ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ БИОКОНВЕРСИИ ОТХОДОВ И ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПИЩЕВЫХ И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ

Управление качеством окружающей среды находится среди высших приоритетов организации, решающей проблему биоконверсии отходов и вторичных продуктов. Это лежит в основе системы экологического управления. От внедрения системы экологического управления можно получить не только экономическую выгоду, но и улучшение отношений с контрольными и поднадзорными органами исполнительной власти, упрощение получения разного рода лицензий и полномочий, экономию расходных материалов и энергии.

Биоконверсия отходов сельского хозяйства не должна решаться только региональными программами РФ — это международная проблема, при решении которой должны учитываться особенности участвующих в этих программах государств.

Чистота помещений во многом зависит от чистоты воздуха, которая характеризуется содержанием механических частиц определенного размера в 1 л воздуха и количеством микробов в 1 м3 воздуха (табл. 6.1). Чистые помещения классифицируются в зависимости от чистоты воздуха.

Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м3

Вещество

В атмосферном воздухе населенных мест

максимальная

разовая

среднесуточная

Азота диоксид

0,085

0,040

Азота оксиды (в пересчете на N0,)

0,60

0,06

Аммиак

0,20

0,04

Анилин

0,05

0,03

Ацетон

0,35

0,35

Бензол

1,5

0,1

Бензин (в пересчете на С):

— нефтяной малосернистый

5,0

1,5

— сланцевый

0,05

0,05

Бутан

200

Бутилен

3

3

Динил

0,01

0,01

Дихлорнан

3

1

Капролактам (пары, аэрозоль)

0,06

0,06

Капроновая кислота

0,010

0,005

Мышьяк (неорганические соединения,

0,003

в пересчете на As)

Нафталин

0,003

0,003

Пропилен

3

3

Пыль нетоксичная

0,50

0,15

Ртуть металлическая

0,0003

Сажа (копоть)

0,15

0,05

Свинец и его соединения (кроме тетра-

0,0003

этилсвинца)

Серная кислота

0,3

0,1

Сероводород

0,08

Сероуглерод

0,030

0,005

Серы диоксид

0,50

0,05

Вещество

В атмосферном воздухе населенных мест

максимальная

разовая

среднесуточная

Спирт этиловый

5

5

Стирол

0,040

0,002

Толуол

0,6

0,6

Углерода оксид

5

3

Фенол

0,010

0,003

Формальдегид

0,035

0,003

Хлор

0,1

0,03

Этилен

3

3

В животноводстве постоянно образуются побочные продукты, а в промышленном животноводстве концентрация отходов и вторичных продуктов увеличивается в разы. Возникают специфические агроценозы со своими собственными закономерностями. Основной удар по очистке окружающей среды приходится на почвенное микронаселение: грибы, микобактерии, актиномицеты, бактерии, включая патогены. При попадании в почву навоза, помета или вторичных продуктов животноводства микрофлора биоценоза явственно изменяется в связи со специфическими микроорганизмами теплокровных животных. Вначале большинство этих микроорганизмов исчезает благодаря антагонизму местных рас, потом биоценоз может снова восстановить биологическое равновесие. Но когда в него попадают в концентрированном виде экскременты тысячи животных, которые должны постоянно удаляться или перерабатываться, то легко может произойти перегрузка его способности к саморегулированию, и биологическое равновесие не сможет снова восстановиться. Как известно, кишечные бактерии, в том числе и патогены, выживают в природных условиях недели, месяцы и даже годы. При этом они могут сохранять инфекционность.

Из побочных продуктов животноводства, которые влияют на микрофлору биоценозов почвы, на первом месте стоят экскременты и навозная жижа. Это в основном белковые соединения, разложение которых протекает в основном при участии ферментов, синтезируемых разнообразными микроорганизмами; процесс протекает поэтапно, в зависимости от типа обмена веществ этих микроорганизмов. Промежуточные продукты могут сбраживаться с образованием спиртов, кетокислот, антибиотиков и других продуктов. Нуклеиновые кислоты, входящие в состав нуклеопротеидов, под воздействием ферментов рибонуклеаз образуют пуриновые и пиримидиновые основания.

При гидролитическом распаде аргинина под действием фермента аргиназы образуется мочевина, которая в несколько этапов превращается в аммиак и диоксид углерода:

Многие бактерии (уробактерии) и грибы, синтезирующие уреазу, могут использовать мочевину как источник азота для синтеза белков. Из специфических уробактерий наиболее важны Micrococcus игеае, Bacillus pasteurii, Sporosarcina игеае.

Загрязнения, выбрасываемые в воздух с животноводческих объектов, могут служить источниками аэрогенного распространения условно-патогенной и патогенной микрофлоры, создавать угрозу заноса возбудителей инфекционных болезней из одного объекта в другой. Даже на расстоянии 80—100 м от свинарников обнаруживают концентрацию микробов до 30 000-35 000 КОЕ/м3. Есть опасность широкого аэрогенного распространения патогенной микрофлоры.

Не менее важно устранение специфических запахов, далеко распространяющихся от животноводческих объектов (в частности, свинокомплексов). Особенно дурным запахом обладают кишечные газы — индол, скатол, меркаптан и особенно амины.

Установлена даже канцерогенность нитрозаминов. Они считаются сильнейшими химическими канцерогенами и образуются преимущественно из вторичных аминов и нитрозных газов при любых формах образования этих и исходных веществ. Существует мнение, что предотвращение образования вторичных аминов служит важнейшим средством профилактики рака. Следовательно, содержание нитрозаминов в животноводческих помещениях должно внимательно рассматриваться в интересах здоровья рабочих, обслуживающих свиней. Возможно, в желудочно-кишечном тракте свиней в ходе ферментативно неконтролируемой реакции нитрита и нитрата с некоторыми вторичными аминами или ал кил аминами, которые сами по себе не опасны, образуются канцерогенные нитрозамины.

Общие принципы взаимосвязи метаболических путей микроорганизмов в биоконверсии отходов и вторичных продуктов выражаются совокупностью процессов превращения веществ и энергии. Прокариоты обладают уникальными типами питания, которые позволяют им использовать разнообразные органические и минеральные соединения в качестве источников энергии и питания.

Жизнедеятельность прокариот состоит в постоянном воспроизводстве собственной биомассы, что обеспечивается совокупностью протекающих в клетке процессов обмена веществ, или метаболизмом. Эта способность микроорганизмов используется человеком для получения белка в виде сухих микробных масс, энергоносителей и разнообразных биологически активных веществ.

Метаболизм бактерий можно разделить на три основные группы реакций: катаболизм (распад), амфиболизм (промежуточный обмен) и анаболизм (синтетическая составляющая метаболизма). При этом связь между катаболизмом и анаболизмом проявляется на уровне источников углерода, а основное различие в этих реакциях заключается в том, что они редко повторяют друг друга. Контроль метаболизма осуществляется в основном при помощи механизмов, регулирующих локализацию, количество и каталитическую активность ферментов. Особенно чувствительны к общему регуляторному механизму начальные и завершающие реакции метаболических цепей.

Многообразие взаимопревращений веществ и энергии в живых макро- и микроорганизмах, обитающих в отходах и вторичных продуктах, позволяет в управляемых условиях трансформировать любые природные полимерные соединения в необходимые формы при сравнительно небольших затратах энергии и труда.

Все мероприятия по охране территорий ферм и комплексов можно разделить на две основные части:

  • общие меры, которые включают соблюдение высокой культуры ведения животноводства и своевременное выполнение всех ветеринарно-санитарных и зоогигиенических правил содержания и кормления животных и др.;
  • частные решения, которые направлены на очистку, обезвреживание и дезодорацию помещений, т.е. четкая и бесперебойная работа систем обеспечения микроклимата, удаление навоза и помета и их переработка.

Лучше всего предусмотреть биоконверсию навоза и помета и их вторичное эффективное использование.

Надо беречь Природу! Безусловно, биотехнологии и методы переработки не являются стабильными, и ставится задача использовать экономически рациональную технологию, которая могла бы превратить навоз и помет в ценное сырье для получения кормов, горючих материалов, удобрений и т.п.

Всегда можно воспользоваться успехами генетиков, достижения которых в области генной инженерии микроорганизмов позволяют использовать генетически модифицированные формы, способные деструктировать ксенобиотики и многие другие трудноразлагаемые компоненты. Созданы биологические препараты комплексного действия, которые используют в переработке и утилизации сточных вод, отходов перерабатывающей промышленности и сельского хозяйства.

Сущность биологически безопасных технологий переработки отходов животноводства заключается в том, что они способствуют изменению биохимического состава исходных материалов (жидких и твердых), качество которых зависит от вида животных и рациона их питания. Старые (середины XX в.) термические технологии переработки помета весьма энергоемки и приводят не только к потерям элементов питания для растений, но и образованию канцерогенов. Важным в биоконверсии является получение органического удобрения, сохранение его биологической активности и соединений азота, фосфора и других элементов.

Наиболее перспективными и «гигиеничными» технологиями переработки отходов и вторичных продуктов АПК являются:

  • • культивирование микроорганизмов (грибов, бактерий, дрожжей);
  • • биотермоферментация при 70—80°С (использование «заквасок» микроорганизмов);
  • • вермикультивирование (выращивание червей, личинок си- нантропных мух, простейших);
  • • анаэробное сбраживание (использование метаногенов, получение биогаза).

Для очистки и обезвреживания воздуха животноводческих помещений все чаще применяют фильтры разной размерности и концентрации пыли и газов там, где это целесообразно и вызвано необходимостью. Например, на тех объектах, где животные должны пользоваться моционом, необходимость в них отпадает. Фильтры иногда ухудшают ионизационный фон воздуха (в первичной системе вентиляции), который действует неблагоприятно на организм животных.

Широкое применение в практике сельского хозяйства переработанных отходов животноводства требует введения санитарных норм на компосты и переработанное вторичное сырье; определяется степень контаминации их возбудителями паразитарных болезней, и по результатам анализов подбирают возможные технологии переработки.

Санитарно-паразитологические показатели опасности объектов окружающей среды основаны на определении содержания возбудителей особо опасных болезней в единице массы или объема (Сан- ПиН 3.2.596-96). Более высокое требование к микробиологическим показателям предъявляется при переработке сточных вод и использовании их для выращивания сельскохозяйственных культур (при орошении).

Степень контаминации (особенно почвы) возбудителями паразитов снижается при добавлении сорбентов (торфа, извести и т.п.). Считается, что часть паразитарных форм сортируется органическим веществом биомассы и менее негативно влияет на экономические характеристики. При этом их жизнеспособность сохраняется в течение нескольких месяцев: стафилококки и стрептококки — 2—3 мес, палочки брюшного тифа — 2—3 мес, дифтерийная палочка — 1 мес, дизентерийная — 20 дн, туберкулезная — 10 мес. Споры возбудителей столбняка, сибирской язвы, ботулизма сохраняются в течение нескольких лет.

Термически необработанные компоненты могут быть рассадником био-, геогельминтов — это кишечные паразиты. Биогельминты нуждаются в переносчиках. Яйца их поступают из организма человека и животных вместе с экскрементами в почву или канализационные стоки. Геогельминты развиваются в почве и попадают в организм человека вместе с частицами почвы. Жизнеспособность их в почве при 14—15°С составляет до одного года.

В связи с этим необходимым условием подготовки отходов животноводства к сельскохозяйственному использованию или длительному хранению является их обеззараживание от патогенной микрофлоры и яиц гельминтов. Критерием оценки эффективности обеззараживания является гибель яиц гельминтов и семян сорняков. Наиболее устойчивы яйца аскаридоз. В агроценозе неперера- ботанные отходы являются источником заражения почвы вирусом энтерита, сальмонеллами, бактериофагами, тифозными бактериями, лептоспирами, энтеровирусами и др.

Некоторые грибы и актиномицеты развиваются в почве как обычные сапротрофы, но при попадании свежего органического вещества становятся полупатогенными или патогенными и опасными для человека.

Нарушается биологическое равновесие в почве, происходит смена доминантных видов, нарушается структура комплекса микромице- тов и их активность. Изменяется динамика развития, агрессивность и развитие популяции фитопатогенных грибов, которые вызывают заболевания кожи и дыхательных путей человека.

В настоящее время промышленное животноводство активно влияет на окружающую среду, в связи с чем необходимы не только обеззараживание отходов, но и мониторинг сельскохозяйственных территорий по санитарно-паразитологическим показателям. При сбалансированном сочетании в регионе земледелия и животноводства и контроле системы «почва — удобрение — патогенные микроорганизмы — животное — человек» инфекционная нагрузка на человека снижается. Особенно это касается заболеваний, связанных с токсикообразующими грибами и бактериями, методы, профилактики которых до сих пор мало изучены.

В нашей стране существует программа ведения экологически безопасного и безотходного производства. В Законе РФ от 10.01.2002 «Об охране окружающей среды», ФЗ «Об отходах производства и потребления», Указе Президента РФ от 04.06.2008 № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экономической эффективности российской экономики» определена стратегия решения вопросов охраны окружающей среды.

Безусловно, должен быть разработан стандартизированный метод оценки биоконверсии отходов животноводства и перерабатывающих производств АПК. Существующие технологии, а также новые технологии должны оцениваться с точки зрения их потенциального воздействия на «оптимальное органическое качество». Должны быть разработаны новые или адаптированные технологии на предприятиях по производству продуктов питания, и на основе критических точек контроля проанализированы сохранность и качество органических материалов в течение переработки. Наличие норм и правил должно учитывать качество и привести к большей конкурентоспособности получаемых продуктов переработки. Механизм регуляции начальных и конечных реакций превращений полимеров позволяет иметь замкнутые метаболические цепи.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >