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

Overlevelse af indikatororganismer i komposttoiletter og ved simuleret centraliseret efterkompostering af afføring fra mennesker

2 Mikroorganismer og smitstoffer i menneskets afføring

• 2.1 Bakterier
• 2.2 Parasitter
• 2.3 Virus
• 2.4 Indikatororganismer til undersøgelse for forekomst af smitstoffer
  • 2.4.1 Generelt om indikatorbakterier
  • 2.4.2 Naturligt forekommende indikatorbakterier i menneskets fækalier
  • 2.4.3 Indikatororganismer og smitstoffer tilført ved eksperimentelle undersøgelser
  • 2.4.4 Ascaridia galli

2.1 Bakterier

De vigtigste bakterier, som forårsager mave-tarminfektioner under danske forhold, og som kan forventes at findes i fækalier fra mennesker, tilhører slægterne Salmonella, Campylobacter, Yersinia samt visse typer af E. coli.

Salmonella og Campylobacter er de to vigtigste årsager til bakterielt betinget diarré hos mennesker i Danmark. Begge bakterieslægter overføres typisk via levnedsmidler, herunder vand, fra dyr til mennesker og mennesker imellem, hvor de forårsager mave-tarminfektioner. Andre mere sjældne smitsstoffer, som kan findes i fækalier inkluderer slægterne Listeria, Clostridium og Bacillus. Der findes endvidere en lang række andre sygdomsfremkaldende bakterier, som typisk erhverves i udlandet eksempelvis under ferierejser. Ved diarré forårsaget af smitsomme bakterier vil et menneske i den akutte sygdomsfase typisk udskille op til 1010 bakterier pr. gram fæces. Bakterier vil dog også blive udskilt i varierende tidsperioder, før og især efter sygdomssymptomer optræder. Der henvises til specialliteraturen vedrørende yderligere oplysninger om bakterielt betingede mave-tarmsygdomme hos mennesker.

2.2 Parasitter

For de typer af parasitter som har en del af deres udvikling i mave-tarmsystemet i et varmblodet dyr, inklusive mennesket, gælder det generelt at de voksne parasitter i tarmen udskiller et ægstadium, som enten allerede er infektivt (eksempel: oocyster fra protozoen Cryptosporidium parvum) eller efter en videre udvikling i miljøet bliver infektivt (de fleste andre parasitter i tabel 2.1)

Tabel 2.1. Vigtigste sygdomsfremkaldende parasitiske orme og protozoer udskilt i fæces fra mennesker (fra Feachem et al., 1983 og U.S. Environmental Protection Agency, 2000)

Langt de fleste af parasitterne i tabel 2.1 udgør ikke et problem hos mennesker i Danmark. Dog diagnosticeres Enterobius vermicularis (også kendt som børneorm) jævnligt. De øvrige rundorme forekommer primært som "importerede" infektioner, indført til Danmark enten via hjemvendte rejsende især fra udviklingslande i f.eks. Asien og Afrika, eller via immigranter eller flygtninge fra disse verdensdele.

I gruppen af protozoer har Cryptosporidium parvum siden sin opdagelse i 70'erne fået stigende betydning som årsag til sygdom hos mennesker ikke kun i udviklingslandene, men i høj grad også i den industrialiserede verden, hvor der i de seneste år har været store udbrud af mave-tarminfektioner i bl.a. USA og Storbritanien. Disse udbrud har som regel været forårsaget af en forurening af drikkevandsreservoirer med den zoonotiske (smitstoffer som kan overføres mellem dyr og mennesker) genotype af C. parvum (Fayer et al., 2000; Slifko et al., 2000). Ligeledes har Giardia lamblia i de seneste årtier fået større betydning som årsag til sygdom hos mennesker. Forhold omkring forekomst, smitte og risikofaktorer for Giardia er på mange måder lig dem, der gælder for C. parvum (Slifko et al., 2000).

Antallet af parasitter reduceres under opbevaring af fækalier, da parasitter ikke er i stand til at opformere sig uden for en vært og samtidig påvirkes af forskellige miljøforhold. I gruppen af helminter er æg af spolorm (Ascaris) de mest resistente over for miljøpåvirkninger såsom temperatur, pH og fugtighedsgrad. Således overlever spolormeæg mange måneder i fækalt materiale, hvis temperaturen er mellem 20-30 °C (Feachem et al., 1983). Ved en termofil kompostering, hvor der opnås temperaturer på over 45 °C, vil der ske et langsomt drab af spolormeæg (> 1 uge), medens æggene kan dræbes i løbet af 1 døgn, hvis temperaturen når op på 65 °C (Feachem et al., 1983). Parasitæg er ligeledes følsomme over for en stigning i pH, f. eks. vil et pH på >12 i tre måneder medføre drab af æggene (Eriksen et al., 1995).

2.3 Virus

En lang række virus kan forekomme i fækalier fra mennesker (tabel 2.2). Der er store geografiske forskelle i forekomsten af virus. I Danmark forekommer alle de i tabel 2.2 nævnte virus med undtagelse af Hepatitis E virus, som er et problem i udviklingslande. Koncentrationen af virus i spildevand i Danmark er anslået til omkring 10³ to 10⁵ plaqueformende enheder (pfu)/100 ml for enterovirus (inklusiv Hepatitis A virus) og 2 til 10² pfu/100 ml for rotavirus. Koncentrationen af viruspartikler i fækalier fra mennesker indsamlet til kompostering kan derfor forventes at være højere end de anslåede værdier for spildevand. Adenovirus, astrovirus og rotavirus vil normalt optræde hyppigere fra sidst på efteråret til det tidlige forår, hvorimod enterovirus forventes at optræde hyppigere om sommeren.

Alle virus i tabel 2.2 mangler en kappe og er derved relative resistente over for varme og lave pH-forhold sammenlignet med virus, som er omsluttet af en kappe. Det mest varmeresistente virus hos mennesker er Hepatitis A virus, som selv ved eksponering til 60 °C i 30 min eller til 80 °C i 10 min ikke undergår en komplet inaktivering (Guardabassi et al., 2003). Eksponering af virus til temperaturer over 55 °C i mere end 2 uger (kontrolleret kompostering) eller til 70°C i én time (kontrolleret hygiejnisering) vil dog sikre en fuldstændig inaktivering af alle smitsomme virus, som forekommer i fækalier fra mennesker.

Overlevelse af virus i fækalier fra mennesker afhænger ikke kun af forholdene ved komposteringen, men også af opbevaringsforholdene inden kompostering. Antallet af virus reduceres under opbevaring af fækalier, da virus ikke er i stand til at opformere sig uden for en vært og samtidig påvirkes af forskellige miljøforhold. Overlevelse af virus kan f. eks. reduceres mærkbart ved at øge pH og holde en lav luftfugtighed.

Tabel 2.2. Vigtigste sygdomsfremkaldende virus som forekommer i fækalier fra mennesker (Hurst et al., 1997)

Der henvises i øvrigt til rapport udgivet af Miljøstyrelsen vedrørende forekomst af virus i fækalier fra mennesker (Guardabassi et al., 2003).

2.4 Indikatororganismer til undersøgelse for forekomst af smitstoffer

2.4.1 Generelt om indikatorbakterier

Tilstedeværelsen af et eller flere smitstoffer har traditionelt været sandsynliggjort ved påvisning af såkaldte indikatororganismer. En indikatororganisme, som oftest er en bakterie, skal opfylde flere krav. Den skal være tilstede, når smitstoffer, 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 over for desinfektionsmidler og påvirkninger fra det omgivende miljø (fækalier) 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.

Fækale bakterielle indikatorer er især velegnede til at indikere tilstedeværelsen af sygdomsfremkaldende bakterier fra mave-tarm kanalen, men er generelt dårlige indikatorer for tilstedeværelsen af virus og parasitter i fækalier.

2.4.2 Naturligt forekommende indikatorbakterier i menneskets fækalier

2.4.2.1 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 over for udtørring, varme og andre ydre påvirkninger end E. coli, Salmonella og de fleste andre Gram-negative 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.

2.4.2.2 Coliforme bakterier

Gruppen af totale coliforme er Gram-negative, stavformede, ikke-sporedannende bakterier, som er laktosefermenterende ved 35-37 °C 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 mave-tarmkanal, eksempelvis ikke-fækalt materiale tilført komposttoiletter. De er derfor mindre egnede som indikatorer for fækal forurening.

2.4.2.3 Termotolerante coliforme (fækale coliforme) bakterier

Gruppen af termotolerante coliforme bakterier opfylder alle kriterierne i definitionen af totale coliforme. De skal endvidere kunne fermentere laktose med produktion af syre og gas ved 44,5 °C. Ved optælling af bakteriekolonier uden efterfølgende test for produktion af syre og gas kan disse antal angives med betegnelsen suspekte. 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.

2.4.2.4 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 beta-glucuronidase. Som indikatorbakterium er E. coli således velegnet til indikation på en frisk fækal forurening. E. coli overlever oftest kortere tid end enterokokker i det ydre miljø.

2.4.2.5 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 med nogen variation mellem de enkelt indikatorer.

2.4.2.6 Kimtal ved 36 °C og 22 °C

De hyppigste anvendte metoder til påvisning af det totale antal af bakterier, som kan vokse ved 37 °C, vil påvise enterokokker, E. coli og flere andre fækale indikatorbakterier, dog undtaget slægten Clostridium, som kun vokser ved strikt anaerobe forhold. Bakterier, som vokser ved 36 °C, vil dog også tilhøre en række andre slægter, der findes i fækalier, hvoraf flere kan forårsage sygdom hos mennesker. Kimtal ved 36 °C anvendes derfor som en generel indikator for tilstedeværelsen af smitstoffer, ligesom de også kan indikere en eventuel bakteriel vækst i komposteret fækalier.

2.4.3 Indikatororganismer og smitstoffer tilført ved eksperimentelle undersøgelser

2.4.3.1 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 and Kott, 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.

Salmonella typhimurium fag 28B (Lilleengen, 1948) har pga. en relativ høj overlevelsesevne i miljøet sammenlignet med andre fager været anvendt i sporingsstudier til påvisning af kontamination mellem afløb og rentvandsreservoir (Stenström, 1996) og til at spore kontaminering af grundvand ved vanding med afløbsvand (Carlander et al., 2000; Johansson et al., 1998). Den har desuden været anvendt som hygiejneindikator ved kontrollering af termofile processer f.eks. ved vådkompostering (Eller, 1995; Norin et al., 1996) og pasteurisering (Sahlström, 2003). Fag 28B er 60 nm i diameter og resistent over for høje pH-værdier. Salmonella typhimurium fag 28B er anvendt i projektets eksperimentielle undersøgelser.

2.4.3.2 Salmonella senftenberg

S. senftenberg stamme 775Wblev valgt som indikator for slægten Salmonella. S. senftenberg 775W er tidligere fundet yderst varmeresistent i en sammenlignede undersøgelse med 75 Salmonella serotyper (Henry et al., 1969). Stammen kan overleve temperaturer helt op til 60 °C og anvendes derfor flere steder som indikator for kimtalsreduktion ved termofile komposteringprocesser.

2.4.4 Ascaridia galli

A. galli er en nematod (rundorm) som lever i tyndtarmen hos en lang række fjerkræarter, deriblandt høns. A. galli har en direkte livscyklus (ingen mellemværter) karakteriseret ved to primære populationer: den voksne orm i tarmen og et yderst miljøresistent infektivt æg indeholdende en larve. Præpatenstiden (periode fra værtens optagelse af det infektive æg til der kan påvises æg fra voksne orm i værtens fækalier) varierer fra 5-8 uger (Permin, 1997). I Danmark er A. galli-infektioner hos høns almindelige hos fritgående og/eller økologiske hønsehold.

A. galli (hønens spolorm) og Ascaris suum (svinets spolorm) er almindeligt brugte som indikatorer for overlevelse af rundormeæg i miljøet, da overlevelsen af disse æg i miljøet er sammenlignelige med menneskets spolorm Ascaris lumbricoides (Stott et al., 1994). Spolormeæg er blandt de mest resistente rundormeæg over for ydre miljøpåvirkninger. Æggenes overlevelse i miljøet påvirkes dog negativt ved eksponering til høje temperaturer af en vis varighed, f.eks. dræbes A .galli æg ved 60 °C i 1 time, 52 °C i 10 timer og 47 °C i 1 uge (Feachem et al., 1983). Eksponering til pH >12 i tre måneder eller længere, eksempelvis opnået ved tilsætning af kalk ved hygiejnisering af forskellige organiske affaldstyper, vil også medføre drab af alle parasitæg (Eriksen et al., 1995).

Vi valgte at bruge A. galli som indikator for A. lumbricoides. En god grund til at vælge A. galli frem for A. suum er, at førstnævnte i modsætning til både A. suum og A. lumbricoides ikke har nogen migratorisk fase (bevægelse og forekomst i værtens forskellige organer og væv) i sin livscyklus. Dette er nyttigt, hvis man ønsker at supplere undersøgelser af æggenes overlevelse med undersøgelser af deres infektivitet ved infektionsstudier i høns. Infektionsstudier gennemføres ofte, da ikke alle levende æg nødvendigvis er infektive. I infektionsstudier vil man med brug af A. galli undgå et tab af larver da der ikke er nogen migratoriske fase og derved opnå en langt bedre sammenhæng mellem ormebyrde og den indgivne dosis af infektive æg. I dette forsøg blev infektionsstudier dog ikke udført grundet økonomiske og tidsmæssige årsager.

Det er forholdsvis problemfrit at oprense æg direkte fra æglederen fra voksne hunorme udtaget fra grise (A. suum) eller fra høns (A. galli). En sådan oprensning er at foretrække frem for at bruge æg oprenset fra fækalier, idet førstnævnte metode giver en meget ren opløsning med kun én type æg i. Dette gør den videre identifikation og analyse betydeligt lettere.

Spolormeægs evne til at udvikle sig til det infektive stadium efter udskillelse (med værtens fækalier) kan måles i et embryoneringsassay. I dette assay dyrkes æggene ved 20 °C i 4 uger, hvorefter man undersøger, hvor mange af æggene der er blevet udviklet til det infektive stadium, dvs. en udvikling til et æg indeholdende en infektiv larve.

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

Version 1.0 Oktober 2005, © Miljøstyrelsen.