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

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

4 Overlevelse af indikatororganismer i fæces lokalkomposteret under kontrollerede forhold

• 4.1 Indledning
  • 4.1.1 Formål med forsøgene
• 4.2 Materialer og Metoder
  • 4.2.1 Forsøgsopsætning
  • 4.2.2 Temperaturmålinger
  • 4.2.3 Mikrobiologisk måleprogram
• 4.3 Resultater
  • 4.3.1 Temperaturmålinger
  • 4.3.2 Mikrobiologiske målinger
• 4.4 Delkonklusioner

4.1 Indledning

Det blev antaget, at beholdere anbragt udendørs i solskinsvejr kunne opnå relativt høje temperaturer sammenlignet med beholdere, som opbevaredes indendørs i teknikrum. Dette blev til dels bekræftet ved målinger i Hjortshøj (se f.eks. fig. 3.10). For at undersøge denne effekt nøjere blev to beholdere fra Hjortshøj transporteret til KVL's forsøgsgård Højbakkegård ved Taastrup og placeret hhv. op ad en sydvendt mur udendørs og i et uopvarmet staldlokale.

Pga. placeringen af komposteringsbeholdere på KVL's forsøgsområde var det muligt at arbejde med tilsætning af indikatororganismer til fæcesmaterialet med hensigten at følge reduktion af disse som funktion af komposteringstemperaturen.

Dette forsøg fungerede ligeledes som kontrolforsøg (dvs. forsøg med samme type beholdere og materiale, men hvor der ikke blev foretaget optimeringstiltag) i forhold til optimeringsforsøgene beskrevet i kapitel 5, idet der ikke blev benyttet tilslagsmaterialer, ventilation eller isolering af beholdere.

4.1.1 Formål med forsøgene

• at bestemme reduktion af tilsatte smitstoffer og indikatororganismer i kompostbeholdere som funktion af opholdstid og temperaturforhold.
• at sammenligne reduktionen i to beholdere placeret hhv. udendørs og indendørs.

4.2 Materialer og Metoder

4.2.1 Forsøgsopsætning

Kapsler med forsøgsmateriale blev forberedt som beskrevet nedenfor og tilsat til to 220 l kompostbeholdere 19/7 2002, idet kapslerne blev placeret i to niveauer, hhv. 7 cm fra toppen (placering = top) og 22 cm fra toppen (placering = midt). Der blev placeret ni kapsler i hvert niveau, dvs. i alt 18 kapsler pr. kompostbeholder. Kapslerne blev i alle tilfælde placeret mindst 10 cm fra kompostbeholdernes sidevægge og så tæt på temperaturproberne som muligt i midten af beholderen. De to beholdere blev placeret hhv. indendørs i et uopvarmet rum (beholder 1) og udendørs op ad en sydvendt mur (beholder 2). Derefter blev der med ca. 1 måneds interval, i alt 8 gange, udtaget to kapsler (en fra toppen og en fra midten) fra hver kompostbeholder. Forsøget blev afsluttet i marts 2003.

4.2.2 Temperaturmålinger

I hver beholder blev temperaturen målt 4 forskellige steder hver halve time. Desuden måltes omgivelsernes temperatur. Data blev opsamlet ved hjælp af 5-kanalsdataloggere (Ninasoft, Kolding). Målingerne blev taget i to lag (midt = 22 cm og top = 7 cm under kompostens overflade) to steder i hvert lag (i midten og i siden af beholderen).

4.2.3 Mikrobiologisk måleprogram

Med udgangspunkt i forekomsten af indikatororganismer og smitstoffer i menneskefækalier og egnede indikatorer til undersøgelse for forekomst af smitstoffer som beskrevet i kapitel 2 blev følgende mikrobiologiske parametre udvalgt til måleprogrammet (tabel 4.1). Måleparametre og metoder blev godkendt af Miljøstyrelsen. Alle prøver blev indsamlet af og analyseret ved Institut for Veterinær Mikrobiologi, KVL. Ved hver prøveudtagning blev prøver straks efter udtagelse transporteret til laboratoriet og analysen påbegyndt inden for 1-2 timer efter udtagelse. Prøverne blev indtil påbegyndt analyse opbevaret på køl.

Tabel 4.1. Måleprogram for kontrolleret komposteringsforsøg

1 Suspekte termotolerante coliforme bakterier er kolonier optalt på det anvendte selektive agarmedium, men som ikke er bekræftet ved test for gas- og indolproduktion

4.2.3.1 Forberedelse af kapsler indeholdende fækalt materiale tilsat testmikroorganismer

For at undgå spredning af og forurening med smitsomme mikroorganismer til forsøgsmiljøet blev der anvendt kapsler med semi-permeabel membran (Excelsior Sentinel, Inc., NY, USA). Disse er cylinderformede med et volumen på ca. 2,5 ml. I begge ender af kapslen findes en membran med porestørrelse på 0,45 ìm, som er permeabel for gasser og ioner, men ikke for bakterier.

I alt 250 g fækalt materiale blev tilsat 4 ml af en Salmonella typhimurium bakteriofag 28B opløsning. Forberedelse af fagopløsning er beskrevet i det efterfølgende. Hver kapsel blev tilsat cirka 1,5 g homogeniseret fækalt materiale indeholdende bakteriofagen, hvorefter der blev iblandet 0,1 ml af en opløsning med Salmonella senftenberg 775W. Forberedelse af S. senftenberg 775W opløsning er beskrevet i det efterfølgende. Bakteriofagen og S. senftenberg kunne ikke indledningsvis påvises i kompostmaterialet.

Opformering og tilsætning af Salmonella senftenberg 775W

Salmonella senftenberg 775W blev anvendt som indikator for bakterielle smitstoffer (se afsnit 2.4.3.2). S. senftenberg blev opformeret i Luria-bouillon, pH 7,4 (Lennox, Difco, Sparks, Maryland, USA) i 10 timer ved 37 °C på rystebord. Efter fastlæggelse af standardvækstkurve blev koncentrationen bestemt til 3x10⁹ bakterier pr. ml efter opformering i LB-bouillon.

Forberedelse og tilsætning af bakteriofag

Salmonella typhimurium fag 28B blev anvendt som indikator for virus (Lilleengen, 1948). En opløsning af bakteriofagen blev fremstillet ved opformering af S. typhimurium fag 28B i Nutrient Broth (NB) (Oxoid, Hampshire, UK) sammen med dens værtsstamme S. typhimurium type 5 (Lilleengen, 1948) til en koncentration på ca. 10¹⁰ plaqueformende enheder (pfu)/ml. Værtsstammen blev dræbt ved tilsætning af chloroform (10 ml/l). Fagopløsningen blev centrifugeret i 30 minutter ved 4300 x g og derefter filtreret gennem et 0,45 μm filter for at fjerne cellebestanddele.

4.2.3.2 Analyse for bakterielle indikatororganismer

Kimtal ved 36 °C blev bestemt som tælling af synlige kolonier på Water Plate Count Agar (WPCA) (Oxoid) efter inkubering ved 36 °C i 44 ±4 timer (DS/EN ISO 6222, 2000). Detektionsgrænsen for undersøgelsen var 10 bakterier pr. g. Fækalieprøverne blev udtaget sterilt fra kapslerne, vejet og fortyndet ved 10-folds fortyndinger.

Suspekte termotolerante coliforme bakterier

Suspekte termotolerante coliforme blev bestemt ved tælling af typiske gule kolonier på Membran Lauryl Sulfat Agar efter inkubering ved 44 °C i 18-24 timer (Mod ISO/DIS 9308-1, 1998). Detektionsgrænsen for undersøgelsen var 10 bakterier pr. g. Fækalieprøverne blev udtaget sterilt fra kapslerne, vejet og fortyndet ved 10-folds fortyndinger.

Enterokokker

Antal enterokokker blev bestemt ved tælling af typiske røde-rødbrune kolonier på Slanetz & Bartley Agar ved 44 °C i 48 timer ±4 timer (DS 2401, 1999). Detektionsgrænsen for undersøgelsen var 10 bakterier pr. g. Fækalieprøverne blev udtaget sterilt fra kapslerne, vejet og fortyndet ved 10-folds fortyndinger.

4.2.3.3 Analyse for smitstofindikatorer

Undersøgelse for Salmonella senftenberg blev udført ved en semikvantitativ analyse. Til rør med 9 ml bufferet peptonvand (Oxoid) tilsattes 1 ml fra et antal fortyndinger af prøvematerialet svarende til det forventede indhold af testbakterien. Efter inkubering ved 37 °C i 16 timer overførtes 0,1 ml til Rappaport-Vassiliadis bouillon (RV)(Oxoid) med efterfølgende opformering ved 41,5 °C i 24 timer. Fra RV bouillonen blev 10 μl udstrøget på Brilliantgrøn Laktose Sakkarose Fenolrød (BLSF) agar (Oxoid), som efterfølgende blev inkuberet ved 37 °C i 24 timer og aflæst for typiske, rødlige kolonier. Udvalgte mistænkte rødlige kolonier blev verificeret som Salmonella ved agglutination med polyvalent Salmonella-O-antiserum (DS266/R.1, 1999). Detektionsgrænsen for undersøgelsen var 10 bakterier pr. g.

Salmonella typhimurium fag 28B

Dobbelt lag agar metode (Adams, 1959) blev brugt til at bestemme antallet af bakteriofager i prøven. S. typhimurium type 5 opformeret i Nutrient Broth (Oxoid) på ryst i 4 timer ved 37 °C blev brugt som værtsstamme. Fra 10-folds fortyndingsrække blev der udtaget 1 ml prøve som blev blandet med 1 ml værtsstammeopløsning og 3 ml halvtflydende-agar (70% blodagarbase (Oxoid) og 30% Nutrient Broth (Oxoid)). Blandingen hældtes på en veltørret agarplade med blodagarbase (Oxoid) som blev inkuberet ved 37 °C i 1 døgn. Opklarede zoner (plaques) blev derefter talt. Ved høj baggrundsflora i de lave fortyndinger blev prøven først filtreret gennem et filter med porestørrelse 0,45 μm, idet fager, men ikke bakterier, kan passere gennem denne porestørrelse. Detektionsgrænsen for undersøgelsen var 100 pfu pr. g.

4.2.3.4 Gentagne analyser ved negative fund

Der blev for alle mikrobiologiske parametre ved negative fund udført en efterfølgende analyse. Efter en tidsperiode på 7 måneder og 2 på hinanden følgende analyser, som gav et negativt resultat, blev forsøget stoppet. Et negativt fund betyder, at dyrkbare mikroorganismer ikke var til stede eller deres antal var under detektionsgrænsen.

4.3 Resultater

4.3.1 Temperaturmålinger

Temperaturforløb i beholder 1 og 2 er vist i fig. 4.1 til 4.4. De tre første figurer viser temperaturforløb i beholder 2, som var placeret udendørs. Data stammer fra tre perioder à hver ca. 9 døgn i juli, oktober og januar (manglende data for de mellemliggende perioder skyldtes tekniske problemer med dataloggernes strømforsyning). I juli nåede temperaturen centralt i midten af kompostmaterialet en maksimumsværdi på 49 °C, og temperaturen lå på dette sted over 40 °C i næsten 4 døgn. Generelt var tendensen, at den maksimale dagstemperatur blev fulgt af en stigning i kompostmaterialets temperatur til væsentlig højere værdier. Ved de efterfølgende målinger i oktober, og især i januar, var denne effekt ikke længere tilstede, og kompostmaterialets temperatur fulgte nøje omgivelsernes temperatur.

Klik her for at se figuren.

Fig. 4.1. Temperaturforløb i 220 l kompostbeholder (beholder 2) i juli de første 9 dage efter at beholderen var placeret udendørs op ad en sydvendt mur. Temperatur måltes centralt hhv. nær et hjørne i toppen (7 cm under materialets overflade) og i midten (22 cm under materialets overflade). Desuden måltes temperaturen på ydersiden af beholderens låg.

Klik her for at se figuren.

Fig. 4.2. Samme beholder (beholder 2) som i fig. 4.1., men visende temperaturforløb i oktober 84-101 dage efter forsøgets start.

Klik her for at se figuren.

Fig. 4.3. Samme beholder (beholder 2) som i fig. 4.1 og 4.2, men visende temperaturforløb i januar 146-155 dage efter forsøgets start.

Klik her for at se figuren.

Fig. 4.4. Temperaturforløb i 220 l kompostbeholder (beholder 1) de første 9 dage efter at beholderen var placeret indendørs i et uopvarmet rum. Temperatur måltes centralt hhv. nær et hjørne i toppen (7 cm under materialets overflade) og i midten (22 cm under materialets overflade). Desuden måltes temperaturen på ydersiden af beholderens låg.

På fig. 4.4 er vist temperaturforløbet de første 9 døgn i den affaldsbeholder, som blev placeret indendørs (beholder 1). Materialet opnåede kortvarigt en temperatur over 40 °C centralt i midten af beholderen med et maksimum på 43 °C ca. et døgn efter forsøgets start. Sammenlignet med beholderen, som stod udendørs, var maksimumtemperaturen lavere og tidsperioden over 40 °C kortere, hvilket indikerer, at komposteringsforholdene var bedre i affaldsbeholderen, som stod udendørs – i hvert fald i sommerperioden.

4.3.2 Mikrobiologiske målinger

Overlevelse af mikroorganismerne i kompostbeholderen, der var placeret indendørs (beholder 1), er vist i fig. 4.5 og fig. 4.6. Resultaterne for kompostbeholderen, der var placeret udendørs (beholder 2) er vist i fig. 4.7 og fig. 4.8.

Detektionsgrænsen for suspekte termotolerante coliforme bakterier, enterokokker og S senftenberg var 10 cfu/g. For S. typhimurium fag 28B var detektionsgrænsen 100 pfu/g.

I kapselmateriale placeret i toppen af kompostbeholderen, som var placeret indendørs, skete der en kraftig reduktion i antal suspekte termotolerante coliforme fra 10⁸ cfu/g til <10 cfu/g og for S. senftenberg fra en startkoncentration på 10⁹ til <10 cfu/g (fig. 4.5). Det skal bemærkes, at der efter negative fund i flere efterfølgende prøver kunne påvises lave antal suspekte termotolerante coliforme og S. senftenberg. For enterokokker, S. typhimurium fag 28B og totalkim 37°C fandtes der kun en mindre reduktion i størrelsesordenen 1-2 log enheder over hele forsøgsperioden. Det er uvist, hvorfor der tilsyneladende skete en stigning i antallet af flere parametre 22/1 2003.

I midten af kompostbeholderen placeret indendørs skete der ligeledes en kraftig reduktion efter cirka 2 måneder i antallet af suspekte termotolerante coliforme bakterier fra 108 cfu/g til <10 cfu/g og for S. senftenberg fra 10⁹ til <10 cfu/g (fig. 4.6). For begge disse parametre skete denne reduktion hurtigere i kapselmateriale placeret i midten end i toppen af beholderen. Der skete også reduktion af antal enterokokker (10⁷ til 10³ cfu/g), S. typhimurium fag 28B (10⁹ til 10⁴ cfu/g) og totalkim (10⁹ til 10⁶ cfu/g). Reduktionen af disse skete dog gradvis over 6-8 måneder og med store variationer gennem forløbet (fig. 4.6). Ligesom i toppen af kompostbeholderen skete der tilsyneladende en stigning i antallet af flere indikatororganismer 22/1 2003.

I toppen af udendørskompostbeholderen skete der en relativ hurtig reduktion over 1-2 måneder af antal suspekte termotolerante coliforme bakterier fra 10⁸ til 10³ cfu/g og for S. senftenberg fra 109 til <10 cfu/g (fig. 4.7). Der skete også reduktion af enterokokker (10⁷ til 10⁴ cfu/g) og S. typhimurium fag 28B (10⁹ til 10⁴ cfu/g). Derimod skete der ingen nettoreduktion af antal kim ved 37 °C, hvilket indikerer eftervækst af disse mikroorganismer. Også her fandtes en tilsyneladende stigning i antallet af flere parametre 22/1 2003.

I materiale udtaget fra midten af udendørskompostbeholderen skete der ligeledes en kraftig reduktion over 1-2 måneder i antal suspekte termotolerante coliforme fra 10⁸ cfu/g til <10 cfu/g og for S. senftenberg fra 10⁹ til <10 cfu/g (fig. 4.8). For begge parametre skete denne reduktion over samme tidsinterval i materiale placeret i midten som i toppen af kompostbeholderen. Der skete også reduktion af antal enterokokker (10⁷ til 10³ cfu/g) og antal af S. typhimurium fag 28B (10⁹ til 10² cfu/g). Dog blev der fundet store variationer i antal enterokokker og fager, og dermed ikke nogen entydig reduktion. Eksempelvis fandtes der efter en reduktion af antal enterokokker til <10 cfu/g en tilsyneladende vækst af enterokokker (fig. 4.8). For kim ved 37 °C fandtes kun en ringe reduktion (10⁹ til 10⁷ cfu/g). Generelt fandtes lignende resultater for reduktion af antal mikroorganismer i materiale placeret i top og midten af kompostbeholderen over den 6-8 måneder lange undersøgelsesperiode og med stor variationer undervejs.

Klik her for at se figuren.

Fig. 4.5. Overlevelse af mikroorganismer i fækalt materiale i kapsler placeret i toppen af kompostbeholder placeret indendørs (beholder 1).

Klik her for at se figuren.

Fig. 4.6. Overlevelse af mikroorganismer i fækalt materiale i kapsler i midten af kompostbeholder placeret indendørs (beholder 1).

Klik her for at se figuren.

Fig. 4.7. Overlevelse af mikroorganismer i fækalt materiale i kapsler i toppen af kompostbeholder placeret udendørs (beholder 2).

Klik her for at se figuren.

Fig. 4.8. Overlevelse af mikroorganismer i fækalt materiale i kapsler i midten af kompostbeholder placeret udendørs (beholder 2).

4.3.2.1 Sammenligning af temperaturudvikling og kimtal

Som beskrevet i afsnit 4.3.1 var det pga. tekniske problemer kun muligt at måle temperaturer i korte, usammenhængende tidsperioder.

Beholder 2 placeret udendørs

For kompostbeholderen placeret udendørs blev der målt temperaturer i tre perioder. Med hensyn til kimtallene fundet i udendørsbeholderen var der kun en begrænset sammenhæng med temperatureren. I de varme sommermåneder (juli og august) steg temperaturen i midten af beholderen til en maksimumværdi på ca. 49 °C efter 3 dages kompostering. Temperaturen i de første 11 dage varierede mellem 10-49 °C. I samme periode og videre frem til slutningen af august fandtes de største kimtalsreduktioner, især i antallene af termotolerante coliforme bakterier og S. senftenberg. Temperaturerne i perioderne fra 82-102 dage og 145-156 dage efter forsøgsstart udviste ringe eller ingen stigning med yderst lave temperaturværdier fra -5 til 20 °C. De målte temperaturer syntes at afspejle udendørstemperaturen. I de to sidstnævnte perioder fandtes der ingen tydelig kimtalsreduktion for samtlige målte parametre.

Beholder 1 placeret indendørs

For kompostbeholderen placeret indendørs blev der kun målt temperaturer i en periode på i alt 9 dage med værdier mellem 16-43 °C (afsnit 4.3.2). Temperaturen steg markant efter 1 døgn til maksimum værdi i midten af beholderen (43 °C). Der fandtes lavere temperaturer i toppen og i materiale langs siderne af beholderen. I slutningen af temperaturmåleperioden fandtes der en 2-4 log reduktion af antallene af termotolerante coliforme bakterier og S. senftenberg i midten af beholderen. Da der kun var temperaturmålinger for de første 10 dage af forsøget, var det desværre ikke muligt at lave engentlige sammenligninger mellem temperaturudvikling og kimtal i denne beholder. Det forventes normalt at maksimal temperaturen opnås i begyndelsen af et komposteringsforsøg (målt til 43 °C i dette forsøg), og at der ikke efterfølgende sker yderligere temperaturstigninger. Det kan således konkluderes, at temperaturudviklingen i indendørsbeholderen ikke var en egentlig reducerende faktor for kimtallene, da disse har stor overlevelse og eventuelt kan opformeres ved temperaturerne målt over de første 10 dage.

4.4 Delkonklusioner

• De målte maksimumtemperaturer i midten af kompostmaterialet var 43 °C og 49 °C i kompostbeholdere placeret henholdsvis indendørs og udendørs, hvilket var utilstrækkeligt til at forårsage en markant reduktion af de målte indikatororganismer. Der foregik således kun en yderst begrænset termofil kompostering.
• Der fandtes store variationer i de målte temperaturer ligesom temperaturmålinger ikke kunne foretages i flere perioder pga. af tekniske problemer. Sammenligninger af temperaturer og kimtal kunne derfor kun udføres i begrænset omfang.
• Antal suspekte termotolerante coliforme bakterier og S. senftenberg blev reduceret kraftigt (> log 4 reduktion) fra initialt 10^8-9 cfu/g til 10-1.000 cfu/g, med størst reduktion i midten af beholderne.
• Der blev påvist en begrænset (midt i beholder) eller ingen reduktion af antallet af enterokokker, bakteriefag og kimtal ved 37 °C. Antal enterokokker og kimtal ved 37 °C viste tendens til stigning ved gentagne målinger. Generelt fandtes store variationer i kimtal, især i antallet af fager.

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

Version 1.0 Oktober 2005, © Miljøstyrelsen.