| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Vurdering af muligheder og begrænsninger for recirkulering af næringsstoffer fra by til land

1. Indledning og baggrund for undersøgelser og udvælgelse af projekter

I samarbejde med Miljøstyrelsen og med godkendelse af Sundhedsstyrelsen blev der udarbejdet et fælles måleprogram for mikrobiologiske og kemiske parametre i urin opsamlet fra separationstoiletter i de 4 projekter. Der er således efter aftale med Miljøstyrelsen ikke blevet foretaget analyser af fæcesprøver, som planlagt i det oprindelige måleprogram. Mikrobielle analyser af fækalier vil blive udført i separate projekter finansieret af Miljøstyrelsen. Der er endvidere ikke foretaget studier af overlevelse af smitstoffer i miljøet efter udbringning af urin på afgrøder og landbrugsjord.

De mikrobiologiske analyser i måleprogrammet blev suppleret med eksperimentelle undersøgelser af overlevelse af bakterielle smitstoffer i urin foretaget ved Institut for Veterinær Mikrobiologi (IVM), KVL . IVM har desuden koordineret indsamling og analyser af urinprøver, samt foretaget databehandling og rapportering. Der blev i de udvalgte projekter ikke foretaget analyser for virus eller bakteriofager. Eksperimentelle undersøgelser af overlevelse af virus i urin udføres som et separat projekt finansieret af Miljøstyrelsen ved Statens Seruminstitut. Databehandling og rapportering af fund af næringsstoffer, tungmetaller og fremmedstoffer blev foretaget af Institut for Jordbrugsvidenskab, KVL. Dog har Institut for Analytisk og Farmaceutisk Kemi ved Danmarks Farmaceutiske Højskole foretaget vurdering og rapportering af resultater vedrørende fund af medicinske stoffer og østrogener. Data vedrørende fund af næringsstoffer, tungmetaller og fremmedstoffer, samt medicinske stoffer og østrogener vil blive rapporteret i hovedrapporten "Recirkulering af næringsstoffer fra by til land".

Der er i projektet ikke foretaget en egentlig risikovurdering af opsamling, håndtering og anvendelse af human urin i landbruget. En sådan risikovurdering foretages af Zoonosecentret ved Statens Veterinære Serumlaboratorium i et selvstændigt projekt finansieret af Miljøstyrelsen.

1.1 Beskrivelse af udvalgte Tema 3 projekter

Hyldespjældet er et alment boligbyggeri, som er repræsentativt for tæt, lavt almenyttigt boligbyggeri i Danmark. Der er i alt 390 lejligheder og 800 beboere. Toiletterne er installeret i 9 lejligheder med i alt 16 voksne og 10 børn. Toiletterne er af typen WM ekologen, hvor vandforbruget er ca. 1-3 dl ved urinskyl. Urinen blev opsamlet i 5 tanke på hver 15 m³.

Møns Museumsgård

Der findes 4 separationstoiletter samt 1 vandfrit urinal. Toiletterne er fordelt på 2 dametoiletter, et herretoilet og et personaletoilet. Toiletterne er af typen WM Ekologen og urinalet af typen Waterless Urinal. Vandforbrug i toiletterne er 2-3 dl ved urinskyl og 3-5 l ved fækalskyl. Urinen samles i 2 tanke á 3 m³. Toiletterne blev taget i brug ved museets åbning den 1. maj 1999. Urinen blev opsamlet i tank 1, som blev lukket for urintilførsel 28. oktober 1999, da tanken var ca. halvt fyldt indeholdende 1,3 – 1,5 m³ urin.

Møns Museumsgård repræsenterer det eneste offentlige toilet i Tema 3 projektet. Størstedelen af brugerne må derfor formodes at være uerfarne i brugen af toiletterne. Museumsgården havde i 1999 ialt 4320 besøgende fordelt på 3303 voksne og 1017 børn. Det er især skoleklasser (2.-5. klasse) som besøger museumsgården. Urinen påtænkes anvendt lokalt i landbruget.

Kolonihaverne repræsenterer lavteknologiske toiletsystemer. Der er kort afstand mellem toilet og opsamlingsbeholder. Der er i alt 100 haver med separationstoiletter, heraf blev 10 udvalgt til udtagning af urinprøver. Toiletterne blev udvalgt, så de er repræsentative for de øvrige haver. I de 10 kolonihaver blev der opsamlet urin fra 2-7 personer (voksne og børn), typisk i 25 liters beholdere. Dog havde en enkelt kolonihave en beholder på 220 liter.

Urinen påtænkes anvendt i egne haver til ikke-fortærbare afgrøder. I 3 af kolonihaverne anvendtes ikke vandskyl og i de resterende blev der skyllet med én kop vand.

Hjortshøj

Hjortshøj er en nyetableret økologisk bebyggelse nord for Århus. Andelssamfundet repræsenterer tæt-lavt byggeri med både privat og almennyttigt byggeri. Der blev opsamlet urin i en tank fra 8 husstande i privat byggeri. Toiletterne blev anvendt husstandenes 13 voksne og 8 børn. De 5 af toiletterne var af typen WM-ekologen, som ikke anvender vandskyl. Tre af toiletterne var af typen Ekovak, som i alt anvendte ca. 40 liter skyllevand pr. uge.

Der opsamles urin i 20 m³ betontanke. Tankene er nedgravet ca. 150 m fra husene på en skråning.

1.2 Mikroorganismer og smitstoffer i urin og fækalier

Hos raske personer er urinen i urinblæren samt den øvre del af urinrøret steril. Ved transport af urinen i og ud af urinrøret blandes urinen med forskellige typer hudbakterier og når urinen forlader kroppen indeholder den typisk <10.000 bakterier per ml (Jönsson et al., 2000).

Urinvejsinfektion

Ved urinvejsinfektion udskilles urin med høje koncentrationer af bakterier > 10⁵ per ml (Thaysen et al., 1986), der i 80% af tilfældene er E. coli. Proteus spp., Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella-Enterobacter gruppen og enterokokker findes dog også som årsag til urinvejsinfektioner hos mennesker (Murray et al., 1995). Det er dog usikkert i hvor stor udstrækning, at disse mikroorganismer overlever og spredes i miljøet (Jönsson et al., 2000). Der findes andre smitstoffer som kan spredes fra mennesker med urinen, herunder bakterierne Leptospira og Salmonella typhi/paratyphi , hvor spredning først er muligt når infektionen bliver systemisk, samt parasitten Schistosoma spp. som forårsager bilharziose hos mennesker. Disse sygdomme er dog meget sjældne under danske forhold, og man må formode at sandsynligheden for at finde disse smitstoffer i urin fra mennesker er lav.

Forurening med smitstoffer i urinseparerende system

I et urinseparerende system er den største risiko for tilførsel af smitstoffer til urinen kontamination med fækalier. Risikoen synes størst, når brugerne er børn eller ved diarrétilfælde, mens toiletudforming og brugererfarenhed også har betydning for tilblanding af urinen med fækalier. Diarrétilfælde, hvor smitstoffer findes i afføringen i høje koncentrationer (>10⁷ bakterier pr. gram), repræsenterer den største risiko for tilførsel af smitstoffer til urinen.

Smitstoffer i fæces - bakterier

De vigtigste bakterier som forårsager mave-tarminfektioner under danske forhold og som kan forventes at findes i fækalt-forurenet urin tilhører slægterne Salmonella, Campylobacter, Yersinia samt visse typer af E. coli. Andre smitstoffer som kan findes i fækalier inkluderer slægterne Listeria, Clostridier og Bacillus. Disse bakterier er dog relativt sjældne årsager til sygdom hos mennesker. Under tropiske forhold er også Vibrio cholerae og Shigella typiske årsager til diarré hos mennesker. Ved diarré forårsaget af smitsomme bakterier vil et menneske i den akutte sygdomsfase typisk udskille optil 10¹⁰ bakterier per gram fæces. Bakterier vil dog også blive udskilt i varierende tidsperioder før og især efter sygdomssymptomer optræder.

Parasitter

De vigtigste parasitter der kan tilføres urin i Danmark tilhører grupperne rundorme, bændelorme og protozoer. De hyppigste forekomne arter er: Ascaris lumbricoides (spolorm), Enterobius vermicularis (børneorm), Taenia saginata (bændelorm), Dipyllobotrium latum (menneskets brede bændelorm), samt protozoerne Cryptosporidium parvum og Giardia duodenalis. Mennesker kan smittes med spolorm og børneorm direkte ved kontaktsmitte eller ved oral indtagelse af fækalt kontaminerede fødevarerer. Cryptosporidium parvum og Giardia duodenalis kan smitte via fækalier fra dyr og mennesker. Betegnelsen Giardia diskuteres stadig i fagkredse, men der synes enighed om anvendelse af betegnelsen Giardia duodenalis (før benævnt Giardia lamblia eller intestinalis), og denne betegnelse vil efterfølgende blive brugt i rapporten. Æggene fra bændelorm skal optages og udvikles i en mellemvært (pattedyr eller fisk), før en infektion kan viderebringes til et andet menneske.

Hvis en person som benytter et separationstoilet udskiller parasitter med fækalier, kan disse tilføres urinen gennem fækal forurening. Selvom parasitter kan forårsage sygdom, vil mennesker ofte have disse uden at vise sygdomstegn og den udskilte parasitmængde varierer betydeligt.

I måleprogrammet indgår der derfor undersøgelser for parasitter. Forekomsten af rundorme, bændelorm og protozoer er ukendt, men menes lav i den danske befolkning

Virus

De vigtigste virus der kan spredes med humane fækalier er enterovirus (poliovirus, coxsackie virus), Hepatitis A, Norwalk like-virus (calicivirus), adenovirus og rotavirus (B. Böttiger, Statens Serum Institut, personlig meddelelse) (Murray et al., 1995). Ved diarré forårsaget af virus vil et menneske typisk udskille 10⁷-10¹⁰ vira per gram fæces. Selvom der forekommer begrænset viden om hyppigheden af mavetarm infektioner forårsaget af virus, bl.a. grundet mangelfulde påvisningsmetoder, menes virus at være en hyppig årsag til sådanne infektioner. Virus må derfor forventes at være tilstede i fækalt-forurenet urin.

Der er udført et selvstændigt projekt finansieret af Miljøstyrelsen vedrørende overlevelse af poliovirus i urin.

1.3 Indikatorer til undersøgelse for forekomst af smitstoffer

Indikatorbakterier

Tilstedeværelsen af et eller flere smitstoffer har traditionelt været sandsynliggjort ved påvisning af såkaldte indikatororganismer. En indikator organisme, som oftest er en bakterie, skal opfylde flere krav. Den skal være tilstede, når smitstoffet som den skal indikere er tilstede, og den skal forekomme i samme eller større koncentration end smitstoffet. Indikatorbakterien må ikke være i stand til at formere sig i miljøet i en grad, der overstiger smitstoffets. Den skal være mere resistent overfor desinfektionsmidler og påvirkninger fra det omgivende miljø (urin) end smitstoffet.

Indikatorbakterien skal vokse hurtigt på relativt simple identifikationsmedier og give karakteristiske og simple reaktioner, så en utvetydig identifikation hurtigt kan finde sted. Væksten på kunstige medier bør så vidt muligt ikke påvirkes af vækst af andre mikroorganismer.

Bakterielle indikatorer er især velegnede til at indikere tilstedeværelsen af sygdomsfremkaldende bakterier fra mave-tarmkanalen, men er generelt dårlige indikatorer for tilstedeværelsen af virus og parasitter.

Enterokokker (fækale streptokokker)

Enterokokker anvendes i flere sammenhænge som indikator for fækal forurening. Enterokokker er gram-positive, katalase-negative kokker, der optræder parvis eller i korte kæder.

Definitionen af slægten Enterococcus omfatter arterne: E. avium E. casseliflavus, E. durans, E faecalis, E. faecium, E. gallinarum og E. malodoratus. Enterokokker udgør en del af gruppen af fækale streptokokker som inkluderer S. bovis, S. suis, S. equinus. Analyse for enterokokker foretrækkes i dag i stedet for analyse for fækale streptokokker. De to betegnelser anvendes i dag synonymt, selvom dette ikke er helt korrekt.

Enterokokker findes i menneskers og dyrs tarmkanal og udviser generelt større resistens overfor udtørring, varme og andre ydre påvirkninger end E. coli, Salmonella og de fleste andre Gramnegative sygdomsfremkaldende bakterier. Ved at anvende enterokokker som indikatorbakterie synes der at være en god sikkerhed for, at henfaldet af disse modsvares af et tilsvarende eller hurtigere henfald af sygdomsfremkaldende bakterier.

Totale coliforme

Gruppen af totale coliforme er gramnegative, stavformede, ikke-sporeformende bakterier som er laktose fermenterende ved 35^oC-37^oC med produktion af syre og gas. Bakterier der opfylder disse betingelser tilhører familien Enterobacteriaceae, som inkluderer E. coli samt medlemmer af slægterne Enterobacter, Klebsiella og Citrobacter (Hurst et al., 1997). Værdien af totale coliforme som indikatorbakterier er tvivlsom, da bakterierne kan stamme fra andre miljøer end menneskers og dyrs tarmkanal. De er derfor mindre egnede som indikatorer for fækal forurening. Der er således ikke analyseret for total coliforme bakterier i projektet.

Termotolerante coliforme (fækale coliforme)

Gruppen af termotolerante coliforme bakterier opfylder alle kriterierne i definitionen af totale coliforme. De skal endvidere fermentere laktose med produktion af syre og gas ved 44,5^oC. Disse udvidede kriterier betyder, at bakterierne næsten udelukkende stammer fra menneskers og dyrs tarmkanal. En undtagelse er dog slægten Klebsiella, der er blevet isoleret fra miljøprøver uden fækal forurening (Hurst et al., 1997). Termotolerante coliforme er således en bedre og mere specifik indikator for fækal forurening end totale coliforme bakterier.

E. coli

E. coli tilhører gruppen af termotolerante coliforme og findes udelukkende i dyrs og menneskers tarmkanal. Dette gør E. coli til den bedste indikator for fækal forurening i gruppen coliforme bakterier. E. coli adskilles fra andre termotolerante coliforme ved mangel på urease enzymet og tilstedeværelse af enzymet $ -glucuronidase. Som indikatorbakterie i urin er E. coli således velegnet til indikation på en frisk fækal forurening. E. coli overlever oftest kortere tid end enterokokker i det ydre miljø.

Antal udskilte indikatorbakterier

I fæces findes høje koncentrationer af de nævnte indikatorbakterier. Et raskt menneske udskiller i alt ca. 10⁷-10⁹ indikatorbakterier pr. gram fæces. Ved en fækal forurening i et urinseparerende toilet vil disse bakterier derfor blive tilført urinen.

Kimtal ved 37^oC

De hyppigste anvendte metoder til påvisning af det totale antal af bakterier, som kan vokse ved 37^oC, vil påvise enterokokker, E. coli og flere andre fækale indikatorbakterier, dog undtaget slægten Clostridier. Bakterier, som vokser ved 37^oC, vil dog også tilhøre en række andre slægter, der findes i fækalier, hvoraf flere kan forårsage sygdom hos mennesker. Endelig vil bakterier i urin, som ikke kommer fra fækalier, eksempelvis jordbakterier, også påvises ved inkubation ved 37^oC. Kimtal ved 37^oC anvendes derfor som en generel indikator for tilstedeværelsen af smitstoffer, ligesom de også kan indikere en eventuel bakteriel vækst.

Bakteriofager

Bakteriofager er virus som kun inficerer bakterier. Fagernes overlevelse i miljøet anvendes i stigende grad til at studere overlevelsen af sygdomsfremkaldende virus i miljøet. Flere forskellige bakteriofager har været foreslået som indikatorer bl.a. F- specifikke bakteriofager og colifager (Lewis, 1995; Tree et al., 1997; Armon et al., 1995). F-specifikke bakteriofager er især aktuel som indikator, da de udviser stor resistens i miljøet og kan påvises ved relative simple og billige laboratoriemetoder. Standardiserede testmetoder til påvisning af bakteriofager er under udarbejdelse og kun få laboratorier foretager i dag analyse for bakteriofager rutinemæssigt. Analyser for bakteriofager er således ikke foretaget i projektet.

Fækale steroider

Et alternativ til indikatorbakterier som et estimat for fækal forurening er anvendelsen af fækale steroider. Fækale steroider er mikrobielle nedbrydningsprodukter af kolesterol, som udskilles med afføringen. Da fækale steroider ikke nedbrydes i væsentlig grad i urin, er de foreslået anvendt til kvantitativ bestemmelse af den fækale forurening af urin. Påvisning af fækale steroider indikerer dog intet om tilstedeværelse af smitstoffer eller indikatorbakterier (Höglund et al., 1998). Fækale steroider benyttes derfor ikke som indikator i projektet.