Sammenfatning og konklusioner, Miljøstyrelsen

Occurence and survival of viruses in composted human feaces

Sammenfatning og konklusioner

Recirkulering af organisk affald reducerer de miljømæssige og økonomiske problemer ved affaldshåndtering. Forskellige typer organisk affald, herunder fækalier og urin fra mennesker, kan recirkuleres og anvendes som gødning i landbruget eller til andre formål. Herved reduceres udgifter til affaldsdeponering og næringsstoffer føres tilbage til jord og planter. Der er en øget interesse i Danmark for at recirkulerer menneskets fækalier. I modsætning til udledning og transport af fækalier i kloaksystemet, så betragtes menneskets fækalier i recirkuleringssystemer som en ressource og ikke som affald der skal ledes bort. Recirkulering af menneskets fækalier kan således være gavnligt for miljøet og bidrage til en øget landbrugsproduktion med en samtidig nedsat brug af uorganisk kunstgødning.

Menneskets fækalier skal behandles og stabiliseres inden de kan recirkuleres. Denne behandling består i en nedbrydning af det organiske materiale, en reduktion og/eller eliminering af smitstoffer, en reduktion i volumen og vægt, samt fjernelse af dårlig lugt. Kompostering er en egnet metode til en sådan behandling af menneskets fækalier og er baseret på mikroorganismers nedbrydning af organisk stof under tilstedeværelse af ilt (aerobe forhold). Ilt tilføres ofte ved kompostering af affald placeret i rækker/stakke og i lukkede kompostsystemer, samt ved periodevis at vende kompostmaterialet.

Rapporten indeholder kun oplysninger om virus overlevelse ved centraliseret kontrolleret kompostering, da der i decentral kompostering, eksempelvis i husholdninger, kun sjældent kan forventes den nødvendige temperatur udvikling til inaktivering af virus. Det er endvidere ofte ikke muligt at kontrollere temperatur og andre parameter i decentrale kompostsystemer.

Med udgangspunkt i danske forhold, er rapportens formål at videregive den nødvendige viden til en evaluering af forekomsten af sygdomsfremkaldende virus i komposterede fækalier fra mennesker. Rapporten er baseret på et studium af tilgængelig litteratur om forekomst af smitsomme virus i menneskets fækalier og overlevelse af virus under opbevaring, behandling og anvendelse af komposterede fækalier. Mængden af litteratur var begrænset og spredt og Miljøstyrelsen havde derfor identificeret et behov for at indsamle og formidle den eksisterende viden til anvendelse af myndigheder, beslutningstagere og andre til udarbejdning af risikovurderinger, samt vejledninger og regler for recirkulering af menneskets fækalier.

Litteraturstudiet viste, at de kendte smitsomme virus, som kan forekomme i fækalier fra mennesker, ikke kan overleve kompostering, hvis denne er udført korrekt efter gældende bekendtgørelser og regler i Danmark og andre europæiske lande. Eksponering af virus til temperaturer over 55° C i mere end 2 uger (kontrolleret kompostering) eller til 70° C i én time (kontrolleret hygiejnisering), som påkrævet i Danmark, vil sikre en fuldstændig inaktivering af alle smitsomme virus som forekommer i fækalier fra mennesker.

Inaktivering af virus under kompostering skyldes især en irreversibel beskadigelse af strukturerne i virus forårsaget af varme udviklet ved mikrobiel aktivitet. Virus kan også i mindre omfang inaktiveres af proteolytiske enzymer produceret af bakterier og af ammoniak frigjort ved omsætning af proteiner.

Selvom adskillige studier har vist, at kompostering er i stand til at inaktivere virus i spildevandsslam, husdyrgødning, og andre typer organisk affald, har andre studier understreget hvor svært det er at opretholde et konstant niveau af vigtige kompostparametre (eksempelvis temperatur, lufttilførsel, og vandindhold). Det er endvidere svært, at kontrollere disse parameter under den daglige drift af kompostanlæg, især i kompost placeret i rækker.

Overvågning og dokumentation af særlige parameter såsom temperatur, beluftning, og fugtighed er essentielle til sikring af en komplet inaktivering af virus under kompostering. Lukkede systemer er de mest sikre til kompostering af fækalier, da det er lettere at kontrollerer de essentielle parametre og opnå en ensartet temperatur overalt i komposten. Det er derimod vanskeligt at sikre en ensartet og tilstrækkelig temperatur og virus inaktivering i åbne kompostsystemer, eksempelvis i rækker, på grund af omgivelsernes indvirkning på temperaturen i de ydre/øvre kompostlag. Det er noget nemmere at holde en konstant temperatur i beluftede kompoststakke, og disse kan derfor anvendes hvis der ikke er mulighed for at komposterer fækalier i lukkede systemer.

Uafhængig af kompostsystemet, kan virus kun overleve hvis dele eller områder af komposten ikke eksponeres for eller eksponeres i for kort tid til de temperaturer som er nødvendige til inaktivering af virus. For at kunne garanterer sikkerheden ved slutproduktet, er det nødvendigt at kontrollere hvor effektive kompostanlæg er til at reducere antallet af smitstoffer. Der findes forskellige af sådanne kontrolmetoder, bl.a. ved direkte målinger af kompostprocessen og dens reduktion af virusindikatorer tilsat i særlige beholdere ved påbegyndelse af komposteringen. Kompostprocessen kan også kontrolleres ved måling af temperaturer, tørstofindhold og pH i komposten og ved analyse af slutproduktet (indirekte kontrol).

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 at forskellige miljøforhold. Henfaldsraten for virus i fækalier fra mennesker er dog yderst variabel og afhænger især af virustypen og opbevaringsforholdene. Som eksempel er cirka 100 dages opbevaring tilstrækkelig til en komplet inaktivering af enterovirus, mens hepatitis A virus (HAV) kun reduceres med 1-2 log enheder ved opbevaring af virusholdigt fækalier i 70 dage ved lave udendørstemperaturer.

Overlevelse af virus kan reduceres mærkbart ved at øge pH og holde en lav luftfugtighed. Basiske forhold kan opnås ved tilsætning af aske fra træ, kalk eller andre alkaliske stoffer. Udtørring af fækalier kan øges ved tilsætning af forskellige stoffer, eksempelvis jord. Påvirkning af virus ved tilførsel af luft er usikker og bør undersøges nærmere, eksempelvis i forbindelse med udvikling og konstruktion af urinseparerende toiletter.

De vigtigste virus som udskilles gennem fækalier fra mennesker er adenovirus, astrovirus, calicivirus, enterovirus, HAV, hepatitis E virus (HEV) og rotavirus. Alle disse virus mangler en kappe og er derved relative resistente overfor varme og lave pH forhold sammenlignet med virus som er omsluttet af en kappe. Det mest varme resistente virus hos mennesker er HAV, som selv ved eksponering til 60° C i 30 min eller til 80° C i 10 min ikke undergår en komplet inaktivering. HAV inaktiveres dog ved de temperaturer som opnås ved en kontrolleret kompostering (eksempelvis 60° C i 10 timer).

Undtaget HEV, findes de nævnte hovedgrupper af mavetarmvirus hos mennesker i Danmark. HEV optræder især hos mennesker i udviklingslande. Incidensen af HAV infektion i Danmark blev i år 2000 beregnet til cirka 1,5 tilfælde per 100.000 personer. Rotavirus optræder hyppigere end andre virus som også forårsager børnediarré (adenovirus, astrovirus og calicivirus). Forekomsten af enterovirus i fækalieprøver fra personer med klinisk sygdom er omkring 13-23 %. Calicivirus anslåes at være involveret i omkring 40 % af alle fødevarebårne sygdomsudbrud i Danmark.

Koncentrationen af virus i spildevand i Danmark er anslået til omkring 10³ to 10⁵ PFU/100 ml for enterovirus (inklusiv HAV) og 2 to 10² PFU (Plaque Forming Units)/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.

Påvisning af mavetarmvirus 6 måneder efter udbringning af forurenet slam, viser at virus kan overleve i lange perioder efter udbringning af forurenet slam på landbrugsjord. En høj temperatur og lav fugtighed er de vigtigste faktorer som påvirker virus overlevelse i jord. Virus overlever derfor længere om vinteren end om sommeren. Overlevelsen af virus i jord påvirkes også af jordtypen, hvor lerjord tillader en længere overlevelse sammenlignet med sandjord. HAV viser en øget overlevelse i jord sammenlignet med andre mavetarmvirus.

Der eksisterer ingen vurderinger af risici for mennesker ved anvendelse og udbringning af komposterede fækalier fra mennesker. En risikovurdering af anvendelsen af komposteret byaffald har fornyelig vist, at denne type affald ikke indeholdt et tilstrækkeligt antal Salmonella og parasitter til at udgøre en risiko for mennesker sundhed. Det skal dog bemærkes, at virusinfektioner generelt er karakteriseret ved en lav infektionsdosis (1 til 100) sammenlignet med infektionsdosis ved bakterielle infektioner (10² til 10⁶). Virus er dog i modsætning til bakterier ikke i stand til at formere sig uden for værten. Et lavt antal virus som eventuel ved en fejl overlever en kompostering kan således ikke opformerer sig under opbevaring af komposten eller efter udbringning af komposten på landbrugsjord.