KompostovÆn odpadø a potencionæln riziko mikrobiæln kontaminace

Transkript

1 KompostovÆn odpadø a potencionæln riziko mikrobiæln kontaminace Magdalena ZimovÆ a Ladislav Mat jø 1.0 vod V celøm sv t vzrøstæ snaha o znovu-vyu væn nejrøzn j ch druhø odpadø a vedlej ch produktø z nejrøzn j ch prømyslov ch a zem d lsk ch Łinnost vłetn odpadø z domæcnost. OrganickØ odpady se nejłast ji płepracovævaj biologick mi metodami. NejŁast j je kompostovæn za aerobn ch i anaerobn ch podm nek (DØportes et al., 1995). TechnologickØ postupy jsou velmi røznorodø a zæle płedev m na typu zpracovævan ch odpadø a dæle pak na poadovan ch produktech, napł. kompost, bioplyn, płedłit næ odpadn voda a pod. Płi v b ru materiælu pro kompostovæn je pozornost v novæna płedev m chemickømu sloen, zejmøna obsahu t k ch kovø a dal ch cizorod ch lætek. Tento zæjem je oprævn n, protoe obsah cizorod ch lætek nebezpełn ch pro ivotn prostłed, kulturn rostliny, ivołichy i lidi se Łasto v prøb hu kompostovac ho procesu nem n a zøstævæ i v konełnøm produktu, take s n m płechæzej do zem d lskø pødy a pod. (Henry a Harrison, 1992, Garcia et al., 1990). Odpady urłenø ke kompostovæn nejsou vak vøbec hodnoceny a sledovæny z hlediska mikrobiologickøho, płestoe jejich kontaminace fekæln mi streptokoky (enterokoky), fekæln mi koliformn mi mi i dal mi patogenn mi a podm n n patogenn mi mikroorganismy je Łasto velmi vysokæ. Proto je v posledn dob v novæna v celøm sv t pozornost tomu, jak jednotlivø technologickø postupy kompostovæn Łi jinøho biologickøho zpracovæn odstra uj a nił tyto neædouc mikroorganismy. Tento zæjem je velmi døleit zejmøna s ohledem na n kterø druhy pouit v sledn ch produktø biologickøho zpracovæn odpadø. Velmi Łasto jsou komposty a z nich odvozenø substræty pou væny ke hnojen hłi, parkø a dal ch vełejn ch prostranstv, kde nebezpeł inhalace płe vaj c ch mikroorganismø je velmi vysokø. NebezpeŁ kontaminace je i płi otevłen ch zran n ch płi sportu na kompostem Łi substrætem oetłen ch travnat ch sportovit ch (Pepper et al., 1993, Scanlan et al., 1989). Jet v t je nebezpeł u d t. Studie toti prokæzaly, e d t møe denn oræln płijmout a 100 mg prachu z pødy. Kdy d t trp geophagi, mnostv poitø pødy møe b t a 5 g za den (Calabrese et al., 1989, Sheppard et al., 1992). Vzhledem k tomu, e v soułasnø dob je velkø mnostv kompostø a substrætø distribuovæno v maloobchodn s ti a jejich vyuit je velmi ŁastØ i v domæcnostech napł. v kv tinæł ch Łi płi p stovæn røzn ch rostlin na balk nech a lodi ch, je potłeba mikrobiologickø kontroly a sniovæn 33

2 połtu podm n n patogenn ch a patogenn ch mikroorganismø nezbytnæ stejn jako œłinnø postupy potlałuj c neædouc mikrobiæln os dlen ji płi samotnø v rob. 2.0 BiologickÆ rizika S ohledem na biologickæ rizika pou væn kompostø bylo ve sv t i u næs provedeno velkø mnostv studi, kterø m ly za hlavn c l urłit velikost rizika a jeho druhy. V ræmci t chto prac byly v kompostech sledovæny v skyty jednotliv ch typø organismø, kterø maj urłit vztah ke vzniku ohroen. Stanoven byla provæd na jak v kompostech, tak ve vzduchu kompostæren, skladovac ch prostorech kompostø a pod. Napł. Salmonella byla nalezena ve Łtyłech vzorc ch ze 108 zkouman ch, Escherichia coli se vyskytovala v połtech 0 a 158 bun k na 1 g su kompostu, celkov połet koliformn ch bakteri dosahoval a 10 6 KTJ na 1 g su a vyskytovaly se v 95 % zkouman ch vzorkø kompostu, fekæln streptokoky ve 24 vzorc ch se vyskytovaly v połtech 10 2 a 10 9 KTJ na g su kompostu. V skyt vaj Łek n kter ch Łervø se pohyboval ve zkouman ch vzorc ch od 0 do 90 kusø v g kompostu (DØportes et al., 1995). Płi studiu obsahu røzn ch organismø ve vzduchu kompostæren byly zjiovæny pl sn, aktinomycety, gramnegativn i kvasinky. U pracovn kø v kompostærnæch (płedev m zpracovævaj c ch płebytełn aktivovan kal a organick pod l domovn ho odpadu) byly zjit ny i zdravotn problømy (Heida et al., 1995, Sigsgaard et al.,1994). 2.1 Cesty łen ivotn prostłed i lidø jsou vystaveni nepł zniv m vlivøm kompostø płi jejich v rob, skladovæn a zræn, jejich aplikaci i næsledn. Pokud nen kompost dostatełn sanitovan møe dochæzet k ohroovæn ivotn ho prostłed i lidskøho zdrav ve vech dł ve uveden ch pł padech. Płi v rob a skladovæn dochæz k rozprachu a obohacovæn v stupn ch plynø (płi nucenø aeraci). LidØ jsou pł mo ohroovæni inhalac mikroorganismø adsorbovan ch na prachov ch ŁÆstic ch. Płi aplikaci kompostø dochæz rovn k rozprachu a płi nedostatełnø ochran mohou lidø kompost i nedopatłen m po t. Po aplikaci møe kompost ulp t na zelenin Łi jin ch rostlinæch a płi nedostatełnøm omyt møe b t sn den. Aplikac, zejmøna opakovanou, dochæz k obohacovæn pødy o neædouc organismy, kterø mohou b t płi oetłovæn pødy rozpræeny, møe dochæzet k jejich vyplavovæn vlivem sræek do podzemn vody i povrchov ch tokø. Płi sportovæn na trævn c ch dochæz rovn k rozprachu. Nav c płi zran n ch køe møe doj t k pł mømu zanesen infekce. 34

3 Z uvedenøho je złejmø, e cest kontaminace je velkø mnostv a e je nezbytnø sanitaci kompostø v novat velkou pøłi. Tato skutełnost nab væ na v znamu takø proto, e stæle v t mnostv kompostø a nejrøzn j ch substrætø se vyu væ v domæcnostech płi p stovæn kv tin Łi rostlin. Proto je nezbytnø, aby mikrobiologickæ kvalita kompostø byla stanovena zævazn mi ukazateli, kterø mus vichni v robci dodrovat. Je samozłejmø, e sanitace kompostu je nezbytnæ. SamotnØ technologickø postupy mohou podstatn eliminovat neædouc organismy, avak płi skladovæn a zræn kompostø, jejich balen a płeprav dochæz Łasto k sekundærn kontaminaci, kteræ mæ v kompostu velmi dobrø podm nky k mnoen. 2.2 Rizika Z mikrobiologickøho hlediska mohou rizika pøsobit organismy obsaenø ve zpracovævanøm materiælu, organismy vznikaj c v prøb hu kompostovæn nebo mikroorganismy, kterø se do kompostø dostanou jako sekundærn kontaminace. Mikroorganismy płichæzej c do procesu se zpracovævan m odpadem jsou v tinou spojeny se za vac m traktem a v tina by jich m la v prøb hu kompostovæn vymizet. Organismy, kterø se vyvinou v prøb hu kompostovæn a pod lej se na degradaci organickø hmoty, jsou v tinou mezofiln a termofiln a pl sn. Mezi nimi se vyskytuje n kolik podm n n patogenn ch druhø (Strauch, 1987). Organismy, jejich spory i toxiny (endotoxiny gramnegativn ch bakteri ) pøsob zdravotn nebezpeł u pracovn kø kompostæren i uivatelø kompostø. Do organismu se dostævaj płedev m d chac mi cestami. Jsou to grampozitivn (vłetn aktinomycet), gramnegativn a pl sn. O tom, jakæ kriteria z biologickøho hlediska by kompost m l spl ovat se vedou stæle spory. Avak jako doporułenø hodnoty z literatury lze uvøst næsleduj c : fekæln streptokoky max. 5x10 3 /g, entero 5x10 2 /g, nepł tomnost salmonel ve 100 g kompostu a nepł tomnost vaj Łek parazitø (Strauch, 1987). Płe væn virø zævis płedev m na vlhkosti a teplot. Jejich mnoen v hotovøm kompostu nebylo prokæzæno. Płe væn vaj Łek parasitø (Ascaris) je velmi dlouhø. Byla nalezena i tłi roky po aplikaci kompostu do pødy. V kompostech byly kvalitativn prokæzæny i aflatoxiny. Jejich koncentrace vak nebyly zjit ny, a proto nelze posoudit jejich negativn vliv (Epstein a Epstein, 1985). Gramnegativn jsou nebezpełnø proto, e tvoł endotoxiny. Jako limit se uvæd koncentrace gramnegativn ch bakteri v 1 m 3 vzduchu 1000 KTJ. Stanoven endotoxinø ve vzduchu v kompostærnæch ukæzalo jejich koncentraci v rozmez 10 a 14 ng/m 3 vzduchu. Tato koncentrace je povaovæna za nekodnou (DØsportes et al., 1995). 35

4 Pom rn velkø riziko souvis s v skytem aktinomycet. Jejich negativn vliv byl prokæzæn ji dł ve u zam stnancø v ampionærnæch. Koncentrace aktinomycet jsou v kompostech Łasto velmi vysokø a jejich negativn pøsoben na zdrav zam stnancø kompostæren bylo prokæzæno (Shenyi et al., 1991). V kompostech byla sledovæna i pł tomnost patogenn ch kvasinek, zejmøna kvasinky Candida albicans. Tento druh ani jinø patogenn kvasinky nebyly v kompostech nalezeny. Płi kompostovæn organickøho pod lu vytł d nøho z pevnøho domovn ho odpadu po drcen byly nalezeny fekæln koliformn, enterokoky, Salmonella, gramnegativn a pl sn (Jager et al., 1994). V Australii bylo prokæzæno, e v tina infekłn ch onemocn n pøsoben ch mi z rodu Legionella je zpøsobovæna druhem Legionella longbeachae, kter byl prokæzæn v kompostech z dłevn ch odpadø (Hughes a Steele, 1994). Krom tohoto druhu se v tomto druhu kompostu vyskytovala i L. bozemanii a n kterø dal druhy tohoto rodu. Vzhledem k rozsahu infekc (Cameron et al., 1991) byl proveden podrobn prøzkum v kompostech vyræb n ch prømyslov i na zahrædkæch a v parc ch soukrom ch osob. V podstat ve vech vzorc ch byly rodu Legionella nalezeny (Hughes a Steele, 1994). Z literærn ch œdajø vypl væ, e patogenn organismy zjit nø v kompostovan ch odpadech zahrnuj płes dvacet druhø virø, 15 druhø protozo, kolem 30 druhø a rodø bakteri, 15 druhø pl sn a 14 druhø helminthø (DØportes et al., 1995). 3.0 Poadavky na kvalitu kompostu V soułasnø dob se kvalit kompostø vłetn jejich zdravotn nezævadnosti v nuje ve stætech EvropskØ unie stæle vy pozornost.vysokæ kvality v slednøho produktu zævis na v b ru vhodn ch vstupn ch surovin a ł zen kompostovac ho procesu. StÆle v ce je vyu væn separovan odpad z domæcnost vłetn zelenøho odpadu. V Evrop je tak vyprodukovæno okolo 5 milionø tun kompostu. Pł stup ke kvalit kompostovæn nen ve vech stætech EU jednotn, lze jej rozd lit do tł skupin. V prvn skupin, kam patł Rakousko, Belgie, N mecko, DÆnsko, Luxembursko, Holansko a v carsko, maj stanovena kriteria kvality a tvoł cca 85 % celkovø produkce kompostu z bioodpadu. 36

5 Do druhø skupiny se ład Francie, Finsko, ItÆlie, vødsko a UK. Tyto stæty se teprve płipravuj na płevzet pravidel pro ł zen kvality kompostovæn. Ve tłet skupin zat m nejsou płijata ÆdnÆ pravidla pro vyu væn separovanøho odpadu a v tinou se pou væ neseparovan TKO. Sem patł ecko, pan lsko, Irsko a Portugalsko. Zem patł c do prvn skupiny si stanovily vlastn kriteria kvality. Kde kadæ zem krom obecn ch poadavkø preferuje i dal kriteria. Napł. Belgie pachovø emise, DÆnsko obsah organick ch lætek. HygienickØ płedpisy v Rakousku maj konkrøtn poadavky na kompostovac proces. Teplota kompostovanøho materiælu mus m t teplotu b hem regulovanøho kompostovæn po 4 dny v ce ne 64 stup ø Celsia. Podm nky pro regulovanø kompostovæn se stanovuj płed uveden m zał zen do provozu a płi kadø zm n technologie. V N mecku mus b t v sledkem kompostovac ho procesu hygienicky bezpełn produkt, kter v ÆdnØm pł pad nesm obsahovat patogenn mikroorganismy. V ł jnu 1998 byl pro kompostovæn bioodpadu płijat zvlætn płedpis, kter stanov pł pustnø materiæly do kompostu, obsah t k ch kovø, hygienickæ kriteria, postup płi odb ru a anal ze vzorkø. V Holansku mus b t kadæ kompostærna individuæln certifikovæna. 4.0 eskø zkuenosti Od roku 1986 byl sledovæn v skyt pathogenn ch organismø v n kter ch typech odpadø ve v zkumnø skupin pødy a odpadø StÆtn ho zdravotn ho œstavu v Praze. V sledky dlouhodobøho sledovæn jsou graficky znæzorn ny na obr. Ł. 1. ProcentuÆln v skyt indikætorø fekæln ho znełit n a salmonel ve sledovan ch vzorc ch je uveden v tab. Ł. 3. TABULKA Ł. 3 ProcentuÆln v skyt indikætorø fekæln ho znełit n v kejdæch, kalech a tuhøm domovn m odpadu (procento vzorkø obsahuj c ch sledovanø mikroorganismy) Odpad Koliformn FekÆln Enterokoky Salmonely koliformn Kejda 56,0 48,0 40,0 8,3 Kaly 100,0 100,0 100,0 45,5 Tuh domovn odpad 100,0 100,0 100,0 0 37

6 Z v sledkø uveden ch v tab. Ł. 3 je złejmø, e v skyt bakteri rodu Salmonella je nejłast j v kalech z mechanicko-biologick ch Łist ren odpadn ch vod. (ZimovÆ, 1994) MIKROBIOLOGICK ROZBOR KEJD, KAL A TUH CH DOMOVN CH ODPAD KEJDA KALY TDO 0 mesofiln sporuluj c termofiln koliformn fekæln koliformn enterokoky Na zæklad dlouholet ch zkuenost a praktick ch znalost a v souladu s doporułen mi sm rnicemi WHO byly stanoveny limitn połty mikrobiæln ho znełit n pro Łist renskø kaly aplikovanø do zem d lsk ch pød, pro komposty a z nich płipravenø substræty: fekæln koliformn < 10 KTJ v g, enterokoky < 10 KTJ v g, rodu Salmonella nesm b t pł tomnø (KlÆnovÆ a MasnÆ, 1990). Pro velkoplonou aplikaci kompostø jsou limitn połty deseti næsobnø, pł tomnost bakteri rodu Salmonella je pł pustnæ, avak nebyla konkretizovæna (KlÆnovÆ a MasnÆ, 1990). Novela zækona o odpadech navrhuje pro kaly aplikovanø na zem d lskou pødu vy limitn hodnoty: pro fekæln koliformn a enterokoky 10 3 KTJ/g. Bakterie rodu Salmonella nesm b t pł tomnø. Na naem pracoviti do płijet zækona o hnojivech bylo pravideln provæd no hodnocen v robkø płed schvælen m jejich distribuce v obchodn s ti (komposty, zeminy, hnojiva) se provæd mikrobiæln charakteristika v robkø. V tab. Ł. 4 jsou uvedeny procentuæln połty v robkø, kterø nesplnily v e uvedenø hygienickø limity. TABULKA Ł. 4 ProcentuÆln v skyt indikætorø fekæln ho znełit n v kompostech, kompostovanø kejd, aerobn stabilizovanøm kalu (procento vzorkø, kterø nevyhov ly hygienick m limitøm). V robek FekÆln koliformn Enterokoky Salmonely Kompost 33,3 66,7 0 38

7 KompostovanÆ kejda 57,1 28,5 0 Kaly z OV 66,7 50,0 20 V sledky ukazuj, e kompostovac technologie v soułasnø dob nejsou dostatełnou zærukou hygienizace odpadø. Zv enø obsahy podm n n pathogenn ch a pathogenn ch mikroorgasnimø mohou b t zpøsobeny takø sekundærn kontaminac płi manipulaci a skladovæn v sledn ch produktø. V soułasnø dob se vak kontrola kompostø po strænce hygienickø d læ velmi ojedin le a ze strany UKZUZ je poadovæna v ojedin l ch pł padech. Z t chto døvodø næm nen zcela jasnø jak prob hæ kontrola v robkø z hlediska mon ch rizik tak, aby bylo vyhov no zækonu o hnojivech. SledovÆn kvality kompostovan ch odpadø mæ svø opodstatn n vzhledem k tomu, e mnoho v robcø złejm nedodruje technologickou kæze. MikrobiologickÆ kontrola płi v rob by m la b t ned lnou soułæst v robn praxe, aby nedochæzelo k distribuci v robkø ohrouj c ch jejich uivatele a ivotn prostłed. 5.0 PouitÆ literatura American Public Health Association (1992): Standard methods for the analysis of water and wastewater, 18th edition, American Public Health Association, Washington D.C. Calabrese, E.I., Barnes, R., Stanek, E.J., Pastides, H., Gilbert, C.E., Veneman, P., Wang, X., Laszuty, A., Kostecki, P.T. (1989): How much soil do young childern ingest: an epidemiologic study, Regul.Toxicol.Pharmacol. 10:123 DØportes, I., Benoit-Guyond, J.-L., Zmirou, D. (1995): Hazard to man and the environemnt posed by the use of urban waste compost: a review, Sci.Total Environ. 172:197 Epstein, E., Epstein, J.J. (1985): Health risk of composting, BioCycle, May-June:38 Feachem, R.G., Bradley, D.J., Garelick, H., Mara, D.D. (1983): Sanitation and Disease - Health Aspects of Excreta and Wastewater Management, John Wiley and Sons, Chichester p. 145 Garcia, C., Hernandez, T., Costa, F. (1990): The influence of composting and maturation processes on the heavy metals extractability from some organic wastes, Biol.Wastes, 31:291 Goluecke, C.G. (1991):When is compost save, The Biocycle Guide to the Art and Science of Composting, J.G. Press, Emmaus, USA p. 220 Heida, H., Bartman, F., Zee van der, S.C. (1995): Occupational exposure and indoor air quality monitoring in a composting facility, Am.Ind.Hyg.Assoc.J. 56:39 39

8 Henry, C.L., Harrison, R.B. (1992): Fate of trace metal in sewage sludge compost in C.D. Adriano (Ed.), Biochemistry of Trace Metal, Lewis, London, p. 195 Hill, R.T., Knight, I.T., Anikis, M.S., Colwell, R.R. (1993): Benthic distribution of sewage sludge indicated by Clostridium perfrigens at a deep ocean dump site, Appl.Environ. Microbiol. 59:47 Hughes, M.S., Steele, T.W. (1994): Occurence and distribution of Legionella species in composted plant materials, Appl.Environ.Microbiol. 60:2003 Huysman, F., Renterghem, B.V., Verstraete, W. (1992): Antibiotic resistant sulphite reducing clostridia in soil and groundwater as indicator of manuring practises, Water Air Soil Poll. 69:243 Jager, E., Ruden, H., Zeschmar-Lahl, B. (1994): Kompostierungsanlagen, 2. Mitteilung: Aerogene Keimbelastung an verschiedenen Arbeitsbereichen von Kompostierungsanlagen, Zbl.Hyg. 196:367 KlÆnovÆ, K., MasnÆ, D. (1990): NÆvrh jednotn ch mikrobiologick ch vyetłen pødy, tekut ch a tuh ch materiælø, Acta.Hyg.Epidem.Microbiol. pł loha Ł. 15. Larsen, H.E., Munch, B., Schlundt, J. (1994): Use of indicators for monitoring the reduction of Pathogens in animal waste treated in biogas plants, Zbl.Hyg. 195:544 Pepper, I.L., Josephson, K.L., Balley, R.L., Burr, M.D., Gerba, C.P. (1993): Survival of indicator organisms in Sonoran Desert soil amended with sewage sludge, J.Environ.Sci. Health A28(6):1287 Pillai, S.D., Widmer, K.W., Dowd, S.E., Ricke, S.C. (1996): Occurence of airborne bacteria and pathogen indicators during land application of sewage sludge, Appl.Environ.Microbiol. 62:296 Scanlan, J.W., Psaris, P.J., Kuchewither, R.D., Nelson, M., Metcalf, M., Reinero, R.S., Akero, T.G., Flynn, B.P., Schafer, P.L., Kelly, J.M. (1989): Review of EPA sewage sludge technical regulations, Water Poll.Contr.Fed. 36:256 Shenyi, E., Kurup, V.P., Fink, J.N. (1991):Circulating antibodies against thermophilic actinomycetes in farmers and mushroom workers, Hyg.Epidemiol.Microbiol.Immunol. 35:309 Sheppard, S.C., Gaudet, C., Sheppard, M.I., Cureton, P.M., Wrong, M.P. (1992): The development of assessment and remediation guidelines for contaminated soil: a review of the science, Can.J.Soil.Sci. 72:359 Sigsgaard, T., Malmros, P., Nersting, L., Petersen, C. (1994): Respiratory disorders and atopy in Danish refuse workers, Am.J.Respir.Crit.Care Med. 149:

9 Strauch, D. (1987): Microbiological specification of disinfected compost, in Compost: Production, Quality and Use, Elsevier Applied Science, Barking, UK, p.210 ZimovÆ, M. (1994): Studie hodnocen soułasnøho stavu aplikace kalø z OV vełejn ch kanalizac na zem d lskou pødu z hlediska ochrany vełejnøho zdrav a soułasnø legislativy, SZ TABULKA Ł. 1 Pł klady pathogenn ch bakteri a protozo ve v kalech (Feachem et al., 1983) Organismus onemocn n zdroj Bakterie Campylobacter fetus spp. jejuni diarrhoea zv łata a Łlov k Pathogenn diarrhoea Łlov k Salmonella typhi tyfoidn horełka Łlov k Salmonella paratyphi paratyfoidn horełka Łlov k Ostatn salmonely pokozen potravin a ostatn salmonelosy zv łata a Łlov k Shigella spp. dysenterie Łlov k Vibrio cholerae cholera Łlov k Ostatn vibria diarrhoea Łlov k Yersinia enterocolitica diarrhoea zv łata a Łlov k Protozoa Balantidium coli diarrhoeae a dysenterie Łlov k a zv łata (zvlæt krysy a prasata) Entamoeba histolytica amoebn dysenterie zæn ty jater Łlov k Giardia lamblia diarrhoea Łlov k a zv łata MUDr. Magdalena ZimovÆ, CSc. a Ing. Ladislava Mat jø StÆtn zdravotn œstav, NÆrodn referenłn laboratoł pro hygienu pødy a odpadø robærova 48, Praha 10 Tel.: 02 / , fax: 02 / , zimova@bbs.szu.cz 41