Микробные и химические риски использования органических удобрений на основе побочных продуктов животноводства

Файл статьи: 
Иконка PDF health-risk-analysis-2025-4-9.pdf
УДК: 
614.76; 631.86
DOI: 
10.21668/health.risk/2025.4.09
Авторы: 

М.В. Кузнецова1,2, Д.О. Егорова1, Д.А. Кочергина1, Т.Д. Кирьянова1, И.Н. Жданова3, Д.С. Фомин3, Э.С. Горовиц2

Организация: 

1Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук (ИЭГМ УрО РАН) – филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН (ПФИЦ УрО РАН), Российская Федерация, 614081, г. Пермь, ул. Голева, 13
2Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера, Российская Федерация, 614990, г. Пермь, ул. Петропавловская, 26
3Пермский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН (ПФИЦ УрО РАН), Российская Федерация, Пермский край, с. Лобаново, ул. Культуры, 12

Аннотация: 

Агропромышленные комплексы являются значимым источником загрязнения окружающей среды. Органические удобрения на основе побочных продуктов животноводства могут содержать патогенные микроорганизмы, остаточные концентрации антибиотиков, вакцин, тяжелых металлов, пестицидов и, попадая в почву, обусловливать их микробное и химическое загрязнение.

Осуществлена оценка рисков здоровью населения на базе анализа микробного и химического загрязнения побочных продуктов животноводства разных сроков и условий хранения.

Объектом исследования служили пробы органических отходов, различающихся по срокам и условиям хранения (некомпостированные и компостированные), отобранные в трех крупных промышленных животноводческих комплексах Прикамья. Из отходов выделены и изучены штаммы Escherichia coli, у которых детектированы гены патогенности диареегенных эшерихий. В побочных продуктах животноводства определено содержание токсичных веществ (свинец, кадмий, медь, марганец, магний, цинк, кобальт, железо), пестицидов (гамма-изомер гекcахлорциклогексана – ГХЦГ, дихлордифенилтрихлорэтан – ДДТ) и полихлорированных бифенилов (ПХБ). Оценены риски здоровью населения.

Показано, что в отходах в течение одного месяца могут сохраняться бактерии рода Salmonella, а также представители условно-патогенных энтеробактерий. Концентрации тяжелых металлов в некоторых образцах оказались несколько выше ПДК для почв. Санитарные показатели удобрений (побочных продуктов со сроком один год) не превышали нормативы, в образцах отсутствовали диареегенные E. coli, хлорорганические пестициды и полихлорированные бифенилы. Показатели, характеризующие риск распространенности микробной антибиотикоустойчивости и опасности тяжелых металлов, были в пределах допустимого. Риски, формируемые тяжелыми металлами, находились в допустимом диапазоне. Побочные продукты животноводства со сроком хранения один год являются безопасными в микробном и химическом отношении и могут быть использованы в дальнейшем в качестве удобрения.

Ключевые слова: 
побочные продукты животноводства, загрязнение окружающей среды, риски здоровью населения, микробная обсемененность, Escherichia coli, тяжелые металлы, пестициды, полихлорированные бифенилы
Микробные и химические риски использования органических удобрений на основе побочных продуктов животноводства / М.В. Кузнецова, Д.О. Егорова, Д.А. Кочергина, Т.Д. Кирьянова, И.Н. Жданова, Д.С. Фомин, Э.С. Горовиц // Анализ риска здоровью. – 2025. – № 4. – С. 89–102. DOI: 10.21668/health.risk/2025.4.09
Список литературы: 
  1. Interactions between nitrogen availability, bacterial communities, and nematode indicators of soil food web function in response to organic amendments / J. Milkereit, D. Geisseler, P. Lazicki, M.L. Settles, B.P. Durbin-Johnson, A. Hodson // Appl. Soil Ecol. – 2021. – Vol. 157, № 7. – P. 103767. DOI: 10.1016/j.apsoil.2020.103767
  2. Mineral vs. organic amendments: microbial community structure, activity and abundance of agriculturally relevant microbes are driven by long-term fertilization strategies / D. Francioli, E. Schulz, G. Lentendu, T. Wubet, F. Buscot, T. Reitz // Front. Microbiol. – 2016. – Vol. 7. – P. 1446. DOI: 10.3389/fmicb.2016.01446
  3. Goss M.J., Tubeileh A., Goorahoo D. A review of the use of organic amendments and the risk to human health // Ad-vances in Agronomy. – 2013. – Vol. 120. – P. 275–379. DOI: 10.1016/B978-0-12-407686-0.00005-1
  4. Анализ риска здоровью в стратегии государственного социально-экономического развития: в 2-х т. /
    Г.Г. Онищенко, Н.В. Зайцева, А.Ю. Попова, И.В. Май, О.Ю. Устинова, П.В. Трусов, Ле Тхи Хонг Хао, С.В. Клейн [и др.]; под общ. ред. Г.Г. Онищенко, Н.В. Зайцевой. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.; Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2024.
  5. Global Trends in Antimicrobial Resistance in Animals in Low- and Middle-Income Countries / T.P. Van Boeckel, J. Pires, R. Silvester, C. Zhao, J. Song, N.G. Criscuolo, M. Gilbert, S. Bonhoeffer, R. Laxminarayan // Science. – 2019. – Vol. 365, № 6459. – P. eaaw1944. DOI: 10.1126/science.aaw1944
  6. Evaluating the contribution of antimicrobial use in farmed animals to global antimicrobial resistance in humans / Z. Ardakani, M. Canali, M. Aragrande, L. Tomassone, M. Simoes, A. Balzani, C.L. Beber // One Health. – 2023. – Vol. 17. – P. 100647. DOI: 10.1016/j.onehlt.2023.100647
  7. Antimicrobial Resistance: A Growing Serious Threat for Global Public Health / A. Salam, Y. Al-Amin, M.T. Salam, J.S. Pawar, N. Akhter, A.A. Rabaan, M.A.A. Alqumber // Healthcare (Basel). – 2023. – Vol. 11, № 13. – P. 1946. DOI: 10.3390/healthcare11131946
  8. Heredia N., García S. Animals as sources of food-borne pathogens: A review // Anim. Nutr. – 2018. – Vol. 4, № 3. – P. 250–255. DOI: 10.1016/j.aninu.2018.04.006
  9. Salmonellosis in Cattle: Sources and Risk of Infection, Control, and Prevention / K.E. Bentum, E. Kuufire, R. Nyarku, V. Osei, S. Price, D. Bourassa, S. Temesgen, C.R. Jackson, A. Woubit // Zoonotic Dis. – 2025. – Vol. 5, № 1. – P. 4. DOI: 10.3390/zoonoticdis5010004
  10. Prevalence of Shiga-Toxigenic Escherichia coli in Bovine Manure in the Mid-Atlantic Region of the United States / P.K. Litt, A.N. Omar, S. Gartley, A. Kelly, T. Ramos, E. Nyarko, T.R. de Souza, M. Jay-Russell [et al.] // Microorganisms. – 2025. – Vol. 13, № 2. – P. 419. DOI: 10.3390/microorganisms13020419
  11. Heavy Metal Contamination in Agricultural Soil: Environmental Pollutants Affecting Crop Health / A. Rashid, B.J. Schutte, A. Ulery, M.K. Deyholos, S. Sanogo, E.A. Lehnhoff, L. Beck // Agronomy. – 2023. – Vol. 13, № 6. – P. 1521. DOI: 10.3390/agronomy13061521
  12. Ecological risk assessment and source identification for heavy metals in surface sediment from the Liaohe River pro-tected area, China / X. Ke, S. Gui, H. Huang, H. Zhang, C. Wang, W. Guo // Chemosphere. – 2017. – Vol. 175. – P. 473–481. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.02.029
  13. More S., Dhakate R. Geogenic and anthropogenic sources of heavy metals in soil: An ecological and health risk as-sessment in the granitic terrain of South India // Catena. – 2025. – Vol. 254. – P. 108960. DOI: 10.1016/j.catena.2025.108960
  14. Migration and risk assessment of heavy metals from swine manure in an organic fertilizer – soil – ryegrass – rex rabbit system: Based on field trials / X. Hao, K. Liu, L. Zhu, L. Rong, D. Jiang, L. Bai // Sci. Total Environ. – 2025. – Vol. 959. – P. 178332. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.178332
  15. Migration characteristics and human health risk assessment of selenium and heavy metals in rhizosphere soil-crop sys-tem in high geological background area of southern Qinling Mountains: A case study of Shiquan County, Shaanxi, China / M. Wei, A. Pan, R. Ma, H. Wang // Ecotoxicol. Environ. Saf. – 2025. – Vol. 294. – P. 118013. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2025.118013
  16. Integrative data-driven analytics for assessing ecological and human health risks of soil heavy metal contamination / U. Ejaz, S.M. Khan, S.F.A. Shah, N. Khalid, S. Jehangir, Z.F. Rizvi, J.-C. Svenning // Journal of Hazardous Materials Advances. – 2025. – Vol. 17. – P. 100596. DOI: 10.1016/j.hazadv.2025.100596
  17. Environmental risks for application of iron and steel slags in soils in China: A review / X. Wang, X. Li, X. Yan, C. Tu, Z. Yu // Pedosphere. – 2021. – Vol. 31, № 1. – P. 28–42. DOI: 10.1016/S1002-0160(20)60058-3
  18. Heavy metal (loid) s accumulation and human health risk assessment in wheat after long-term application of various urban and rural organic fertilizers / L. Zhang, W. Xue, H. Sun, Q. Sun, Y. Hu, R. Wu, Y. Du, S. Liu, G. Zou // Sci. Total Environ. – 2025. – Vol. 961. – P. 178389. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2025.178389
  19. Influence of continuous fertilization on heavy metals accumulation and microorganism communities in greenhouse soils under 22 years of long-term manure organic fertilizer experiment / S. Wu, K. Li, T. Diao, Y. Sun, T. Sun, C. Wang // Sci. Total Environ. – 2025. – Vol. 959. – P. 178294. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.178294
  20. Review of hexachlorocyclohexane (HCH) and dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) contamination in Chinese soils / Y. Ma, X. Yun, Z. Ruan, C. Lu, Y. Shi, Q. Qin, Z. Men, D. Zou [et al.] // Sci. Total Environ. – 2020. – Vol. 749. – P. 141212. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.141212
  21. Polychlorinated naphthalenes (PCNs) and polychlorinated biphenyls (PCBs) in surface soils and street dusts in Detroit, Michigan / S.-H. Seo, T. Xia, M.K. Islam, S. Batterman // Sci. Total Environ. – 2025. – Vol. 964. – P. 178582. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2025.178582
  22. Fang S., Cui Q., Dai X. Understanding urbanization development process and the associated PCBs concentration in urban soils – A genetic algorithm-based urbanization index approach // J. Hazard. Mater. – 2025. – Vol. 489. – P. 137725. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2025.137725
  23. Levels and risk assessment of dl-PCBs and dioxins in soils surrounded by cement plants from industrial areas of Co-lombia and Spain / I. Lacomba, J. Palomares-Bolaños, A. Juan-García, A. López, J. Olivero-Verbel, K. Caballero-Gallardo, C. Coscollà, C. Juan // Emerging Contaminants. – 2025. – Vol. 11, № 1. – P. 100427. DOI: 10.1016/j.emcon.2024.100427
  24. The bioaccessibility of polychlorinated biphenyls (PCBs) and polychlorinated dibenzo-p-dioxins/furans (PCDD/Fs) in cooked plant and animal origin foods / H. Shen, J. Starr, J. Han, L. Zhang, D. Lu, R. Guan, X. Xu, X. Wang [et al.] // Environ. Int. – 2016. – Vol. 94. – P. 33–42. DOI: 10.1016/j.envint.2016.05.003
  25. Lallas P.L. The Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants // American Journal of International Law. – 2001. – Vol. 95, № 3. – P. 692–708. DOI: 10.2307/2668517
  26. Warenik-Bany M., Strucinski P., Piskorska-Pliszczynska J. Dioxins and PCBs in game animals: Interspecies compari-son and related consumer exposure // Environ. Int. – 2016. – Vol. 89–90. – P. 21–29. DOI: 10.1016/j.envint.2016.01.007
  27. Pietron W.J., Warenik-Bany M. Terrestrial animal livers as a source of PCDD/Fs, PCBs and PBDEs in the diet // Sci. Total Environ. – 2023. – Vol. 867. – P. 161508. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.161508
  28. Trukhin A.M., Boyarova M.D. Organochlorine pesticides (HCH and DDT) in blubber of spotted seals (Phoca largha) from the western Sea of Japan // Mar. Pollut. Bull. – 2020. – Vol. 150. – P. 110738. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2019.110738
  29. Heijnen L., Medema G. Quantitative detection of E. coli, E. coli O157 and other Shiga toxin producing E. coli in water samples using a culture method combined with real-time PCR // J. Water Health. – 2006. – Vol. 4, № 4. – P. 487–498. DOI: 10.2166/wh.2006.0032
  30. Christopher A.F., Hora S., Ali Z. Investigation of plasmid profile antibiotic susceptibility pattern multiple antibiotic resistance index calculation of Escherichia coli isolates obtained from different human clinical specimens at tertiary care hospital in Bareilly, India // ATMPH. – 2013. – Vol. 6. – P. 285–289. DOI: 10.4103/1755-6783.120985
  31. Comparison of virulence gene profiles of Escherichia coli strains isolated from healthy and diar¬rheic swine / T.A. Chapman, X.-Y. Wu, I. Barchia, K.A. Bettelheim, S. Driesen, D. Trott, M. Wilson, J.J.-C. Chin // Appl. Environ. Microbiol. – 2006. – Vol. 72, № 7. – P. 4782–4795. DOI: 10.1128/AEM.02885-05
  32. Occurrence of virulence genes associated with diarrheagenic Escherichia coli isolated from raw cow's milk from two commercial dairy farms in the Eastern Cape Province, South Africa / L.-A. Caine, U.U. Nwodo, A.I. Okoh, R.N. Ndip, E. Green // Int. J. Environ. Res. Public Health. – 2014. – Vol. 11, № 11. – P. 11950–11963. DOI: 10.3390/ijerph111111950
  33. Biodegradation of trichlorobiphenyls and their hydroxylated derivatives by Rhodococcus-strains / T.I. Gorbunova, D.O. Egorova, M.G. Pervova, T.D. Kyrianova, V.A. Demakov, V.I. Saloutin, O.N. Chupakhin // J. Hazard. Mater. – 2021. – Vol. 409. – P. 124471. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.124471
  34. Bioremediation of hexachlorocyclohexane-contaminated soil by the new Rhodococcus wratislaviensis strain Ch628 / D.O. Egorova, S.A. Buzmakov, E.A. Nazarova, D.N. Andreev, V.A. Demakov, E.G. Plotnikova // Water Air Soil Pollut. – 2017. – Vol. 228. – P. 183–199. DOI: 10.1007/s11270-017-3344-2
  35. Сравнительная оценка органических удобрений на основе побочных продуктов животноводства при раз-личных способах их переработки / В.Г. Тюрин, К.Н. Бирюков, Г.А. Мысова, Н.Н. Потемкина, О.И. Кочиш, А.Ю. Саха-ров, П.С. Коваленко // Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии. – 2025. – № 1 (53). – С. 117–124. DOI: 10.36871/vet.san.hyg.ecol.202501015
  36. Mthembu T.P., Zishiri O.T., El Zowalaty M.E. Molecular detection of multidrug-resistant Salmonella isolated from livestock production systems in South Africa // Infect. Drug Resist. – 2019. – Vol. 12. – P. 3537–3548. DOI: 10.2147/IDR.S211618
  37. Life on the outside: Role of biofilms in environmental persistence of Shiga-toxin producing Escherichia coli / P. Vo-geleer, Y.D. Tremblay, A.A. Mafu, M. Jacques, J. Harel // Front. Microbiol. – 2014. – Vol. 5. – P. 317. DOI: 10.3389/fmicb.2014.00317
  38. Макарова М.А. Современное представление о диареегенных Escherichia coli – возбудителях острых кишечных инфекций // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. – 2023. – T. 100, № 4. – С. 333–344. DOI: 10.36233/0372-9311-410
  39. Развитие методологии анализа риска здоровью в задачах государственного управления санитарно-эпиде-миологическим благополучием населения / Н.В. Зайцева, Г.Г. Онищенко, И.В. Май, П.З. Шур // Анализ риска здоровью. – 2022. – № 3. – С. 4–20. DOI: 10.21668/health.risk/2022.3.01
Получена: 
10.06.2025
Одобрена: 
01.12.2025
Принята к публикации: 
26.12.2025

Вы здесь

Главная