в биотрансформации органических отходов животноводства в экологически чистое удобрение, способны обеспечить возрождение почвенного плодородия, существенно повысить урожайность сельскохозяйственных культур, снизить до безопасного уровня содержание экотоксикантов техногенного и природного происхождения.
Биотехнологические препараты, созданные на основе консорциумов эффективных микроорганизмов, способных осуществлять очистку стоков, почв, сельскохозяйственных угодий, пастбищ от комплекса поллютантов является актуальными и широко востребованными.
Результатом настоящей диссертационной работы явилась разработка технологии лабораторного, полупромышленного и промышленного производства эффективных биотехнологических препаратов, представляющих собой устойчивый самоорганизующийся консорциум микроорганизмов - деструкторов, существенно ускоряющих ферментацию и биотрансформацию органических отходов животноводства (навоза) и птицеводства (помета) в высокоценное органическое удобрение вне зависимости от сезона. При создании препарата были использованы штаммы микроорганизмов, выделенные на базе ФЦТРБ-ВНИВИ (г. Казань). При внедрении в практику, особое внимание было уделено исследованию биобезопасности препаратов, повышению их эффективности, поиску новых форм, способов и областей применения.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилась разработка биотехнологий получения эффективных препаратов-деструкторов органических отходов для реабилитации почвы, а также создание и апробация препаратов для повышения сохранности животных.
Для реализации поставленной цели были определены следующие задачи:
- Провести поиск культур микроорганизмов, обладающих деструк-тивными свойствами.
- Изучить морфологические, культуральные и биохимические свойства отобранных микроорганизмов, обладающих свойствами ускорять процессы ферментации органических отходов.
- Изучить показатели безопасности ускорителя ферментации с оценкой острой, субхронической, хронической токсичности, аллергенных, эмбриотоксических и тератогенных свойств.
- Сконструировать консорциумы микроорганизмов для создания препаратов-деструкторов органических отходов, разработать технологические процессы их лабораторного и полупромышленного производства.
- Разработать на основе биотехнологических приемов различные формы биопрепаратов - ускорителей ферментации для утилизации органических отходов сельскохозяйственных предприятий, бытовых и коммунальных отходов, нефти и нефтепродуктов, технологии их применения.
- Оценить в лабораторных и производственных условиях эффективность препаратов - ускорителей ферментации при обработке органических отходов различной природы.
- Оценить эффективность ускорителей ферментации на активность роста растений (зерновых, овощей) и реабилитации почвы.
- Разработать на основе биотехнологии препараты для повышения сохранности животных.
- Экономически обосновать разработку и внедрение в АПК биологических методов утилизации органических отходов и получение экологически чистой сельскохозяйственной продукции и продуктов питания.
- Разработать НД на производство и применение ускорителей ферментации.
Научная новизна работы. Из почвы, сенного настоя выделены и отобраны микроорганизмы - деструкторы органических отходов сельскохозяйственного производства, бытовых и промышленных отходов, нефти и нефтепродуктов, сточных вод, воды из различных водоемов и источников; разработаны высокоэффективные препараты - ускорители ферментации, различные формы и технологии получения и инструкции по использованию ускорителей ферментации, а также схемы их применения. Штаммы ускорителей ферментации паспортизированы и депонированы. Препараты ускорители ферментации не обладают токсическими свойствами, отдаленными последствиями, являются экологически безопасными. Установлена их высокая эффективность обезвреживания, утилизации органических отходов в течение всего года, независимо от погодных и сезонных условий. Показано положительное влияние ускорителей ферментации УФ-1 и Экос на рост, развитие зерновых и овощных культур, с повышением урожая этих культур до 20%.
Внесение в почву удобрения, полученного с помощью ускорителей ферментации УФ-1 и Экос, способствует реабилитации почвы, повышению содержания почвенного гумуса. С помощью биотехнологических приемов созданы средства лечения и профилактики легочных и желудочно-кишечных болезней молодняка. Проведено экономическое обоснование разработки и применения ускорителей ферментации при переработке органических отходов и реабилитации почвы.
По материалам диссертации разработан препарат для переработки органических отходов животноводства и птицеводства Экос (Патент на изобретение № 2425016 от 27 июля 2011 г.). Получены положительные решения на выдачу патентов на изобретения: Способ получения сыворотки крови взрослого крупного рогатого скота для культивирования клеток животных и человека (Заявка №2011115490/10 от 19.08.2011 г.); Полиспецифическая гипериммунная сыворотка против рото-коронавирусного гастроэнтерита и эшерихиозной диареи поросят (Заявка №2010151702/15 от 15.12.2010 г.); Способ получения сыворотки крови плодов коров для культивирования клеток животных и человека (Заявка №2011126222/15 от 24.06.2011 г.).
Практическая ценность работы заключается в том, что на основе комплексных исследований решена крупная научная проблема в области биотехнологии, токсикологии и ветеринарной медицины, имеющая важное народно-хозяйственное значение. Научно обосновано получение и применение эффективных препаратов-деструкторов органических отходов для реабилитации почвы, а также лекарственных средств и биопрепаратов для повышения сохранности животных. По результатам исследования разработаны 14 нормативных документов, утвержденных в установленном порядке:
1. Санитарно-микологическая оценка кормов и улучшение их качества. МСХ РФ. - М.: изд-во Росинформагротех. 2006. -31 с.
2. Рекомендации по диагностике, лечению и профилактике отравлении животных солями тяжелых металлов и другими токсическими элементами. МСХ РФ. - М.: изд-во Росинформагротех. 2006. -35 с.
3. Средство для биодеградации и обезвреживания навоза и помета. Технические условия от 7 августа 2007 г. - 8с.
4. Инструкция по применению средства для биодеградации и обезвреживания навоза и помета (утв. зам. руководителя Россельхознадзора от 7 августа 2007 г.).-2с.
5. Методические рекомендации по применению энтеросорбентов при отравлениях животных (утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН). М.; 2010. -30 с.
6. Методические рекомендации по безопасности кормового, продовольственного сырья и продуктов питания (утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН). М.; 2011. -47 с.
7. Методическое пособие по лечению и профилактике комбинированных поражений животных ионизирующим излучением, микотоксинами и солями тяжелых металлов (утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН). М.; 2011. - 47с.
8. Методические рекомендации по применению пробиотиков при отравлениях животных (утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН). М.; 2011.-44с.
9: Сыворотка полиспецифическая против рота-, коронавирусного гастроэнтерита и эшерихиозной диареи поросят. Технические условия (ТУ 9389-013-00492374-2011), (утв. директором ФГБУ ФЦТРБ-ВНИВИ 11.10.2011г. и согласованы нач. ГУВ КМ РТ 14.10.2011г.)- 17с.
10. Инструкция по применению сыворотки полиспецифической против рота-коронавирусного гастроэнтерита и эшерихиозной диареи поросят (утв. директором ФГБУ ФЦТРБ-ВНИВИ 11.10.2011г. и согласовано нач. ГУВ КМ РТ 14.10.2011г.).-3с.
11. Органическое удобрение на основе ускорителей ферментации УФ-1 и Экос. ТУ 2189-001-2781003-2012. - 11с.
12. Методическое пособие по переработке органических отходов животноводческих и птицеводческих предприятий в экологически чистое удобрение (утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН). М.; 2012 - 26с.
13. Методическое пособие: диагностика, профилактика и лечение сочетанных отравлений животных вторичными метаболитами микроскопических грибов рода Fusarium (утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН). М.; 2012. - 46с.
14. Технологический регламент на производство препарата на основе Bacillus subtilis для ускорения ферментации органических отходов (утв. директором ФГБУ ФЦТРБ-ВНИВИ). 2012. - 8с.
Апробация материалов диссертации. Основные материалы диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научных сессиях ученого совета ФГБУ ФЦТРБ-ВНИВИ по итогам НИР за 2005-2011 гг., Международных и Межрегиональных и Всероссийских научно-практических конференциях (Казань 2005, 2009, 2010; Москва 2008, 2010, 2011; Харьков 2010; Краснодар 2011; С-Петербург 2011).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 53 научные работы, в том числе 14 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, а также 1 патент и 3 положительных решения на выдачу патентов, в которых отражены основные положения и выводы диссертации.
Основные положения, выносимые на защиту:
- поиск и отбор микроорганизмов-деструкторов выявил выраженные деструктивные свойства у микромицетов из рода Actinomyces, Candida, бактерий из рода Bacillus (разработаны паспорта на штаммы: A. fradiaе-96, C. kruzei-96, B. Subtilis - 99, которые депонированы во ВГНКИ и ФГБУ ФЦТРБ-ВНИВИ);
- исследование морфологических, культуральных, биохимических свойств используемых штаммов, выявило отсутствие острой, субхронической, хронической токсичности, аллергенных, эмбриотоксических и тератогенных свойств на фоне четко проявляющихся антагонистических свойств в отношении патогенных E. cоli и Sal. тyphimurium при выраженном эффекте подавления роста и развития аскарид, семян сорных растений;
- разработанная технология лабораторного и полупромышленного получения ускорителей ферментации отходов животноводства и птицеводства УФ-1 и Экос, сконструированных на основе симбионтного консорциума штаммов-деструкторов, представленных - A. fradiaе-96; C. kruzei-96 и B. subtilis-99, гарантирует их биобезопасность для животных, устойчивость при хранении и эффективность в широком диапазоне температур;
- ускорители ферментации УФ-1 и Экос обеспечивают быструю биотрансформацию органических отходов (навоза и помета) в высококачественное удобрение летом в течение 30-35 сут, зимой - 40-60 сут; биопрепараты эффективны в диапазоне температур +30 и -300С в лабораторных и производственных условиях; продукт биотрансформации свободен от патогенной микробиоты, характеризуется повышенным содержанием биогенных элементов (азота, фосфора и калия), не содержит экотоксикантов и является ценным органическим удобрением;
- полученное удобрение при внесении в почву улучшает ее агрохимические свойства: увеличивается подвижный фосфор (Р2О5), обменный калий, снижается величина гидролитической и обменной кислотности, повышается сумма поглощенных оснований и степень насыщенности почвы основаниями, обеспечивая 20% прироста урожайности зерновых культур и корнеплодов.
- использование препаратов УФ-1 и Экос для обработки почв, ранее содержавших нефть и нефтешламы, демонстрирует нормальный рост зерновых культур;
- разработанные технологии производства, контроля и применения ускорителей ферментации обеспечивают получение высокоэффективных препаратов, способных в короткие сроки перерабатывать органические отходы животноводства в высококачественное удобрение;
- применение препаратов ускорителей ферментации для обработки сточных вод, почвы и воды, достоверно снижает уровень загрязненности объектов нефтью и нефтешламами, способствует оздоровлению окружающей среды и является экономически оправданным;
- разработанные ветеринарные препараты - полиспецифическая гипериммунная сыворотка против рота-, коронавирусного гастроэнтерита и эшерихиозной диареи новорожденных поросят, в комплексе с применением ускорителей ферментации органических отходов, пробиотика Энтероспорин, сорбента Фитосорб повышают сохранность животных при бактериальных и вирусных инфекциях, дисбактериозах и диспепсии, вызванных микотоксинами.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 323 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов, практических предложений, списка литературы и приложений. Работа иллюстрирована 84 таблицами. Список литературы включает 365 источников, в том числе - 88 зарубежных авторов.
2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Работа проводилась в 2005-2012 гг. в отделах токсикологии и нанобиотехнологии ФГБУ Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности, результаты исследований апробированы в условиях животноводческих, птицеводческих и других предприятий АПК, на очистительных сооружениях г.г. Лениногорск, Альметьевск, Тула и др., в рамкам выполнения госзадания по теме: Разработка мероприятий по ликвидации в очагах поражения последствий воздействия экотоксикантов; (Токсикологическая безопасность (№ гос. регистрации 01200202603); Биотехнология (№ гос. регистрации 01201150931).
Микроорганизмы - деструкторы органических отходов выделяли из свежего куриного помета, почвы из под навоза различной степени созревания, с поверхности обработанных и созревших навозных буртов, нефти, нефтепродуктов и их отходов - нефтешламов, каловых масс, отстойников, сливных ям и т.д.
Выделение микромицетов, бактерий проводили, руководствуясь принятыми методами (Лабинская А.С., 1963; Байрак В.А. и др., 1980; Сидоров М.А. и др., 1995). Идентификацию культур проводили с использованием определителя бактерий Берджи (1997, 1 и 2 том), монографий под редакцией Н.А. Красильникова Биология отдельных групп актиномицет (1985); Реброва Р.Н. Грибы рода Candida при бактериальных инфекциях (1979), а микроскопических грибов - согласно определителю Билай В.И., Пидопличко Н.М. (1970).
Биологическую оценку культур проводили с учетом определения морфологических (форма, размеры клеток), тинкторальных (способность к окраске анилиновыми красителями), физиологических (характер роста культур на жидких и плотных питательных средах, ферментации углеводов и многоатомных спиртов, уреазная и каталазная активность, образование конечных продуктов белков) и патогенных свойств. Морфологические и тинкторальные свойства штаммов устанавливали путем микроскопирования мазков из агаровых или бульонных культур, окрашенных по Граму.
Размеры микроорганизмов определяли с помощью световой микроскопии с использованием окулярного микрометра АМ 9-2, при этом высчитывали среднее арифметическое значение от измерения 20 клеток.
Для культивирования микроскопических грибов использовали поверхностный и глубинный методы.
Культуральные свойства микроорганизмов изучали по характеру их роста в жидких (МПБ) и на плотных (сусло-агар) питательных средах, после инкубирования посевов в термостате в течение 24-48 ч, при температуре 370С. Посевы на плотных питательных средах просматривали как невооруженным глазом, так и под световым микроскопом Биолам, определяя их размеры, форму, характер краев, прозрачность, консистенцию колоний. Характеризовали рост микроорганизмов в жидких питательных средах, учитывали наличие пленки, осадка, степень помутнения МПБ.
При изучении биохимических свойств штаммов использовали: МПБ с индикаторными бумажками, пропитанными уксусно-кислым свинцом (определение сероводорода), реактив Эрлиха (выделение индола); среды Гисса содержащие различные углеводы и многоатомный спирт; агар Кристенсена (уреазная активность); МПЖ (протеолитическая активность); МПА с 0,2%-ным растворимым крахмалом (амилолитическая активность). Каталазную активность микромицетов изучали путем суспендирования культуральной массы в 3%-ной перекиси водорода на предметном стекле. Кроме этого, каталазную активность тестировали непосредственно у выросших культур на сусло-агаре. Для этого на поверхность культуры на скошенном агаре наносили несколько капель 3%-ной перекиси водорода. Наличие каталазы оценивали по появлению пузырьков газа (атомарный кислород, отщепленный каталазой от перекиси водорода).
Патогенные свойства Actinomyces fradiae-96, Bacillus subtilis-99 и Candida krusei-96 изучали путем подкожного и внутрибрюшинного введения белым мышам 0,5-1 см3 взвеси микроорганизмов в МПБ, с содержанием в 1 см3 100, 250, 500 млн. 1 и 2 млрд. микр. клеток.
Исследования проводили на лабораторных (белые мыши, крысы, морские свинки, кролики) и сельскохозяйственных (коровы, подсвинки) животных, содержащихся в условиях вивария ФЦТРБ-ВНИВИ и хозяйствах Кукморского района (СХП лим. Вахитова и Рассвет). Перед проведением каждого опыта - животных, по принципу аналогов (живая масса, возраст, пол), делили на опытные и контрольные группы. Кормление и содержание животных опытных групп не отличалось от контрольных.
Изучение острой, хронической токсичности, кумулятивного, раздражающего и аллергизирующего действий, пирогенных, канцерогенных и эмбриотоксических свойств препарата проводили согласно Руководству по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ (М., 2005) и Методических указаний по определению токсических свойств препаратов, применяемых в ветеринарии и животноводстве (М., 1988, 2008).
Острую токсичность ускорителей ферментации оценивали на белых мышах и белых крысах. Препарат вводили в желудок атравматическим зондом однократно как в виде рабочего раствора, так и в нативном виде.
Через 7 сут после введения ускорителя ферментации по 5 животных из каждой группы убивали декапитацией с предварительным эфирным наркозом. После убоя проводили диагностическое и микробиологическое исследования внутренних органов.
Изучение влияния ускорителя ферментации на функциональное состояние печени проводили с использованием гексеналовой пробы и определения активности гепатоспецифических ферментов. Активность аспартатаминотрансферазы (АсАТ) и аланинаминотрансферазы (ААТ) в сыворотке крови определяли вначале методом Рейтмана-Френкеля (Кондрахин И.П. и др., 2004), в дальнейшем с помощью биохимического анализаторов EXPRES PLUS и Microlab 200.
Функциональное состояние нервной системы при многократном воздействии ускорителя ферментации оценивали в опытах на белых крысах, с использованием тест-метода лоткрытое поле, предложенного Boissier O.R. et al. (1964).
Физико-химический анализ воды проводили согласно СанПиН 1074-01. Определение содержания тяжелых металлов в воде и органических отходах проводилось атомно-абсорбционным методом на ААС Perken Elmer AAnalyst 200 по ГОСТ 30178-96. Пробоподготовку проводили согласно ГОСТ 26929-94. Содержание ртути определяли методом типа холодного пара на анализаторе Юлия-5К по ГОСТ 51212-98, мышьяка - колометрическим методом по ГОСТ 26930-86.
Определение пестицидов в навозе/помете, воде определяли с помощью газожидкостной хроматографии на хроматографах Дименшин-1 (США), Кристалл-5000 (Россия, США), диоксинов - с помощью тандемной ГЖХ и хроматомассспектрометрии на приборах Хиттачи (Япония) и Финиган (США).
Для выявления тератогенного эффекта опытных животных убивали в конце беременности. Послойную оценку макроструктуры внутренних органов проводили по методу Willson (1965) в модификации отдела эмбриологии ИЭМ АМН СССР; изучение развития скелета - по методу Dawson (1926).
В ходе экспериментов определяли гематологические и биохимические показатели крови, регистрировали прирост массы тела животных. Количество эритроцитов, лейкоцитов, гемоглобина, СОЭ определяли по общепринятым методам (Кудрявцев А.А., Кудрявцева Л.А., 1974), глюкозы - ортотолуидиновым методом, общего белка - рефрактометрически (Антонов Б.И. и др., 1991).
Обеззараживающее действие ускорителя ферментации изучали на экспериментально контаминированном органическом субстрате (свиной навоз). Для контаминации субстрата использовали музейные штаммы микроорганизмов: Escherichia coli 0126 и Salmonella typhimurium 371. До и каждые 5 сут после обработки навоза ускорителем ферментации подсчитывали количество микроорганизмов в субстрате методом серийного разведения.
Производственные опыты по изучению эффективности ускорителя ферментации для переработки навоза и помета проведены в условиях свиноводческих, скотоводческих и птицеводческих хозяйств РФ. Использовались различные дозы препарата, ставились опытные и контрольные пробы. До и после обработки навозных масс отбирали пробы (как с поверхности, так и с глубины) для проведения микробиологических, копрологических, токсикологических и химических исследований. Для выделения и количественного учета микроорганизмов образцы навоза высевали в виде разведенной суспензии на питательные среды разного состава, в чашках Петри. Культивирование осуществлялось в условиях термостата, а затем проводился подсчет и микроскопический анализ выросших колоний. С целью выявления в отобранных образцах яиц гельминтов, исследование фекалий проводили методом Фюллеборна (Шевцов А.А. и др.,1973).
По окончании процесса ферментации проводили анализ качества получаемого удобрения и качества воды в соответствии с ГОСТ. Качество получаемого удобрения оценивалось по содержанию основных питательных веществ. Определение влаги проводили по ГОСТ 26713-85, общего азота по ГОСТ 26715-85, общего фосфора в пересчете на Р2О5 и общего калия в пересчете на К2О по ГОСТ 26717-85.
Из сравнительных нагрузочных тестов использовались модели антагонизма с гексеналом (антинаркозное действие) по продолжительности гексеналового сна (Брехман И.И., 1957), учет длительности восстановления способности к прямолинейному движению после вращения по Васильеву К.Г. (1957), максимальной длительности статической работы (удержание белыми мышами своего тела на вертикальной сетке), длительности плавания мышей с грузом (динамической работы), содержание малонового деальдегида по Е.Н. Гончаренко, А.М. Латиновой, (1985). Из моделей экстремальных факторов использовали моделирование гипоксии в замкнутом объеме (лбаночная гипоксия) (Кигель Г.Б., Хабарджахьян А.В., 1978).
Содержание сульфгидрильных групп сыворотки крови - амперомет-рическим титрованием по Рубиной Н.С. (Кост С.А., Стенко М.И., 1974).
В экспериментальной работе использовали 224 белых мышей, 320 белых крыс, 24 морских свинок, 32 кролика, 260 проб крови, 520 проб навоза, помета, 40 образцов нефти, 20 - нефтешламов, 120 - сточных вод. Проведено более 2000 микробиологических, копрологических, гематологических, биохими-ческих и хроматографических исследований.
Экономические расчеты проводили с учетом вероятного экономического ущерба и экономической эффективности (Никитин И.Н., 2008, 2011).
Цифровой материал подвергали статистической обработке на персональ-ном компьютере по общепринятым методам вариационной статистики с вычислением средней арифметической (М), ошибки средней арифметической (m), критерия достоверности Стьюдента (t) и коэффициента корреляции (r) с использованием программы Microsoft Excel.
При выполнении отдельных этапов работ принимали участие зав. сектором, с.н.с., к.б.н. Матросова Л.Е., вед. инженер Мохтарова С.Л., с.н.с., к.б.н. Конюхова В.А., за что выражаем им признательность.
Библиографическое описание использованных в диссертации литератур-ных источников осуществляли в соответствии с требованиями действующего ГОСТа.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 изучение биологических свойств культур
микроорганизмов, входящих в состав ускорителя
ферментации органических отходов, их паспортизация
Для создания препаратов, обладающих биодеструктивными свойствами, были использованы культуры микроорганизмов B.subtilis-93; B.subtilis F-1; F-2; F-3; B.subtilis ЦК.М.; B.subtillis-99; B.subtilis-2006; B.subtilis-2009, хранящиеся в коллекции отдела токсикологии, а Actinomyces fradiae-96; 99; 2006, Candida krusei -96; 99; 2006, выделенные из почвы покрытой свежим куриным пометом и сенного настоя.
Были созданы консорциумы, обладающие способностью ускорять биодеградацию навоза, помета и других органических отходов.
Ускоритель ферментации представляет собой взвесь микроорганизмов в питательной среде (физиологический раствор, патока). В состав препарата входят микроорганизмы: лучистый гриб рода Actinomyces, Candida и спорообразующие бактерии рода Bacillus, Actinomyces fradiae и Candida krusei, Bacillus subtilis. Указанные культуры микроорганизмов были выделены сотрудниками ФГБУ ФЦТРБ-ВНИВИ (Тремасов М.Я., Сергейчев А.И., 1996; 1999; Тремасов М.Я., Матросова Л.Е., 2006; 2009) из почвы, покрытой свежим птичьем пометом, и показали высокую ферментирующую активность в отношении органических отходов.
Проведено изучение культурально-морфологических и биохимических свойств, выделенных микроорганизмов, которые были идентифицированы как штаммы Actinomyces fradiae, разновидность - 96, B. subtilis, разновидность - 99, Candida krusei разновидность - 96; 2006; 2009. После изучения свойств культур, паспортизации и депонирования они получили статус штаммов.
Штамм микроорганизма Actinomyces fradiae-96, представитель семейства Actinomycetaceae, рода Actinomyces.
Штамм микроорганизма Bacillus subtilis-99, представитель семейства и рода Bacillus.
Штамм микроорганизма Candida krusei -96, представитель рода Candida.
Actinomyces fradiae-96, Bacillus subtilis-99 и Candida krusei-96 поддерживаются в секторе по производству ветпрепаратов отдела токсикологии ФГБУ ФЦТРБ-ВНИВИ (г.Казань).
Изучение биологических свойств Actinomyces fradiae, Bacillus subtilis- и Candida krusei включало определение морфологических, физиологических и патогенных свойств.
В мазках из агаровых или бульонных культур Actinomyces fradiae представляет собой грамположительные микромицеты, длиной 6,00,4 мкм и шириной 4,00,5 мкм, располагающимися поодиночке, парами, короткими и длинными цепочками.
Bacillus subtilis- в препарате из агаровых или бульонных культур - округлые, грамположительные спорообразующие палочки, размерами: 5,00,10 мкм и 5,00,1 мкм. В мазках клетки располагаются по отдельности изолировано или скоплениями в виде коротких цепочек.
Candida krusei на агаровых и бульонных культурах представляет собой округлые, грамположительные дрожжевые клетки, размерами: 4,0 0,17 мкм и 5,0 0,3 мкм. В мазках клетки располагаются по отдельности изолировано или скоплениями в виде цепочек.
При исследовании морфологических свойств штамма Actinomyces fradiae на суслоЦагаре отмечено образование мелких (1-2 мм), кремоватого цвета, выпуклых, вязкой консистенции, мутных колоний с гладкой поверхностью и ровными краями (S-формы колоний). В жидкой питательной среде (МПБ) рост Actinomyces fradiae характеризовался помутнением, с формированием слизистой пленки, легко разбивающейся при встряхивании.
На сусло-агаре рост клеток Bacillus subtilis-99 характеризовался образованием пленки на питательной среде, округлой формы колоний, мутных, кремового цвета, с ровными краями. Клетки вызывали помутнение МПБ, с формированием слизистой пленки и хлопьев, разбивающиеся при встряхивании. На твердой среде (МПА) образует плоские, непрозрачные блестящие колонии бежевого цвета с неровными краями в диаметре около 2-3 мм.
На сусло-агаре рост дрожжевых клеток Candida krusei характеризовался образованием мелких (1 мм), округлой формы колоний, мутных, кремового цвета, с ровными краями и вязкой консистенции. Дрожжевые клетки вызывали помутнение МПБ, с формированием слизистой пленки и хлопьев, разбивающиеся при встряхивании.
В результате проведенных исследований было установлено, что сахаролитическая активность Actinomyces fradiae хорошо выражена: на средах Гисса интенсивно ферментирует с образованием кислоты без газа глюкозу, сахарозу, глицерин, маннит, дульцит, лактозу; а с образованием кислоты и газа - мальтозу. Bacillus subtilis-99 на средах Гисса ферментирует мальтозу с образованием кислоты и газа. С образованием только кислоты расщепляет глюкозу, сахарозу, глицерин, маннит, сорбит, дульцит, лактозу, амилазу.
Исследуемые штаммы обладают протеолитической активностью, об этом свидетельствует разжижение всего столбика желатина, находящегося в пробирке.
Actinomyces fradiaeЦ96, Bacillus subtilis-99 и Candida krusei-96 обладают каталазной и уреазной активностью. Не образуют индол и сероводород.
При нанесении на поверхность агара раствора Люголя наблюдалось образование бесцветной зоны вдоль штриха, образующейся в результате расщепления крахмала, что позволяет сделать вывод о том, что исследуемые штаммы обладают амилолитической активностью.
Actinomyces fradiaeЦ96, Bacillus subtilis-99 и Candida krusei-96 не патогенны для животных. Исследуемые штаммы не вызывали гибели белых мышей при подкожном и внутрибрюшинном введении взвеси культуральной массы в объеме 0,5 см3, с содержанием в 1 см3 50, 100, 250, 500 млн., 1 и 2 млрд. мкр. клеток. При вскрытии вынужденно убитых животных видимых изменений во внутренних органах не наблюдалось. Из тканей внутренних органов убитых животных исходная культура не выделялась.
Штаммы паспортизированы как:
1. Actinomyces fradiae-96-ВГНКИ 04.05.17.-ДЕП, депонирован 10.08.2004 во Всероссийском государственном центре качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормов. Справка о депонировании штамма выдана за № 2395/20 от 23.09.2004.
2. Bacillus subtilis-99 ЦДЕП и депонирован 22.09.2004 и во ФГБУ ФЦТРБ-ВНИВИ под № 2/04.
3. Candida krusei-96 - ВГНКИ 04.05.18.-ДЕП и депонирован 23.09.2004 во Всероссийской государственной коллекции штаммов микроорганизмов, используемых в ветеринарии и животноводстве (ФГУ ВГНКИ). Справка о депонировании штамма выдана за № 2396/20 от 23.09.2004.
3.2 Определение показателей безопасности ускорителя
ферментации Экос
3.2.1 Острая и субхроническая токсичность
ускорителя ферментации
Острую токсичность ускорителя ферментации изучали в опытах на 50 белых мышах (массой 18-20 г) и 40 крысах (массой 150-160 г) обоего пола, разделенных по принципу аналогов на опытные и контрольные группы.
Животным опытных групп однократно внутрижелудочно вводили ускоритель ферментации дозе 0,5 см3 для белых мышей и 5 см3 для крыс. Препарат вводили как в нативном состоянии (1 группа), так и в рабочем растворе, то есть раствор ускорителя ферментации в концентрации 1:1000 (2 группа). При этом содержание микробных клеток в 1 см3 ускорителя ферментации составило 250 млн. микр. клеток, раствора - 250 тыс. микр. клеток. Таким образом, мышам вводили в концентрации 100 млн. микр. клеток (препарат) и 100 тыс. микр. клеток (раствор), крысам соответственно 1 млрд. микр. клеток и 1 млн. микр. клеток в см3. Животным контрольных групп в аналогичном объеме вводили физиологический раствор.
Проведенные опыты показали, что однократное внутрижелудочное введение препарата не вызывало гибели животных и существенных отклонений от нормального физиологического состояния. Поскольку дозы 0,5 и 5 см3 являются максимально вводимыми при внутреннем введении соответственно белым мышам и белым крысам, то большие дозы ускорителя ферментации не вводили. Вследствие этого ЛД50 препарата установить не удалось.
Субхроническую токсичность ускорителя ферментации оценивали на 30 белых крысах обоего пола с начальной массой 150-160 г., разделенных по принципу аналогов на 3 группы по 10 голов в каждой. Подопытным животным ускоритель ферментации вводили внутрижелудочно в нативном виде (1 группа) и в рабочем растворе (2 группа). В связи с невозможностью определения ЛД50, первоначально вводимая доза в первые 4 сут составила 0,5 см3, то есть 1/10 от максимальной вводимой. В последующие 4 сут дозу увеличивали в 1,5 раза, что составило 0,75 см3; спустя 4 сут предыдущую дозу вновь увеличивали в 1,5 раза (1,5см3) и так до окончания эксперимента (24 сут).
Контрольным животным по аналогичной схеме вводили физиологический раствор. Таким образом, суммарная вводимая доза в первые 4 сут составила 2 см3, последующие - 3; 4,5; 6,8; 10 и 15,2 см3, соответственно. Суммарно вводимая доза в течение всего периода эксперимента составила 41,5 см.3
Ежедневное внутрижелудочное введение препарата не вызвало гибели животных опытных групп и существенных отклонений от нормального состояния. Животные всех групп сохраняли удовлетворительный аппетит, имели гладкий и чистый шерстный покров.
В течение эксперимента у животных всех групп наблюдалось постепенное увеличение массы тела. Так, при многократном введении как нативного ускорителя ферментации, так и раствора в концентрации 1:1000 в возрастающих дозах у животных 1 и 2 группы на 10 сут отмечалось увеличение живой массы в среднем на 13,9 (Р<0,001) и 11,7 % (Р<0,05) соответственно. На 20 сут опыта прирост массы тела у животных этих групп составил соответственно 23,6 (Р<0,001) и 22,0 %. В конце опыта (на 24 сут) живая масса подопытных крыс увеличилась в среднем на 28,4%(Р<0,01) и 33,8% (Р<0,001).
У контрольных животных отмечался более низкий прирост массы тела, который составил на 10 сут - 10,1, на 20 сут - 20,2 и на 24 сут - 25,7% соответственно.
Гематологические и биохимические показатели крови крыс при многократном введении ускорителя ферментации находились в пределах физиологической нормы.
Однократное и многократное внутрижелудочное введение ускорителя ферментации как в рабочем растворе, так и в нативном состоянии не вызывает гибели лабораторных животных. Данное обстоятельство не позволило определить д50 и рассчитать коэффициент кумуляции по показателю смертельный эффект. Однако, можно предположить, что коэффициент кумуляции (отношение максимально вводимой дозы при многократном введении на максимально вводимую дозу при однократном введении) составляет 8,3 и по классификации Медведь Л.И. (1986) ускоритель ферментации можно отнести к веществам не обладающим кумулятивным действием.
3.2.2 Изучение хронической токсичности
ускорителя ферментации Экос на белых крысах
Длительное действие препарата, а также влияние его на энергию роста, гематологические и биохимические показатели крови изучали в опытах на белых крысах, разделенных на 4 группы, по 10 животных в каждой. Крысы 1 группы в течение 3 мес получали вместо питьевой воды 16%-ный водный раствор ускорителя ферментации, 2 группы - 8% раствор ускорителя ферментации, 3 группы - 4%-ный раствор ускорителя ферментации. Содержание микробных тел составило в 1 см3 данного раствора соответственно 32, 16 и 8 млн. микр. клеток.
Контрольная (4) группа крыс по аналогичной схеме получала физиологический раствор.
Крысы первой опытной группы по сравнению с контролем быстрее набирали в весе. Так, через 1,2 и 3 мес прирост живой массы составил 88; 84,8 и 21,4%, тогда как в контроле - 81,1; 69,9 и 18,3% соответственно.
Проведенные исследования крови показали, что существенной разницы у крыс контрольной и опытных групп в гематологических и биохимических показателях не обнаружено.
При диагностическом вскрытии изменений в органах сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта и мочевыводящих путей не обнаружено.
При микробиологическом исследовании печени, почек, желудка, сердца и селезенки исходные культуры ускорителя ферментации не выделены.
Таким образом, в острых и хронических экспериментах на лабораторных животных установлена безвредность ускорителя ферментации Экос и согласно гигиенической классификации он относится к малотоксичным препаратам, по ГОСТ - 4-му классу - вещества малоопасные. Полученные данные позволяют отнести ускоритель ферментации к безвредным препаратам, не обладающим кумулятивным действием.
Многократное внутрижелудочное введение ускорителя ферментации не оказывало отрицательного влияния на функциональное состояние центральной нервной системы, на антитоксическую функцию печени и на поведенческие реакции животных. Так, при рассмотрении показателей двигательной активности число пересечений в опытной и контрольной группах было 38,21,1 и 37,40,13 (Р<0,05). Исследовательская активность у подопытных животных составила 9,80,30 и 8,50,57 (Р<0,05) заглядываний.
Тест учета длительности восстановления способности к прямолинейному движению после вращения демонстрирует эффективность ускорителя ферментации Экос повышать адаптацию вестибулярного аппарата к перегрузкам и увеличение статической физической выносливости. Так, длительность висения мышей опытной группы составила 25,80,5, а в контроле 21,60,5 минут.
Ускоритель ферментации Экос достоверно увеличивает время жизни мышей, при этом стабилизировались показатели перекисного окисления липидов (снижались уровни малонового диальдегида и гидроперекисей липидов мозга) и восстанавливалась антиокислительная (каталазная) активность, что свидетельствует об увеличении резервной антиокислительной активности мозга.
Проведенные исследования показали, что ежедневное употребление мышами обработанной ускорителем ферментации Экос воды в течение месяца увеличивает адаптационные возможности организма, в том числе способность к антирадикальной защите.
На моделях фармакологических (гексенал) и физиологических нагрузок (радикальное ускорение, статико-силовая выносливость, динамическая работа - плавание с грузом) были продемонстрированы общие адаптогенные свойства воды: активация центральной нервной системы, улучшение вегетомоторной и психомоторной саморегуляции, увеличение физической выносливости и работоспособности экспериментальных животных.
Статистически достоверной разницы в продолжительности и характере гексеналового сна опытных и контрольных животных не обнаружено, что свидетельствует о достоверном наличии у ускорителя ферментации Экос антинаркозного действия (длительность гексеналового сна сократилась), т.е. препарат повышает детоксицирующую функцию печени (она быстрее обезвреживает гексенал).
Многократное введение ускорителя ферментации не оказывало отрицательного влияния на функциональное состояние печени. В сыворотке крови контрольных и опытных животных достоверных изменений АсАТ и ААТ не наблюдалось.
3.2.3 Изучение раздражающего и аллергезирующего действия
ускорителя ферментации Экос
Местно-раздражающее действие ускорителя ферментации на кожу изучали в опытах на 4-х кроликах породы Шиншилла и 4-х морских свинках. За день до проведения эксперимента у животных на симметричных участках спины по обе стороны от позвоночника тщательно выстригали шерсть размером 6х6 см у кроликов и 2х2 см - у морских свинок.
На кожу правого бока животного шпателем наносили ускоритель ферментации Экос, участок кожи левого бока служил контролем - наносили физиологический раствор. Реакцию кожи регистрировали и оценивали с симметричным участком кожи того же животного через 1 и 16 часов.
Функциональное нарушение кожи определяли с учетом появления эритемы, отека, трещин, изъязвлений, изменением температуры кожи или отсутствия таковых.
В течение всего периода наблюдения, каких-либо функциональных нарушений кожи не наблюдалось.
В следующей серии опытов в конъюнктивальный мешок правого глаза 4-х кроликов глазной пипеткой закапывали по 2 капли ускорителя ферментации.
евый глаз служил контролем, куда в том же объеме закапывали физиологический раствор. После внесения препарата и физиологического раствора на 1 мин прижимали слезно-носовой канал у внутреннего угла глаза. Наблюдение за состоянием слизистой оболочки и прозрачности роговицы проводили в течение недели.
После нанесения на слизистую оболочку глаза ускорителя ферментации и физиологического раствора у животных наблюдалось незначительное слезотечение, исчезающее через несколько минут. В дальнейшем какихЦлибо признаков раздражения слизистой оболочки глаз, выражающегося в инъецировании сосудов конъюнктивы и гиперемии, не отмечалось, что свидетельствует об отсутствии у препарата раздражающих свойств.
Для выявления аллергенных свойств ускорителя ферментации проводили внутрикожную сенсибилизацию морских свинок массой 250-300 г., разделенных на 2 опытные и контрольную группы по 4 животных в каждой. Подопытным морским свинкам однократно внутрикожно вводили ускоритель ферментации в дозе 0,02 мл (1-я опытная группа) и 0,1 мл (2-я опытная группа). Контрольным животным вводили в том же объеме стерильный физиологический раствор.
Выявление сенсибилизации проводили через 8 дней, используя специфи-ческий аллерготест с клетками крови животных - реакцию специфического лизиса лейкоцитов (РСЛЛ).
Реакцию расценивали как положительную при лизисе лейкоцитов более 10%.
На протяжении всего опыта, видимых кожных изменений на месте введения препарата не отмечалось.
Показатели РСЛЛ у животных 1-ой опытной группы составили 4,50,4 %, у 2-ой - 12,40,5 %. В то время как у интактных животных увеличения лизиса лейкоцитов не отмечалось, РСЛЛ составила 4,80,3%.
Положительная РСЛЛ, обнаруженная только у животных 2 опытной группы, при отрицательной кожной пробе, свидетельствует о слабо выраженной аллергической реакции ускорителя ферментации Экос.
3.2.4 Изучение канцерогенных свойств, эмбриотоксического и
тератогенного действий ускорителя ферментации Экос
Канцерогенные свойства ускорителя ферментации выясняли в опытах на белых крысах (n=40) и кроликах (n=10), разделенных на опытные и контрольные группы. Подопытным животным 3 раза в неделю, в течение 6 мес, на выстриженный участок кожи (кроликам на кожу уха) наносили ускоритель ферментации, в объеме 0,5 мл. Контрольным животным по аналогичной схеме наносили физиологический раствор. В течение всего периода исследований проводили наблюдение за общим клиническим состоянием животных, контролировали прирост массы тела, осуществляли патологоанатомическое вскрытие павших животных.
В результате проведенных исследований обнаружено, что многократное накожное нанесение ускорителя ферментации не оказывало отрицательного влияния на общее состояние подопытных животных, изменений кожи на месте нанесения препарата не выявлено, опухолевидных образований на коже и других структурах организма не отмечалось.
За время экспериментов как в контрольной, так и опытной группе белых крыс отмечался падеж. Однако, гибель отдельных животных являлось естественным отходом и не выходила за допустимые при этом границы.
Достоверной разницы в показателях прироста массы тела подопытных белых крыс не обнаружено. Гематологические показатели крови кроликов как контрольной, так и опытной групп находились в пределах физиологической нормы. При диагностическом вскрытии вынужденно убитых животных патологоанатомические изменения во внутренних органах не обнаруживались.
С целью определения последствий действия ускорителя ферментации на организм потомства нами было проведено изучение эмбриотоксических и тератогенных свойств.
Опыты проводили на 20 самках белых крыс половозрелого возраста живой массы 180-200 г, разделенных по принципу аналогов на 2 равные группы (контрольная и опытная). После установления беременности, по влагалищной слизи, крысам опытной группы вводили ускоритель ферментации в дозе 0,5 см3 с 1 по 19 дни беременности. Доза была взята из расчета 1/10 от максимально вводимой. Крысам контрольной группы по аналогичной схеме вводили физиологический раствор.
В результате проведенных исследований было обнаружено, что ускоритель ферментации не оказывает отрицательного влияния на массу тела и продолжительность беременности самок.
На 20-е сут по 5 животных из обеих групп были умерщвлены декапитацией для проведения исследований эмбрионального материала.
Исследования показали, что введение ускорителя ферментации беременным самкам не вызвало увеличения предимплантационной и постимплантационной гибели эмбрионов, общей эмбриональной смертности, данные показатели у животных опытных и контрольных групп не имели существенной разницы и находились в пределах физиологических норм.
При внешнем осмотре извлеченных из матки плодов видимых морфологических изменений не наблюдалось, аномалий развития не выявлено.
Для выявления нарушений постнатального периода развития, крысят как опытной, так и контрольной групп каждые 10 сут взвешивали, регистрировали сроки отлипания ушей, появления шерстного покрова, прозрения и прорезывания резцов. В результате проведенных исследований установлено, что существенных различий в показателях прироста массы тела и развития крысят, контрольных и опытных групп не отмечалось.
3.3 Технология обезвреживающего действия ускорителя
ферментации Экос на патогенные микроорганизмы
С целью определения антагонистического действия ускорителя ферментации, и сроков гибели патогенных микроорганизмов провели серию модельных опытов. Для этого в аквариумы размером 40х20х10 см помещали пробы органического субстрата и контаминировали взвесью суточных культур музейных штаммов микроорганизмов Escherichia coli 0126 и Salmonella typhiуmurium 371 из коллекции ФГБУ ФЦТРБ-ВНИВИ. В начале опытов и через каждые 5 сут, проводили определение количества данных микроорганизмов, используя метод последовательных разведений в стерильном изотоническом растворе натрия хлорида с последующим посевом каждого разведения на дифференциальные среды. Подсчет выросших колоний с пересчетом их титра в 1 г фекалий проводили после культивирования посевов в термостате в течение 24-72 ч при температуре 370С. Для индикации Е.coli был использован агар Эндо, сальмонелл - висмут-сульфит агар, с последующей микроскопией выросших колоний.
Антагонистическое действие ускорителя ферментации изучали в различных модификациях. Ставили опытные и контрольные пробы. В опытных пробах к органическому субстрату добавляли по 0,005; 0,01 и 0,02 мл/кг ускорителя ферментации (соответственно 1, 2 и 3 проба). Указанные дозы препарата разводили в воде в концентрации 1:1000. Таким образом, в 1-ую пробу (на кг субстрата) вносили ускоритель ферментации в концентрации 1 тыс. микр. кл./кг, во 2-ую - 2 тыс. микр. кл./кг, и в 3-тью - 4 тыс. микр. кл./кг субстрата. Контрольные пробы (4 проба) были без добавления ускорителя ферментации.
3.3.1 Обеззараживающее действие ускорителя ферментации Экос
в отношении Escherichia coli 0126
Первоначальное содержание E. coli в 1 г навоза составило в 1 образце - 10208,4 (10,2х108); во 2-ом - 10100,1 (10,3х108); в 3-ем - 12009,0 (12х108), а в 4-ой пробе (контроль) - 10250,17 (10,25х108) млн. микр. клеток.
Эффект был получен при добавлении к субстрату ускорителя ферментации в концентрации 4 тыс. микр.кл./кг, содержание E. coli в данном случае на 20 сут в 1 г объекта составило в 1-ой пробе - 0,0100,005 (1,0х104), во 2-ой - 0,0050,0014 (5,0х103) и в 3-ей - 0,00010,00008 (1,0х102) млн. микр. клеток. (Р<0,001). На 25 сут содержание E. coli в 1 г навоза составило в 1-ой пробе-0,00201,0001 (2,0х102), во 2-ой - 0,00021,00001 (2х102) млн. микр. клеток (Р<0,001). В то время как в контрольных пробах содержание E. coli на 20 сут снизилось лишь на 1-2 порядка от 15,70,16 х108 до 4,80,5 х106 КОЕ/г субстрата. Через 25 сут в 1 пробе наблюдалось полное обеззараживание субстратов. Полное обеззараживание субстрата 2 и 3 проб наблюдалось на 30 сут опыта. Тогда как в контроле, содержание E. coli в 1 г субстрата на 30 сут опыта составило 4,200,6 млн. микр. клеток.
3.3.2 Обеззараживающее действие ускорителя ферментации
в отношении Salmonella typhimurium 371
При изучении динамики изменения количества Sal. typhimurium в обработанном препаратом - ускорителем ферментации Экос органическом субстрате установлено значительное снижение уровня микробной контаминации на 10-15 сутки.
Наиболее эффективной оказалась концентрация ускорителя ферментации - 4 тыс. микр. кл./кг субстрата. Через 20 сут после обработки навоза ускорителем ферментации в объеме 0,02 мл наблюдалось полное его обеззараживание. В 1-ой и 2-ой пробе содержание сальмонелл снизилось в среднем на 5-7 порядков, от нескольких миллионов до несколько тысяч в 1 пробе и несколько сотен - во второй. Полное обеззараживание субстрата 2-ой и 3-ей пробы наблюдалось соответственно на 30 и 25 сутки. Содержание Sal. typhimurium в контрольных образцах также изменялось: от нескольких миллионов в начале опыта и до нескольких тысяч на 30 сут, но в опасных для человека, животных и окружающей среды концентрациях.
3.4 Оценка эффективности ускорителя ферментации Экос
в лабораторных условиях
Оценку эффективности ускорителя ферментации проводили сначала на модельных опытах, для этого пластиковые емкости (ведерко) объемом 0,5 л и 10 л заполняли свежим куриным пометом, свиным навозом и навозом от крупного рогатого скота, в пяти повторностях.
Результаты исследования показывают, что дозы препарата 0,01-0,1 см3 на 1 кг массы органических отходов животного происхождения в модельных опытах обеспечивают ускорение процесса созревания компоста, получение органического удобрения. Доза 0,1 см3 более эффективна при обработке органических, животноводческих отходов в условиях лаборатории.
Провели опыты и по обработке ускорителем ферментации Экос аквариумной воды. До опыта вода в течение 2-3 мес оставалась застойной и заросла растениями, тиной, из емкостей шел неприятный запах, вода лцвела. Емкость аквариумов составляла по 12 л, в каждый аквариум добавляли по 1 см3 препарата Экос, с содержанием 1 млрд.микр. клеток в 1 см3.
Исследования проб, отобранных из аквариумов до внесения препарата Экос, показало несоответствие по большинству органолептических, физико-химических и санитарно-гигиенических показателей. Вода представляла собой жидкость от темно-серого до бурого цвета, с иловым и хлопьевидным осадком и резким специфическим, тинным, затхлым запахом. Запах при разбавлении 200 раз составил 2 балла, отмечалось превышение нормативов по окраске воды, высокие показатели перманганатной окисляемости.
В необработанной воде выявлялось высокое содержание аммиака и БПК, что свидетельствует о наличии в ней органических отходов, на окисление которых расход кислорода, растворенного в воде, значительно увеличивается.
Исследования санитарно-бактериологического состояния образцов аквариумных вод, отобранных из различных аквариумов, показало высокую степень микробной контаминации. Так, количество термотолерантных и общих колиформенных бактерий составило соответственно 11,4; 10,4 lg КОЕ/100 мл, при норме СанПин 2.15.980-00, не более 2,7 и 2 lg КОЕ/100 мл. Общая микробная обсемененность вод составила 7,0 lg КОЕ/100 мл, сальмонеллы, ооцисты простейших не обнаруживались.
На 30 сут отмечалось восстановление органолептических показателей: вода прозрачная, без плавающих примесей, на дне небольшой осадок сероватого цвета, запах - 1 балл.
Содержание химических веществ было в количествах, свойственных для водопроводной питьевой воды. Показатели БПК и ХПК, содержание аммиака соответствовали нормативным требованиям.
Активная кислотность воды составила 6,9 ед., общая микробная обсемененность соответствовала нормам - 1,5 lg КОЕ/100 мл.
Анализ проведенных исследований свидетельствует об эффективности использования ускорителя ферментации для очистки загрязненной органическими отходами воды, что дает перспективу для применения препарата для обезвреживания и очистки воды в водоемах и стоках различных предприятий.
3.5 Методы контроля качества ускорителя ферментации Экос
Согласно требованиям, контроль качества препарата производился по следующим показателям: определение внешнего вида, цвета, наличия посторонних примесей, концентрации Actinomyces fradiae-96, Bacillus subtlis-99, контаминацию посторонней микрофлорой, безвредности для животных (ранее эти показатели оценивались для препарата ускорителя ферментации УФ-1 (Матросова Л.Е., 2005)).
Ускоритель ферментации представляет собой прозрачную светло-желтого цвета жидкость со специфическим запахом. Допускается содержание осадка, легко разбивающегося при встряхивании. В препарате не допускается наличие посторонних примесей и контаминация посторонней микрофлорой более 300 тыс. микроорганизмов в 1мл. В 1 мл препарата должно содержаться не менее 200 млн. микр. кл. Actinomyces fradiae и Bacillus subtilis. Ускоритель ферментации безвреден для животных. Внутрибрюшинное введение белым мышам по 0,5 см3 ускорителя ферментации не вызывает гибели и видимых отклонений от нормального состояния.
Наиболее оптимальным является хранение препарата при температуре 40С и в лиофильно высушенном виде.
Наиболее стабильные результаты получены при хранении препарата в патоке, в которой его активность сохранялась в течение 12 месяцев. Срок хранения ускорителя ферментации в физиологическом растворе и фосфатном буфере примерно равен 6-8 мес, наиболее стабилен препарат при температуре +4 - +60С.
Поэтому для экстренного использования препарата рекомендовано его изготовление на физиологическом растворе, для хранения - в патоке.
Концентрация компонентов консорциума в препарате не влияют на сроки его хранения.
3.6 Изучение эффективности ускорителей ферментации
в производственных условиях
Производственные опыты по изучению эффективности переработки свиного навоза препаратом Экос проведены в условиях агрофирмы Нур, Аш-Бузи, СХП им. Вахитова Кукморского района и СХП Коммуна, Искра Буинского района РТ. Для этих целей, на твердую площадку закладывали свиной навоз (высотой примерно 1 м). Поверхность субстрата равномерно поливали ускорителем ферментации Экос в дозе 1 млрд. микр. клеток, см3, разведенным в воде в концентрации 1:1000. На обработанную поверхность вновь закладывали субстрат (примерно 0,8-1,0 м) и повторяли процедуру полива. Испытывали различные дозы препарата. Ставили 3 опытные пробы и 1 контрольную пробу. Объем заложенных буртов составил от 500 до 1000,0 тонн. Аналогичная схема применялась и при обработке свиного навоза ускорителем ферментации УФ-1.
В 1 опытную пробу вносили ускоритель ферментации в дозе 1 млрд. микр. клеток в см3, во 2 - в количестве 2 млрд. микр. клеток в см3 и в 3 - 3 млрд. микр. клеток в см3. Поверхность контрольной пробы поливали в том же объеме водой, в которую добавляли соответствующую дозу физиологического раствора. До и после обработки навозных масс, отбирали пробы как с поверхности, так и с глубины для проведения копрологических и микробио-логических исследований. Каждые 10 сут навозную массу перемешивали бульдозером.
В СЗАО СКВО Зерноградского района Ростовской области проведены опыты по утилизации жидкого навоза крупного рогатого скота, содержащегося в лагунах, объемом 4500 м3. С помощью разбрызгивателя в лагуны вносили ускоритель ферментации Экос, предварительно разведенный до рабочего раствора, из расчета 2 млрд. микр. клеток см3. По той же схеме проводили и обработку навоза ускорителем ферментации УФ-1.
Проведены также опыты по переработке птичьего помета на птицефабриках РТ: Ак Барс Пестрецы, Юбилейная, Ключинская, Казанская и Набережно-Челнинская. Технологический процесс переработки птичьего помета аналогичный. Результаты органолептических и физико-химических исследований представлены в табл. 1 и 2.
В результате проведенных исследований установлено, что обработка помета птиц, навоза крупного рогатого скота и свиней ускорителями ферментации Экос и УФ-1 в течение 30 сут способствует получению экологически чистого удобрения. Так, массовая доля влаги во всех обработанных образцах снизилась в птичьем помете при обработке препаратом Экос на 66,1%, УФ-1 - 63,4%, в свином и полученном от крупного рогатого скота навозе - на 66,1; 54,8% и 53,0; 52,5% соответственно. В то время как в контрольных образцах это снижение было менее выражено и составило 19,0; 27,6; 26,9 и 36,9; 24,8; 15,6% соответственно.
Таблица 1 Ц Органолептические и физико-химические показатели удобрения из куриного помета, обработанного ускорителем ферментации Экос
Показатель | Исходные данные | Опыт через 30 суток | Контроль через 30 суток |
Внешний вид, запах | Темно-коричневая масса, с резким характерным запахом | Темно-коричневая масса, без характерного запаха | Темно-коричневая масса, с характерным запахом |
Массовая доля влаги, % | 78,80,6 | 26,73,0 | 52,62,7 |
Содержание общего азота, % | 5,90,3 | 5,30,4 | 3,80,2 |
Содержание общего фосфора, % | 4,40,4 | 4,10,3 | 3,50,7 |
Содержание общего калия, % | 1,90,1 | 1,80,1 | 1,50,2 |
Зольность, % | 22,21,4 | 20,11,0 | 20,82,1 |
Кислотность, рН | 8,90,1 | 8,40,1 | 8,50,1 |
Содержание солей тяжелых металлов, мг/кг: - медь - цинк - свинец - кадмий - ртуть | 5,10,26 122,08,0 1,30,01 0,060,006 0,0020,0002 | 5,00,2 101,05,7 1,30,03 0,050,006 0,0010,0001 | 5,10,3 120,07,6 1,30,02 0,060,003 0,0020,0002 |
Содержание остаточного количества пестицидов, мг/кг: - байлетон - арцерид | не обнар. не обнар. | не обнар. не обнар. | не обнар. не обнар. |
Радионуклиды на удобрение, Бк/кг: - цезий 137 - стронций 90 | 3,2 1,3 | 3,2 1,3 | 3,2 1,3 |
Микробиологические показатели | 3,50,3х108 | 1,00,2х102 | 2,20,2х106 |
Патогенные микроорганизмы 1 г навоза, E.coli | 10,50,2х108 | - | 1,70,5х106 |
При обработке помета и навоза ускорителями ферментации во всех исследуемых образцах патогенная микрофлора, в том числе группы кишечной палочки, а также яйца гельминтов обнаружены не были, при наличии их в исходном и контрольном субстрате. По всем исследуемым показателям, полученное в результате обработки ускорителями ферментации, удобрение соответствует установленным нормам.
В связи с тем, что сточные воды различных предприятий представляют значительную экологическую опасность, возникла необходимость их очистки и обезвреживания. Были проведены эксперименты по испытанию препарата ускорителя ферментации Экос для обработки сточных вод, с целью снижения их негативного воздействия на окружающую среду.
Таблица 2 Ц Органолептические и физико-химические показатели удобрения из куриного помета, обработанного ускорителем ферментации УФ-1
Показатель | Исходные данные | Опыт через 30 сут | Контроль через 30 сут |
Внешний вид, запах | Темно-коричневая масса, с резким характерным запахом | Темно-коричневая масса, без характерного запаха | Темно-коричневая масса, с характерным запахом |
Массовая доля влаги, % | 78,80,6 | 28,82,0 | 49,73,1 |
Содержание общего азота, % | 5,90,3 | 4,90,3 | 3,50,3 |
Содержание общего фосфора, % | 4,42,1 | 4,00,3 | 3,80,1 |
Содержание общего калия, % | 1,900,1 | 1,950,2 | 1,50,1 |
Зольность, % | 22,24,4 | 20,81,1 | 21,93,1 |
Кислотность, рН | 8,9 | 8,30,1 | 8,60,2 |
Содержание солей тяжелых металлов, мг/кг: - медь - цинк - свинец - кадмий - ртуть | 5,050,26 100,08,6 1,30,04 0,060,003 0,0020,0001 | 5,050,3 100,03,5 1,30,01 0,050,004 0,0020,0002 | 5,050,26 115,63,6 1,30,02 0,060,002 0,0020,0002 |
Содержание остаточного количества пестицидов, мг/кг: - байлетон - арцерид | не обнар. не обнар. | не обнар. не обнар. | не обнар. не обнар. |
Радионуклиды на удобрение, Бк/кг: - цезий 137 - стронций 90 | 3,2 1,3 | 3,2 1,3 | 3,2 1,3 |
Микробиологические показатели | 3,30,2х108 | 1,10,1х102 | 1,80,1х107 |
Патогенные микроорганизмы 1 г навоза, E.coli | 10,20,1х108 | - | 1,80,2х106 |
р<0,05; р<0,01.
На первом этапе работы обработали сточные воды, отобранные из очистных сооружений г. Калуги, а также Шеморданского мясокомбината, г. Арска и г. Лениногорска РТ.
До обработки препаратом сточные воды по всем показателям не соответствовали существующим требованиям. На 30 сут после обработки происходили позитивные сдвиги по всем изучаемым показателям. Например, запах становился слабым, рН - ближе к нейтральной, показатели цветности уменьшились в 2, мутность - в 7, окраски - в 12, перманганатной окисляемости - в 13, хлоридов - в 2, сульфатов - в 5, нитратов - в 9, нитритов - в 2, ионов аммония - в 15, общей щелочности - в 2,2, фосфатов - в 2 раза, показатель бихроматной окисляемости (БПК5) уменьшился в 16 раз, стабильность возросла в 1,7 раза, что свидетельствует о значительных положительных сдвигах в очистке сточных вод.
В рамках производственных испытаний провели исследования артезианской воды, отобранной из ООО АФ Сарсазы Чистопольского района РТ, до и после обработки ускорителем ферментации Экос, доза препарата составила 0,1 см3 на 1 литр.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что артезианская вода после обработки ее ускорителем ферментации соответствует требованиям нормы по всем исследованным показателям, ее можно без ограничений использовать для питьевой цели. Органолептические показатели (вкус, запах, цветность, мутность) значительно улучшились, особенно цветность - на 87,6%, мутность - на 77%. Жесткость, содержание кальция, магния, остаточной активности хлора, нитратов, фторидов, показателя общей минерализации не изменялись, оставались в пределах нормы. Величина щелочности, хлоридов, аммиака и ионов аммония, нитратов, рН, сульфатов, фосфатов и перманганатной окисляемости имели тенденцию к снижению на 3,0-15,0% в зависимости от показателя.
По микробиологическим показателям вода соответствует требованиям ГОСТ.
В рамках работы проведены опыты по оценке качества водопроводной (хлорированной) воды из водосети г. Казани (n=5) до и после обработки ускорителем ферментации Экос.
Установлено, что после обработки воды препаратом Экос происходили положительные сдвиги органических показателей (запах, привкус, мутность, цветность) в сторону уменьшения этих величин. Показатели мутности и цветности уменьшились на 35,5 и 21,7%, до допустимого уровня величины, запаха и привкуса - на 25%, но оставались несколько выше нормы. Водородный показатель характеризует нейтральную реакцию, в обработанной воде снизился - на 1,3%.
Величины общей минерализации (сухой остаток), общей жесткости, содержание магния, бора, железа, кадмия, марганца, меди, молибдена, мышьяка, никеля, ртути, свинца, селена, хрома, цинка, аммиака не превышают нормы. Содержание аммиака, аммоний-иона и сульфатов уменьшилось на 0,9 и 11,2%.
Количество фенолов после обработки уменьшилось в 26,6 раза, нефтепро-дуктов - в 2 раза, полифосфатов - в 1,7 раза. Показатель нормативной окисляемости не изменился и был в пределах нормы.
По большинству исследуемых показателей обработанная вода соответствовала допустимым СанПин уровням, при превышении их в исходе. Так, до обработки такие показатели как запах и вкус, превышали установленные нормы на 50%, а мутность на 30%, а после обработки эти показатели значительно снизились и находились на верхней границе норм.
Кроме того, обработка хлорированной воды ускорителем ферментации Экос позволила снизить ее общую жесткость на 26,6% от исходных данных.
Такие показатели как общая минерализация, перманганатная окисляе-мость, количество нефтепродуктов и фенолов в обработанной воде также снижалась на 37,7; 9,1; 40 и 93,3% соответственно.
Проведено исследование проб воды из Юдинского озера РТ, загрязненной сточными водами близрасположенной птицефабрики до и после обработки препаратом Экос, однократно в дозе 3 млрд. микр. клеток в см3, опыт длился в течение 30 суток. Результаты органолептических и физико-химических исследований воды представлены в табл. 3.
Таблица 3 Ц Результаты исследования проб воды из Юдинского озера РТ, обработанных ускорителем ферментации Экос
Показатель | Норма ПДК | Результаты анализа | |
До обработки | После обработки | ||
Запах при 200С, балл | 2 | 2 б при разбавлении 20 раз | 2 б при разбавлении 10 раз |
Водородный показатель рН, ед | 6,5-8,5 | 7,420,2 | 6,820,12 |
Цветность, град | 20-350 | 1530,221,1 | 38,07,1 |
Мутность, ЕМФ | 2,6-3,5 | 102,53,8 | 4,00,3 |
Окраска, кратность разбавления | - | 20 раз светло серый | 10 раз светлый |
Перманганатная ок-ть, мг О2//дм3 | 5-7 | 968,015,3 | 10,20,7 |
Хлориды, мг/дм3 | 300 | 250,012,7 | 75,02,8 |
Фториды, мг/дм3 | 1,5 | 0,50,1 | 0,40,2 |
Сульфаты, мг/дм3 | 100 | 580,010,1 | 106,47,5 |
Нитраты, мг/дм3 | 40 | 92,65,5 | 35,55,4 |
Нитриты, мг/дм3 | 0,08 | 0,160,01 | 0,050,02 |
Ионы аммония, мг/дм3 | 0,5 | 320,08,2 | 1,00,02 |
Железо, мг/дм3 | 0,1 | 3,72,8 | 0,300,02 |
Ост. акт. хлор, мг/дм3 | отсут.0,3 | 0,40,001 | 0,20,02 |
Нефтепродукты, суммарно, мг-экв/л | 0,1 | 0,0020,0003 | 0,0010,00005 |
ХПК - химическое потребление кислорода, О2/дм3 | 30 | 1500,627,1 | 26,03,5 |
Общая щелочность (бикарбонаты), мг/дм3 | 30-400 | 5,80,2 | 6,90,8 |
Фосфаты, мг/дм3 | 3,5 | 1,50,2 | 1,40,3 |
Стабильность (загниваемость), % | >80% | 62,05,7 | 75,24,9 |
БПК5, мг О2/дм3 | 2,0 | 489,617,2 | 6,10,5 |
Диоксины, нг | 0,4 | не обнаружены | - |
Из таблицы 3 видно, что в пробах озерной воды до обработки показатели: запах, цветность, мутность превышали значительно показатели нормы, причем по запаху в 20 раз, цветности и мутности - более 50 раз. Данные перманганатной окисляемости были превышены - более 16 раз, количество сульфатов выше в 5,8 раз, нитратов - в 2,3 раза, ионов аммония - в 4 раза, показатель химического потребления - в 50 раз, другие показатели были в пределах нормы. Через 30 сут после двукратной обработки (с интервалом 10 сут) озера препаратом ускорителем ферментации Экос органолептические показатели (запах, цветность, мутность, окраска) приходили к норме.
Полученное удобрение было испытано в полевом опыте на серой лесной почве при культивировании на ней яровой пшеницы. Для сравнения испытывали навоз и минеральное удобрение (NPK). Результаты опыта представлены в табл. 4.
Таблица 4 Ц Урожай яровой пшеницы (полевой опыт, почва серо-лесная) при внесении переработанного с использованием ускорителя ферментации навоза
Вариант | Урожай, ц/га | Прибавка, % |
Компост, 3 т/га | 3,5 | 17 |
Компост, 6 т/га | 7,5 | 38 |
Компост, 9 т/га | 11,8 | 60 |
Навоз, 20 т/га | 5,9 | 30 |
Минеральное удобрение | 4,5 | 25 |
Из таблицы 4 следует, что наиболее эффективной дозой компоста является 9 тонн на га. Внесение данного удобрения из расчета 6 т/га позволило повысить урожай яровой пшеницы в среднем на 1,6 ц/га или на 8 % больше, чем при внесении 20 т/га навоза, и на 15 % больше, чем внесение минеральных удобрений. Но, учитывая, что действие изучаемого органического удобрения не ограничивается одним-двумя годами, как у минеральных удобрений, то преимущество получаемого удобрения высокое. При внесении полученного удобрения с применением ускорителя ферментации в почве увеличивалось содержание подвижного фосфора - (Р2О5), обменного калия - (К2О), снижалась величина гидролитической и обменной кислотности и повышалась сумма поглощенных оснований в почве и степень насыщенности почвы основаниями. Полученное в процессе ферментации удобрение оказывало положительное влияние и на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, что проявлялось усилением биологической активности почвы. Получаемое органическое удобрение оказывало положительное влияние на улучшение качества зерна яровой пшеницы. В зерне повышалось содержание белка и клейковины.
С использованием ускорителя ферментации разработаны биопакеты, предназначенные для утилизации выгребных ям на приусадебных участках, применение которых позволяет избавиться от неприятного запаха в течение 1-3 суток.
3.7 Возможность деградации нефти и нефтепродуктов
ускорителями ферментации УФ-1 и Экос
В лабораторных условиях были проведены опыты по деградации нефти и нефтешламов.
В лаборатории была доставлена нефть Ромашкинская РТ. Условия опыта: в химические стаканы объемом 500 см3, в количестве 11 штук была налита вода и сверху наслоена нефть толщиной 1 см3. Две емкости были контрольными, 1 емкость - интактной, вторая - контрольной - на поверхность нефти наносился физиологический раствор, в объеме 10 см3, в третий, четвертый и пятый стаканы - ускоритель ферментации Экос в количестве 1млрд. микр. клеток; в шестой, седьмой, восьмой стаканы - ускоритель ферментации (УФ-1) в количестве 1млрд. микр. клеток; в девятый, десятый и одиннадцатый - ускоритель ферментации Экос в объеме 1 млрд. микр. клеток. Таким образом, содержание препарата в 1 см3 составило 1 млрд. микр. клеток. Фиксировалась дата и время постановки опыта и температура в помещении и окружающей среды.
Первая серия опытов была поставлена в летний период: июнь - начало июля 2006 года. Еженедельно замерялся слой толщины нефти, проводился визуальный контроль, фиксировалась выраженность запаха, цвета и прозрачности воды. Установлено, что запах нефти в опытных стаканах существенно уменьшился на 5-9 сутки.
В течение 20 сут внешних изменений цвета воды не отмечалось, не было заметно перемены и в слоях нефти. Однако на 25 сут, на поверхности нанесенной нефти с препаратами, вначале с УФ-1, через 2 сут и с ускорителем ферментации Экос, появились белые мелкие округлые колонии, а на дне стаканов - многогранные и мелкие округлые гранулы светло-бурого цвета. Запах нефти в опытных стаканах становился слабым. Высота нефти - уменьшилась на 50-60%. На 40 сут наблюдения весь нефтяной слой в опытных стаканах деградировался, вода стала прозрачной, запах не превышал 1 балла, рН воды - нейтральная, в воде содержание фенола не выявлено. Количество осадка составило 0,50,1 г. Вода в опытных емкостях не обладала токсичностью для рыб гуппии, стилонихий, мышей. В стаканах № 1 (интактная) и № 2, и контрольной (физ. раствор) за этот промежуток времени заметных изменений не отмечалось. Толщина слоя нефти в этих стаканах не уменьшилась.
Следовательно, ускорители ферментации обладают способностью деградировать нефть до безопасных в экологическом отношении продуктов, которые не представляют опасности для окружающей среды и растений, не являются загрязнителями растениеводческой и животноводческой продукции.
Во второй серии опытов была проведена оценка эффективности ускорителей ферментации УФ-1 и Экос при обработке нефтешламов, доставленных из Нижнекамского, Лениногорского районов РТ и Тульской области. Нефтешламмы имели резкий, сильный специфический запах, черно-бурый цвет. Обработку отходов нефтепродуктов проводили в полиэтиленовых ведрах объемом 10 дм3.
По принципу аналогов пробы делили на контрольные (не обработанные) и опытные (обработанные препаратами УФ-1 и Экос). Контрольные (2 емкости) обрабатывали физиологическим раствором из расчета 20 и 40 см3 на кг, 4 емкости обрабатывали без опилок ускорителем ферментации УФ-1 в дозе 1млрд. микр. клеток, 4 емкости (1 опыт) - УФ-1 в количестве 2 млрд. микр. клеток в см3 , 4 емкости обработали препаратом УФ-1 в дозе 4 млрд. микр. клеток в см3 , 4 - препаратом в количестве 1 млрд. микр. клеток в см3, во всех этих емкостях нефтешлам перемешивали с опилками. В следующей серии провели опыты с ускорителем ферментации Экос. При этом использовались аналогичные емкости и дозы, что и в первом опыте, однако вместо препарата УФ-1 применяли ускоритель ферментации Экос.
Продолжительность опыта составила 40 суток.
В течение первых 5-8 сут запах во всех опытных емкостях уменьшился, стал менее резким. Через 10 сут после начала эксперимента субстрат во всех емкостях тщательно перемешивали, для увеличения влажности субстрата добавляли воду по 0,5 дм3 на емкость.
Количество нефтепродуктов в обработанном субстрате на 30-40 сут не превышал соответствующие нормы. На субстрате произрастали зерновые, томаты и картофель.
Таким образом, проведенные производственные опыты свидетельствуют о высокой эффективности использования ускорителя ферментации для переработки органических отходов животноводства и птицеводства.
Всего с применением ускорителя ферментации переработано свыше 1500 тыс. т навоза и помета в различных регионах РФ.
3.8 Разработка технологических регламентов на опытное
производство ускорителей ферментации УФ-1 и Экос для
биодеградации и обезвреживания навоза и помета
Технологическая схема получения представляет собой процесс на первой стадии, которого проводится приготовление и посев культур микроорганизмов, накопление биомассы гриба и микроба, в колбах, емкостью 0,5 или 1, 5 л, на второй стадии - культивирование и накопление в реакторе при 27 и 370С, на третьей стадии контроль, маркировка, разливка, укупорка, упаковка и складирование препарата. Выход готового препарата составляет 1000 м3 на заправку.
3.9 Технология утилизации органических отходов
с помощью ускорителей ферментации УФ-1 и Экос
Технологический процесс применения ускорителей для утилизации органических отходов животноводства, обработки сточных вод, нефти, нефтешламов предусматривает следующее:
- характеристику получаемой продукции;
- характеристику исходного сырья;
- технологическую схему производства и описание технологического процесса;
- контроль за проведением работ и качества получаемого продукта, фасовка, упаковка;
- основные правила безопасности при утилизации органических отходов;
- инструкция по применению конечного продукта (удобрения).
А. Технические требования
а) Для производства органического удобрения применяют следующее сырье:
- навоз крупного рогатого скота, свиней, птичий помет;
- солома, опилки;
- препарат ускоритель ферментации УФ-1;
- препарат ускоритель ферментации Экос;
- водопроводная вода (нехлорированная).
б) По органолептическим и физико-химическим показателям продукт (удобрение), полученный на основе технологии ускорителей ферментации УФ-1 и Экос, должен соответствовать требованиям характеристики продукта и нормам по следующим показателям:
- внешний вид и цвет;
- массовая доля влаги, золы, общего азота, фосфора в пересчете на Р2О2, калия в пересчете на К2О3, органического вещества, гланулометрический состав, рН, патогенная микрофлора, яйца гельминтов.
Б. Технологическая схема производства и описание технологического процесса
а) Технология получения удобрения из птичьего помета:
- ферментация проводится на участке возле фабрики (фермы) с твердой почвой, лучше глинистой или на асфальтированной, бетонной или плотной грунтовой площадке (последнее при залегании грунтовых вод не менее 5 метров);
- при влажном помете 60-70%, обработку ускорителем ферментации УФ-1 или Экос проводят без наполнителя в буртах;
- укладку помета в бурты осуществляют с помощью средств механизации (бульдозеры, грейдеры и т.д.). Размеры бурта 2-2,5 м, ширина у основания - 5-6 м, длина - в зависимости от количества помета и размера площадки;
- ускорители ферментации УФ-1 или Экос вносится в количестве 1-2 млрд. микр. клеток в см3 на 1 тонну ферментируемой массы. При влажности помета 60-70%, препараты разбавляются нехлорированной теплой водой (комнатная температура 20-300С) в количестве 1 л на 1 тонну массы помета. Препараты вносятся послойно по мере удаления помета из помещения птицефабрики (птицефермы) на площадку при формировании буртов. Препараты УФ-1 и Экос могут вноситься и при формировании глубокой подстилки, также послойно в дозах 1-2 млрд. микр. клеток в см3 на м3 субстрата;
- контроль температуры бурта проводится ежедневно. Температура бурта должна быть в пределах 300С. При более высокой температуре проводится перемешивание бурта. Неприятный запах исчезает на 2-10 сут, окончание ферментации наступает летом через 1 мес., зимой - через 2-2,5 мес., признаками окончания процесса является однородная рассыпчатая масса, отсутствие неприятного запаха, уменьшение объема ферментируемой массы.
б) Технология изготовления удобрения из куриного помета и древесных отходов:
- компостирование куриного помета и древесных отходов (кора, опилки) производится при помощи микроорганизмов препаратов ускорителей ферментации УФ-1 или Экос в течение 40-60 суток;
- доза препарата составляет 1-2 млрд. микр. клеток в см3 на 1 тонну пометной массы;
- уплотнение обрабатываемой массы и защита поверхности от доступа воздуха способствует уменьшению потери питательных веществ в компостируемой массе;
- перед компостированием и в конце этого процесса необходимо проводить агрохимические анализы массы. Важным признаком готовности удобрения является уменьшение массы компоста и содержания в нем нитратного азота в 1,5-2,0 раза.
в) Разработка технологии переработки навоза крупного рогатого скота и свиней:
- переработка навоза и подстилочного материала в животноводческих помещениях.
Препараты вносят путем опрыскивания ускорителей ферментации УФ-1 или Экос (можно капельно) в дозе 1-2 млрд. микр. клеток в см3 на 1 тонну, не переувлажненного субстрата;
- навоз перевозят (передвигают) в навозоприемник или оставляют для переработки в помещении;
- для переработки навоза выбирают участок с глинистой почвой или твердым покрытием, глубина залегания при последнем должна быть не менее 5 метров;
- на выбранном участке с помощью бульдозера готовится земляной вал высотой 1,5-1,7 м, ограничивающий площадку для укладки навоза шириной 10-15 м с произвольной длиной, с торца площадку оставляют открытой временно, на поверхность площадки укладывается солома слоем 1 м и уплотняется тяжелым трактором для дренажа. После этого открытая сторона бурта закрывается земляным валом;
- навоз на готовый участок подается или через патрубок или путем въезда тележек на специально созданную насыпь;
- при укладывании бесподстилочного навоза в него желательно послойно добавлять (опилки, солому, полову) в количестве не более 30% от общей массы;
- ферментация навоза в летнее время проводится в течение 30-40 сут, зимой - 60-65 суток;
- земляной вал смешивается с отферментированным навозом, и формируется бурт высотой до 2-2,5 м, шириной 6-10 м, при допустимой длине;
- признаком готовности удобрения являются: однородная, мелковатая структура, отсутствие запаха, уменьшение объема в 5-10 раз.
г) Технология обезвреживания и утилизации сточных вод, нефти, нефтепродуктов и нефтешламов с помощью ускорителей ферментации УФ-1 или Экос.
Очистка, обезвреживание сточных вод, разливов нефти, отходов нефтепродуктов, нефтешламов предусматривает разложение органических соединений в воде, по нормативам содержание остаточных количеств органических отходов в сточной воде не должно превышать 10 мг/л, снижение содержания нефти, нефтепродуктов и нефтешламов и их ингредиентов до допустимых уровней в почве и воде.
Технические требования.
Сырье для переработки:
- сточные воды животноводческих предприятий, очистительных сооружений, промышленных и бытовых отходов, иловые массы и т.д.;
- разливы нефти и нефтепродуктов в воде, на почве (в почве), нефтешламы;
- микробиологические препараты ускорители ферментации УФ-1 и Экос;
- водопроводная вода (нехлорированная).
По органолептическим и физико-химическим показателям препараты должны соответствовать требованиям ГОСТ.
Ферментация проводится в водоемах, очистительных сооружениях, на иловых отстойниках, местах разлива нефти и нефтепродуктов, складирования (захоронения) нефтешламов.
В. Удобрение должно быть упаковано:
- в полиэтиленовые мешки, пакеты из полиэтиленовой пленки или бумажные мешки с вложенной инструкцией о нормах внесения. Полиэтиленовые мешки, пакеты должны быть заклеянными, бумажные мешки прошитыми.
Г. Проводится маркировка продукта в соответствии с ГОСТ 23462 с указанием предприятия изготовителя и товарного знака, наименования продукта, массы, номера серии, срока годности, номера упаковщика, смены, даты изготовления, условий хранения, гарантийного содержания питательных веществ.
Д. Требования безопасности
Необходимо соответствовать требованиям биологической, пожарной безопасности и производственной санитарии.
Е. Требования правил приемки, методы контроля, условия транспортировки и хранения, гарантий производителя и указания по применению.
3.10 Производство и применение органического удобрения
на основе птичьего помета с использованием ускорителей
ферментации грибкового происхождения
Основным процессом в производстве органического удобрения из птичьего помета является технологический процесс утилизации помета путем ускорения ферментации с применением грибков дрожжевого происхождения, полученных в ФГБУ Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности.
Процесс утилизации птичьего помета состоит из следующих технонлогических операций:
- на слой соломы сбрасывается или сливается помет из расчета 1:1.
- каждый слой смеси поливается водным раствором ускорителя ферментации из расчета 1-2 млрд. микр. клеток в см3 ускорителя на тонну смеси, количество воды с расчетом доведения общности смеси не менее 70%. Для полива используются ДУК или РЖТ. Вместо воды можно использовать жижу, которая откачивается из емкости после мойки цехов.
- подобные слои смеси укладываются друг на друга, а затем сгребаются в кучи (штабеля); высотой не менее 1 метра, длина и ширина штабеля не ограничиваются
- каждые 10 дней штабель перемешивается таким образом, чтобы нижний слой оказался наверху. В жаркое время перед перемешиванием штабель увлажняется; снаружи водой, в другое время дождь и снег являются естественными увлажнителями.
- в процессе утилизации помета температура внутри штабеля поднимается до 70С, неприятный запах помета исчезает, погибают биологически опасные объекты и семена сорняков, влага частично испаряется.
- через 30 дней летом и ориентировочно через 50-60 дней зимой органическое удобрение готово к использованию.
- Готовое к употреблению органическое удобрение характеризуется следующим химическим составом (в % на сухое вещество): Nобщ. - 3,7-3,9; Р2О5 - 2,6-3,4; К2О - 2,1-2,2. Влажность - 43-49%.
3.11 Эффективность применения органического удобрения
из птичьего помета в полевых условиях
Для установления оптимальных доз применения органического удобрения из птичьего помета и выявления их эффективности были проведены исследования в течение четырех лет на серой лесной почве.
Изучали дозы органического удобрения 3, 6, 9, 10, 15 и 20 т/га и их влияние на агрохимические свойства почвы, урожай сельнскохозяйственных культур и качество продукции по сравнению с действием 20 и 30 т/га навоза крупного рогатого скота.
Исследования показали, что внесение органического удобрения на серой лесной почве положительно влияло на агрохимические свойства почвы в течение трех лет при дозе 3 и 6 т/га и в течение четырех лет - при дозе внесения 9 т/га.
Положительное действие их на жизнедеятельность почвенных микнроорганизмов продолжалось в течение трех лет, что подтверждается усинлением в этот период биологической активности почвы.
От действия и последействия данного органического удобрения в дозах 3, 6 и 9 т/га в течение четырех лет суммарная прибавка урожая исследуемых культур в звене севооборота: яровая пшеница, однолетние травы, ячмень и овес составила соответственно 10,6, 18,4 и 25,9 ц/га зерновых единиц. Внесение навоза крупного рогатого скота в дозе 20 т/га способствовало за этот период получению прибавки урожая 17,5 ц/га зерновых единиц, что соответствует примерно прибавке урожая, получаемой от внесения 6 т/га органического удобрения.
Результаты исследований в течение четырех лет применения органического удобрения в дозах 3,6 и 9 т/га показали высокую его эффективность. Один рубль затрат окупается 1,66-1,83 рублями. Срок окупаемости затрат составляет не более 2,2-2,4 года. Коэффициент энергетической эффективности прибавок урожая -1,96-2,06 единиц.
Применение данного органического удобрения в дозах 10,15 и 20 т/га показали, что они в течение 4 лет продолжали оказынвать положительное влияние на агрохимические свойства и биологические процессы почвы: суммарная прибавка урожая составила соответственно 19,9, 30,8 и 38,8 ц/га зерновых единиц.
При этом доза органического удобрения, полученного из птичьего помета 15 т/га, позволила получить за четыре года идентичную прибавку урожая, как и от навоза КРС 30 т/га. Анализ данных показывает, что последействия органического удобрения на урожай были достоверны при дозе внесения 10 т/га в течение трех лет, при дозах внесения 15 и 20 т/га - в течение четырех лет.
При применении органического удобрения в количестве 20 т/га в почву вносится в среднем: азота 320 кг/га, Р2О5 - 300 и К2О - 250 кг/га и органического вещества около 10 т/га. Таким образом, из всех апробированных доз наиболее эффективной оказалось внесение органического удобрения в количестве 20 т/га.
Экономический и энергетический анализы показывают, что за четыре года прямого действия и последействия органического удобрения в дозах 10, 15 и 20 т/га один рубль дополнительных затрат на их применение окупается 1,22-1,25 рублями. Окупаемость всех затрат происходит в основном за три года.
Коэффициент энергетической эффективности прибавок урожая составил 1,78-1,87 единиц.
Применение органического удобрения из птичьего помета необходимо сочетать с другими агротехническими приемами, направленными на получение высокого урожая сельскохозяйственных культур, что повысит отдачу удобрения в течение всего срока действия.
3.12 Биотехнология разработки средств профилактики и
ечения респираторных и желудочно-кишечных
болезней животных
Были проведены опыты на основе биотехнологических приемов по разработке способа получения специфической гипериммунной сыворотки против рота-короновирусного гастроэнтерита и эшерихиозной диареи поросят, обеспечивающей лечение и профилактику смешанных вирусно-бактериальных диарей поросят.
Разработанная на основе биотехнологии специфическая иммунная сыворотка успешно используется для защиты животных в РТ и регионах РФ от широко распространенных инфекционных болезней молодняка животных. Новизна данной работы подтверждена положительным решением на получение патента (Заявка № 2011115490/10 (023007) от 19.04.2011г.). Она включена в состав мероприятий по экологизации животноводческих предприятий, почвы и окружающей среды, совместно с ускорителями ферментации, другими препаратами, также разработанными на основе бионанотехнологии (пробиотики, сорбенты и др.)
3.12.1 Профилактическая эффективность пробиотика
энтероспорина и энтеросорбента фитосорба при афлатоксикозе и
диспепсии поросят в сочетании с обработкой стоков и навоза
в помещениях ускорителями ферментации
Опыты проведены на свинокомплексе ООО Новая жизнь Кукморского района Республики Татарстан, где наблюдались массовые желудочно-кишечные болезни поросят, преимущественно отъемного возраста.
Были сформированы группы подсвинков массой 20-25 кг (n=10). Первая служила контролем и получала корм из хозяйства (в комбикорме был обнаружен микотоксин - афлатоксин В1, в количестве 56,16,0 мкг/кг), вторая получила комбикорм без афлатоксина, третья - получала комбикорм с афлатоксином и внутрь пробиотик энтероспорин в дозе 5 см3. Четвертая - комбикорм без афлатоксина и энтероспорин в аналогичной дозе, пятая - корм, загрязненный афлатоксином, и энтеросорбент фитосорб в дозе 1% от сухого вещества корма, шестая группа получала корм, загрязненный афлатоксином, а также энтероспорин и фитосорб.
Навоз и сточные воды обрабатывались ускорителями ферментации УФ-1 и Экос трижды (препараты чередовались) 1 раз в 10 суток.
В ходе исследования установлено, что применение средств профилактики оказывало положительное влияние на динамику массы тела животных. Среднесуточный прирост живой массы на животное опытных групп составил - от 450 до 483 г, соответственно, против 420 г в контрольной группе.
У контрольных животных наблюдали понижение аппетита, угнетение общего состояния. К концу опыта пал один поросенок, остальные поросята заметно отставали в росте. Животные данной группы были более подвержены расстройствам желудочно-кишечного тракта и бронхопневмониям. В опытных группах данные признаки отсутствовали: общее состояние животных было удовлетворительным, аппетит хороший, щетина гладкая блестящая.
Бактериологическое исследование содержимого толстого отдела кишечника позволило установить в кишечном микробиоценозе поросят первой группы уменьшение популяционного уровня бифидо- и лактофлоры.
Такая же тенденция наблюдалась и в отношении энтерококков: их количество превосходило значения контрольной группы на 35,2; 36,5; 37,4; 30,8 и 36,7% соответственно.
Уровень эшерихий с нормальной ферментативной активностью у поросят контрольной группы, также был занижен и составлял 3,130,44 lg КОЕ/г. В то время как у поросят второй группы данный показатель был на уровне 4,720,31 lg КОЕ/г, третьей - 4,040,59 lg КОЕ/г, четвертой - 4,960,47 lg КОЕ/г; пятой - 3,920,53 lg КОЕ/г и шестой группе - 4,180,42 lg КОЕ/г. Кроме того, в группе контроля, выделены гемолитические эшерихии.
В контрольной группе наблюдалось увеличение популяционного уровня золотистого стафилококка, сальмонелл, дрожжей и плесени, в то время как в опытных группах наблюдалось снижение числа данных микроорганизмов от 13,9 до 80% относительно контроля.
Производственные испытания подтвердили высокую профилактическую эффективность применения пробиотика энтероспорина и энтеросорбента фитосорба на поросятах-отъёмышах при афлатоксикозе.
После обработки навоза и навозной жижи в помещениях с помощью ускорителей ферментации УФ-1 и Экос наличие в них патогенных микроорганизмов не выявили.
3.13 Экономическое обоснование использования
ускорителей ферментации для переработки органических
отходов и реабилитации почвы
Экономический ущерб равняется сокращению доходов общества из-за ухудшения природного ресурса или вредного влияния на него различных загрязнителей. Например, доходы сельского хозяйства уменьшаются по мере снижения урожайности сельскохозяйственных культур вследствие истощения и эрозии земли, ухудшения состояния пастбищ, сокращения площадей сельскохозяйственных угодий. При этом снижается сохранность животных, количество сельскохозяйственной продукции, часто она оказывается низкого качества, с возможным содержанием опасных для здоровья населения и животных вредных соединений.
Экономический ущерб на предприятиях, где проводили исследования, составляет ежегодно примерно 1,0-3,5 млн. рублей.
Экономическая эффективность использования удобрения, подготовленного экспериментальным методом на основе ускорителей ферментации, при выращивании зерновых культур и картофеля составила соответственно от 1,73 до 5,73 рубля на 1 рубль затрат.
ВЫВОДЫ
1. Из природной среды выделены культуры микроорганизмов - Actinomyces fradiae, Bacillus subtilis, и Candida krusae, способные в качестве субстратов использовать органические отходы (навоз и помет), существенно ускорять процесс их биотрансформации в высококачественное экологически чистое удобрение.
2. Штамы Actinomyces fradiaeЦ96, Bacillus subtilisЦ99 и Candida krusae-96 паспортизированы, обладают выраженной протеолитической, сахаралитической, каталазной активностью, безопасны для животных, на их основе сконструированы препараты ускорители ферментации УФ-1 и Экос.
3. Ускорители ферментации УФ-1 и Экос относятся к 4 классу токсичности, не обладают раздражающими, кумулятивными, канцерогенными, эмбриотоксическими и тератогенными свойствами; не оказывают отрицательного влияния на функциональное состояние нервной системы и печени.
4. Микроорганизмы в составе ускорителя ферментации проявляют выраженный эффект обезвреживающего действия по отношению к патогенным микроорганизмам E.coli и Sal. typhymurium. Оптимальной обезвреживающей дозой является 0,010,002 мл/кг субстрата, что позволяет обеззараживать субстраты, экспериментально контаминированные E.coli в течение трех недель, Sal. typhymurium - в течение двух с половиной недель, загрязненные яйцами гельминтов в течение полутора недель.
5. Разработана технология лабораторного и полупромышленного производства препаратов ускорителей ферментации УФ-1 и Экос путем поверхностного и глубинного культивирования на основе штаммов Actinomyces fradiaeЦ96, Bacillus subtilisЦ99 и Candida krusae-96.
6. Разработана технология переработки (утилизации) органических отходов в высококачественное экологически чистое органическое удобрение. Обоснованы эффективные дозы и кратность применения препаратов УФ-1 и Экос. Препараты в дозе 1-2 млрд. микр. клеток в см3 при одно-двукратном распылении обеспечивают переработку органического сырья в течение 30 сут в летний и 60 сут - в зимний период, в диапазоне температур +30 и -300С.
7. Патогенная микрофлора, яйца и личинки гельминтов, простейшие в полученном органическом субстрате (конечном продукте) отсутствуют, содержание токсических элементов не превышает ПДК. Содержания азота, фосфора и калия в удобрении переработанного птичьего помета составляют 2,5-3,2; 1,2-1,4; 2,7-3,2%; свиного навоза - 3,8-4,5; 1,6-1,8 и 2,0-2,1%; навоза крупного рогатого скота - 2,1-2,5; 1,5-1,7 и 2,5-2,7% соответственно.
8. Внесение полученного удобрения в почву положительно влияет на ее агрохимические свойства, а урожайность зерновых культур и корнеплодов повышается на 10-20%. В почве возрастает содержание подвижного фосфора (Р2О5), обменного калия (К2О), снижается величина гидролитической и обменной кислотности и повышается степень насыщенности ее основаниями.
9. Установлена достоверная положительная тенденция снижения уровня загрязненности сточной, озерной, водопроводной воды органикой с улучшением органолептических, физико-химических показателей. Применение ускорителей ферментации УФ-1 и Экос обеспечивает очищение воды и реабилитацию почвы при органических и микробных загрязнениях.
10. Использование полиспецифической гипериммунной сыворотки против рота-, коронавирусного гастроэнтерита и эшерихиозной диареи новорожденных поросят, пробиотика энтероспорина и сорбента фитосорба при афлатоксикозах и желудочно-кишечных болезнях повышает сохранность животных, способствует профилактике данных заболеваний.
11. Экономическая эффективность на 1 рубль затрат при внесении удобрения на основе птичьего помета под зерновые и картофель составляет от 1,73 до 5,73 рублей.
ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ
Для внедрения в производство предложены новые безопасные препараты ускорители ферментации Экос и УФ-1, позволяющие круглогодично, независимо от температурных условий, перерабатывать органическое сырье в высококачественное экологически чистое органическое удобрение; снизить уровень загрязненности воды, сточных вод и почвы от органических и микробных загрязнений. Разработаны и предложены для внедрения в сельскохозяйственную практику препараты для оздоровления животных от болезней молодняка - рота-коронавирусной и эшерихиозной диареи поросят. Препараты совместно с ускорителями ферментации включены в состав мероприятий по улучшению ветеринарно-санитарного состояния животноводческих предприятий, почвы и окружающей среды.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
1. Статьи, опубликованные в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ
1. Тремасов М.Я. Новые технологии в утилизации органических отходов и реабилитации почвы / М.Я. Тремасов, А.А. Иванов // Ветеринарный врач. -2008.- №1ЦС.2-3.
2. Иванов А.А. Перспективы использования нанотехнологий /А.А. Иванов, Е.Ю. Тарасова// Ветеринарный врач. - 2009. - №3ю - С.36-39.
3. Матросова Л.Е. Мониторинг микроскопических грибов в сельскохозяйственной продукции РТ /Л.Е. Матросова, О.К. Ермолаева, А.А. Иванов // Ветеринарный врач. - 2009. - №3. - С.52-53.
4. Иванов А.А. Унификация нормативно-правовой базы, как фактор продовольственной безопасности России и стран СНГ /А.А. Иванов, М.В. Розовенко // Ветеринарный врач. - 2010. - №1. - С.3-6.
5. Иванов А.А. Развитие биотехнологии на современном этапе жизнеобеспечения общества / А.А. Иванов, И.Л. Беро, А.Я. Самуйленко, С.А. Гринь и др. // Ветеринарный врач. - 2010. - №3. - С.3-5.
6. Иванов А.А. Проблемы производства и применения препаратов для профилактики болезней высокопродуктивных и племенных животных /А.А. Иванов, С.В. Крюков, Н.В. Мельник, Б.В. Соловьев и др.// Ветеринарный врач. - 2010. - №3. - С.42-45.
7. Иванов А.А. Разработка вакцины против сальмонеллеза свиней на основе лизат-антигенов / А.А. Иванов, В.В. Меньшенин, Е.Э. Школьников, А.А. Раевский и др. // Ветеринарный врач. - 2010. - №4. - С.14-16.
8. Иванов А.А. Применение энтеросорбентов в животноводстве /А.А Иванов, К.Х. Папуниди, М.Я. Тремасов, М.Г. Нуртдинов и др. // Ветеринарный врач. - 2010. - №5. - С.20-22.
9. Иванов А.А. Эволюция биотехнологии в процессе развития человеческого общества / А.А. Иванов, И.Л. Беро, К.Л. Эрнст, Е.Е. Пурто и др.// Ветеринарный врач. - 2010. - №6. - С. 3-7.
10. Иванов А.А. Человек и биотехнология XXI века / А.А. Иванов, И.Л. Беро, А.М. Ганяев, К.Л. Эрнст и др. // Ветеринарный врач. - 2010. - №6. - С.7-11.
11. Иванов А.А. Анаболитический эффект соматолиберина при пероральной доставке в составе бактериальной биомассы /А.А. Иванов, А.Г. Плаксина, А.В. Белякова и др.// Ветеринарный врач. - 2011. - №6. - С. 32-34.
12. Иванов А.А. Перспективы федерального центра в области нанобиотехнологий / А. А. Иванов // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. Казань, 2011. - Т. 203. - С. 68-69.
13. Иванов А.А. Биопрепарат для обезвреживания и очистки сточных вод /А.А. Иванов, Л.Е. Матросова, М.Я. Тремасов// Ежемесячный теоретический и научно-практический журнал Достижения науки и техники АПК. М. - 2012.- №3. - С.83-84.
14. Иванов А.А. Перспектива использования ускорителя ферментации для утилизации органических отходов /А.А. Иванов, Л.Е. Матросова// Ветеринарный врач. - 2012. - №2. - С.2.
2. Патенты и положительные решения
1. Иванов А.А., Иванов А.В., Тремасов М.Я. и др. Препарат для переработки органических отходов животноводства и птицеводства Экос. Патент РФ №2425016 от 27.07.2011 г по заявке № 2008113403 от 28.03.2008 г.
2. Иванов А.В., Спиридонов Г.Н., Иванов А.А. и др. Полиспецифическая гипериммунная сыворотка против рото-коронавирусного гастроэнтерита и эшерихиозной диареи поросят. Положительное решение ФИПС от 10.01.12 по заявке №2010151702/15 от 15.12.2010 г.
3. Иванов А.А., Плотникова Э.М., Гурьянов Н.И. Способ получения сыворотки крови плодов коров для культивирования клеток животных и человека. Положительное решение ФИПС от 18.01.12 по заявке №2011126222/15 от 24.06.2011 г.
4. Иванов А.А., Иванов А.В., Плотникова Э.М. и др. Способ получения сыворотки крови взрослого крупного рогатого скота для культивирования клеток животных и человека. Положительное решение ФИПС от 19.03.12 по заявке №2011115490/15 от 19.04.2011 г.
3. Методические рекомендации и пособия
1. Иванов А.В. Санитарно-микологическая оценка кормов и улучшение их качества. Брошюра / А.В. Иванов, А.А. Иванов, М.Я. Тремасов, К.Х. Папуниди и др. - М.: Издательство Росинформагротех, 2006. - 31 с.
2. Тремасов М.Я. Средство для биодеградации и обезвреживания навоза и помета. / М.Я. Тремасов, А.В. Иванов, А.А. Иванов. - Технические условия от 7 августа 2007.- 8 с.
3. Тремасов М.Я. Инструкция по применению средства для биодеградации и обезвреживания навоза и помета. / М.Я. Тремасов, Л.Е. Матросова, А.А. Иванов и др. - Утв. зам. руководителя Россельхознадзора от 7 августа 2007.-2 с.
4. Тремасов М.Я. Методические рекомендации по применению энтеросорбентов при отравлениях животных /М.Я. Тремасов, К.Х. Папуниди, А.В. Иванов, Э.К. Папуниди, А.А. Иванов и др. - Утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН. - М. - 2010. - 30 с.
5. Иванов А.В. Методические рекомендации по безопасности кормового, продовольственного сырья и продуктов питания /А.В. Иванов, К.Х. Папуниди, М.Я. Тремасов, А.А. Иванов и др. Утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН. - М.: 2011. - 47 с.
6. Иванов А.В. Сыворотка полиспецифическая против рота- коронавирусного гастроэнтерита и эшерихиозной диареи поросят /А.В. Иванов, Г.Н. Спиридонов, А.А. Иванов, А.Ф. Махмутов, А.Г. Спиридонов. - Технические условия (ТУ 9389-013-00492374-2011), (утв. директором ФГБУ ФЦТРБ-ВНИВИ 11.10.2011г. и согласованы нач. ГУВ КМ РТ 14.10.2011г.)- 17 с.
7. Иванов А.В. Инструкция по применению сыворотки полиспецифической против рота-коронавирусного гастроэнтерита и эшерихиозной диареи поросят / А.В. Иванов, Г.Н. Спиридонов, А.А. Иванов, А.Ф. Махмутов, А.Г. Спиридонов (утв. директором ФГБУ ФЦТРБ-ВНИВИ 11.10.2011г. и согласовано нач. ГУВ КМ РТ 14.10.2011г.). - 3 с.
8. Тремасов М.Я. Органическое удобрение на основе ускорителей ферментации УФ-1 и Экос / М.Я. Тремасов, Л.Е. Матросова, А.А. Иванов. -Техническое условие - ТУ 2189-001-2781003-2012.- 14 с.
9. Тремасов М.Я. Методическое пособие по переработке органических отходов животноводческих и птицеводческих предприятий в экологически чистое удобрение /М.Я. Тремасов, К.Х. Папуниди, А.В. Иванов, А.А. Иванов, Л.Е. Матросова. Утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН. М.; 2012. - 26 с.
10. Иванов А.В. Методическое пособие: диагностика, профилактика и лечение сочетанных отравлений животных вторичными метаболитами микроскопических грибов рода Fusarium /А.В. Иванов, М.Я. Тремасов, К.Х. Папуниди, А.А. Иванов и др. - Утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН, М. - 2012. - 46 с.
11. Тремасов М.Я. Технологический регламент на производство препарата на основе Bacillus subtilis для ускорения ферментации органических отходов /М.Я. Тремасов, А.А. Иванов, Л.Е. Матросова. Утв. директором ФГБУ ФЦТРБ-ВНИВИ, 2012. - 23 с.
12. Иванов А.В. Биологическая безопасность: молекулярно-клеточные аспекты диагностики зооантропонозов /А.В. Иванов, Э.М. Плотникова, Р.Н. Низамов, А.А. Иванов, Р.Р. Гайзатуллин. Монография, М.; Издательство: Планида, 2012. - 784 с.
4. Публикации в других изданиях
1. Матросова Л.Е. Микроскопические грибы для переработки органического сырья /Л.Е. Матросова, А.И. Сергейчев, А.А. Иванов, А.В. Иванов. // Матер. 2-го съезда микологов России: Современная микология в России, М.: Т. 2. 2008. - С.- 373-374.
2. Матросова Л.Е. Мониторинг микроскопических грибов в сельскохозяйственной продукции РТ /Л.Е. Матросова, О.К. Ермолаева, Е.Ю. Тарасова, А.А. Иванов. // Материалы II съезда фармакологов и токсикологов России. 9-12 июня 2009 г. - ФГБУ ФЦТРБ-ВНИВИ, Казань, 2009. - С.457-460.
3. Иванов А.А. Биологический метод обезвреживания кормов от микотоксинов /А.А. Иванов, Е.Н. Иванов // Материалы II съезда фармакологов и токсикологов России. 9-12 июня 2009 г. - ФГУ ФЦТРБ-ВНИВИ, Казань, 2009. - С.418-420.
4. Иванов А.А. Биодеградация органического сырья консорциумом микроорганизмов / А.А. Иванов, Л.Е. Матросова //Материалы Московской международной научно-практической конференции Биотехнология: экология крупных городов, М.; 2010. - С.265-266.
5. Иванов А.А. Изучение миграции тяжелых металлов в системе почва-водные ресурсы-животноводческая продукция (молоко) в условиях техногенеза / А.А. Иванов, К.Х. Папуниди, М.В. Кузина //Материалы международной научно-практической конференции Биотехнология: токсикологическая, радиационная и биологическая безопасность, Казань, 2010. - С.62-70.
6. Матросова Л.Е. Биотехнологии в реабилитации окружающей природной среды /Л.Е. Матросова, М.Я. Тремасов, А.А. Иванов //Материалы международной научно-практической конференции Биотехнология: токсикологическая, радиационная и биологическая безопасность, Казань, 2010. - С.330-332.
7. Иванов А.А. Иммунологические свойства крови крупного рогатого скота в фетальный период /А.А. Иванов, Э.М. Плотникова, В.В. Бирюля, Ю.М. Кириллова и др. //Материалы международной научно-практической конференции Биотехнология: токсикологическая, радиационная и биологическая безопасность, Казань, 2010. - С.376 - 382.
8. Морозов Н.В. Эколого-биотехнологические пути очистки и обеззараживания сточных вод животноводческих комплексов /Н.В. Морозов, А.А. Иванов, В.Н. Морозов, А.Н. Чернов //Материалы международной научно-практической конференции Биотехнология: токсикологическая, радиационная и биологическая безопасность, Казань, 2010. - С. 423-429.
9. Иванов А.А. Биотехнологические аспекты утилизации органического сырья / А.А. Иванов // Деловая Россия. - 2010. - №10. - С. 35.
10. Иванов А.А. Микроорганизмы - деструкторы в процессе утилизации органических отходов животноводства /А.А. Иванов, А.В. Иванов, М.Я. Тремасов и др. //Сборник научных статей к 70-летию Морозова Н.В. Природоохранные биотехнологии, Казань, 2010. - С. 72-76.
11. Иванов А.А. О современных технологиях утилизации органических отходов /А.А. Иванов, А.В. Иванов, М.Я. Тремасов и др. //Вестник Татарского отделения Российской Экологической Академии. - №3(47). 2010. - С. 35-36.
12. Шамилова Т.А. Применение пробиотика Энтероспорин при микотоксикозах /Т.А. Шамилова, Л.Е. Матросова, М.Я. Тремасов, А.А. Иванов // Ветеринарная медицина. - Харьков, 2010. - № 94. - С. 155-156.
13. Морозов Н.В. Биопрепараты промышленного образца и их использование для управляемой очистки поверхностных вод от нефтяных загрязнений при аварийном или локальном поступлении /Н.В. Морозов, А.А. Иванов, О.В. Жукова, А.Н. Чернов, В.И. Степанов // Материалы VI Московского международного Конгресса Биотехнология: состояние и перспективы развития, М.; 2011. - С. 20-21.
14. Морозов Н.В. Биотехнология ликвидации нефтезагрязнений аборигенными углеводородокисляющими микроорганизмами, иммобилизованными на сорбентах различной природы /Н.В. Морозов, О.В. Жукова, А.А. Иванов //Материалы VI Московского международного конгресса Биотехнология: состояние и перспективы развития, М.; 2011. - С. 302-303.
15. Иванов А.А. Био- и нанотехнологии: перспективы их использования /А.А. Иванов //Элита Татарстана, 2011. - №9. - С. 14.
16. Шамилова Т.А. Применение пробиотиков при диарее поросят /Т.А. Шамилова, Л.Е. Матросова, А.А. Иванов //Материалы международной научно-практической конференции Актуальные проблемы ветеринарии. - Краснодар, 2011. - Ч.1. - С. 251-253.
17. Иванов А.А. Перспективы Федерального центра в области нанотехнологий /А.А. Иванов// Материалы III ежегодной научно-практической конференции Нанотехнол. общества России, СПб.; 2011. - С.68 - 69.
18. Иванов А.А. Приоритеты для обеспечения биологической безопасности /А. А. Иванов, Р.Х. Юсупов, А.Н. Чернов //Материалы XI научно-практической конференции Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций, Казань, 2011. - С. 41-43.
19. Иванов А.А. Биологическая безопасность и чрезвычайная ситуация /А.А. Иванов, Р.Х. Юсупов //Материалы XI научно-практической конференции Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций, Казань, 2011. - С. 40-41.
20. Иванов А.В. Перспективы обеспечения биологической безопасности /А.В. Иванов, А.А. Иванов, А.Н. Чернов, Р.Х. Юсупов //Материалы II Международной научно-практической конференции Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: теория и практика, Казань, 2012. Ч. II. - С. 172-177.
21. Иванов А.В. Разработка системы мониторинга экотоксикантов, средств и методов обеззараживания кормов и органических отходов животноводства /А.В. Иванов, А.А. Иванов, К.Х. Папуниди, М.Я. Тремасов //Материалы II Международной научно-практической конференции Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: теория и практика, Казань, 2012. - Ч. II. - С. 180-183.
22. Иванов А.А. Инновационные бионанотехнологии в производстве /А.А. Иванов //Материалы международной научно-практической конференции Фармацевтические и медицинские биотехнологии - М.: 2012. - С. 273-274.
23. Иванов А.А. Нанобиотехнологические инновации на службе экологии /А.А. Иванов //Нанотехнологии: экология производства. Екатеринбург, 2012. - № 2 (15). - С. 71.
Подписано в печать _________________ г.
Заказ № _______. Тираж 100. Формат 60х84/16
Бумага офсетная. Печать-ризография. Печ.л. 2,0
Отпечатано в типографии ФГБУ "ФЦТРБ-ВНИВИ"
г. Казань, Научный городок - 2
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии