Биологическое загрязнение объектов внешней среды как важная гигиеническая и экологическая проблема.

"Термин "биологическое загрязнение" охватыва­ет различные биологические объекты, способные ока­зывать прямое либо опосредованное (через объекты окружающей среды) неблагоприятное воздействие на здоровье человека путем угнетения их естественных процессов самоочищения" (Г.И. Сидоренко).

Основными компонентами биологического загряз­нения являются: живые организмы (макро- и микро­организмы) и продукты их жизнедеятельности, а так­же некоторые органические вещества естественного происхождения.

Актуальность биологического загрязнения связа­на с наличием целого ряда медицинских и экологи­ческих проблем, а именно:

1. Несмотря на обширную информацию о механиз­ме действия микроорганизмов, их воздействие на со­стояние здоровья человека все еще полностью не кон­тролируется.

2. Загрязненность воздушной среды микроорга­низмами и пылью органического происхождения на предприятиях биотехнологии, текстильной промыш­ленности, на животноводческих и птицеводческих комплексах и ряде других производств является важ­нейшим фактором, оказывающим негативное воздей­ствие на здоровье работающих.

3. Регистрируется неуклонный рост заболеваний, вызванных условно-патогенными возбудителями, представителями обычной микрофлоры человека.

4. Наблюдается возникновение многочисленных поствакцинальных осложнений в связи с повышенной сенсибилизацией организма человека.

5. Возникают трудности при лечении многих забо­леваний вследствие широкого распространения в ок­ружающей среде антибиотикоустойчивых микроорга­низмов.

6. Все возрастающие темпы урбанизации созда­ют опасность недостаточного обезвреживания огром­ного количества сточных вод.

7. Развитие биотехнологий, перевод животновод­ства и птицеводства на промышленную основу приве­ло к увеличению масштабов микробного загрязнения как воздуха рабочей зоны, так и окружающей среды, а следовательно к ухудшению состояния здоровья людей, работающих на таких предприятиях и прожи­вающих в районах расположения этих производств.

Это, к сожалению, далеко не полный перечень во­просов, связанных с биологическим загрязнением внешней среды.

Разнообразие видов работ, связанных с опаснос­тью вредного действия биологических факторов на организм людей, также очень велико. Их можно раз­делить на 3 группы.

1 группа работ, связанных с вредным воздействи­ем микроорганизмов и продуктов их жизнедеятель­ности. Это:

— работы по производству и контролю биологи­ческих препаратов, основой или продуцентами кото­рых являются микроорганизмы, биологические жид­кости, ткани и органы, а также культуры клеток и тка­ней;

— работы по использованию биологических пре­паратов для профилактики, лечения, диагностики и других целей в медицине, ветеринарии и сельском хозяйстве;

— работы по локализации и ликвидации очагов инфекционных болезней;

— работы по использованию культур микроорга­низмов в научно-исследовательских, учебных и прак­тических учреждениях;

— работы, требующие соприкосновения с почвой и водой (местами возможного обитания микроорга­низмов);

— работы по лечению и уходу за людьми и жи­вотными (больными и носителями);

— работы по исследованию материалов от людей и животных, а также трупного материала в диагнос­тических и научно-исследовательских целях.

II группа работ сопряжена с опасностью вредно­го воздействия животных (домашних, диких и лабо­раторных) и продуктов их жизнедеятельности. Это:

— работы по обслуживанию животных в сельском хозяйстве и при производстве биологических пре­паратов, продуцентами которых они служат;

— работы по обслуживанию животных в вивари­ях научно-исследовательских и практических учреж­дений;

— охотничьи и рыболовные промыслы;

— убой животных;

— переработка сырья животного происхождения;

— обслуживание и дрессировка животных в зоо­логических садах и цирках.

Ill группа работ, связанная с опасностью вредного воздействия растений (культурных и дикорастущих). Это:

— работы по выращиванию растений в сельском, лесном и городском хозяйствах;

— работы по сбору и переработке растительного сырья;

— лесохозяйственные работы и работы по заго­товке леса;

— работы по производству лекарственных пре­паратов и аллергенов из растений;

— работы по производству кормов.

Все компоненты, входящие в структуру биологи­ческого фактора, целесообразно разделить на две ос­новные группы:

/ группа — естественно-природная:

— возбудители, переносчики и носители инфек­ционных заболеваний людей;

— возбудители инфекционных заболеваний жи­вотных;

— возбудители инфекционных заболеваний птиц;

— естественные отходы животного мира;

— пыльца при цветении растений;

— сине-зеленые водоросли;

— заплесневелые предметы.

То есть элементы естественных природных процес­сов, способные при определенных условиях играть роль биологического фактора.

// группа —индустриальная или техногенная.

В нее входят гигиенически значимые факторы (микроорганизмы, готовые продукты, пыль раститель­ного происхождения и т.д.), присущие:

— промышленно-животноводческим комплексам;

— производству и использованию микробиологи­ческих средств защиты растений; — производству и использованию антибиотичес­ких средств;

— производству и использованию белково-вита-минных концентратов;

— производствам по улучшению и использованию стимуляторов роста;

— сооружениям по очистке сточных вод;

— производствам сена, льна, хлопка, зерна;

— производствам вакцин и сывороток;

— производствам физиологически активных пре­паратов.

Безусловно, удельный вес различных компонен­тов неодинаков. Ведущие места в настоящее время занимают микробиотехнология, а также животновод­ство, переведенное на промышленную основу.

Современные животноводческие комплексы отли­чаются высокой концентрацией поголовья скота, новой технологией производства и бесподстилочным содержанием животных. Все это приводит к образо­ванию большого количества (до 3-5 тыс. мУсутки) вы-сококонцентрированных стоков, опасных в санитар-но-эпидемиологическом отношении ввиду содержа­ния в них патогенных микроорганизмов, яиц и личи­нок гельминтов, а также других компонентов: консер­вантов, антибиотиков, недоокисленных продуктов (альдегидов, кетонов и др.) и комплекса органичес­ких веществ.

По степени загрязненности органическими веще­ствами, уровню бактериальной обсемененности (в том числе микроорганизмами, патогенными для челове­ка) и по содержанию гельминтов и простейших отхо­ды животноводческих комплексов значительно пре­восходят хозяйственно-бытовые сточные воды и сто­ки предприятий.

При ферментативных процессах брожения в навозе наряду с окисленными продуктами появляют­ся водород, альдегиды, спирты, сложные эфиры, жир­ные кислоты и другие соединения. В анаэробных ус­ловиях при гниении белковых веществ образуются пептоны, аммиак, сероводород, сернистый аммоний, меркаптаны, фенол, индол, скатол и другие, обладаю­щие неприятными запахами.

Неприятные запахи вызывают, кроме чувства от­вращения, головную боль, тошноту и поверхностное дыхание, которое ведет к уменьшению легочной вен­тиляции, следовательно, к снижению окислительных процессов в организме.

Натурные исследования показали, что животновод­ческие комплексы являются массивными источниками загрязнения атмосферного воздуха. Так, валовый вы­брос загрязнений в атмосферный воздух только из ор­ганизованных источников (системы вентиляции) ком­плекса крупного рогатого скота на 10 тыс. голов со­ставляет по аммиаку 57 кг/сут., а суммарно по органи­ческим веществам — 2148 кг/сут. Кроме того, из сис­тем вентиляции в атмосферный воздух ежесуточно вы­брасывается до 1310 млрд. микроорганизмов.

В стоках животноводческих комплексов содержат­ся сальмонеллы, энтеропатогенные кишечные палоч­ки, протей, синегнойная палочка.

Отходы животноводства также могут быть потен­циальными носителями возбудителей рядазоонозных инфекционных заболеваний: бруцеллеза, лептоспиро-за, туберкулеза, ящура и др. Необеззараженные сто­ки могут содержать в 1 л от нескольких десятков до нескольких десятков тысяч жизнеспособных яиц гель­минтов и цист простейших. В основном это яйца аска­рид и власоглавов и цисты балантидий.

В связи с этим утилизация неочищенных или не­достаточно очищенных животноводческих стоков приводит к опасному загрязнению почвы, грунтовых и поверхностных вод. Это усугубляется большей вы­живаемостью в навозе микроорганизмов-возбудите­лей инфекционных заболеваний и яиц гельминтов.

Так, в жидком навозе яйца гельминтов сохраняют жизнеспособность более 1 года, сальмонеллы — 160 суток, бруцеллы — 170 суток, микобактерии тубер­кулеза — 460 суток и т.д.

Таким образом, навоз, попадая в почву и водные объекты, становится чрезвычайно мощным источни­ком распространения инфекций и инвазий для людей и животных. Использование в животноводческих ком­плексах антибиотиков и кормовых дрожжей может приводить к развитию у работающих людей микозов.

Кроме того, биологические загрязнители животно­го происхождения (шерсть, перхоть и экскременты жи­вотных) являются сильными аллергенами и способны вызывать у животноводов целый ряд аллергозов.

В течение последних двух десятилетий чрезвычай­но масштабное развитие получила основная отрасль биотехнологии — микробиотехнология. Это связано с тем, что микроорганизмы обладают заметными пре­имуществами перед растительными и животными объ­ектами, т. е. имеют в сотни и тысячи раз большую ско­рость размножения и синтеза биологически активных веществ, быстроту адаптации к изменяющимся усло­виям среды обитания, максимальную экономию сырья и энергии.

В настоящее время определились сферы приори­тетного внедрения микробиотехнологии. Это меди­цинская, химическая и пищевая промышленность, сельское хозяйство, охрана окружающей среды, ком­мунальное хозяйство.

В медицинской и фармацевтической промышлен­ности микробиотехнология используется для произ­водства десятков дорогостоящих биологически актив­ных веществ, в том числе антибиотиков, ферментов, аминокислот, витаминов, вакцин, антигенных веществ и пр.

В химической промышленности получают деше­вые и в неограниченных количествах органические кислоты, кетоны, спирты.

Само существование пищевой промышленности не мыслимо без использования микробиотехнологий для изготовления пекарских дрожжей, кисломолочных продуктов и сыров, хлебобулочных изделий, пищево­го белка, ферментации чая, табака, кофе, какао, мас­лин и т.д.

Для нужд сельского хозяйства производится кор­мовой белок, микробные инсектициды, осуществля­ется силосование кормов, мочка льна, джута и пр.

Это далеко не полный перечень важнейших аспек­тов жизни и практической деятельности человека, в которых применяются биотехнологии.

Вместе с тем наблюдается значительное загряз­нение микроорганизмами-продуцентами и продукта­ми микробиологического синтеза как производствен­ной, так и окружающей среды в районах расположе­ния таких предприятий.

Работами различных авторов показано, что содер­жание микроорганизмов-продуцентов в воздухе био­технологических производств составляет от сотен до десятков миллионов микробных тел в 1 м³ воздуха.

Наряду с загрязнением производственной среды на предприятиях биотехнологии наблюдается массив­ное поступление промышленных микроорганизмов и продуктов микробиологического синтеза в различные объекты окружающей среды. Так, при отсутствии очистки газовоздушных выбросов содержание в них микроорганизмов-продуцентов составило на различ­ных предприятияхот сотен тысяч до миллионов мик­робных клеток в 1 м³.

Высокая загрязненность атмосферного воздуха промышленными штаммами регистрируется также при использовании микробиологических средств защиты растений — миллионы микробных тел в 1 м³ атмо­сферного воздуха. Наряду с живыми микроорганиз­мами в газовоздушных выбросах биотехнологических производств очень высоко содержание готового про­дукта. Так, валовые выбросы пыли белково-витамин-ных концентратов составляют в среднем 187 кг/час.

Предприятия биотехнологии интенсивно загрязня­ют и водную среду за счет сброса сточных вод, со­держащих сотни миллионов микробных тел в 1 л. Об­работка сельскохозяйственных культур бактериаль­ными инсектицидами также способна приводить к зна­чительному обсеменению воды открытых водоемов и составлять в день обработки ЮМО⁸ кл/л.

Поступление выбросов биотехнологических пред­приятий в атмосферу и водную среду сопровождает­ся накоплением микроорганизмов-продуцентов в по­чве. Так, загрязненность почвы клетками штамма-про­дуцента дрожжей Candida на расстоянии от 50 до 150 метров от завода по производству БВКпревышала контроль в среднем на 20%. Использование в сель­ском хозяйстве микробиологических средств защи­ты растений приводит к загрязнению промышленны­ми микроорганизмами поверхностного слоя почвы — до lO'-IO⁸ клеток в 1 г почвы.

Безусловно, применение в сельском хозяйстве микробных инсектицидов загрязняет энтомопатоген-ными микроорганизмами растительные продукты пи­тания — до Ю^Ю⁹ клеток на 1 г.

Таким образом, многочисленные факты интенсив­ного биологического загрязнения производственной и окружающей среды не вызывают сомнений.

Непосредственное действие биологических фак­торов изучено достаточно хорошо. Различные ком­поненты биологического загрязнения могут приво­дить к прямому или косвенному негативному влия­нию на здоровье людей и попадать в организм: с за­грязненным воздухом, водой и растительными пище­выми продуктами (например, после обработки сель­скохозяйственных культур микробными инсектици­дами). Специфические заболевания связаны с воз­действием биологических агентов микробиотехноло-гических предприятий, проявляются в виде сенсиби­лизирующего, иммунотоксического и дисбиотичес-кого действия на организм человека. Чаще всего по­казатели заболеваемости определяются такими но­зологическими формами как бронхиальная астма, хронические астматические бронхиты, риносинуси-ты, кандидозы верхних дыхательных путей, конъюнк­тивиты, дерматиты и кольпиты.

Растительные продукты, загрязненные бактери­альными инсектицидами, при определенных услови­ях могут вызывать пищевые токсикоинфекции.

Детский организм в силу своих физиологических особенностей, как известно, обладает повышенной чувствительностью к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. Поэтому негативное воздействие промышленных микроорганизмов и про­дуктов их жизнедеятельности, загрязняющих окру­жающую среду, прежде всего проявляется во влиянии на организм детей. Многие исследователи, изу­чавшие состояние здоровья детей, проживающих в районах расположения биотехнологических предпри­ятий, отмечают у этих детей рост не только специфи­ческих, но и неспецифических заболеваний. Очень тревожные данные получены на основании 3-летних наблюдений за состоянием здоровья подростков-школьников в 4-5-километровой зоне Кировского биохимического завода. Установлено, что биологи­ческое загрязнение объектов окружающей среды этой территории оказывает влияние на все показате­ли состояния здоровья подростков. Наблюдается сни­жение массы тела по сравнению со сверстниками кон­трольного района; более чем в 2 раза чаще встреча­ется ухудшенное физическое развитие, нарушения опорно-двигательного аппарата и т.д. Выявлено сни­жение функциональных возможностей сердечно-со­судистой и дыхательной систем, снижение гемогло­бина крови. Ведущими патологиями являлисьболезни уха, горла, носа и заболевания нервной системы.

Процент подростков, относящихся к 3 и 4 группам здоровья, проживающих в зоне загрязнения биовы­бросами, возрастает. В контрольной же группе число здоровых подростков остается стабильным. Таким об­разом, возможность прямого негативного действия микроорганизмов-продуцентов на организм людей не вызывает сомнений.

Опосредованное неблагоприятное влияние на здо­ровье человека промышленных микроорганизмов за­ключается в том, что при массивном загрязнении эти­ми штаммами почвы и водоемов происходит наруше­ние процессов самоочищения, разбалансировка мик-робиоценозов и увеличение сроков выживания пато­генной микрофлоры.

Все это способно привести к снижению плодоро­дия почвы, резкому ухудшению санитарного состоя­ния окружающей среды, нарушению экологического равновесия в природе и возникновению эпидемичес­ки опасных ситуаций.