Bakteryjne zanieczyszczenie gleby

Mikrobiom glebowy

Mikrobiom to społeczność mikroorganizmów żyjących w określonym środowisku wraz z wytwarzanymi przez nie strukturami i substancjami. Gleba jest środowiskiem, w którym żyje najbardziej złożony i zróżnicowany mikrobiom. Szacuje się, że w 1 gramie gleby występuje ponad 50 000 gatunków mikroorganizmów. Na skład danego mikrobiomu glebowego wpływa wiele czynników, w tym czynniki abiotyczne (struktura i rodzaj gleby, wilgotność, pH, składniki odżywcze) oraz czynniki biotyczne (zróżnicowanie gatunkowe roślin i zwierząt). Ponadto w obrębie jednego profilu glebowego warunki środowiskowe mogą się znacząco różnić pomiędzy poszczególnymi poziomami (warstwami) glebowymi, co stwarza szeroką gamę siedlisk dla mikroorganizmów. Wytyczne dotyczące oceny sanitarnej gleby odnoszą się do oznaczania wskaźników bakteriologicznych i parazytologicznych mających wpływ na zdrowie ludzi i zwierząt.

Mikrobiom bakteryjny gleby

Bakterie są jednym z podstawowych składników ekosystemu glebowego. Większość z nich to mikroorganizmy naturalnie bytujące w środowisku glebowym, kluczowe dla utrzymania odpowiedniej jakości gleby. Jednakże w skład mikrobiomu glebowego mogą wchodzić również mikroorganizmy chorobotwórcze, dla których gleba może stać się środowiskiem okresowego występowania. Patogeny bakteryjne stanowiące zagrożenie dla zdrowia ludzi i zwierząt mogą przedostać się do gleby poprzez stosowanie zanieczyszczonej wody nawadniającej, nieprawidłowo przetworzonych nawozów naturalnych (obornika, gnojowicy, kompostu) i nawozów organicznych (np. z dodatkiem osadów ściekowych lub pofermentów). Ponadto źródłem chorobotwórczych mikroorganizmów mogą być również odchody zwierząt, zarówno hodowlanych jak i dzikich.

Typowe drogi narażenia człowieka na zanieczyszczenia bakteryjne występujące w glebie:

• kontakt poprzez skórę (zranienia, otarcia),
• droga wziewna (wdychanie kurzu),
• droga pokarmowa (spożywanie roślin uprawianych na skażonej glebie, w szczególności warzyw i owoców spożywanych na surowo).

Do najważniejszych mikroorganizmów chorobotwórczych obecnych w środowisku glebowym, zalicza się m.in. bakterie z rodzaju Salmonella, Escherichia i Clostridium. Zakażenie tymi bakteriami następuje głównie drogą pokarmową, powodując m.in. gorączkę, ból głowy, nudności, wymioty, bóle brzucha i biegunkę.

Pomimo wielu szkodliwości zdrowotnych wywołanych przez wymienione mikroorganizmy, literatura przedmiotu zwraca szczególną uwagę na brak obowiązujących normatywów dotyczących oceny zanieczyszczenia mikrobiologicznego gleby. W Polsce, wszelkie wykonywane badania odnoszą się jedynie do „Wytycznych metodycznych (mikrobiologiczno-parazytologicznych) do oceny sanitarnej gleby” (IMW Lublin 1995 r.) oraz Polskiej Normy „Jakość gleby – Ocena stanu sanitarnego gleby – Wykrywanie bakterii z rodzaju Salmonella” (PN-Z-19000-1:2001). Aktualnie do oceny stanu sanitarnego gleby wykorzystuje się 3 wskaźniki mikrobiologiczne:

• wykrywanie bakterii z rodzaju Salmonella,
• wykrywanie i oznaczanie ilościowe bakterii z grupy coli,
• wykrywanie i oznaczanie ilościowe bakterii przetrwalnikujących Clostridium perfringens.

Wyniki badań realizowanych w ramach Narodowego Programu Zdrowia na lata 2021-2025 w Instytucie Medycyny Wsi im. W. Chodźki w Lublinie

Badania przeprowadzone w ramach realizacji projektu Narodowego Programu Zdrowia na lata 2022-2025 objęły ocenę bakteriologicznego zanieczyszczenia gleby uprawnej, ze szczególnym uwzględnieniem występowania mikroorganizmów wskaźnikowych.

Materiał do badań stanowiło 207 próbek gleby: 108 próbek pobranych z pól uprawnych, 60 próbek z ogrodów warzywnych, 23 próbki z ogródków przydomowych, 7 próbek z tuneli, 6 próbek z sadów oraz 3 próbki z Rodzinnych Ogrodów Działkowych (ROD).

Ocenę skażenia bakteriologicznego gleby przeprowadzono poprzez określenie:

• ogólnej liczby bakterii mezofilnych – posiew na agarze odżywczym w temperaturze 30°C, zgodnie z Polską Normą PN-EN ISO 4833-2:2013-12/AC;
• ogólnej liczby bakterii Gram-ujemnych z rodziny Enterobacteriaceae – posiew na agarze MacConekey i inkubacja w temperaturze 37°C;
• miana bakterii z grupy coli – posiew na podłoże agarowe z fioletem krystalicznym, czerwienią obojętną, solami żółci i laktozą (VRBL) i inkubacja w temperaturze 37 °C, zgodnie z Polską Normą PN-ISO 4832:2007;
• miana Clostridium perfringens – posiew na podłoże namnażające Wilson-Blaira dla beztlenowców i inkubacja w temperaturze 37 °C oraz badanie potwierdzająca na podłożu z tioglikolanem sodu w temperaturze 37 °C, zgodnie z „Wytycznymi metodycznymi (mikrobiologiczno-parazytologicznymi) do oceny sanitarnej gleby”, IMW Lublin 1995 r.;
• obecności bakterii z rodzaju Salmonella – hodowla na podłożu namnażającym z kwaśnym seleninem sodu (SF) w temperaturze 43 °C oraz posiew na podłożach różnicująco-selektywnych: SS (Shigella, Salmonella) zgodnie z Polską Normą PN-Z-19000-1:2001 oraz agarze Rambach i inkubacja w temperaturze 37 °C.

Wyniki

Średnia ogólna liczba bakterii mezofilnych w badanych próbkach gleby wyniosła 6,4 × 10⁵ jtk/g (jednostki tworzące kolonie w 1 gramie badanej próbki). Najwyższe stężenie bakterii uzyskano w próbkach gleby badanych wiosną (8,7 × 10⁵ jtk/g), kolejno latem (6,3 × 10⁵ jtk/g) i jesienią (5,4 × 10⁵ jtk/g). Główną przyczyną wysokiego poziomu skażenia bakteriologicznego w próbkach gleby pobranych z rodzinnych ogródków działkowych, ogrodów warzywnych i ogródków przydomowych (Rysunek 1) może być stosowanie nieprawidłowo przetworzonych nawozów naturalnych, najczęściej pochodzących z przydomowych kompostowników.

Rysunek 1. Poziom skażenia bakteriologicznego środowiska glebowego w zależności od miejsca pobrania gleby.

Średnia ogólna liczba bakterii Gram-ujemnych z rodziny Enterobacteriaceae w badanych próbkach gleby wyniosła 0,4 × 10⁵ jtk/g, natomiast średnia liczba bakterii z grupy coli wyniosła 8,8 × 10³ jtk/g. W 41 (19,8%) przebadanych próbkach gleb stwierdzono obecność bakterii grupy coli przekraczającą wartości dopuszczalne dla gleb czystych (nieskażonych). Ich obecność w środowisku glebowym może świadczyć o stosunkowo niedawnym zanieczyszczeniu odchodami, ściekami lub gnijącym materiałem roślinnym. Ponadto w 100 (48,3%) przebadanych próbkach gleby stwierdzono obecność Clostridium perfringen, jednak w żadnej z nich nie został przekroczony dopuszczalny poziom miana tych mikroorganizmów. Ze względu na zdolność Clostridium do wytwarzania spor umożliwiających przetrwanie w niekorzystnych warunków środowiskowych, ich obecność może wskazywać na odległe w czasie zanieczyszczenie fekalne środowiska glebowego. W żadnej z badanych próbek gleby nie stwierdzono obecności bakterii z rodzaju Salmonella. Biorąc pod uwagę wszystkie przebadane próbki gleby, obecność co najmniej jednego ze wskaźników mikrobiologicznych świadczących o zanieczyszczeniu gleby stwierdzono w 21 (10,1%) próbkach.

Zalecenia pozwalające na ograniczenie ryzyka skażenia gleby przez mikroorganizmy chorobotwórcze:

• przestrzeganie zasad Dobrej Praktyki Rolniczej w gospodarstwach,
• stosowanie nawozów naturalnych i organicznych ze sprawdzonych źródeł,
• wykorzystywanie nieskażonej wody do nawadniania upraw rolnych,
• zapobieganie przedostawaniu się fekaliów (odchodów, ścieków) do gleby,
• przestrzeganie zasad higieny wśród osób wykonujących prace rolne,
• ograniczenie kontaktu zwierząt z uprawami rolnymi.

Autor: dr n. o zdr. Ewelina Farian

Literatura:

1. Wójcik-Fatla A, Farian E, Kowalczyk K, Sroka J, Skowron P, Siebielec G, Zdybel JM, Jadczyszyn T, Cencek T. Enterobacteriaceae in Sewage Sludge and Digestate Intended for Soil Fertilization. Pathogens. 2024;13(12):1056.
2. Chmiel MJ, Frączek K. Mikroorganizmy wskaźnikowe w ocenie stanu sanitarnego gleby. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. 2016;587:51–62.
3. Nadeu, E., van Dijk, R., & Hiller, N. (2023). The soil microbiome: Its contribution to soil health and one health. Institute for European Environmental Policy. https://ieep.eu/wp-content/uploads/2023/12/The-Soil-Microbiome-ESAD-IEEP-2023.pdf
4. Hashimoto A, Suzuki H, Oonaka K. Prevalence of cpe-positive Clostridium perfringens in surface-attached soil of commercially available potatoes and its significance as a potential source of food poisoning. Anaerobe. 2023 Feb;79:102687.