Устройство для безопасного экспериментального отбора дезинфицирующих средств для обезараживания грунта сибиреязвенных скотомогильников

Полезная модель относится к техническим устройствам для дезинфектологии, в частности к моделям почвенных очагов сибирской язвы, предназначенным для безопасного экспериментального отбора наиболее эффективных дезинфектантов из числа известных и новых дезинфицирующих средств для обеззараживания грунта в сибиреязвенных скотомогильниках или участков почвы, контаминированных спорами возбудителя сибирской язвы или другими опасными микробами, возникших в результате захоронения, забоя, падежа больных животных.
Эпидемиологическая ситуация по сибирской язве остается сложной в связи с существованием естественных резервуаров сибиреязвенного микроба, которыми являются скотомогильники и стационарно неблагополучные территории. Скотомогильник - это место для долговременного захоронения трупов сельскохозяйственных и домашних животных, павших от эпизоотии или забитых в порядке предупреждения ее распространения. Содержание сибиреязвенных скотомогильников в безопасной целостности и сохранности является важной государственной задачей.
На территории России насчитываются около 35 тысяч стационарно неблагополучных по сибирской язве пунктов с почвенными очагами, в которых учтено 7940 сибиреязвенных скотомогильников. С реальными масштабами биологической опасности, исходящей от старых учтенных и бесхозных почвенных сибиреязвенных скотомогильников и территорий, неблагополучных по сибирской язве для жизнедеятельности человека, органы здравоохранения и ветеринарии страны столкнулись в 2016 г. во время вспышки эпидемии сибирской язвы в Ямало-Ненецком округе, в результате которой были заражены спорами возбудителей сибирской язвы из почвы большое число людей и животных.
Для профилактики эпидемий сибирской язвы на территории нашей страны и стран СНГ необходимо проводить срочные и плановые целевые работы по ликвидации и санации старых бесхозных почвенных сибиреязвенных скотомогильников и территорий, неблагополучных по сибирской язве, с применением экологически безопасных средств и передовых технологий деконтаминации почвы и грунта.
Наиболее доступными и эффективными средствами деконтаминации почвы от спор сибирской язвы могут быть отдельные средства из дезинфицирующих средств химической природы, обладающих широким спектром антимикробного действия.
В связи с этим важной и актуальной задачей медицины и ветеринарии является экспериментальный отбор высокоэффективных дезинфектантов для санации почвы сибиреязвенных скотомогильников и разработка технологии деконтаминации почвы от спор бактерий возбудителей сибирской язвы.
3
3
Для правильного подбора дезинфицирующих средств для санции больших объемов почвы сибиреязвенных скотомогильников (от 500 м до 1000000 м грунта) необходимо в опытно-промышленных устройствах, моделирующих физико-химические и биологические условия почвенного скотомогильника, проводить испытания по определению обеззараживающей активности различных дезинфицирующих средств на разных образцах почвы и грунта, разработать режимы, технологии и рекомендации обеззараживания почвы сибиреязвенных скотомогильников в привязке к сезонным и климатическим условиям в регионе, физико-химическим особенностям грунта и др.
Аналогом и прототипом предлагаемого устройства для безопасного экспериментального отбора дезинфицирующих средств для обеззараживания грунта, зараженного спорами сибирской язвы, является устройство для экспериментального отбора дезинфектантов для обеззараживания грунта, зараженного спорами сибирской язвы, описанное в патенте RU 157923, 2015 г. Указанное устройство для экспериментального отбора дезинфектантов для обеззараживания грунта сибиреязвенных скотомогильников состоит из закрытой герметичной колонны размером 500×500×2500 мм, снабженной герметичным люком с выпускным воздушным клапаном для засыпки грунта и заливки дезинфектанта, дверью для размещения водопроницаемых микроконтейнеров с образцами спор возбудителя сибирской язвы, приемного пробоотборника для сбора отработанного дезинфектанта, узла крепления приемного пробоотборника к днищу колонны, опоры колонны для установки в помещении или на открытой площадке.
Основными недостатками описанного устройства являются:
- отсутствие достаточного уровня биологической безопасности при выполнении работ по испытанию перекисных дезинфицирующих композиций из-за обильного пенообразования при взаимодействии перекисных композиционных дезинфектантов с почвой в устройстве, которое приводит к ее выбросу в окружающую среду через выпускной воздушный клапан люка или открытый люк колонны;
- не обеспечивается равномерное смачивание всех слоев почвы дезинфектантом и ее равномерная деконтаминация из-за небольшой площади сечения колонны устройства, при которой растворы испытуемых дезинфектантов легко стекают по стенкам колонны и быстро достигают дна;
- сложно, неудобно и небезопасно искать и доставать из сильно увлажненной почвы (грязи) микроконтейнеры со спорами сибирской язвы для передачи в микробиологическую лабораторию для определения уровня инактивации спор после воздействия дезинфектантом на почву в колонне устройства;
- не позволяет на промежуточных этапах испытаний доставать из колонны устройства микроконтейнеры со спорами сибирской язвы для передачи в микробиологическую лабораторию для определения уровня инактивации спор;
- не обеспечивается прохождение раствора дезинфицирующего средства равномерно через все слои почвы из-за отсутствия дренажных свойств колонны;
- не обеспечивается достаточная физическая безопасность при выполнении работ по подъему и загрузке колонны устройства грунтом и его заливке раствором дезинфицирующего средства из-за отсутствия стационарной лестницы с площадкой в структуре устройства;
- не позволяет производить после испытаний безопасную выгрузку грунта из колонны в крафт-мешки, которые подлежат отправке на сжигание. Из-за наличия в колонне только одной двери на всю высоту колонны устройства при ее открывании грунт в большом количестве рассыпается, а увлажненный грунт стекает и падает на пол.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является обеспечение биологической и технической безопасности при выполнении работ по экспериментальному отбору дезинфектанов для обеззараживания грунта, зараженного спорами сибирской язвы, облегчение и упрощение работ по помещению в грунт колонны устройства на разной глубине тест-тампонов, пропитанных спорами сибирской язвы, обеспечение сохранности всех тест-тампонов в процессе испытаний и во время их изъятия из колонны, обеспечение возможности изъятия из колонны тест-тампонов с биоматериалом на промежуточных этапах испытаний для проверки уровня инактивации спор, моделирование биологических, физико-химических свойств и характеристик грунта в сибиреязвенных скотомогильниках, включая дренажные свойства, обеспечение достоверности результатов инактивации спор дезинфектантом на разной глубине грунта и на разных этапах обеззараживания в установке.
2
Технический результат достигается тем, что предлагается устройство для безопасного экспериментального отбора дезинфектантов для обеззараживания грунта, зараженного спорами сибирской язвы, с площадью сечения колонны устройства 1000×1000 мм, имеющей устройство пеноотвода, вмонтированного в герметичный люк, на одной из граней (стен) колонны на разной глубине (500; 1000 и 1500 мм) также имеющей монтажные отверстия с установленными в них тремя съемными пробоотборниками, противоположная грань колонны снабжена лестницей с площадкой, металлическая грань колонны имеет двухсекционную дверь с петлями и рукоятью, днище колонны имеет клапан для стравливания жидкости из колонны.
На фиг. 1 изображено устройство для безопасного экспериментального отбора дезинфицирующих средств для обеззараживания грунта, зараженного спорами сибирской язвы.
Устройство содержит колонну, выполненную из металла и стекла или из оргстекла, размерами 1000×1000×2500 мм и опоры (17) высотой 600 мм с широким основанием (18) для прочного закрепления на фундаменте. На крыше (1) колонны устройства располагается герметичный металлический люк (7) размером 700×700 мм с рукоятью (10) и петлями (9). Его наличие позволяет поместить в рабочий объем необходимое количество грунтовой насыпи. На люке располагается выпускной воздушный клапан (8) для стравливания избыточного давления из колонны, а также заливная горловина с крышкой (20) для удобной и безопасной заливки дезинфицирующего раствора в рабочий объем. Помимо этого, в верхней части располагается пеноотвод (21), с помощью которого в ходе эксперимента удаляются пенообразования. Сбоку колонны расположена лестница с площадкой (22), которая позволяет безопасно поднимать экспериментальные средства на необходимую высоту (фиг. 2).
Каркас колонны модели изготовлен из металла, угловых и швеллерных профилей. Задняя стена колонны (2) изготовлена из металла, и на ней установлена двухсекционная дверь (4) с петлями (6) и рукоятью (5). Раздельные дверные проемы позволяют производить постепенную выгрузку грунта из колонны, исключая возможность рассыпать экспериментальный материал, а также облегчают обработку внутреннего пространства колонны после проведения опыта. На соседней боковой грани колонны расположено смотровое окно (3), а на высоте 500, 1000, 1500 мм располагаются монтажные отверстия с установленными съемными пробоотборниками (23) (фиг. 3).
Основание колонны (11) имеет уклон N для наилучшего стока экспериментальной жидкости в приемный цилиндр для сбора отработанного раствора дезинфицирующего средства (15), в центральной части днища колонны расположено сливное отверстие (12) с фильтрующей защитной сеткой (13), а также предусмотрен соединительный штуцер с резьбой (14). К соединительному штуцеру присоединяют приемный цилиндр для сбора отработанного раствора дезинфицирующего средства для химических исследований остаточной активности дезинфицирующего средства после эксперимента. Также по периметру основания колонны смонтированы клапаны для стравливания (19) излишков жидкости за пределы объекта.
Материалы, используемые при изготовлении частей объекта, подобраны с учетом возможных критических напряжений, воздействия дезинфицирующих средств, сложных погодных условий, учтены условия герметичности.
При проведении испытаний на предлагаемом устройстве для безопасного экспериментального отбора дезинфектантов для обеззараживания грунта, зараженного спорами сибирской язвы, для обеспечения необходимого уровня эксплуатационной безопасности в его конструкции предусмотрена лестница с противоскользящей площадкой, снабженной высокими перилами (фиг. 2). В нижней части лестницы предусмотрены монтажные отверстия для крепления к фундаменту, а для обеспечения монолитности конструкции верхняя часть крепится к колонне объекта с помощью сплошного сварного шва. Лестница закреплена в неподвижном состоянии, что позволяет загрузить грунт в колонну устройства, а затем заливать его раствором дезинфицирующего средства быстро, эффективно и безопасно, не используя дополнительных средств защиты для высотных работ.
9-12
Микробиологический пробоотборник (фиг. 3) является частью предлагаемой полезной модели устройства для экспериментального отбора дезинфектантов для обеззараживания грунта, зараженного спорами сибирской язвы, и представляет собой малую сборочную единицу, состоящую из держателя и крышки, соединяющихся посредством резьбы. Держатель представляет собой литую деталь из прочного материала, устойчивого к пластичным деформациям. Внешняя часть большего диаметра является ручкой, на которую нанесен слой фрикционной краски или выполнена шлицовка для удобства захвата. На конце держателя выполнена торцевая сверловка на фиксированную глубину 70 мм, а затем просверлены отверстия малого диаметра по внешней поверхности с равным шагом. Внутрь центрального отверстия помещается марлевый тест-тампон, пропитанный суспензией спор бактерий возбудителя сибирской язвы или бактерий возбудителей особо опасных инфекций в концентрации 2×10 м.к./1 мл. Воздействие рабочего раствора испытуемого дезинфицирующего средства на тест-тампон со спорами или бактериями происходит посредством попадания раствора дезинфектанта через отверстия малого диаметра. Для предотвращения попадания большого количества грунта на тест-тампон на конце держателя предусмотрена круглая крышка с резьбой, которая навинчивается на внешнюю резьбу держателя. Собранный пробоотборник помещается в соответствующие отверстия колонны и надежно фиксируется в ней. Исходя из условий герметичности и удобства эксплуатации, около ручки предусмотрена резьба большого диаметра с малым шагом. Для исследования эффективности дезинфектанта на разных глубинах предусмотрено несколько таких отверстий с резьбой, что позволяет эффективно использовать рабочую высоту грунта, а также увеличить точность получаемых экспериментальных данных.
Пример 1. Для испытания возможностей предлагаемого устройства для безопасного экспериментального отбора дезинфектантов для обеззараживания грунта, зараженного спорами сибирской язвы, в работах по экспериментальному отбору наиболее эффективных дезинфицирующих средств для обеззараживания грунта в сибиреязвенных скотомогильниках используют раствор перекисного композиционного дезинфицирующего средства в концентрации 15% (по перекиси водорода). Для этого закрывают дверь колонны и в нее через отверстия в правой боковой стене вводят три микробиологических пробоотборника на высоту колонны от ее дна 500; 1000 и 1500 мм, прочно фиксируют резьбой к стене колоны и герметично закрывают крышкой пробоотборника для исключения протекания раствора дезинфектанта. На конце каждого микробиологического пробоотборника в его микрокамеру помещено по одному марлевому тест-тампону, пропитанному суспензией спор бактерий возбудителя сибирской язвы. Затем по лестнице устройства поднимают грунт и через люк насыпают 2000 кг сухого глинистого грунта до отметки колонны 2000 мм. К днищу колонны присоединяют герметичный приемный цилиндр с резьбой (химический пробоотборник) для сбора отработанного раствора дезинфицирующего вещества. В приемный цилиндр для сбора отработанного раствора дезинфектанта помещают также микроконтейнер с тест-тампоном, пропитанным суспензией спор бактерий.
После загрузки колонны устройства приступают к выполнению работ по обеззараживанию грунта дезинфектантом. Через горловину люка колонны в грунт заливают 15% раствор дезинфектанта в соотношении 1:3 (объем раствора дезинфектанта/объем грунта) и оставляют на 24 ч при средней температуре окружающей среды (8±3)°C. При возникновении избыточного давления образовавшихся газа или пара в колонне выпускной клапан на люке колонны служит регулятором внутреннего давления в устройстве. При обильном пеновыделении открывают пеноотвод и пенообразования с помощью шланга собирают в отдельную емкость. Для улучшения дренажных свойств колонны устройства открывают клапаны для стравливания излишков жидкости за пределы объекта - в емкость для сбора отработанного дезинфектанта.
Через 24 ч для двукратного опытного обеззараживания грунта в колонну повторно заливают 15% раствор дезинфектанта в соотношении 1:4 (объем раствора дезинфектанта/объем грунта) и оставляют еще на 24 ч при температуре окружающей среды (8±3)°C. Для улучшения дренажных свойств колонны устройства открывают клапаны для стравливания излишков жидкости в емкость для сбора отработанного дезинфектанта.
После истечения времени воздействия дезинфектантом на грунт из колонны вынимают все микробиологические пробоотборники и передают их в микробиологическую лабораторию для оценки количества жизнеспособных спор в каждой опытной пробе. Каждый тест-тампон извлекают из микробиологического пробоотборника и суспензируют в растворе универсального нейтрализатора для удаления остатков дезинфектанта, затем после центрифугирования осадок суспензируют в мясопептонном бульоне или физиологическом растворе. Суспензию спор высевают в чашках Петри на среде Хоттингера и термостатируют в течение 7 суток при температуре 37°C. Пробоотборник для химических исследований отделяют от колонны устройства и передают в микробиологическую лабораторию для определения наличия живых спор в отработанном дезинфектанте, а затем его передают в химическую лабораторию для определения остаточной активности перекиси водорода в отработанном растворе дезинфицирующего средства.
После завершения работ дверь устройства открывают и колонну постепенно освобождают и чистят от грунта и дезинфектанта. Грунт из колонны насыпают в крафт-мешки и по акту отправляют на сжигание в печь.
Микробиологические исследования показали, что на опытных тест-объектах после двукратной дезинфекционной обработки грунта в безопасной модели сибиреязвенного скотомогильника 15% раствором перекисного дезинфицирующего средства отсутствуют жизнеспособные споры сибирской язвы во всех тест-тампонах, взятых с разной глубины грунта (500; 1000 и 1500 мм от дна колонны), а также в отработанном растворе дезинфектанта. Химико-аналитические исследования отработанного раствора дезинфектанта показали, что активность средства снизилась не более чем на 60% от первоначальной активности.
Таким образом, полученные данные микробиологических и химико-аналитических исследований свидетельствуют о том, что 15% раствор перекисного композиционного дезинфицирующего средства при контакте с большим количеством грунта инактивирует споры и теряет свою первоначальную обеззараживающую и окислительную активность не более чем на 60%. Предлагаемое устройство для безопасного экспериментального отбора дезинфицирующих средств для обеззараживания грунта сибиреязвенных скотомогильников на всех стадиях подготовки и выполнения испытаний по оценке обеззараживающей активности перекисного композиционного дезинфектанта на грунт, контаминированный спорами бактерий возбудителя сибирской язвы, обеспечивало высокий уровень биологической и физической безопасности.
Полученные результаты позволяют рекомендовать испытанный перекисный композиционный дезинфектант для санации почвенных сибиреязвенных скотомогильников путем двукратной обработки 15% раствором средства с интервалом между обработками 24 ч при суммарном времени обработки не менее 48 ч.
Пример 2. Для испытания возможностей предлагаемого устройства для безопасного экспериментального отбора дезинфектанов для обеззараживания грунта, зараженного спорами сибирской язвы, использовали раствор хлорсодержащего композиционного дезинфицирующего средства в концентрации 6% по активному хлору. Для этого закрывают дверь колонны и в нее вводят три микробиологических пробоотборника с тест-тампонами, пропитанными спорами возбудителя сибирской язвы, на высоту колонны от ее дна 500; 1000 и 1500 мм, прочно фиксируют резьбой к стене колонны и герметично закрывают крышкой пробоотборника для исключения протекания раствора дезинфектанта. Затем по лестнице устройства поднимают грунт и через люк насыпают примерно 2000 кг сухого чернозема. К днищу колонны присоединяют герметичный приемный цилиндр с резьбой (химический пробоотборник) для сбора отработанного раствора дезинфицирующего вещества.
Для опытного обеззараживания через горловину люка колонны в грунт заливают 6% раствор дезинфектанта в соотношении 1:3 (объем раствора дезинфектанта/объем грунта) и оставляют на 48 ч при средней суточной температуре окружающей среды (16±3)°C. При возникновении избыточного давления образовавшихся газа или пара в колонне выпускной клапан на люке колонны служит регулятором внутреннего давления в устройстве. Для улучшения дренажных свойств колонны устройства открывают клапаны для стравливания излишков жидкости в емкость для сбора отработанного дезинфектанта.
Через 48 ч для повторного опытного обеззараживания грунта в колонну заливают 6% раствор дезинфектанта в соотношении 1:4 (объем раствора дезинфектанта/объем грунта) и оставляют еще на 24 ч при температуре окружающей среды (16±3)°C. Для улучшения дренажных свойств колонны устройства открывают клапаны для стравливания излишков жидкости за пределы объекта.
После истечения времени двукратного воздействия дезинфектантом на грунт (72 ч) из колонны вынимают все микробиологические пробоотборники и передают их в микробиологическую лабораторию для оценки качества обеззараживания грунта. Пробоотборник с отработанным дезинфектантом отделяют от колонны устройства и передают в микробиологическую лабораторию для определения наличия живых спор в отработанном дезинфектанте, а затем отправляют в химическую лабораторию для определения остаточной активности активного хлора в отработанном растворе дезинфицирующего средства.
Затем двухсекционную дверь открывают и колонну постепенно освобождают и чистят от грунта и дезинфектанта.
Микробиологические исследования показали, что в предлагаемом безопасном устройстве для экспериментального отбора дезинфектанов для обеззараживания грунта, зараженного спорами сибирской язвы, на опытных тест-тампонах, контаминированных спорами сибирской язвы, включая тест-тампоны в отработанном растворе препарата, после двукратной дезинфекционной обработки грунта 6% раствором хлорного композиционного дезинфектанта в течение 72 ч отсутствуют жизнеспособные споры сибирской язвы. Химико-аналитические исследования отработанного раствора дезинфектанта показали, что активность средства снизилась не более чем на 47% от первоначальной активности. Полученные результаты позволяют рекомендовать предлагаемое безопасное устройство для экспериментального отбора дезинфектанов для обеззараживания грунта, зараженного спорами сибирской язвы, а испытанный хлорный композиционный дезинфектант - для санации почвенных сибиреязвенных скотомогильников в концентрации 6% по активному хлору при времени обработки 72 ч.
Таким образом, полученные результаты испытания подтверждают, что предлагаемое безопасное устройство для экспериментального отбора дезинфектантов для обеззараживания грунта, зараженного спорами сибирской язвы, обеспечивает требуемые условия биологической и физической безопасности на всех этапах испытаний, включая все подготовительные и завершающие работы на установке, позволяет моделировать структуру, климатические условия, биологические, химические и физические свойства и характеристики грунта, включая его дренажные свойства, в сибиреязвенных скотомогильниках, обеспечивает достоверность результатов инактивации спор дезинфектантом на разной глубине грунта и на разных этапах обеззараживания его в установке, что позволяет использовать предлагаемое безопасное устройство на стадиях экспериментального отбора и испытаний наиболее эффективных дезинфектантов для обеззараживания грунта скотомогильников, на стадиях разработки режимов обеззараживания грунта на любой глубине, а также в процессе разработки технологии обеззараживания грунта сибиреязвенных скотомогильников и почвы на местах убоя и падежа больных животных.
Спецификация к эскизному проекту полезной модели для безопасного экспериментально отбора дезинфектантов для обеззараживания грунта сибиреязвенных скотомогильников.
1. Крыша колонны
2. Стена колонны
3. Смотровое окно
4. Двухсекционная дверь
5. Рукоять двери
6. Петля двери (4 шт.)
7. Люк для загрузки
8. Выпускной воздушный клапан
9. Петля люка (2 шт.)
10. Рукоять люка
11. Основание колонны
12. Сливное отверстие
13. Защитная сетка
14. Соединительный штуцер
15. Приемный цилиндр
16. Микроконтейнер с тест-микробами
17. Опора колонны (4 шт.)
18. Основание опоры
19. Клапан для стравливания (4 шт.)
20. Заливная горловина с крышкой
21. Пеноотвод
22. Лестница с площадкой
23. Пробоотборник с крышкой