САНИТАРНО-ВИРУСОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ
Вопрос о возможности передачи через почву вирусов, патогенных для человека, ставился уже давно, однако планомерные санитарно-вирусологические исследования почвы стали осуществимы лишь в связи с прогрессом лабораторной техники в конце 50-х годов. До настоящего времени они касаются практически только группы энтеровирусов.
Первым исследованием в этом направлении явилась работа Murphy с соавт. (1958), изучавших скорость инактивации некоторых вирусов в почвенной суспензии. В условиях эксперимента вирус выделяли из стерильной почвы в течение 6—7 нед, а из нестерильной почвы — в течение 2—3 нед после его внесения. Авторы пришли к выводу, что вирус полиомиелита в больших количествах адсорбируется и прочно удерживается почвенными частицами, особенно глинистыми. Это явление наряду с длительной выживаемостью вируса полиомиелита во внешней среде представляет несомненное эпидемиологическое значение.
Нами проведены исследования выживаемости 5 штаммов энтеровирусов (вакцинного и вирулентного штаммов вируса полиомиелита, вирусов ЕСН07 и 9, Коксаки ВЗ) в суглинистой и супесчаной почвах (Г. А. Багдасарьян, 1964). Изучено влияние на выживаемость энтеровирусов в подзолистых почвах таких факторов, как тип почвы (супесчаная и суглинистая), температура, влажность, pH. Для выявления возможного антагонистического действия почвенной сапрофитной микрофлоры на выживаемость энтеровирусов опыты ставили как с естественной, так и с автоклавированной почвой. Полученные данные о длительности сохранения энтеровирусов в супесчаной и суглинистой
вируса полиомиелита типа I, вирус ЕСНО7. Получен- результаты согласуются с данными Hodes с соавт. (I960) которые показали, что аттенуированный штамм LSс2ab вируса типа I активнее адсорбируется целлюлозном ионообменнике (ДЕАЕ) и труднее элюирует с него, чем вирулентный штамм Магоней того же типа. Последний элюировал с колонки практически полностью, тогда как элюция аттенуированного штамма не превышала 3%. Аналогичные результаты были получены с аттенуированным и патогенным штаммами вируса полиомиелита типа II.
Полученные нами данные позволяют отметить обратную зависимость степени адсорбции вирусов почвой от концентрации внесенных в нее энтеровирусов. При внесении вирусов в почву со сточной водой отмечена несколько меньшая адсорбция их как супесчаной так и суглинистой почвами. По-видимому, в данном случае уменьшение адсорбции энтеровирусов происходит в результате взаимодействия с почвой других компонентов сточной воды.
Изучение возможности элюции энтеровирусов, адсорбированных на супесчаной и суглинистой почвах, проводилось нами с теми же энтеровирусами. Так как процессы адсорбции и элюции в значительной степени зависят от pH среды, для элюции энтеровирусов с почвы мы применяли десорбенты с различным значением pH Диапазон pH десорбентов 5—8,5 был взят нами ввиду того, что в природных условиях почва подвергается воздействию атмосферных
имеющих слабощелочную или слабокислую реакцию Установлено, что элюция вирусов с почвенных частиц происходит лучше в щелочной среде, при р , и в присутствии белковых компонентов.
Проведенные исследования показали, что энтеро- вирусы в значительной степени адсорбируются подзолистыми почвами, однако этот процесс является обратимым: в результате адсорбции они не теряют активности и под действием ряда десорбентов могут снова поступать в окружающую среду. В связи с этим вполне закономерным является вопрос о возможности передачи энтеровирусной инфекции через почву и овощи
овощи при использовании инфицированных с вод и их осадка на полях орошения, огородах и приусадебных участках.
К настоящему времени уже накоплен многолетний опыт эксплуатации земледельческих полей орошения и изучения почвенного метода обезвреживания сточных вод. Большинство исследователей считают возможным рекомендовать широкое применение земледельческих полей орошения с учетом гигиенических требований, предъявляемых к их устройству и эксплуатации (Я. М. Батов, 1970; Г. И. Сидоренко, 1970, и др.).
В литературе нет прямых указаний на эпидемические вспышки эитеровирусных заболеваний, связанные с использованием населением продукции полей орошения и с эксплуатацией последних. В частности исследование, проведенное Replon (1953) в районах где широко использовались сточные воды для орошения овощных культур, не выявило повышенной заболеваемости энтеровирусными инфекциями среди работников полей орошения.
Многолетнее изучение земледельческих полей орошения Одессы было проведено Д. М. Бабовым (1970). На основании результатов обследования почвы и овощей с полей орошения, а также анализа заболеваемости кишечными инфекциями и инфекционным гепатитом, автор приходит к вполне обоснованному выводу, что при правильной эксплуатации земледельческие поля орошения не представляют эпидемической опасности для населения. В то же время ряд других исследователей указывает, что использование сточных вод для полива земледельческих полей орошения является потенциально опасным в эпидемическом отношении, так как возможно обсеменение выращиваемых овощей и ягод патогенными вирусами (Е. Н. Левкович, 1955; Van Rooyen, Rhodes, 1948; Schabel e. a., 1950; Durkop, 1972; Kott, 1973). 1
В связи с этим большое значение приобретает вопрос о длительности выживания кишечных вирусов на овощных культурах, что в значительной мере обусловливает возможность распространения инфекции в цепи: сточные воды — почва — овощи — население. Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют о том, что вирусы кишечной группы долго сохраняются на овощах, на которые они могут попадать в процессе выращивания на участках, орошаемых сточными водами.
Исследования по изучению длительности сохранения активности вирусов Коксаки группы А (серотипы А5, А7 и А14) на овощных культурах были проведены П Е. Григорьевой и соавт. (1968). Установлено, что она зависит от вида растений, условий вегетации, штамма вируса и его исходной концентрации. Из изучавшихся овощных культур (томаты, капуста, сладкий перец) наиболее быстрая инактивация нанесенной вирусной флоры происходит на капусте (3—4 сут). Быструю гибель на листьях капусты патогенных бактерий кишечной группы авторы объясняют фитонцидной активностью этого вида растений. Установлено, что некоторые растительные экстракты избирательно оказывают подавляющее действие на ряд вирусов группы ECHO (Goulet е. а., 1960).
' Исследования, проведенные нами в условиях эксперимента (Г. А. Багдасарьян, 1964), также показали довольно длительную сохраняемость энтеровирусов на овощах. Так, при температуре 6—10°С патогенный штамм вируса полиомиелита типа I выживал на редисе более 2 мес. Конечно, следует учитывать, что этот показатель изучался в эксперименте при сравнительно высокой заражающей дозе энтеровирусов. Однако в естественных условиях также может иметь место значительное обсеменение вирусами кишечной группы овощей при поливе последних в вегетационный период фекальными сточными водами.
Инфицирование овощей на полях орошения может происходить не только путем загрязнения их в процессе вегетации поливными сточными водами, содержащими вирусы (Durkop, 1972; Kott, 1973), но и путем проникновения вируса из почвы в наземные части овощных культур через неповрежденную корневую систему. Morzycki с соавт. (1952) в экспериментальных условиях показано, что вирус полиомиелита и бактериофаг кишечной палочки проникли через неповрежденную поверхность корневой системы гороха в стебель и листья растений и сохранялись в них в течение всего срока наблюдения (14 сут). На основании полученных данных авторами сделан вывод о том, что сырые овощи с полей орошения могут явиться источником вирусной инфекции. Иследования, проведенные
В. Т. Ковтуном (1969), показали, что вирусы полиомиелита и Коксаки В обладают способностью прони-
кать через корневую систему орошаемых растений в плоды и длительно сохраняться в них. Автору удалось установить, что вирус Коксаки В проникает в растения через неповрежденную корневую систему уже через 3 ч после заражения субстрата и выживает в нем более 60 дней. Основываясь на полученных данных автор выдвигает гипотезу о возможной роли овощей и ягод, выращиваемых на орошаемых участках в эпидемиологии энтеровирусных заболеваний, считая что этот путь распространения совпадает с сезонностью этих инфекций.
Аналогичные данные получены Mazur с соавт (1974), которые обнаруживали вирусы в 5,7% проб в зеленой части растений, выращенных на инфицированной почве. Таким образом, овощи, выращиваемые на полях орошения, могут инфицироваться вирусами кишечной группы не только в результате попадания последних на их поверхность, но и путем проникновения вирусов через неповрежденную корневую систему.
Разработанная нами методика выделения кишечных вирусов из почвы и установленное в эксперименте длительное сохранение вируса полиомиелита в почве и на овощах позволили провести изучение распространения кишечных вирусов в естественных условиях—на земледельческих полях орошения Санитарно-вирусологическое изучение поливной сточной воды, осадка сточных вод, почвы полей орошения и смывов с овощей, выращиваемых на орошаемых участках, показало значительную обсемененность их кишечными вирусами. Последние были выделены из 5,8 образцов почвы и 8% проб овощей. Аналогичные данные были получены по обсеменению энтеровирусами поливной сточной воды (Skurska 1961) и
смывов с овощей на одесских полях орошения.
Длительное сохранение энтеровирусов в почве и выделение отдельных штаммов из нее и поливных сточных вод позволяют считать потенциально возможным инфицирование овощей, выращиваемых на орошаемых участках. Особенно увеличивается опасность обсеменения овощей энтеровирусами при орошении почвы сточными водами методом дождевания когда патогенные микроорганизмы в значительных количествах попадают на поверхность овощных культур. Не
обходимым в связи с этим является систематическое проведение санитарно-вирусологических исследований поливной сточной воды, почвы и продукции зем- ледельческих полей орошения на присутствие кишечных вирусов.
При осуществлении санитарно-вирусологических исследований почвы необходимо иметь в виду, что благодаря быстрой адсорбции вирусов почвенными частицами наиболее вероятно нахождение их в поверхностном (пахотном) слое. Однако важно бывает определить возможность проникновения вирусов и в более глубокие слои. Поэтому целесообразно параллельное проведение исследований образцов почвы как поверхностного слоя (0—25 см), так и глубинного (75—100 см).
При санитарно-гигиенической оценке земледельческих полей орошения важно изучение влияния последних на грунтовые воды. К сожалению, в литературе имеются лишь единичные экспериментальные исследования по изучению возможности проникновения вирусного загрязнения в грунтовые воды.
Значительный интерес представляют данные Bingel и Engelhardt (1953) о выживаемости вируса полиомиелита в грунтовых водах. Авторами был сконструирован специальный макет «почвы», состоящий из слоя почвы толщиной 45—50 см -и фильтра (5 /о мелкого гравия, 20% тонкого песка и 50,/0 гумуса),
через которые фильтровалась вирусосодержащая сточная жидкость. Через 6 ч при температуре 10-1 и 18—20° вирус обнаруживался в «грунтовых водах . Через 24 ч концентрация вируса в фильтрате несколько снижалась, однако он еще обнаруживался при 20 С через 5 сут, а при 10— 11 С — через 8 сут. С другой стороны, исследования, проведенные М.И. Афанасьевой (1973) на модели бактериофага кишечной палочки и вируса полиомиелита, подтвердили значительную сорбционную способность почвы в отношении кишечных вирусов-они сорбируются слоем песка 1 м.
Большой интерес в этом плане представляют исследования, проведенные Е. И. Гончаруком Л. В. Григорьевой (1968), с целью изучения инактивации вирусов Коксаки серотипов А5 и А14, патог
и санитарно-показательных бактерии кишечнои груп
ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЭНТЕРОВИРУСОВ |
Нами в экспериментальных условиях изучена дли- грпьность сохранения вируса полиомиелита типа 1 т 5с9аЬ в сыром осадке сточных вод, из первичных отстойников и в его смеси с активным илом из аэротен- гпв ПО: 1). Модельный штамм вносили в прсдвар1- тстьно иростерилизованнын осадок в концентрации 10 |£ ТЦДбо'мл (табл. 12). Та6лица 12.
ное сохранение активности вируса в осадке сточных вод было отмечено в условиях крайне неблагоприятного воздействия метеорологических факторов (значительное высушивание, длительное воздействие инсоляции и др.). В связи со все усиливающимся использованием осадка сточных вод для удобрения сельскохозяйственных культур создается опасная эпидемическая ситуация. В связи с этим актуальными становятся вопросы изыскания способов достаточного обеззараживания осадков сточных вод в отношении вирусов кишечной группы.
Наиболее распространенным методом обеззараживания осадка сточных вод из первичных отстойников и избыточного активного ила в настоящее время является сбраживание их в анаэробных условиях в метантенках. Этот метод достаточно эффективен с санитарно-бактериологической точки зрения, так как в процессе сбраживания осадка в термофильных условиях происходит его достаточное обеззараживание от патогенной бактериальной флоры и яиц гельминтов.
В последние годы были проведены исследования эффективности анаэробного сбраживания осадка сточных вод и в отношении энтеровирусов (С. Г. Ата лиева, Л. Д. Франдетти, 1967). Авторами проводилось изучение обеззараживания осадка сточных вод от патогенной бактериальной микрофлоры (брюшнотифозная палочка, паратиф А и В) и энтеровирусов (вирус полиомиелита, ЕСН07 и Коксаки ВЗ) при трех температурных режимах анаэробного брожения — 32°, 39—40° и 53°С.
Установлено, что сроки обеззараживания осадка при указанных режимах сбраживания лимитировались длительностью выживания в нем энтеровирусов, так как патогенные бактерии кишечной группы погибли значительно раньше. Проведенные исследования показали, что при анаэробном сбраживании осадка сточных вод в мезофильных условиях не достигается полной инактивации энтеровирусов. Кишечные вирусы были выделены из 74% проб сырого осадка и из 13% проб сброженного. Таким образом, мезофильиый режим сбраживания осадка сточных вод по санитарно-вирусологическим показателям не является достаточно эффективным. В то же время проведенные исследования с достаточной очевидностью показывают высокую степень обеззараживания осадка сточных вод от вирусов кишечной группы при термофильном и промежуточном (39°С) режимах сбраживания.
В условиях термофильного режима работы метан- тенков наибольшая выживаемость была отмечена у вируса ЕСН07 (6 сут). Вирусы полиомиелита и Кок- саки ВЗ не выделялись из проб осадка уже на следующие сутки после их внесения. При промежуточном режиме работы метантенков вирус ЕСН07 определялся в течение 7 сут, вирус полиомиелита — 5 сут и вирус Коксаки ВЗ — 3 сут.
Таким образом, получена четкая зависимость длительности сохранения изучавшихся модельных штаммов вирусов в процессе анаэробного сбраживания осадка от их штаммовой принадлежности и температурного режима брожения. На основании полученных данных авторы рекомендуют следующие минимальные сроки, необходимые для достаточного сбраживания и обеззараживания осадка в метантенках: при
температуре 39—40°С —7—8 сут, при температуре 53°С — 6—7 сут. Промежуточный температурный режим работы метантенков (39—40°С) рекомендован для условий жаркого климата.
Полученные авторами данные о влиянии термофильного режима сбраживания осадка сточных вод на патогенную бактериальную флору подтверждаются результатами Л. В. Григорьевой с соавт. (1969) в отношении патогенных серотипов кишечной палочки. Последние выживали при мезофильном сбраживании сырого осадка в течение 7 сут, в то время как при термофильном сбраживании они инактивировались в осадке в течение первых двух суток.
Метод анаэробного сбраживания осадка в метантенках, однако не всегда может быть использован на небольших очистных станциях, так как комплекс сооружений, необходимых для проведения анаэробной обработки осадков, сложен и дорогостоящ. Следовательно, для небольших очистных сооружений необходимо изыскание других методов обеззараживания осадков сточных вод, в основу которых могут быть положены различные факторы, способствующие инактивации патогенной микрофлоры.
Выше показано, что фактором, играющим ведущую роль при обеззараживании осадка сточных вод в метантенках, является воздействие высокой температуры в процессе сбраживания, что способствует более быстрой гибели патогенных бактерий и вирусов кишечной группы.
Тот же принцип температурной инактивации патогенных микроорганизмов положен в основу метода компостирования, который довольно широко используется для обеззараживания небольших объемов осадков сточных вод, фекалий, мусора и др. Однако если в отношении инактивации бактериальной микрофлоры в процессе компостирования в литературе имеются отдельные указания, то сроки сохранения в этих условиях вирусов кишечной группы до последнего времени установлены не были. При оценке того или иного метода обработки осадка, основанного на использовании термического фактора, можно было руководствоваться лишь общим положением, что по своей термоустойчивости вирусы располагаются, по-ви- димому, между вегетативными и споровыми формами микроорганизмов.
Нами проведено изучение длительности сохранения вируса полиомиелита в процессе компостирования фекалий и осадка сточных вод. В качестве модельного штамма был использован вакцинный штамм вируса полиомиелита I типа LSс2аb. Вирусосодержащей жидкостью заражали пробы торфофекальной смеси (1 мл на 15 г) с таким расчетом, чтобы титр вируса составлял 4,5 1д ТЦД50/мл в 1 г смеси. Каждую пробу после тщательного перемешивания помещали в капроновый мешочек. Такие пробы в количестве 8— 10 закладывали в 4 керамические трубы, уложенные в тело компоста — 2 поверхностные (на глубине 25 см) и 2 глубокие (на глубине 50 см). Контролем служили такие же пробы компоста, находившиеся при температуре 20°С в условиях лаборатории. Отбор проб производили через час после заражения (контрольный отбор), а также на 2-е, 5-е, 7-е сутки.
Вирус был обнаружен только в контрольных пробах и пробе, отобранной из компоста на 2-е сутки. К 5-м суткам вирус инактивировался во всех исследовавшихся точках компоста, по-видимому, в результате длительного воздействия повышенной температуры (50°С в поверхностных слоях и 70°С в глубине компоста).
Имеющиеся в литературе данные показывают, что вирус полиомиелита довольно быстро инактивируется при повышении температуры: при температуре 50—60СС в диапазоне от нескольких минут до часа. По-видимому, более длительное сохранение вируса — минимум в течение 48 ч при высокой температуре (50—70°С) в торфофекальной смеси в процессе компостирования обусловлено как защитным действием белковых субстанций, так и сорбцией вируса па белковых и почвенных частицах.
Меньшая устойчивость к температурному фактору патогенных бактерий кишечной группы по сравнению с кишечными вирусами хорошо иллюстрируется данными, полученными в 1966 г. Milkowska-Jankobska при изучении выживания в процессе компостирования 5 штаммов брюшнотифозной палочки. Как указывает автор, происходило интенсивное разогревание компостируемой массы (торфофекальная смесь) и температура в течение 5 сут исследования удерживалась как в поверхностных, так и в глубоких слоях компоста в пределах 50—74°С. В этих условиях была отмечена интенсивная гибель исследуемых бактерий: уже в течение первых 24 ч погибло 62% внесенных микроорганизмов; через 48 ч в компостной массе внесенные патогенные бактерии уже не обнаруживались.
В свете полученных нами данных представляют несомненный интерес исследования, проведенные Wiley и Westcrberg в 1969 г. с целью изучения обеззараживания осадков сточных вод при аэробном компостировании. Авторы в одних и тех же условиях изучали сравнительную выживаемость нескольких модельных штаммов микроорганизмов, патогенных для человека (вируса полиомиелита, брюшнотифозной палочки, дрожжей) н яиц аскарид при аэробном компостировании сырого ила, поступающего с очистных сооружений. Процесс аэробного компостирования проходил три стадии: на I стадии сырой осадок освобождался от воды, затем обезвоженный подавался в камеру. В последней он проходил процесс компостирования, занимающий 5 сут. Температура сбраживаемого осадка за этот период поднималась до 60—70°С. Показано, что через 43 ч после начала процесса в компостируемой массе отсутствовали все патогенные микроорганизмы. Яйца аскарид также не были обнаружены.
Таким образом, приведенные данные показывают значительную роль температурного фактора при обеззараживании осадков сточных вод от патогенной бактериальной и вирусной микрофлоры, а также яиц гельминтов.
Одним из возможных факторов обеззараживания осадка, по-видимому, является также его длительное аэрирование, что способствует усилению окислительных процессов. На этом принципе основан метод аэробного сбраживания, сущность которого заключается в длительной аэрации осадков сточных вод (избыточного активного ила и смеси его с осадком из первичных отстойников) в сооружениях типа аэротенков.
Можно предположить, что именно активный ил будет необходимым компонентом данного процесса, так как в литературе имеются указания на эффективность обеззараживания сточных вод от патогенных вирусов при обработке их активным илом с последующей аэрацией.
Так, опыты, проведенные Carlson с соавт. (1943), показали, что добавление к сточной жидкости активного ила при шестичасовой аэрации значительно снижает инфекционность вируса полиомиелита, внесенного в сточную воду.
Kelly и Sanderson (1961) также изучали эффективность очистки сточных вод от энтеровирусов с помощью активного ила. Установлено в эксперименте, что при добавлении активного ила и последующей аэрации можно удалить из сточных вод до 99,9% внесенных человеческих и бактериальных вирусов (вирус полиомиелита типа I, Коксаки В5 в бактериофаг кишечной палочки). Авторы считают, что вирусы, по- видимому, инактивируются как в результате адсорбции, так и в связи с изменением биохимических процессов в осадке. Третьим фактором, вызывающим гибель модельных штаммов вирусов, они считают антагонизм со стороны бактериальной флоры. Из 58 видов бактерий, которые были выделены из активного ила, 4 вида, принадлежавшие к флавобактериям, обладали вирулицидными свойствами. Однако аэрация является наиболее важной частью процесса.
Интересные данные были получены Clarke и Stevenson (1961). В эксперименте с искусственным внесением в сточную жидкость вирусов полиомиелита ти-
па I и Коксаки А9 было установлено, что при аэрировании в течение б ч смеси инфицированной сточной жидкости с активным илом концентрация вируса Коксаки А9 снизилась на 99%. Вирус полиомиелита инактивировался при тех же условиях на 90%. Аэрация сточной жидкости без добавления активного ила не давала значительного эффекта в отношении инактивации внесенных модельных штаммов энтеровирусов.
В литературе имеются указания на ведущую роль аэрации в процессе гибели патогенных бактерий кишечной группы в воде. Так, Л. В. Доливо-Доброволь- ским (1956) в экспериментальных условиях установлено значительное снижение концентрации возбудителей дизентерии при аэрации воды. Автор считает, что гибель этих микроорганизмов происходила одинаково интенсивно при аэрировании как водопроводной, так и речной воды. Следовательно, инактивация шигелл в его опытах зависела в основном от процесса аэрации, а не от степени минерализации органического вещества. Аналогичные данные были получены И. Даубне- ром (1966).
Нами изучалась эффективность обеззараживания осадков сточных вод при их аэробном сбраживании по санитарно-вирусологическим показателям. Исследования проводили на лабораторных установках с различными типами осадков (уплотненный и неуплотненный активный ил и их смеси с осадком из первичных отстойников) при разных режимах работы установки. Изучали сбраживание как обычных осадков и их смесей, так и осадков, зараженных в экспериментальных условиях модельным вирусом (вирус полиомиелита типа I, вакцинный штамм LSс2аb). Проведенное санитарно-вирусологическое исследование исходных и сброженных осадков сточных вод позволяет считать аэробный метод сбраживания эффективным в отношении инактивации энтеровирусов в осадках (рис. 14). Оптимальная интенсивность аэрации, по данным этих исследований, составляет 2,3 м3/м2/ч, при этом происходит полное перемешивание осадка и обеспечивается вполне достаточная степень распада его беззольного вещества.
Исходя из наименьшей продолжительности аэрирования осадков, необходимой для инактивации в них энтеровирусов, следует считать наиболее перспектив-