Improvement of working conditions in agricultural production by reducing microbial contamination of its facilities

Full Text

Динамичное развитие агропромышленного комплекса (АПК), в последнее пятилетие, способствовало тому, что итоги работы сельскохозяйственного производства обеспечили практически полную продовольственную безопасность населения страны и создали возможность ежегодного наращивания экспорта зерновых, масличных и других культур. Изложенной ситуации способствовала помощь государства и внимание к отрасли: Указы Президента Российской Федерации – «О национальных целях стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» № 204 от 02.07. 2018г, «О стратегии национальной безопасности Российской Федерации» № 400 от 02.07.2021г., «О мерах по реализации государственной научно-технической политики в интересах развития сельского хозяйства» № 350 от 21.07.2016 г. Постановление Правительства Российской Федерации «Об утверждении Федеральной научно- технической программы развития сельского хозяйства на 2017-2025 годы» № 996 от 25.08.2017 года, «Государственная программа развития сельского хозяйства, регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы» № 717 от 14.07.2013 года и Совета Федерации Федерального собрания страны «О развитии промышленности и об обеспечении технологического суверенитета Российской Федерации» № 204-СФ от 26.04.2023 года. В рассматриваемом плане значима роль Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017-2025 годы, утверждённой постановлением Правительства страны № 996 от 25.08.2017 г.

Как известно, общепризнанными базовыми подотраслями сельскохозяйственного производства, обеспечивающими продовольственную безопасность страны, являются животноводство, растениеводство, птицеводство, и другие направления. Условия труда в них отличаются рядом специфических особенностей по производственному циклу в целом, включая технологии, методы и средства их реализации. Необходимость дальнейших усилий в развитии сельскохозяйственного производства в целях обеспечения населения продовольствием и перерабатывающей промышленности сырьём очевидна, и не нуждается в обосновании. Данные федеральной службы Росстата свидетельствуют о важности проблемы [1] и о необходимости развития животноводства, птицеводства, растениеводства, в соответствии с ростом потребности в продовольствии. Производственные структуры этих предприятий, как позывает практика, отличаются повышенной микробной обсеменённостью, что влияет на условие труда и заболеваемость работников. Подтверждением этому является численность (количество) содержащихся в производственных объектах и необходимость действенных мер по профилактике возможностей профессиональных заболеваний работников. [2, 3] Иммуномодулирующая терапия с использованием средств природного происхождения дает возможность приостановить распространение микроорганизмов, устойчивых к лекарствам, таким образом, снижая вероятность и последствия заражения работника [4-6]. В настоящее время соединения растительного происхождения, обладающие способностью положительно влиять на иммунную систему и подавлять патогенную микрофлору, являются объектами пристально изучения российских [7, 8] и зарубежных [9, 10] ученых. Одним из перспективных направлений исследований является изучение противомикробных и иммуностимулирующих свойств эфирных масел [11-13].

Цель исследований: снижение микробной обсемененности за счет технических средств и способов применения эфирных масел.

Материалы и методы исследований. В качестве материалов исследований использовались результаты авторских изучений условий труда, его безопасности и безвредности в молочном комплексе КРС на 1425 голов дойного стада, на птицефабриках. Превалирующими методами исследований являлись материалы, полученные на основе измерений параметров на рабочих местах операторов с учётом положений математической статистики. Общую микробную обсемененность определяли аспирационным методом с помощью аппарата Кротова. Производили отбор проб воздуха для определения его бактериального загрязнения до и после фитодезинфекции воздуха. Для определения содержания грибковых образований производили посев на среду Сабуро, общей микробной обсемененности на простой агар. Скорость протягивания воздуха составила 25 л/мин в течение 40 мин. Засеянные среды выдерживали в термостате при (37±1)°С в течение 24 ч, затем при комнатной температуре в течение 24 ч, а затем производили подсчет выросших колоний бактерий и расчет колониеобразующих единиц (далее –КОЕ), содержащихся в 1м³ воздуха.

Результаты исследований. Исследованиями предполагалось выяснение ситуации с производственными объектами для животноводства, птицеводства. Так по данным Росстата поголовье скота в стране в хозяйствах всех категорий (в млн голов) составляло: КРС – 17,5; свиней – 27,6; овец и коз – 20,8. По этому направлению достигнуты успехи в продуктивности скота и птицы. Так надой молока на корову к началу 2023 г. составил в хозяйствах всех категорий 5194 кг. В сельскохозяйственных организациях на тот же период имело место по надою 7440 кг. на корову, а по продукции выращивания для КРС – 138 кг и свиней – 221 кг. Поголовье взрослой птицы в хозяйствах всех категорий составляло 551 млн голов (в том числе в сельскохозяйственных организациях 470 млн голов); в хозяйствах населения – 73 млн голов и в крестьянских–фермерских хозяйствах 8,8 млн голов [1].

Как показали авторские исследования [14], условия труда работников животноводства и птицеводства являются крупнейшими потребителями кормов, микробная обсеменённость которых, как и отходов производства, значительная. Расход их в хозяйствах всех категорий страны (в кормовых единицах, млн т) составил на начало 2023 года – 106,4 (в том числе концентрированных 58,8 млн т). В общем объёме продукции сельского хозяйства удельный вес продукции животноводства и птицеводства в хозяйствах всех категорий в действующих ценах в процентах к итогу составил на начало 2023 года: скота и птицы 23,4%; молока 14,1%; яиц 143,1%.

Касаясь детализации вредностей в названных подотраслях производства, отметим их общую особенность, состоящую в том, что они дислоцируются в высокогабаритных, в большинстве случаев не отапливаемых помещениях. Характерной особенностью их расположения в кубатуре помещений является подвижность воздушных масс и самопроизвольного расположения их в зависимости от удельного веса, уровня влажности и температуры, в некоторой степени и от подвижности воздуха естественным образом или под действием систем вентиляции или кондиционирования. Учитывая многогранность проблемы, авторами уделялось внимание обсуждаемой проблеме условий труда, его безопасности и безвредности, включая запылённость и микробную обсеменённость рабочей зоны при доработке столовых корнеплодов в условиях Северо-Запада РФ. Микробная обсеменённость и запылённость воздушного пространства рассматриваемых объектов оказывает отрицательное влияние на здоровье работников.

Источником вредностей являются подстилка, помёт, корм, капли слюны, слизи и др. Изложенное часто является результатом сухой уборки помещений, плотности размещения животных, недостаточность воздухообмена, антисанитарное состояние объекта, нерегулярной очистки вентиляционно-кондиционирующих систем. Оседающая на поверхностях оборудования, сооружений, животных пыль является питательной средой микроорганизмов и разложения их. В итоге у работников появляются зуд, раздражение кожи, воспалительные процессы, а также ухудшение очистительных функций органов дыхания, изменение энергетического обмена, развитие бронхита и очаговой пневмонии. Органическая пыль животноводческих помещений на половину состоит из материалов подстилки, частиц растений, навоза, волос, зпидермиса, спор грибов и микроорганизмов. Источниками минеральной пыли являются частицы кварца, известняка, песка, угля и прочих примесей. В птичниках пыль по химическому составу характеризуется наличием около 80% органических веществ; различие и дисперсный состав пыли в них имеют место за счёт сорбирования микроорганизмов (напомним, что в 1 гр. пыли содержится около миллиона микроорганизмов). Таким образом, микробная обсеменённость воздушного пространства рабочих зон является важным показателем эпизоотического благополучия производственных животноводческих и птицеводческих объектов по ряду инфекционных заболеваний. Этому способствует динамично распространяющийся воздушными потоками возбудители респираторных заболеваний. Изложенное требует обоснования современных путей профилактики профессиональных заболеваний работников.

Иммунопатологическим процессам, являющимся первоисточником значительного ряда заболеваний, уделяется особенное внимание, как в отрасли санитарной гигиены, так и в системе охраны труда в целом [11]. Сила воздействия патогенных микроорганизмов, обладающих способностью привести организм человека к инфекционным заболеваниям, в первую очередь зависит от неспецифической реакции иммунной системы. Появление осложнений и хронический инфекционный процесс обычно являются следствиями нарушения состояния иммунной системы [12, 13].

Однако степень опасности, обусловленная контактом работников с микроорганизмами для различных производств, в полной мере не определена. Основное внимание уделяется острым и профессиональным заболеваниям, связанными с возбудителями особо опасных антропозоонозных инфекций. В то же время показано, что высокая численность микроорганизмов непатогенных и условно патогенных форм обусловливает снижение иммунной реактивности организма работников и, как следствие, рост предрасположенности к заболеваниям с временной утратой трудоспособности. Снижение заболеваемости работников – одна из основных задач профилактических мероприятий на производствах. Результативная работа этой направленности обладает большим общехозяйственным значением, так как приводит к снижению трудовых потерь, связанных с заболеваниями. В связи с этим возникает необходимость разработки способов и средств защиты работников от микроорганизмов.

Сложный комплексный состав фитопрепаратов обладает ярко выраженным воздействием на метаболизм клеток, отвечающих за стабильное функционирование иммунной системы. В связи с этим средства растительного происхождения, обладающие также способностью подавлять патогенные микроорганизмы, можно рекомендовать для борьбы с микробной обсемененностью производственных помещений АПК [15].

В разработанном способе (патент на изобретение RU 2627459 C. Способ определения свободно-радикального окисления в модельной системе) содержание малонового диальдегида (основного продукта перекисного окисления) показывало степень свободно-радикального разрушения липидов. Многие способы оценки свободно-радикального окисления используют модель окисления липосом, в связи с тем, что липосома имеет строение, схожее со строением биологической клетки с двойной фосфолипидной мембраной и внутренним пространством. В нашем случае липосомы готовились из фосфатидилхолина подсолнечного лецитина, что позволило сократить длительность процесса и увеличить точность при определении степени окисления по содержанию малонового диальдегида. В суспензию липосом, полученной инжекцией 10% спиртового раствора лецитина и дистиллированной воды, вливали 0,2 мл 0,05 Н соляной кислоты и 0,125 мл³ мМ перекиси водорода, нагревали до 38°С 30 мин.

В данной модельной системе оценивалась антиоксидантная активность эфирных масел по степени их воздействия на перекисное окисление, т.е. по снижению малонового диальдегида (табл. 1). Цифры, полученные в результате экспериментальных исследований, обрабатывали статистически с использованием критерия Стьюдента.

 

Таблица 1

Сравнение антиоксидантной активности эфирных масел по малоновому диальдегиду.

Показатель	Контрольный опыт	Анисовое эфирное масло	Эфирное масло горичника моррисона	Лавандовое эфирное масло
Малоновый диальдегид, ед. оптической плотности	0,59±0,05	0,51±0,12*	0,46±0,04*	0,78±0,01

*Р < 0,05

 

Опытным путем выявлено, что эфирное масло горичника Моррисона и анисовое эфирное масло обладают высокой антирадикальной активностью, основанной на уменьшении количества малонового диальдегида в модельной системе в результате их воздействия (на 0,05 и 0,8 ед. оптической плотности) [16].

Аналогичная серия опытов проводилась при повышенной температуре в связи с тем, что эфирное масло распространяется в воздухе благодаря хаотическому тепловому движению. Однако температура, превышающая 60-70℃, приводит к появлению тяжелых фракций эфирного масла, приводящих к раздражению слизистых оболочек.

В приготовленную смесь перекисного окисления липидов добавляли последовательно эфирные масла без подогрева и подогреваемые до 40 ℃ (табл. 2).

 

Таблица 2

Сравнение антиоксидантной активности эфирных масел по малоновому диальдегиду в зависимости от подогрева

Малоновый диальдегид, ед. оптической плотности
контрольный опыт	анисовое эфирное масло	эфирное масло горичника Моррисона	лавандовое эфирное масло
эфирные масла без подогрева
0,602	0,759	0,575	0,741
0,674	0,751 *	0,628	0,901
0,581	0,593 *	0,599	0,808
0,61±0,07	0,67±0,1 *	0,60±0,02	0,83±0,07
эфирные масла, подогреваемые до 40 ˚С
0,602	0,772 **	0,575 *	0,769
0,679	0,731	0,628 *	0,951 *
0,584	0,587	0,599	0,833 *
0,61±0,05	0,68±0,11	0,60±0,02	0,86±0,07

*Р < 0,05; **P < 0,01;

 

Как показали результаты исследований, анисовое эфирное масло и эфирное масло горичника Моррисона, подогреваемые до 40℃, обладают более выраженным антирадикальным эффектом (уровень малонового диальдегида снизился на 2,3-2,8% в этой модельной системе по сравнению с модельной системой эфирных масел комнатной температуры), что дает возможность рекомендовать их для профилактики нарушений иммунной системы.

Одним из несомненных достоинств применения эфирных масел в качестве регуляторов биохимических процессов является физиологичность поступления их в организм. Летучие биологически активные вещества быстро всасываются в кровь, не изменяя своих свойств, через дыхательную систему человека, в отличии от препаратов, поступающих через желудочно-кишечный тракт. Для снижения микрофлоры концентрация эфирных масел в воздухе рабочей зоны составляет доли миллиграмма на 1 м³, что является еще одним преимуществом их использования.

Разработанное устройство (рис. 1) контролируемого выделения эфирных масел (патент на полезную модель RU 167136 U1. Фотоэлектрическое устройство для контролируемого выделения эфирных масел), состоящее из электронного реле, фотоэлемента и электронных средств управления активацией испарения эфирных масел, так как недостатком известных способов обработки рабочих помещений являлось неконтролируемое и нетехнологичное решение проблемы испарения эфирных масел.

 

Рис. 1. Фотоэлектрическое устройство для контролируемого выделения эфирных масел

 

Эфирное масло заливается в контейнер и нагревается.

Использование в предлагаемом устройстве фотоэлемента, реагирующего на движение приближающегося человека, позволяет производить интенсивное выделение определенного объема эфирного масла в заданное таймером, собранным на транзисторах, время. Конструкция предназначена для экономии эфирного масла.

Для индивидуального использования разработано устройство (рис. 2) для ингаляции летучими лекарственными веществами (патент на полезную модель RU 165017 U1 Устройство для ингаляции летучими лекарственными веществами).

 

Рис. 2. Устройство для ингаляции летучими лекарственными веществами.

 

Сущность решения поясняется чертежом (рис. 3), на котором представлена схема устройства.

 

Рис. 3. Схема устройства для ингаляции летучими веществами:

1 – ёмкость; 2 – выпускное отверстие; 3 – ремешок; 4 – текстильная застежка; 5 – элементы крепления к ремешку; 6 – герметизирующий затвор; 7 – накопитель из пористого материала; 8 – влагонепроницаемая оболочка накопителя; 9 – фиксирующий элемент

 

Перед использованием в накопитель 7 заливается эфирное масло. Дозированность испарения обеспечивается пористым материалом накопителя. Устройство надевается на запястье и фиксируется. Теплопроводящий материал основания емкости прогревается в течении 5 мин, после его необходимо снять герметизирующий затвор 6 для испарения эфирных масел. Предлагаемая конструкция также позволяет экономно использовать эфирные масла.

Для противомикробной обработки воздуха предприятий с повышенной микробной обсемененностью в присутствии людей, а также для дезодорирования воздуха, нами был предложен способ фитодезинфекции воздуха закрытых помещений (патент на изобретение RU 2710932 C1 Способ фитодезинфекции воздуха закрытых помещений). Нагретую до 40℃ композицию, содержащую эфирное масло горичника Моррисона, смесь ионола с синтетическим витамином Е и фенилэтиловый спирт, в соотношении 1:0,01:2. Нагрев смеси может осуществляться с помощью любых устройств, позволяющих контролировать температуру нагрева предлагаемой композиции. Одновременно с нагревом композиции включали на 10 мин ртутную УФ лампу с плотностью энергии излучения 0,5 Дж/см³.

Под влиянием эфирного масла горичника Мориссона способность кишечной палочки формировать биопленки исчезает, однако эфирное масло не оказывает бактерицидного влияния на спорообразующие палочки (B. subtilis) [17]. Известно также, что наиболее эффективно применение нагретого эфирного масла, а использование антиокислителей ионола и синтетическим витамином Е позволяет сохранять физико-химические свойства эфирных масел при повышенных температурах.

Растительный фурокумарин, полученный из горичника Моррисона, обладает антибактериальной активностью [18]. Кроме того, фурокумарины обладают фотосенсибилизирующим действием под действием ультрафиолетового облучения [19].

Фенилэтиловый спирт (синтетическое эфирное масло) обладает ингибирующим действием на рост грибов. Использование паров эфирных масел для дезинфекции материалов, поражённых микромицетами, представляет практический интерес в качестве альтернативы химическим препаратам (фунгицидам), используемым в виде растворов. Упругость паров масел позволяет использовать их в качестве фумигантов, они не токсичны [20].

В процессе фитообработки помещений отмечалось снижение общей микробной обсеменённости и концентрации плесневых грибов (табл. 3, 4).

 

Таблица 3

Бактериальная обсемененность воздуха при использовании способа фитодезинфекции воздуха (ОМЧ, КОЕ/м³)

Оценка воздуха	Период отбора проб
	до обработки	через 1 сут	на 8 сут	на 15 сут
Контроль	420	420	425	431
Опыт	420	350	280	140

 

Таблица 4

Обсемененность грибами воздуха при использовании способа фитодезинфекции воздуха (ОЧГ, диаспор/м³)

Оценка воздуха	Период отбора проб
	до обработки	через 1 сут	на 8 сут	на 15 сут
Контроль	81	80	83	82
Опыт	81	62	40	20

 

Общая микробная обсемененность снижается в среднем в 3 раза, содержание плесневых грибов – в 4 раза непосредственно после обработки, а если в пробах качества после первой обработки ещё содержатся микробы больше нормы (зависит от первичной степени загрязнения), обработку повторяют либо сразу, либо через сутки; как правило, двух обработок вполне достаточно

Как видно из таблиц, после применения предложенного способа уровень обсемененности помещений существенно снижается. Таким образом, обеззараживание воздуха способом фитодезинфекции воздуха является эффективными.

Заключение: Приведенные результаты исследований позволяют сделать следующие выводы:

• Организация работы по охране труда на предприятии в решающей степени определяет результативность использования трудового потенциала работников.
• Не соответствующие нормативно-правовой базе уровни технологического и технического обеспечения производств оказывают отрицательного влияния на гигиенические показатели производственной среды (микробное обсеменение её).
• Обоснование методов и средств поддержания оптимальных параметров производственной среды – актуальная задача современности для специалистов, трудоохранной науки и практики.
• Результативным путём решения обсуждаемой проблемы является комплексный подход с учётом особенностей подотраслей АПК, используемых там технологий, оборудования, а также источников выделяемых вредностей, способствующих микробному обсеменению животных, операторов, воздушного пространства помещений, их конструктивных элементов (стены, пол, потолок), оборудования, мебели.
• Обоснованные и полученные на основе исследований иммуностимулирующие композиции, противодействующие влиянию микробных обсеменений на здоровье работников.
• Предложенные авторами решения позволяют обеспечивать композициями организм человека для противодействия микробному обсеменению
• Результаты представленных исследований дают основания для включения авторских разработок в комплекс мероприятий по сохранению здоровья работников в условиях повышенного микробного загрязнения.

About the authors

Elena I. Gavrikova

JSC Central Research Radio Engineering Institute named after Academician A.I. Berg

Email: gavre08@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5080-1768

Candidate of Biological Sciences, Associate Professor

Russian Federation, Moscow

Roman V. Shkrabak

St. Petersburg State Agrarian University

Email: shkrabakrv@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0128-0510

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Vladimir S. Shkrabak

St. Petersburg State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: v.shkrabak@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3331-624X

Doctor of Technical Sciences, Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Arina V. Shkrabak

St. Petersburg State Agrarian University

Email: arina02@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5268-0410

Postgraduate Student

Russian Federation, Saint Petersburg

References

Supplementary files