sevinПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛPovolzhskiy Journal of Ecology1684-73182541-8963Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН; Товарищество научных изданий КМК.10.35885/1684-7318-2023-1-107-116sevin-433Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯSHORT COMMUNICATIONSВлияние гипохлорита натрия на микробиоту и запах навозных стоковEffect of sodium hypochlorite on the microbiota and odor of manure effluentshttps://orcid.org/0000-0001-9695-7146СырчинаН. В.SyrchinaN. V.

610000, г. Киров, ул. Московская, д. 36

36 Moskovskaya St., Kirov 610000

nvms1956@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8049-6760ПилипЛ. В.PilipL. V.

610017, г. Киров, Октябрьский просп., д. 133

133, Oktyabrsky Prosp., Kirov 610017

pilip_larisa@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6147-3555КолеватыхЕ. П.KolevatykhE. P.

 610998, г. Киров, ул. К. Маркса, д. 112

112 K. Marx St., Kirov 610998

hibica@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4919-0047АшихминаТ. Я.AshikhminaT. Ya.

610000, г. Киров, ул. Московская, д. 36; 167982, Республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 28

36 Moskovskaya St., Kirov 610000; 28 Kommunisticheskaya St., Syktyvkar, Republic of Komi 167982

ecolab2@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5554-8378КузнецовД. А.KuznetsovD. A.

610000, г. Киров, ул. Московская, д. 36

36 Moskovskaya St., Kirov 610000

dimzaaa@gmail.comВятский государственный университетРоссияVyatka State UniversityRussian FederationВятский государственный агротехнологический университетРоссияVyatka State Agrotechnological UniversityRussian FederationКировский государственный медицинский университетРоссияKirov State Medical UniversityRussian FederationВятский государственный университет; Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАНРоссияVyatka State University; Institute of Biology of Komi Science Centre of the Ural Branch of RASRussian Federation20231806202301107116Copyright © Сырчина Н.В., Пилип Л.В., Колеватых Е.П., Ашихмина Т.Я., Кузнецов Д.А., 20232023Сырчина Н.В., Пилип Л.В., Колеватых Е.П., Ашихмина Т.Я., Кузнецов Д.А.Syrchina N.V., Pilip L.V., Kolevatykh E.P., Ashikhmina T.Y., Kuznetsov D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sevin.elpub.ru/jour/article/view/433

Навозные стоки (НС) животноводческих предприятий представляют собой богатую питательную среду для развития различных аэробных микроорганизмов (МО). В результате биодеструкции органических компонентов НС в воздух поступает широкий спектр запахообразующих веществ (ЗОВ) и парниковых газов. Интенсивность и основные направления деструкции НС зависят от состава и численности микробиоты. Для подавления процессов разложения биогенных составляющих НС может найти применение раствор гипохлорита натрия. В процессе исследований установлено, что внесение 0.005% активного хлора в жидкую фракцию НС (рН ‒ 6.8; влажность ‒ 99.1%) приводит к снижению численности таких представителей гнилостной микробиоты, как Bacteroides spp., Clostridium spp., Escherichia coli, Pseudomonas spp., Sarcina ventriculi, Peptostreptococcus anaerobius. Соответствующие аммонификаторы принимают активное участие в процессах биодеструкции органических веществ, в результате которых образуются уксусная, изовалериановая, масляная кислоты, индолы, скатолы, аммиак, сероводород, меркаптаны и другие ЗОВ. Численность микробиоты, не вносящей заметного вклада в продукцию ЗОВ (Saccharomyces cerevisiae, Rhodotorula glutinis, Lactobacillus spp. и др.), наоборот, увеличилась. Возросло количество некоторых продуцентов летучих жирных кислот (ЛЖК): Anaerococcus prevotii, Acidaminococcus spp., Prevotella spp. и др., однако это не оказало заметного влияния на интенсивность и характер запаха НС, что может быть обусловлено образованием нелетучих солей ЛЖК при рН выше 7.0. Численность Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Klebsiella sp., Proteus spp., Alistipes putredinis, Bifidobacterium spp., Candida tropicalis, Candida albicans при добавке в НС NaOCl практически не изменилась. В результате трансформации микробиоты общая эмиссия газообразных веществ, основными компонентами которых являются парниковые газы СО2 и СН4, уменьшилась более чем на 17%. Интенсивность неприятного запаха существенно снизилась. Раствор NaOCl может найти применение для обработки НС в навозосборных ваннах. Внедрению практики обработки НС этим биоцидом способствует его доступность, низкая стоимость и безопасность для окружающей среды. 

Manure effluents (ME) of livestock enterprises represent a rich nutrient medium for the development of various aerobic microorganisms (MO). During the biodegradation of the organic components of ME, a wide range of odor-forming substances (OFS) and greenhouse gases enter the atmospheric air. The intensity and main directions of ME destruction depend on the composition and amount of microbiota. A solution of sodium hypochlorite can be used to suppress the decomposition of the biogenic components of ME. In the course of our research, it was found that the introduction of 0.005% active chlorine into the liquid fraction of ME (pH ~ 6.8; humidity ~ 99.1%) leads to a decrease in the numbers of putrefactive microbiota, namely: Bacteroides, Clostridium, Escherichia coli, Pseudomonas, Sarcina ventriculi, and Peptostreptococcus anaerobius. The corresponding ammonifiers are actively involved in the biodegradation processes of organic substances to form acetic acid, isovaleric acid, butyric acid, indoles, skatoles, ammonia, hydrogen sulfide, mercaptans and others. The numbers of microbiota not making a significant contribution to the production of OFS (Saccharomyces cerevisiae, Rhodotorula glutinis, Lactobacillus ssp. and others), on the contrary, increased. The numbers of some producers of volatile fatty acids (VFA), namely: Anaerococcus prevotii, Acidaminococcus, Prevotella spp. etc. increased. However, this did not affect the intensity and nature of the ME odor, which can be explained by the formation of non-volatile VFA salts at pH above 7.0. The numbers of Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Klebsiella sp., Proteus ssp., Alistipes putredinis, Bifidobacterium ssp., Candida tropicalis, and Candida albicans almost did not change when NaOCl was added to ME. As a result of the microbiota transformation, the total emission of gaseous substances, whose main components are the greenhouse gases CO2 and CH4, decreased by more than 17%. The unpleasant odor intensity has significantly decreased. A NaOCl solution can be used to treat ME in manure storage baths. The introduction of the practice of treating ME with this biocide is facilitated by its availability, low cost and safety for the environment. 

гипохлорит натриябиоцидные свойстванавозные стокимикробиота навозных стоковзапахsodium hypochloritebiocidal propertiesmanure effluentsmicrobiota of manure effluentsodorReferencesВайсман Я. И., Рудакова Л. В., Жилинская Я. Т. Процессы, протекающие на полигонах ТБО // Твердые бытовые отходы. 2008. № 1. С. 14 – 19.Vaisman Ya. I., Rudakova L. V., Zhilinskaya Ya. T. Processes occurring at landfills. Municipal Solid Waste, 2008, no. 1, pp. 14–19 (in Russian).Журавлёв П. В., Алешня В. В., Марченко Б. И. Определение дезинфицирующего действия негашёной извести на микрофлору иловых осадков сточных вод очистных сооружений канализации и животноводческих комплексов // Гигиена и санитария. 2019. Т. 98, № 5. С. 483 – 488. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-5-483-488Zhuravlev P. V., Aleshnya V. V., Marchenko B. I. Determination of the disinfectant action of caustic lime on the microflora of sludge of wastewater of cleaning facilities for sewerage and cattle-breeding complexes. Hygiene and Sanitation, 2019, vol. 98, no. 5, pp. 483 – 488 (in Russian). https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-5-483-488Пилип Л. В., Сырчина Н. В. Новые подходы к дезодорации свиного навоза // Иппология и ветеринария. 2018. № 4 (30). С. 99 – 106.Pilip L. V., Syrchina N. V. New approaches to the deodorization of pig manure. Hippology and Veterinary, 2018, no. 4 (30), pp. 99–106 (in Russian).Пилип Л. В., Козвонин В. А., Сырчина Н. В., Колеватых Е. П., Ашихмина Т. Я. Влияние подкисления навозных стоков на их микробиологические характеристики // Теоретическая и прикладная экология. 2020. № 3. С. 161 – 167. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2020-3- 161-167Pilip L. V., Kozvonin V. A., Syrchina N. V., Kolevatykh E. P., Ashikhmina T. Ya. Effect of acidification of manure runoff on their microbiological characteristics. Theoretical and Applied Ecology, 2020, no. 3, рр. 161–167 (in Russian). https://doi.org/10.25750/1995-4301-2020-3-161-167Седунов С. Г., Козырева А. В., Швецов А. Б., Тараскин К. А. Хлорные дезинфектанты и их применение в современной водоподготовке // Молекулярные технологии. 2009. № 3. С. 98 – 121.Sedunov S. G., Kozyreva A. V., Shvetsov A. B., Taraskin K. A. Сhloric disinfectation tools and their application in the municipal water treatment. Molecular Technologies, 2009, no. 3, pp. 98–121 (in Russian).Соколов М. С., Соколов Д. М. Санитарно-бактериологическая оценка почвы и органических удобрений // Агрохимия. 2014. № 5. С. 3 – 19.Sokolov M. S., Sokolov D. M. Sanitary-bacteriological evaluation of soils and organic fertilizers. Agrohimia, 2014, no. 5, pp. 3–19 (in Russian).Способ устранения запаха вентиляционных выбросов из производственных помещений для содержания свиней : пат. 2708599 Рос. Федерация : МПК, B01D 53/34, F24F 7/00, A01K 1/00, C05F 3/00 / Ашихмина Т. Я., Сырчина Н. В., Терентьев Ю. Н., Пилип Л. В. ; заявитель и патентообладатель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вятский государственный университет». № 2019106585 ; заявл. 07.03.2019 ; опубл. 09.12.2019, Бюл. № 34. 9 с.Method for Removing Odor of Ventilation Emissions from Industrial Premises for Keeping Pigs. Patent RU 2708599. Int. Cl. B01D 53/34, F24F 7/00, A01K 1/00, C05F 3/00. Ashikhmina T. Ya., Syrchina N. V., Terentev Yu. N., Pilip L. V.; Proprietor: federalnoe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatelnoe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya “Vyatskij gosudarstvennyj universitet”. Application: 2019106585, Published: 07.03.2019, Date of publication 09.12.2019, Bulletin no. 34. 9 p. (in Russian).Терентьев Ю. Н., Сырчина Н. В., Ашихмина Т. Я., Пилип Л. В. Снижение эмиссии запахообразующих веществ в условиях промышленных свиноводческих предприятий // Теоретическая и прикладная экология. 2019. № 2. С. 113 – 120. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2019-2-113-120Terentev Yu. N., Syrchina N. V., Ashikhmina T. Ya., Pilip L. V. Reducing the emission of odorous substances in industrial pig breeding enterprises. Theoretical and Аpplied Еcology, 2019, no. 2, pp. 113–120 (in Russian). https://doi.org/10.25750/1995-4301-2019-2-113-120Allocati N., Masulli M., Alexeyev M. F., Di Ilio C. Escherichia coli in Europe: An overview // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2013. Vol. 10, № 12. P. 6235 – 6254. https://doi.org/10.3390/ijerph10126235Allocati N., Masulli M., Alexeyev M. F., Di Ilio C. Escherichia coli in Europe: An overview. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2013, vol. 10, no. 12, pp. 6235–6254. https://doi.org/10.3390/ijerph10126235Cabral J. P. S. Water microbiology. Bacterial pathogens and water // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2010. Vol. 7, № 10. P. 3657 – 3703. https://doi.org/10.3390/ijerph7103657Cabral J. P. S. Water microbiology. Bacterial pathogens and water. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2010, vol. 7, no. 10, pp. 3657–3703. https://doi.org/10.3390/ijerph7103657Hao X., Chang C., Larney F. J., Travis G. R. Greenhouse gas emissions during cattle feedlot manure composting // Journal of Environmental Quality. 2001. Vol. 30, iss. 2. Р. 376 – 386. https://doi.org/10.2134/jeq2001.302376xHao X., Chang C., Larney F. J., Travis G. R. Greenhouse gas emissions during cattle feedlot manure composting. Journal of Environmental Quality, 2001, vol. 30, iss. 2, pp. 376–386. https://doi.org/10.2134/jeq2001.302376xKim J. A., Bayo J., Cha J., Choi Y. J., Jung M. Y., Kim D. H., Kim Y. Investigating the probiotic characteristics of four microbial strains with potential application in feed industry // PLoS ONE. 2019. Vol. 14, № 6. P. e0218922. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0218922Kim J. A., Bayo J., Cha J., Choi Y. J., Jung M. Y., Kim D. H., Kim Y. Investigating the probiotic characteristics of four microbial strains with potential application in feed industry. PLoS ONE, 2019, vol. 14, no. 6, pp. e0218922. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0218922Møller H. B., Sommer S. G., Ahring B. K. Biological degradation and greenhouse gas emissions during pre‐storage of liquid animal manure // Journal of Environmental Quality. 2004. Vol. 33, iss. 1. P. 27 – 36. https://doi.org/10.2134/jeq2004.2700Møller H. B., Sommer S. G., Ahring B. K. Biological degradation and greenhouse gas emissions during pre‐storage of liquid animal manure. Journal of Environmental Quality, 2004, vol. 33, iss. 1, pp. 27–36. https://doi.org/10.2134/jeq2004.2700Shah D., Dang M. D., Hasbun R., Koo H. L., Jiang Z. D., DuPont H. L., Garey K. W. Clostridium difficile infection: update on emerging antibiotic treatment options and antibiotic resistance // Expert Review of Anti-infective Therapy. 2010. Vol. 8, iss. 5. P. 555 – 564. https://doi.org/10.1586/eri.10.28Shah D., Dang M. D., Hasbun R., Koo H. L., Jiang Z. D., DuPont H. L., Garey K. W. Clostridium difficile infection: update on emerging antibiotic treatment options and antibiotic re sistance. Expert Review of Anti-infective Therapy, 2010, vol. 8, iss. 5, pp. 555–564. https://doi.org/10.1586/eri.10.28St-Pierre B., Wright A.-D. G. Implications from distinct sulfate-reducing bacteria populations between cattle manure and digestate in the elucidation of H2S production during anaerobic digestion of animal slurry // Applied Microbiology and Biotechnology. 2017. Vol. 101, iss. 13. P. 5543 – 5556. https://doi.org/10.1007/s00253-017-8261-1St-Pierre B., Wright A.-D. G. Implications from distinct sulfate-reducing bacteria populations between cattle manure and digestate in the elucidation of H2S production during anaerobic digestion of animal slurry. Applied Microbiology and Biotechnology, 2017, vol. 101, iss. 13, pp. 5543–5556. https://doi.org/10.1007/s00253-017-8261-1Sui Q., Meng X., Wang R., Zhang J., Yu D., Chen M., Wang Y., Wei Y. Effects of endogenous inhibitors on the evolution of antibiotic resistance genes during high solid anaerobic digestion of swine manure // Bioresource Technology. 2018. Vol. 270. P. 328 – 336. https://doi.org/10.1016/ j.biortech.2018.09.043Sui Q., Meng X., Wang R., Zhang J., Yu D., Chen M., Wang Y., Wei Y. Effects of endogenous inhibitors on the evolution of antibiotic resistance genes during high solid anaerobic digestion of swine manure. Bioresource Technology, 2018, vol. 270, pp. 328–336. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.09.043Van Fan Y., Lee C. T., Klemeš J. J., Chua L. S., Sarmidi M. R., Leow C. W. Evaluation of effective microorganisms on home scale organic waste composting // Journal of Environmental Management. 2018. Vol. 216. P. 41 – 48. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.04.019Van Fan Y., Lee C. T., Klemeš J. J., Chua L. S., Sarmidi M. R., Leow C. W. Evaluation of effective microorganisms on home scale organic waste composting. Journal of Environmental Management, 2018, vol. 216, pp. 41–48. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.04.019Ward В. К., Dufault R. J., Hassell R., Cutulle M. A. Affinity of hyperammonia-producing bacteria to produce bioammonium/ammonia utilizing five organic nitrogen substrates for potential use as an organic liquid fertilizer // ACS Omega. 2018. Vol. 3, iss. 9. P. 11817 – 11822. https://doi.org/10.1021/acsomega.7b02083Ward В. К., Dufault R. J., Hassell R., Cutulle M. A. Affinity of hyperammonia-producing bacteria to produce bioammonium/ammonia utilizing five organic nitrogen substrates for potential use as an organic liquid fertilizer. ACS Omega, 2018, vol. 3, iss. 9, pp. 11817–11822. https://doi.org/10.1021/acsomega.7b02083Whitehead T. R., Spence C., Cotta M. A. Inhibition of hydrogen sulfide, methane, and total gas production and sulfate-reducing bacteria in vitro swine manure by tannins, with focus on condensed quebracho tannins // Applied Microbiology and Biotechnology. 2013. Vol. 97, iss. 18. P. 8403 – 8409. https://doi.org/10.1007/s00253-012-4562-6Whitehead T. R., Spence C., Cotta M. A. Inhibition of hydrogen sulfide, methane, and total gas production and sulfate-reducing bacteria in vitro swine manure by tannins, with focus on condensed quebracho tannins. Applied Microbiology and Biotechnology, 2013, vol. 97, iss. 18, pp. 8403–8409. https://doi.org/10.1007/s00253-012-4562-6Zhu Y., Zheng G., Gao D., Chen T., Wu F., Niu M., Zou K. Odor composition analysis and odor indicator selection during sewage sludge composting // Journal of the Air & Waste Management Association. 2016. Vol. 66, iss. 9. P. 930 – 940. https://doi.org/10.1080/ 10962247.2016.1188865Zhu Y., Zheng G., Gao D., Chen T., Wu F., Niu M., Zou K. Odor composition analysis and odor indicator selection during sewage sludge composting. Journal of the Air & Waste Management Association, 2016, vol. 66, iss. 9, pp. 930–940. https://doi.org/10.1080/10962247.2016.1188865

The authors declare that there are no conflicts of interest present.