Source: http://docplayer.fi/58203535-Puhdistamolietteen-ja-lietevalmisteiden-kaytto-maataloudessa-hygienia-ja-riskitutkimus.html
Timestamp: 2017-12-16 00:27:24+00:00
Document Index: 1239094

Matched Legal Cases: ['kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ']

PUHDISTAMOLIETTEEN JA LIETEVALMISTEIDEN KÄYTTÖ MAATALOUDESSA. HYGIENIA- JA RISKITUTKIMUS - PDF
PUHDISTAMOLIETTEEN JA LIETEVALMISTEIDEN KÄYTTÖ MAATALOUDESSA. HYGIENIA- JA RISKITUTKIMUS
Download "PUHDISTAMOLIETTEEN JA LIETEVALMISTEIDEN KÄYTTÖ MAATALOUDESSA. HYGIENIA- JA RISKITUTKIMUS"
2 PUHDISTAMOLIETTEEN JA LIETEVALMISTEIDEN KÄYTTÖ MAATALOUDESSA. HYGIENIA JA RISKITUTKIMUS (pilottihanke LIVAKE2000) Terhi AliVehmas, Carl Henrik von Bonsdorff, Tuula HonkanenBuzalski, MarjaLiisa Hänninen, Koskinen Riitta, Niina Kupiainen, Sinikka Marmo, Leena Maunula, Anna Pitkälä, Heikki Rainio, Ruska RimhanenFinne, Päivi Ronni, Mirja SalkinojaSalonen, Anja Siitonen, Jyrki Tomminen, Jukka Tegel, Kaija Varimo, Arja Vuorinen Maa ja metsätalousministeriön julkaisuja 2/2001
3 Julkaisun nimi: Puhdistamolietteen ja lietevalmisteiden käyttö maataloudessa. Hygienia ja riskitutkimus. Pilottihanke. Julkaisija: Maa ja metsätalousministeriö Tekijät: Terhi AliVehmas, Carl Henrik von Bonsdorff, Tuula HonkanenBuzalski, MarjaLiisa Hänninen, Riitta Koskinen, Niina Kupiainen, Sinikka Marmo, Leena Maunula, Anna Pitkälä, Heikki Rainio, Ruska RimhanenFinne, Päivi Ronni, Mirja SalkinojaSalonen, Anja Siitonen, Jyrki Tomminen, Jukka Tegel, Kaija Varimo, Arja Vuorinen Kannen kuva: Heikki Ilaskivi / Kuvaliiteri Sarja: MMM:n julkaisuja 2/2001 Paino: PrintLink, Helsinki 2001 ISSN ISBN
4 Kuvailulehti Julkaisija Maa ja metsätalousministeriö Julkaisuaika 3/2001 Tekijä(t) Julkaisun nimi Tiivistelmä Terhi AliVehmas, Carl Henrik von Bonsdorff, Tuula HonkanenBuzalski, MarjaLiisa Hänninen, Riitta Koskinen, Niina Kupiainen, Sinikka Marmo, Leena Maunula, Anna Pitkälä, Heikki Rainio, Ruska RimhanenFinne, Päivi Ronni, Mirja SalkinojaSalonen, Anja Siitonen, Jyrki Tomminen, Jukka Tegel, Kaija Varimo, Arja Vuorinen Puhdistamolietteen ja lietevalmisteiden käyttö maataloudessa. Hygienia ja riskitutkimus. Pilottihanke. Raportoitavan pilottihankkeen tavoitteena oli kartoittaa, eläinten ja ihmisen sekä kasvien taudinaiheuttajien esiintymistä maatalous ja viherrakentamiskäyttöön menevässä puhdistamolietteessä, stabiloidussa lietteessä, lietevalmisteissa. Tavoitteena oli myös kehittää laadunvalvontaan tarvittavia analyysimenetelmiä ja saada taustatietoa mahdollisille hallinnollisille päätöksille ja säädösten muutostyöhön. Julkaisun teema Giardia ja Cryptosporidiumalkueläinten, kalikivirusten, enterokokkien, salmonellojen, Listeria monocytogenes ja Escherichia coli O157:H7bakteerien sekä mykobakteerien esiintymistä kartoitettiin 12 puhdistamon lietteissä ja niistä tehdyissä erilaisissa ja eriikäisissä lietevalmisteissa. Lisäksi kartoitettiin perunaankeroisen esiintymistä perunateollisuuden lietteissä ja lietekomposteissa. Alkueläinten kestomuotojen analysointiin puhdistamolietteistä kehitettiin projektin yhteydessä IMSPCRpohjainen menetelmä. Myös kalikivirusten ja mykobakteerien määritysmenetelmiä kehitettiin hankkeen yhteydessä. Tutkituissa lietteissä esiintyi puhdistamotyypistä riippumatta yleisesti tutkittuja taudinaiheuttajia, lukuun ottamatta E.coli O157:H7bakteeria, jota ei lietteistä eikä lietevalmisteista tavattu. Lietteen stabilointi joko kalkkikäsittelyllä tai mädättämällä ei riittänyt tutkituilla puhdistamoilla tuhoamaan kartoitettuja taudinaiheuttajia lietteestä. Tutkimuksessa oli mukana kolme mädätystä käyttävää puhdistamoa, niistä kahdesta ei salmonellaa eikä enterokokkeja tavattu, mutta alkueläinten kestomuotoja sekä kalikivirusta löytyi edelleen. Tutkimuksessa mukana ollut kalkkistabilointilaitos osoittautui huonosti toimivaksi, taudinaiheuttajien määrä ei käsittelyssä vähentynyt, päinvastoin. Kompostointi mädätyksen jälkeisenä toimenpiteenä näytti riittävän kuudessa kuukaudessa tuhoamaan salmonellat, enterokokit ja listeriat. Samaan tulokseen päästiin tulosten mukaan joillakin puhdistamoilla pelkästään kompostoimalla, mutta joissakin tapauksissa listeriaa ja yhdessä tapauksessa myös kalikivirusta löytyi vielä kuudenkin kuukauden kompostoinnin jälkeen, vaikkei muita taudinaiheuttajia enää todettu. Komposteista ja lieteseoksista ei ollut mahdollista tutkia alkueläinten esiintymistä. Perunateollisuuden jätevesilietteistä ja lietekomposteista ei löytynyt perunaankeroisten kystia, mutta yhden tutkitun teollisuuslaitoksen lietenäytteistä (3 positiivista näytettä) löytyi Heteroderasuvun ankeroisten kystia. Tähän sukuun kuuluu mm. merkittävä sokerijuurikkaan tuholainen, juurikasankeroinen (H. schachtii). Kartoituksen tulokset osoittavat lietteiden ja lietevalmisteiden käyttöön maanviljelyssä sisältyvän riskin sekä zoonoottisten taudinaiheuttajien osalta että kasvitautien osalta. Tässä hankkeessa toteutetussa laajuudessa ei aiemmin ole kartoitettu taudinaiheuttajia puhdistamolietteistä eikä niistä valmistetuista lietevalmisteista. Asiasanat Puhdistamoliete, mädätetty liete, lietekomposti, taudinaiheuttajat, hygieenisyys, Cryptosporidium, EHEC, enterokokki, Giardia, kalikivirus, listeria, mykobakteeri, perunaankeroinen, salmonella Julkaisusarjan nimi ja MMM:n julkaisuja 2/2001 numero ISSN ISBN Sivuja 32 Kieli Suomi Luottamuksellisuus Julkinen Hinta Julkaisun myynti / jakaja Maa ja metsätalousministeriön tietopalvelukeskus (TIKE) Julkaisun kustantaja Maa ja metsätalousministeriö Painopaikka ja aika PrintLink Oy, Helsinki 2001 Muut tiedot
6 ESIPUHE Tämä tutkimus on saanut alkunsa Lietevalvonnan kehittämistyöryhmän (LIVAKE) aloitteesta v Työryhmän muodostavat ympäristöministeriön (YM), Suomen ympäristökeskuksen (SYKE), maaja metsätalousministeriön (MMM) sekä Kasvintuotannon tarkastuskeskuksen (KTTK) edustajat. LIVAKE työryhmän tavoitteena on ollut yhteistyössä edesauttaa puhdistamolietteiden hyötykäyttöön liittyvän kansallisen ja EUtason lainsäädännön kehittämistä ja uudistamista sekä edesauttaa käytännön valvontatyön menetelmien kriteerien tarkistamista ja edelleen kehittämistä. Hanke on toteutettu osittain MMM:n myöntämän apurahan (Dnro 4167/501/99) turvin ja osin virkatyönä. Tutkimusaineisto on peräisin jätevedenpuhdistamoilta eri puolilta Suomea. Tutkimusryhmä haluaa tässä yhteydessä kiittää kaikkia mukana olleita laitoksia yhteistyöstä ja myönteisestä suhtautumisesta hankkeeseen. Kiitokset myös paikallisille ympäristökeskuksille heidän avustaan tutkimuksen koejäseniä valittaessa. Helsingissä Tekijät Tutkimusryhmä ja yhteistyötahot: Prof. Mirja SalkinojaSalonen, FT Terhi AliVehmas, Riitta Koskinen HY, Soveltavan kemian ja mikrobiologian laitos Prof. Carl Henrik von Bonsdorff, FL Leena Maunula, FK Niina Kupiainen HY, Virologian laitos, Haartman Instituutti Prof. MarjaLiisa Hänninen, ELL Ruska RimhanenFinne HY,Elintarvike ja ympäristöhygienian laitos Prof. Tuula HonkanenBuzalski, ELL Anna Pitkälä, EELA Dos. Anja Siitonen, KTL, Suolistobakteriologian laboratorio Ylitarkastaja Päivi Ronni, ylitarkastaja Jyrki Tomminen, laboratoriopäällikkö Jukka Tegel, KTTK, KSO Johtaja Kaija Varimo, ylitarkastaja Arja Vuorinen, ylitarkastaja Heikki Rainio, mikrobiologi Sinikka Marmo, KTTK/MKO 5
8 SISÄLLYSLUETTELO SESIPUHE TAUSTA TAVOITE MATERIAALI JA MENETELMÄT Koejäsenet Näytteiden otto ja käsittely Analyysimenetelmät Työnjako näytteiden analysoinnissa TULOKSET JA TULOSTEN TARKASTELU Menetelmien kehittely Taudinaiheuttajien esiintyminen lietteissä ja lietevalmisteissa Perunaankeroisten esiintyminen lietteessä ja kompostissa Tulosten arviointi YHTEENVETO VIITELUETTELO Liitteet
10 1. TAUSTA Suomessa toimii tällä hetkellä (1999) n. 540 jätevedenpuhdistamoa, jotka tuottavat vuosittain n. miljoona kuutiota puhdistamolietettä kuivaaineena arviolta tn. Puhdistamoprosesseissa muodostuvalla lietteellä, ns. raakalietteellä tarkoitetaan tiivistyksen jälkeen tulevaa erilaista alkuperää olevaa, kuivaaineeltaan keskimäärin 45%, sekalietettä. Raakalietteestä työstetään erilaisia lietevalmisteita: 1) stabiloinnilla, jolla pyritään vähentämään lietteen biologista aktiivisuutta ja hygieenisoimaan liete. Stabilointi voidaan tehdään joko mädättämällä tai kalkitsemalla. 2) veden poistolla, jolla pyritään lietteen (raa an, mädätetyn tai kalkkistabiloidun) kuivaainepitoisuutta nostamaan 2040%. 3) seostamalla, millä tarkoitetaan lietteen sekoittamista seosaineeseen, yleensä turpeeseen. 4) kompostoimalla, jolla pyritään sekä stabiloimaan liete että tuottamaan maatalouskäyttöön sellaisenaan maanparannusaineeksi kelpaavaa kompostia tai kivennäismaahan ja/tai turpeeseen sekoitettuna kompostimultaa. Puhdistamolietteen kokonaismäärä pysynee Suomessa lähivuosina muuttumattomana (Puolanne 1997), mutta syntyvän lietteen laadussa tapahtunee muutoksia käsittelytapojen ja menetelmien kehittyessä. Esimerkiksi lietteen stabilointikeinoina mädätys ja reaktorikompostointi ovat yleistymässä, kun taas kalkkistabilointi on vähenemässä. Puhdistamolietteen käytön ja loppusijoituksen mahdollisuuksia ja ongelmia on selvitetty vastavalmistuneessa opinnäytetyössä Puhdistamolietteen hyödyntämis ja loppusijoitusvaihtoehdot sekä niiden vertailu (Paatero, 2000). Nestemäisen lietteen loppusijoittaminen kaatopaikoille kielletään Tällöin paineet lietteen maatalouskäyttöön todennäköisesti lisääntyvät, vaikka puhdistamolietteen välillisiä tai välittömiä tautiriskejä ei riittävästi tunnetakaan ja vaikka maatalouden ympäristötukiehtojen fosforin levitysrajoitus (15 kg P/ha/v) ja nitraattidirektiivi osaltaan rajoittavat lietteen maatalouskäyttöä. Puhdistamolietteestä käytettiin Suomessa v n. 60% stabiloituna, kompostoituna tai sellaisenaan turpeeseen seostettuna maataloudessa ja viherrakentamisessa (YM 1995, Valtakunnallinen jätesuunnitelma). Lietteiden mädätettyjen ja kalkkistabiloitujen sekä niistä valmistettujen lieteseosten käytön valvonta on tällä hetkellä Valtioneuvoston päätöksen (282/94) perusteella ympäristöministeriön (YM) hallinnon alla, mutta lannoitelailla (232/93) maa ja metsätalousministeriön (MMM) hallinnon alla valvotaan lietekompostien ja niistä valmistettujen kompostimultien maatalouskäyttöä. Valvonnan jakaantuminen kahden eri ministeriön hallintoalojen piiriin on hämmentävää, koska kompostoimatonta lietettä käytetään maataloudessa lannoitevalmisteen tapaan samoin kuin kompostoitunakin. Lisääntyvä lietteiden käyttö maataloudessa ja viherrakentamisessa lisää myös hygieniariskien todennäköisyyttä. Tästä riskistä on vähän käytännön tietoa saatavissa (WRc Ref CO4935, 2000; Christensen ym. 1999). Potentiaalisia riskejä lietteissä ovat erilaiset ihmisille, eläimille tai kasveille tauteja aiheuttavat mikrobit eli pieneliöt. Nämä virukset, bakteerit, sienet, loismadot ja alkueläimet voivat aiheuttaa esim. ihmiselle monenlaisia tartuntatauteja, joista osa voi olla hyvin vakavia, jopa hengenvaarallisia. Lietteeseen näitä taudinaiheuttajia joutuu mm. ihmisten ja eläinten ulosteista, ja lietteen välityksellä ne voivat kulkeutua pellolla tuotettuihin elintarvikkeisiin ja rehuihin, laiduntaviin eläimiin ja esimerkiksi sateiden mukana pinta ja pohjavesiin. Elintarvikeketjussa tämä lisää ihmisiin kohdistuvia tautiriskejä. Taudinaiheuttajia sisältävän kompostin käsittely kompostointikentällä ja levittäminen voi myös 9
11 muodostaa työturvallisuusriskin. Lietteen ja lietevalmisteiden potentiaalisen hygieniariskin arvellaankin lisääntyvän sitä mukaa, kun matkailu lisääntyy ja elintarvikekauppa kansainvälistyy. Lietekompostien ja kompostimultien laadunvalvonnan yhteydessä tuotteiden hygieenisyyttä seurataan indikaattoribakteereja (salmonellat ja enterokokit) analysoimalla. EU:n teettämässä lietteiden hygienisointia tarkastelevassa kirjallisuusselvityksessä (WRc Ref:CO4935; 2000) esitetään meillä käytössä olevien indikaattoriryhmien lisäksi E.coli ja Clostridium perfringensbakteereiden määrittämistä lietteistä ja lietevalmisteista. Lietteiden hygieenisyyttä ei valvota Suomessa, eikä myöskään esim. Ruotsissa (Albihn, 1999), tosin VNp 282/94 4 edellyttää lietteiden käsittelyä ennen maatalouskäyttöä siten, että lietteessä olevien taudinaiheuttajien määrää on merkittävästi vähennetty. Puhdistamolietteissä mahdollisesti esiintyvistä taudinaiheuttajista tässä raportoitavaan tutkimushankkeeseen valittiin kartoitettavaksi alla mainitut eliöryhmät. Ne ovat ns. zoonoottisia taudinaiheuttajia, ts. ne voivat tarttua eläimestä ihmiseen ja päinvastoin. Kasvitautien aiheuttajista kartoitukseen valittiin perunan rengasmädät sekä perunaankeroinen, joiden esiintymistä oli tarkoitus selvittää perunatehtaiden jätevesistä ja lietevalmisteista. Cryptosporidium ja Giardiaalkueläimet; Cryptosporidium parvum ja Giardia duodenalis (G. lamblia) alkueläimet muodostavat ympäristössä kestäviä, infektiivisiä muotoja ookystia (Cryptosporidium) ja kystia (Giardia). Potilas erittää sairautensa aikana (viikko kuukausia) n. 1 milj 1000 milj. ookystaa/kystaa/g ulostetta. Infektioannos on pieni: muutamia kymmeniä ookystia/kystia. Pohjola (1986) selvitti kryptosporidien esiintymistä suomalaisissa suolistoinfektioita sairastavissa potilaissa ja löysi n. 2%:ssa näytteistä Cryptosporidiumin. Terveistä suomalaisista alle 2%:lla löytyy ulosteesta Giardia (Mattila ym. 1992, Keskimäki ym. 2000). Sen sijaan kryptosporidien esiintymistä väestössä ei tunneta. Suomalaiset saavat tartunnan joko kotimaassa (endeemiset tartunnat) tai ulkomailla. Kalikivirukset ovat ehkä yleisin ripulien aiheuttajavirusten ryhmä. Eri kalikiviruksia tiedetään jo nyt löytyvän varsin runsaasti. Ihmisen kalikivirukset jaetaan kahteen sukuun: Sapporonkaltaiset ja Norwalkinkaltaiset. Varsin lyhyessä ajassa Norwalkinkaltaiset kalikivirukset ovat maailmanlaajuisesti osoittautuneet keskeisiksi vesi ja ruokavälitteisten ripuliepidemioiden aiheuttajiksi. Lähes kahden vuoden tehostetussa ruokamyrkytysseurannassa on virologisiin tutkimuksiin maassamme saatu näytteitä kaikkiaan n. sadasta epidemiasta. Joukossa on myös 11 sairaalaepidemiaa, joissa epäiltyä tartuntalähdettä ei ole mainittu. Näytteet on tutkittu elektronimikroskopialla sekä astro ja kaliki (Norwalkinkaltaiset)virukset PCR:llä. Lukuun ottamatta yhtä astrovirusepidemiaa on kalikivirus löytynyt yli puolessa epidemioista. Mikä tekee kalikiviruksesta ylivoimaisen? Eräs tärkeä tekijä on kalikivirusten moninaisuus. Tällä hetkellä ei osata vielä antaa nimeä eri viruksille, mutta erot genomin emäsjärjestyksessä osoittavat selvästi, että viruksia on suuri määrä. Kalikivirusinfektio antaa lisäksi erittäin lyhytkestoisen immuniteetin vain noin 6 kk. Kun tähän lisätään viruksen runsas erittyminen ulosteeseen, sen erittäin suuri lämmön kestävyys (60 o C, 60 min) ja laaja ph:n sietoalue (ph ), voidaan kalikivirusten runsas esiintyminen ymmärtää. Näiden ominaisuuksiensa johdosta kalikivirusten arveltiin myös soveltuvan erinomaisesti tässä tutkimuksessa käytettäväksi malliviruksina. Enterokokit kuuluvat ihmisen suolen normaalifooraan. Ne ovat tyypillisiä opportunistisia taudinaiheuttajia. Niiden taudinaiheuttamiskyky on terveelle ihmiselle pieni, mutta ne voivat aiheuttaa vakavan yleisinfektion henkilöllä, jonka vastustuskyky on alentunut esim. kroonisen sairauden vuoksi. Enterokokkeja on toistakymmentä lajia, joista ihmisellä yleisimmät ovat Enterococcus faecalis (8590%) ja E. faecium (1015%). Antibioottien suhteen enterokokit ovat luon 10
12 nostaan melko herkkiä ampisilliinille ja sen johdannaisille sekä glykopeptidiantibiooteille, kuten vankomysiinille ja teikoplaniinille. E. faeciumkannoissa ampisilliiniresistenssi on kuitenkin viime vuosina lisääntynyt (VRE asiantijatyöryhmä 1997). Avoparsiinia, joka on myös glykopeptidiantibiootti, on Euroopassa pitkään käytetty eläinten rehun lisäaineena. Eurooppalaisten tuotantoeläinten suolistossa on todettu vankomysiinille resistenttejä enterokokkikantoja ja on mahdollista, että ihmisiltä todetut tälle antibiootille herkät kannat ovat olleet peräisin eläimistä, joita on ruokittu avoparsiinipitoisilla rehuilla (VRE asiantijatyöryhmän suositus 1997). Enterokkien vankomysiiniresistenssi on, kuten monet muutkin antibioottiresistenssit, plasmidivälitteinen ominaisuus, joka siirtyy bakteerista toiseen helposti ja nopeasti jopa bakteerisuvusta toiseen. Suomessa vankomysiinille resistentit enterokokkikannat (VRE) ovat vielä harvinaisia. Enterokokkeja käytetään yleisesti indikoimaan ulosteperäistä saastuntaa elintarvike ja vesihygieniassa. Kompostin tilaa arvioitaessa, enterokokkien määrän jäämistä alle 5000 pmy/g, pidetäään yhtenä käyttökelpoisista hygieenisyyden kriteereistä (Kompostityöryhmän mietintö 1992). Salmonellabakteerit voivat aiheuttaa ihmiselle yleisvaarallisen tartuntataudin eli salmonelloosin. Ne eivät kuulu ihmisen eikä tasalämpöisten eläinten suoliston normaaliin mikrobistoon, mutta niitä esiintyy yleisesti jätevesissä. Niiden aiheuttama tauti ilmenee useimmiten eriasteisena suolistoinfektiona, mutta ne voivat aiheuttaa myös vakavia yleisinfektioita. Lisäksi keskimäärin 10% suomalaisista saa jälkitautina ns. reaktiivisen niveltulehduksen (Mattila ym. 1994, 1998). Salmonellat voidaan jakaa antigeenisten ominaisuuksiensa perusteella yli 2400 eri serotyyppiin, jotka eroavat toisistaan myös taudinaiheuttamiskyvyltään. Vuosittain Suomessa todetaan noin 3000 uutta salmonelloositapausta, joista yli kahdessa kolmasosassa tartunta on saatu ulkomaan matkalla. Lisäksi maassamme esiintyy nykyään lähes vuosittain sellaisten salmonellojen aiheuttamia epidemioita, joiden aiheuttajaa ei ole tavattu kotimaisissa tuotantoeläimissä (Zoonoosit Suomessa ). Listeria bakteereita esiintyy yleisesti mm. maaperässä, kasveissa ja jätevesissä. Listeria monocytogenesbakteerin aiheuttamaa listerioosia tavataan sekä ihmisissä että eläimissä. Suomessa diagnosoidaan vuosittain listerioosi noin ihmisellä. Tavallisesti sairastuneilla on jokin vastustuskykyä heikentävä sairaus tai lääkitys. Infektiot ovat usein henkeä uhkaavia. Ajoittaista oireetonta listerian kantajuutta voi esiintyä 26%:lla ihmisistä. Eläimillä listeria aiheuttaa vaihtelevia taudinkuvia, ja eri eläinlajien herkkyys sairastua vaihtelee. Huonolaatuista säilörehua pidetään tärkeimpänä tartunnan lähteenä tuotantoeläimillä. Listeria säilyy lannassa ja maaperässä jopa vuosia, ja voi ympäristön kautta kulkeutua elintarvikeketjuun. Enterohemorragiset Escherichia coli eli EHECbakteerit ovat ryhmä kolibakteereita, jotka voivat aiheuttaa ihmiselle verisen paksunsuolentulehduksen. Noin 10%:lla sairastuneista tauti johtaa hyvin vakaviin jälkitauteihin. EHECbakteerien infektiivinen annos on pieni, jopa vain 10 solua. Taudin levittäjinä ovat toimineet mm. lihatuotteet ja kasvikset. Tunnetuin ryhmän bakteereista kuuluu serotyyppiin O157:H7. Se joutuu ympäristöön tavallisimmin terveiden erittäjäeläinten ulosteiden kautta, mutta myös ihminen voi toimia erittäjänä. E. coli O157 bakteerilla on kyky säilyä maaperässä, vedessä ja lannassa (Wang ym. 1996), mutta sen säilymistä puhdistamolietteissä ei tunneta. Merkittävin tartuntojen lähde on nautakarja. Mykobakteerit ovat yleisiä maaperän bakteereita, joista monet ovat opportunistisia ihmis tai eläinpatogeeneja. Myös apatogeenisina pidetyt kannat ovat yleistyneet jyrkästi 1980 luvulta lähtien Suomessa ihmisten kliinisissä näytteissä. Ne voivat aiheuttaa tuberkuloosia muistuttavan taudin varsinkin heikkokuntoisille ihmisille. Mykobakteerit pystyvät lisääntymää luonnon 11
13 vesissä ja maaperässä tautia aiheuttavina. Suomalaisista luonnonnäytteistä on eristetty useita mykobakteerilajeja. Näistä 10% kuuluu lajeihin, joita on löydetty myös ihmisistä. Maaperän ja vesistöjen todennäköisesti myös puhdistamolietteiden potentiaalisesti patogeenisimmat lajit ovat M. aviumintracellularescrofulaceumkompleksi ja M. malmoence. Perunaankeroiset ovat sukkulamatoihin (Nematoda) kuuluvia perunalla eläviä tuholaisia (Baldwin & MundoOcampo 1991). Niitä on kaksi lajia: keltaperunaankeroinen (Globodera rostochiensis) ja valkoperunaankeroinen (G. pallida). Suomessa keltaperunaankeroinen on yleinen ja esiintymät paikoin runsaita maan eteläosissa, kuitenkin tärkeät siemenperunan tuotantoalueet LänsiSuomessa ovat käytännössä puhtaita alueita tämän ankeroisen suhteen. Suomesta ei perunapelloilta ole valkoperunaankeroista löydetty, vaikka tätä tavataan kaikissa muissa EUmaissa Tanskaa lukuun ottamatta. Valkoperunaankeroisen esiintymät EUmaissa ovat kuitenkin selvästi paikallisempia verrattuna keltaperunaankeroisen esiintymiseen. Perunaankeroiset kehittyvät perunan juurisolukossa, jossa ne imevät soluista ravintoa itselleen. Naarasankeroisen ruumiin takaosa pullistuu vähitellen juuren ulkopuolelle niin, että lopulta ainoastaan pää jää juuren sisälle. Pullistuneeseen takaruumiiseen kehittyy koiraan kanssa parittelun jälkeen n. 500 munaa. Tästä pullistumasta kehittyy naaraan kuoltua ruskea, pallomainen munasäiliö, kysta (ø n. 1 mm), jossa munat voivat säilyä elinkykyisinä vuosia. Toukat murtautuvat ulos kystistä alkukesällä perunan juurista erittyvien aineiden houkuttelemina. Suomessa ehtii ankeroisesta kehittyä kasvukauden aikana yksi sukupolvi. Juurten sisällä eläessään ankeroiset estävät veden ja ravinteiden kulkua juuren solukoissa. Kasvit jäävät pienikokoisiksi ja usein kellastuvat. Perunan juuret jäävät lyhyiksi ja saattavat haaroittua voimakkaasti. Mukuloita tulee vähän ja ne jäävät pienikokoisiksi. Kasvustossa saastuminen näkyy vuosittain laajenevina heikkokasvuisina laikkuina. Perunaankeroista tavataan Euroopan lisäksi kaikissa muissa maanosissa. Se leviää siemenperunan mukana, maaaineksessa, taimien, juurikkaiden ja sipulien mukana, työvälineissä, jalkineissa, käytetyissä säkeissä, laatikoissa ja muissa kuljetusastioissa. Parhaiten leviäminen estetään käyttämällä tervettä siemenperunaa sekä huolehtimalla, että viljelyssä käytettävät koneet ja laitteet on puhdistettu perusteellisesti ja höyrypesty, mikäli niitä on käytetty tilan ulkopuolella tai niillä on käsitelty muiden tuottajien satoa. Perunan vaalea (Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus) ja tumma rengasmätä (Ralstonia solanacearum) ovat perunan bakteeritauteja. Vaaleaa rengasmätää esiintyy Suomen ruokaperunatiloilla, mutta tummaa rengasmätää ei toistaiseksi ole tavattu. Rengasmätäbakteereja voi kulkeutua saastuneita perunoita käsittelevistä teollisuuslaitoksista perunan pesuvesien ja prosessoinnissa syntyvien jätteiden mukana viljelysmaille ja vesistöihin. Näin on tumma rengasmätä todennäköisesti levinnyt muutamissa EU:n jäsenmaissa. Jätevesien ja jätteiden mukana voi rengasmädän lisäksi levitä myös mm. sokerijuurikkaan ritsomania (virustauti), perunaankeroiset ja perunasyöpä (sienitauti). Rengasmädän säilymistä ja tuhoutumista teollisuuden prosesseissa ja jätevesissä ei tunneta riittävästi, koska tautia aiheuttavien bakteerien toteaminen ja tunnistaminen on vaikeaa mm. jätteistä ja komposteista. Leviämisriskiin vaikuttaa mm. kuinka perunoita käsitellään prosessoinnin aikana, minne pesuvedet johdetaan ja miten syntyneitä jätteitä puolestaan käsitellään. EU:ssa on käynnistynyt tutkimushankkeita, joissa selvitetään vaalean (Anon. 1999) ja tumman rengasmädän (Anon. 1998) säilymistä maassa, vedessä, rikkakasveissa, jätteissä jne. Näissä hankkeissa kehitetään mm. rengasmätäbakteerien toteamismenetelmiä em. kohteista. Suomi osallistuu vaalean rengasmädän tutkimukseen. Valmistuvat tutkimustulokset ovat hyödynnettävissä arvioitaessa jätteiden ja jätevesien kasvitautiriskejä 12
14 ja ryhdyttäessä mahdollisesti kartoittamaan rengasmädän esiintymistä kotimaan perunateollisuuden jätteissä. Edellä kuvattujen taudinaiheuttajien kartoittamista ja sen kautta puhdistamolietteiden mahdollisia hygieniariskejä arvioimaan käynnistettiin MMM:n rahoituksella tässä raportoitava pilottiprojekti Puhdistamolietteen ja lietevalmisteiden käyttö maataloudessa. Hygienia ja riskitutkimus. Tässä pilottiprojektissa KTTK:n Kasvinsuojeluosasto otti näytteitä pelkästään perunaankeroisten tutkimiseksi. 13
15 2. TAVOITE Pilottihankkeen tavoitteena oli kartoittaa, missä määrin eläinten ja ihmisen sekä kasvien taudinaiheuttajia esiintyy maatalous ja viherrakentamiskäyttöön menevässä puhdistamolietteessä, stabiloidussa lietteessä, lietevalmisteissa ja lietekomposteissa. Lisäksi tavoitteena oli kehittää laadunvalvontaan tarvittavia analyysimenetelmiä ja saada taustatietoa mahdollisille hallinnollisille päätöksille ja säädösten muutostyöhön. Tutkimuksesta valmistuvan raportin tavoitteena oli toimia LIVAKEtyöryhmälle apuna lietteen käsittelyn vastuualueiden tarkistustyössä sekä lannoitelain ja valvontajärjestelmien uudistamisessa. 14
16 3. MATERIAALI JA MENETELMÄT 3.1. Koejäsenet Tutkimukseen valittiin alueellisille ympäristöviranomaisille tehdyn kyselyn pohjalta kaksitoista (IXII, Taulukko 1) puhdistamoa eri puolilta Suomea, pohjoisin koejäsen oli PohjoisKarjalasta. Jäteveden puhdistusprosessina koejäsenissä oli ns. rinnakkaissaostus, jonka toteuttamistavan perusteella puhdistamot voitiin jakaa kahteen ryhmään 1) biologiskemiallinen typen ja fosforin poisto (IVII) ja 2) kemiallisbiologinen fosforin poisto (VIIIXII). Kolmessa laitoksessa puhdistamoliete stabiloitiin mädättämällä (IIIV) ja yhdessä kalkkistabiloimalla (VIII). Joillakin puhdistamoilla liete luovutettiin peltoviljelyyn sellaisenaan veden poiston jälkeen (IX), heti turpeeseen seostettuna (I ja X) tai turpeeseen seostettuna kolmen kuukauden seisotuksen jälkeen (X). Kompostointia käytettiin lietteen tuotteistamiseen joko raakana veden poiston jälkeen (VVII, XI ja XII) tai mädättämisen ja kuivauksen jälkeen (III ja IV). Yhdellä puhdistamolla (II) mädätetty, kuivattu liete kasattiin mataliin aumoihin ja sen annettiin vanhentua kaksi vuotta ennen luovuttamista peltokäyttöön Näytteiden otto ja käsittely Puhdistamoilta otettiin tarkistetun näytteenottosuunnitelman mukaisesti kolme rinnakkaisnäytettä raa asta käsittelemättömästä (10 l kokoomaerä, joka jaettiin heti viiteen litran erään) ja samalla turpeeseen imeytetystä lietteestä (20 l; jaettu viideksi kolmen litran eräksi). Vastaavasta lietteestä otettiin stabiloinnin (mädätyksen tai kalkkistabiloinnin; viipymät n vrk) jälkeen näytteet huhtitoukokuussa (Taulukko 1, Liitteessä). Kompostoinnin, seisotuksen tai vanhentamisen jälkeen näytteitä on otettu 3 kk ikäisistä lietteistä sekä lokamarraskuun vaihteessa vielä 6 kk:n ikäisistä komposteista (20 l kokoomanäyte, jaettu viideksi kolmen litran eräksi). Näytteet on säilytetty jääkapissa ennen analysointia. Näytteiden otossa noudatettiin KTTK:n näytteidenottoon annettuja ohjeita. KTTK huolehti näytteiden otosta sekä niiden edelleen toimittamisesta muille yhteistyötahoille. Tavoitteena oli saada samasta lieteerästä eri vaiheissa näytteet, mutta tämä tuotti käytännön ongelmia, eikä toteutunut ainakaan koejäsenten II ja VII osalta. Raakalietteiden ja stabiloitujen lietteiden kuivaainepitoisuudet (Taulukko 1 Liitteessä) ovat puhdistamoilta saatuja taustatietoja. Näytteiden ph on mitattu KTTK/MKO:ssa (Taulukko 2 Liitteessä). Kuuden kuukauden ikäisistä komposteista on lisäksi mitattu johtokyky, kuivaaine ja tuhkapitoisuus standardimenetelmin Perunaankeroisen kartoittamiseksi kerättiin näytteitä valvontakäyntien yhteydessä perunateollisuuslaitosten jätevesilietteistä ja komposteista. Näytteitä kertyi yhteensä 23 (Taulukko alla), ja ne olivat peräisin kolmelta eri laitokselta. Maanäytelinkoanalyysejä näytteistä tehtiin yhteensä 72. Taulukko. Perunateollisuuslaitoksilta kerätyt perunaankeroisnäytteet. Laitos Näytelukumäärä Analyysimäärä Näytteen laatu A 6 23 Turvemaata 1 B 8 26 Käsittelyjätteitä 2 C 9 23 Kivennäismaata 3 YHTEENSÄ Osa näytteistä rumpukompostoitu, vanhin näyte 1,5 v. 2 Puhdistamolietettä ja/tai tehtaalta kerättyä peruna ja maaperäistä jätettä (ikä 04 v.) 3 Osa näytteistä perunankuoria ja mädäntynyttä jätettä 15
17 3.3. Analyysimenetelmät Cryptosporidium ja Giardiaalkueläinten määrät lietteestä tutkittiin tämän hankkeen yhteydessä kehitellyllä menetelmällä. Se perustuu immunomagneettiseen alkueläinten kystien/ookystien erotteluun lietteestä, minkä jälkeen kystat/ookystat hajotettiin ja vapautunut DNA puhdistettiin. Näytteet analysoitiin PCR:llä (Giardia, alukepari MAH ja GDH ja Cryptosporidium yksi alukepari). Tulokset varmistettiin spesifisillä DNA koettimilla (RihmanenFinne ym. 2001). Kalikivirusten esiintyminen lietteissä ja lietevalmisteissa tutkittiin PCRtekniikalla. Enterokokit tutkittiin näytteistä KTTK/MKO:n menetelmällä M75701, joka perustuu NMKL:n menetelmään no 68, Kantojen antibioottiresistenssi määritettiin MKO:n menetelmällä M78501, joka perustuu suomalaisen mikrobilääkeresistenssin tutkimusryhmän Finnish Study group for Antimicrobial Resistance (FiRe) standardiin. Testaukseen otettiin kustakin positiivisesta näytteestä viisi enterokokkikantaa. Salmonellat tutkittiin liete ja kompostinäytteistä MKO:n menetelmällä M76101, joka perustuu ISO:n standardiin 6579, Näytteistä todetut S. Typhimurium ja S. Enteritidiskannat faagityypitettiin KTL:ssä (KTL/STYM03, KTL/SENT03). Taulukko 2 tähdellä merkittyjen salmonellakantojen serotyypitys on vahvistettu KTL:ssä (KTL/SALM0). Listeria monocytogenesbakteerin osoittaminen näytteistä tehtiin standardimenetelmän ISO :1996 muunnoksella (EELA 3463) ja Escherichia coli O157:H7bakteerin osoittaminen ISO/DIS 16654:1999 muunnoksella (EELA 3414). Mykobakteerit määritettiin esikäsittelemällä kompostinäyte kuten Iivanainen et al. (1995), alustana Mycobacterium1ja 2 elatusaineputkia (Orion Diagnostica, Espoo). Tunnistamista lajilleen yritettiin rasvahappoanalyysein ja ribotyypaten (Koskinen ym.2000, 2001). Perunaankeroisten kystien erotteluun kompostinäytteistä käytettiin Meku GmbH Erich Pollähne maanäytelinkoa (Soil Sample Extractor). Linko toimii nk. Seinhorstmenetelmällä (vrt. Fenwickkannut) (Seinhorst 1964). Kunkin näytteen linkouksen tuottama materiaali, jossa mm. mahdolliset kystat ovat, tutkittiin mikroskopoimalla Työnjako näytteiden analysoinnissa HY/ Soveltavan kemian ja mikrobiologian laitos: Mykobakteerien analysointimenetelmien kehittäminen liete ja kompostinäytteille, mykobakteerien analysointi ja mahdollinen tunnistaminen. HY/ Virologian laitos: Kalikivirusten analysointimenetelmien kehittely liete ja kompostinäytteille, kalikivirusten analysointi näytteistä. HY/ Elintarvike ja ympäristöhygienian laitos: Cryyptosporidium ja Giardiaalkueläinten analysointi ja menetelmien kehittely liete ja kompostinäytteille EELA: Listeria monocytogenesja Escherichia coli O157bakteerien analyysit. KTL: Salmonellojen faagityypitys, ja osin serotyypitys KTTK/KSO: Perunaankeroisten tutkiminen perunateollisuuden jätevesistä ja komposteista KTTK/MKO: Salmonellojen ja enterokokkien määrittäminen, antibioottiherkkyys ja serotyypitys. Näytteiden haku, esikäsittely ja perusanalyysit. 16
18 4. TULOKSET JA TULOSTEN TARKASTELU 4.1. Menetelmien kehittely Kevään ja kesän 2000 aikana projektin yhteydessä kehitettiin ja kokeiltiin lietteille ja lietevalmisteille (mm. komposteille) soveltuvia menetelmiä. Etenkin kompostien analysoinnissa ilmeni vaikeuksia ja menetelmien lisäkehittelyyn on edelleen tarvetta. Alkueläinten osalta käytettävissä ei ollut menetelmiä, joten projektin aikana kehitettiin IMS PCRpohjainen menetelmä G. duodenaliksen ja C. parvumin toteamiseen jätevesilietteestä. Menetelmän herkkyys on n. 600 kystaa ja n. 100 ookystaa grammaa lietettä kohti (Huom. infektioraja 1 kpl). Siitä huolimatta Giardiaalkueläimiä todettiin kahdeksan jätevedenpuhdistamon lietenäytteissä (8/12) ja kryptosporideja todettiin kolmen jätevedenpuhdistamon näytteissä. (3/12). Tulokset on varmistettu hybridisoimalla PCR tuotteet spesifisillä koettimilla. Menetelmää ei ole saatu useista eri kokeiluista huolimatta toistaiseksi toimimaan kompostoiduille näytteille. Lietteiden osalta analyysimenetelmästä on valmistunut käsikirjoitus: RihmanenFinne R., Ronkainen P. and Hänninen M.L.: Simultaneous detection of Cryptosporidium parvum and Giardia intestinalis from sewage sludge by ICPCR, joka on lähetetty alan tieteelliseen lehteen joulukuussa 2000 hyväksyttäväksi. Kalikivirusten analysointiin pilottihankkeessa käytettiin oletetusti toimivalla näytteen käsittelyja testausmenetelmällä (menetelmän soveltuvuus varmistetaan tutkimuksen seuraavassa vaiheessa). Samoin Mykobakteerien analysointimenetelmiä on projektin aikana kehitelty, samoin eristettyjen kantojen tunnistamista lajilleen (Koskinen ym. 2001) Taudinaiheuttajien esiintyminen lietteissä ja lietevalmisteissa Pilottihankkeen tähän mennessä valmistuneet tulokset on koottuina paikkakunnittain(ixii) Taulukkoon 2 ja 3 (Liite). Cryptosporidium alkueläimiä todettiin neljän jätevedenpuhdistamon (I, II, VI ja VIII) raakalietteistä ja Giardiaalkueläimiä seitsemän (II, IV, V, VI, IX, X ja XII), alkueläimiä löytyi myös kalkkistabiloidusta sekä kaikista mädätetyistä lietteistä. Turvelieteseoksista ja komposteista tiedot puuttuvat, koskei vielä tämän pilottihankkeen aikana saatu kehiteltyä kiinteille näytteille soveltuvaa menetelmää. Kalikiviruksia todettiin niin ikään yli puolesta tutkituista raakalietteistä (I, III, V, VI, VII) sekä kalkkistabiloidusta lietteestä että mädätetystä lietteestä. Myös kolme kuukautta vanhoista komposteista (IV, IX ja XI) ja jopa yhdestä kuusi kuukautta vanhasta (VII) ja kaksi vuotta vanhennetusta lietteestä (II) kalikivirusta todettiin. Suomessa on viimeisen 20 vuoden aikana todettu noin 40 juomaveden välityksellä levinnyttä epidemiaa. Niissä on sairastunut yhteensä yli henkilöä. Suurin osa epidemioista on aiheutunut viemäri ja/tai pintaveden saastuttamasta pohjavedestä. Kalikivirus on viime vuosina osoittautunut merkittävimmäksi näiden epidemioiden aiheuttajaksi. Toisaalta kuitenkin on huomattava, että Giardia ja Crytospridiumalkueläimiä ei aiemmissa epidemioissa ole edes tutkittu. Kyseiset parasiitit ovat muissa maissa aiheuttaneet laajoja juomaveden välityksellä levinneitä epidemioita. Onkin varsin oletettavaa, että myös Suomessa ne ovat aiheuttaneet osan vesiepidemioista, mutta jääneet tutkimusten puutteessa toteamatta. 17
19 Enterokokkien määrä vaihteli näytteissä alle kymmenestä :een pmy/g. Lietteen seostaminen turpeen kanssa (I) ei vaikuttanut näytteistä todettujen enterokokkien määrään. Lietteen stabilointimenetelmistä kalkkistabilointi (VIII) ei vähentänyt enterokokkien määrää. Mädätetyissä (IIIV) lietteissä sen sijaan niiden määrä jäi alle määritystarkkuuden, ja pysyivät alhaisina mädätetyn lietteen kompostoinnin ja vanhentamisen aikana. Kompostointi raakalietteen käsittelymenetelmänä vaikutti enterokkien määrää vähentävästi kahdessa koejäsenessä (VII ja XII), mutta vaikutti päinvastoin kolmessa koejäsenessä (V, VI ja IX). Antibioottiresistenssin testaukseen otettiin jokaisesta näytteestä, missä esiintyi enterokokkeja, viisi enterokokkikantaa tutkittavaksi. Kaikki testattaviksi valitut enterokokkikannat olivat ampisilliiniherkkiä, lukuun ottamatta puhdistamon I raakalietteestä eristettyä yhtä kantaa. Vankomysiinille resistenttejä kantoja löytyi kolmesta testatusta näytteestä (puhdistamoilta V, XI ja XII; Taulukko 2 Liitteessä). Lisäksi yhdeksässä näytteessä todettiin ns. intermediateresistenttejä kantoja, jotka eivät ole selkeästi herkkiä tai resistenttejä vankomysiinille. Resistentit kannat todettiin kompostoiduista näytteistä. Salmonella todettiin kaikista raakalietteistä yhtä lukuun ottamatta (VIII). Mädätetyistä lietteistä 1/3 löytyi salmonellaa (II) samoin kalkkistabiloidusta lietteestä (VIII) ja turvelieteseoksista (I ja X), jopa kolmen kuukauden seisottamisen jälkeenkin (X). Kolme kuukautta vanhoista komposteista ei salmonellaa kuitenkaan löytynyt, eikä myöskään kuuden kuukauden ikäisistä komposteista. Todettujen salmonellatyyppien kirjo oli näytteissä huomattava: 22 eri nimistä salmonellaserotyyppiä ja lisäksi Typhimuriumserotyypin sisällä kolme erilaista faagityyppiä. Nämä kaikki tyypit voivat aiheuttaa ihmiselle yleisvaarallisen tartuntataudin. Jotkut (esim. Typhimurium FT1, Infantis, Agona, Poona) ovat lisäksi levinneet ajoittain erilaisten ruokien välittäminä epidemioina. Suurin osa tyypeistä on kuitenkin ns. ulkomaisia tyyppejä, joita on aikaisemmin tavattu vain satunnaisesti tai ei ollenkaan kotimaisista tuotantoeläimistä, ja joiden ihmiselle aiheuttama infektio on yleensä hankittu jossain ulkomaisessa turistikohteessa. Tässä tutkimuksessa todetut kaksi yleisintä salmonellatyyppiä olivat S. Typhimurium FT104 ja S. Agona, joita molempia todettiin seitsemässä näytteessä. Erittäin merkittävää on, että ensin mainittu, nykyään KeskiEuroopassa yleinen tyyppi, on ns. invasiivinen tyyppi, joka voi aiheuttaa ihmiselle normaalia vakavamman taudinkuvan. Lisäksi tälle tyypille on ominaista, että se on resistentti monille mikrobilääkkeille. Myös tässä tutkimuksessa eristetyt Typhimurium FT104 salmonellat olivat näitä ns. moniresistenttejä kantoja (Liite: Taulukko 3). S. Agonakannat sen sijaan olivat useimmiten herkkiä kaikille tutkituille mikrobilääkkeille. Kyseistä serotyyppiä on esiintynyt kotimaisessa karjassa. Lisäksi puhdistamolta VII löytyi kaikista raakalietenäytteistä S. Enteriditis FT4, joka on tyypillinen ulkomaista alkuperää oleva faagityyppi Suomessa. Näistä kolmesta kannasta kaksi oli moniresistenttejä. Mikrobilääkeresistenssiä esiintyi, jo edellä mainittujen Typhimurium FT104kantojen ohella myös muissa salmonellalöydöksissä. Hälyttävää saattaa olla, että joukossa oli nalidiksiinihapolle resistenttejä salmonellakantoja /Hadar, Panama, Schwarzengrund). Nalidiksiinihapporesistenssi nimittäin ennustaa alentunutta herkkyyttä myös fluorokinoneille, joita käytetään salmonelloosin ensisijaislääkkeinä vakavissa infektiotapauksissa. Listeria monocytogenesbakteeria todettiin kaikkien puhdistamoiden raakalietteistä. Sitä löytyi lietteistä myös turpeeseen seostamisen, mädätyksen ja kalkkistabiloinnin jälkeen sekä vielä kuuden kuukaudenkin kompostoinnin jälkeen kahdelta tutkitulta laitokselta. Escherichia coli O157:H7bakteeria ei tutkituista raakalietteistä eikä lietevalmisteista löydetty. Viime vuosina on kuitenkin vain osa ihmisten enterohemorragisista ripuleista ollut tämän serotyypin aiheuttamia, ja tässä tutkimuksessa 18
20 saatu tulos kuvastaa tutkimuksen aikaista hyvää epidemiologista tilannetta. On kuitenkin muistettava, että Escherichia coli O157:H7 voi kasvuympäristön aiheuttaman stressin vaikutuksesta säilyä elävänä ja tartuntakykyisenä, mutta menettää kykynsä kasvaa keinotekoisella viljelyalustalla (Wang and Doyle, 1997). Mykobakteereita löytyi kaikista tutkituista lietenäytteistä, mikä oli odotettua, koska niitä esiintyy yleisesti maassa ja jätteissä. Eristetyt kannat ovat kaikki opportunistisia taudinaiheuttajia. Pilottihankkeen tulosten perusteella taudinaiheuttajien esiintymiseen raakalietteistä ei näytä vaikuttavan puhdistamolla käytössä oleva puhdistusprosessi. Lietteen stabilointi joko kalkkikäsittelyllä tai mädättämällä ei riittänyt tutkituilla puhdistamoilla tuhoamaan kartoitettuja taudinaiheuttajia lietteestä. Tutkimuksessa oli mukana kolme mädätystä käyttävää puhdistamoa, niistä kahdesta ei salmonellaa eikä enterokokkeja tavattu, mutta alkueläinten kestomuotoja sekä kalikivirusta löytyi edelleen. Tutkimuksessa mukana ollut kalkkistabilointilaitos osoittautui huonosti toimivaksi, taudinaiheuttajien määrä ei käsittelyssä vähentynyt, päinvastoin. Kompostointi mädätyksen jälkeisenä toimenpiteenä näytti riittävän kuudessa kuukaudessa tuhoamaan salmonellat, enterokokit ja listeriat. Samaan tulokseen päästiin tulosten mukaan joillakin puhdistamoilla pelkästään kompostoimalla, mutta joissakin tapauksissa listeriaa ja yhdessä tapauksessa myös kalikivirusta löytyi vielä kuudenkin kuukauden kompostoinnin jälkeen, vaikkei muita taudinaiheuttajia enää todettu. Komposteista ja lieteseoksista ei ollut mahdollista tutkia alkueläinten esiintymistä. Tällä hetkellä KTTK valvoo pelloille ja viherrakentamiseen myytävien/luovutettavien kompostien ja komposteilla lannoitettujen kasvualustojen hygieenistä laatua (MMp60/1994 ja 46/1994). Laadun kriteereinä käytännön valvontatyössä käytetään tässä hankkeessa mukana olleista taudinaiheuttajista kahta Kompostityöryhmän mietinnössään (1992) suosittamaa ns. indikaattoriryhmää: salmonelloja ja enterokokkeja. Tuotteista ei suosituksen mukaan saa löytyä salmonelloja ja enterokokkien määrän on oltava alle 5000 PMY/g tuoretta kompostia. Pilottihankkeen lietekomposteista (6 kk ikäisistä) täytti nämä kriteerit salmonellojen esiintymisen osalta kaikki tutkitut koejäsenet, paitsi puhdistamo V, jonka lietekompostissa enterokokkien määrä ylitti huomattavasti sallitun pitoisuuden. Muista lietevalmisteista kalkkistabiloitu liete (vain yksi edustaja) ei olisi läpäissyt valvonnan kriteereitä, joten sen peltokäyttö olisi kielletty. Samoin käyttökieltoon olisivat joutuneet turpeeseen seostetut peltokäyttöön sijoitetut lietteet puhdistamoilta I ja X. Enterokokkien määrä tutkituissa rinnakkaisnäytteissä vaihteli huomattavasti, jopa raakalietenäytteissä. Tämän perusteella onkin syytä jatkossa selvittää, voidaanko näytteiden välistä hajontaa pienentää näytteiden esikäsittelyn, analyysiin käytettävän näytemäärän tms. avulla. Enterokokkien käyttö jatkossa kompostien hygieenisyyden indikaattorina edellyttää lisäksi huomattavasti enemmän taustatietoa kypsien kompostien enterokkipitoisuuksista. Pilottihankkeessa saatujen tulosten perusteella enterokokkien määrää ei voi sinällään käyttää hygieenisyyden indikaattorina. Myös hygieenisyyden kriteerinä käytettyä kompostointityöryhmän mietinnön rajaarvoa on tulosten perusteella syytä tarkastella kriittisesti Perunaankeroisten esiintyminen lietteessä ja kompostissa Näytteistä, joista osa oli rakenteeltaan kiinteähköä ainesta ja osa enemmän lietemäisessä olomuodossa, ei löytynyt perunaankeroisten kystia. Yhden tutkimuksen kohteena olleen perunateollisuuslaitoksen näytteistä (3 positiivista näytettä) löytyi Heteroderasuvun ankeroisten kystia. Tähän sukuun kuuluu mm. merkittävä sokerijuurikkaan tuholainen, juurikasankeroinen (H. schachtii). Maassa olevien kystien sisällä perunaankeroisten toukat voivat säilyä elossa jopa 28 vuotta (Grain 19
21 ger 1964). Toukkien kuoltua kystien sisällä, itse kystat säilyvät maassa vieläkin kauemmin. Kystat eivät häviä myöskään kompostoinnin seurauksena (Kari Tiilikkala, MTT, suull. tiet.). Tästä voidaan tehdä se johtopäätös, että koska kompostinäytteistä ei löytynyt perunaankeroisten kystia, ei näytteissä niitä ollut myöskään ennen analyysejä. Tätä väittämää tukee edelleen se tosiasia, että osasta näytteitä löytyi Heteroderaankeroisten kystia. Näin ollen negatiivisella tuloksella ei voida todistaa esim. sitä, että perunaankeroisten kystien sisällä olevat toukat häviävät maaaineksesta tai perunasta peräisin olevasta jätteestä kompostoinnin seurauksena. Jos halutaan testata, poistaako kompostointi perunaankeroisten leviämisriskin, täytyy näytteissä varmuudella olla eläviä toukkia sisältäviä kystia ennen kompostointia. Kompostoinnin jälkeisten analyysien tuottamat kystat sitten avataan ja tarkistetaan, ovatko toukat vielä elossa Tulosten arviointi Hankkeessa analysoitu näytemäärä oli pieni, kaikkia käsittelytyyppejä ei ollut kartoituksessa mukana riittävästi eikä näytteitä otettaessa onnistuttu luotettavasti seuraamaan lietteen ikääntymistä/prosessoitumista. Näistä syistä johtuen pilottihankkeen tulokset eivät ole riittäviä luotettavien johtopäätösten tekemiseksi, esim. ohjeistukseksi puhdistamoille lietteen käsittelyyn, mutta osoittavat kyllä lietteiden ja lietevalmisteiden käyttöön maanviljelyssä sisältyvän riskin sekä zoonoottisten taudinaiheuttajien osalta että kasvitautien osalta. Tässä hankkeessa toteutetussa laajuudessa ei aiemmin ole kartoitettu taudinaiheuttajia puhdistamolietteistä eikä niistä valmistetuista lietevalmisteista. Tiilikkalan mukaan (suull. kesk.) kystien sisällä olevat perunaankeroisten toukat kuolevat, kun ne altistuvat 5 minuutiksi 55ºC:een. Ts. toukat kuolevat, mikäli komposti kuumenee riittävästi. Normaalisti, kun kompostointi tehdään oikein, lämpötila nousee tarvittaviin lukemiin ja toukat kystien sisällä kuolevat. Huolella tehty kompostointi vaatii kompostin säännöllistä sekoittamista, jotta lämpötila nousee tasaisesti ja riittävästi kompostin kaikissa osissa. Lämpötilan kehittymisen seuranta on suositeltavaa. 20
22 5. YHTEENVETO Pilottihanke osoitti, etteivät kaikki käytettävissä olevat mikrobiologiset menetelmät sellaisinaan sovellu lietteiden, lietevalmisteiden eivätkä etenkään kompostien analysointiin, vaan vaativat edelleen kehittelyä. Hanke osoitti, että merkittävät elintarvikkeiden tai juomaveden välityksellä leviävät taudinaiheuttajat, kuten salmonellat, listeria, kalikivirus ja alkueläinten kystat ja ookystat, ovat yleisiä suomalaisten jätevedenpuhdistamoiden lietteissä ja että niitä voi esiintyä vielä mädätyksen ja kalkkistabiloinninkin jälkeen. Kartoituksen tuloksena voidaan todeta, että lietteiden terveydelliset ja hygieeniset riskit ovat ilmeisiä ja että lietteiden asianmukaisella käsittelyllä kompostoinnilla ja mädättämisellä voidaan näitä riskejä pienentää. Kasvitautien leviämisriski perunan käsittelyjätteiden kautta on tunnettu, mutta taudinaiheuttajien säilymisestä erilaisissa jätteidenkäsittelyprosesseissa ei ole riittävästi tietoa. Ulkomailta maahantuotu perunamateriaali sisältää riskin tuoda maahamme täysin uusia taudinaiheuttajia. Hanke osoitti selkeästi tutkimustiedon lisätarpeet luotettavan riskinarvioinnin tekemiseksi. Lisätietoa tarvitaan myös eri kompostointimenetelmien tehokkuudesta, kompostivalmisteiden luotettavista laatukriteereistä ja valvontaan käytettävien analyysimenetelmien soveltuvuudesta käytännön valvontatyöhön. 21
23 6. Viiteluettelo Anon The fate, activity and threat of Ralstonia solanacearum; causal agent of potato brownrot in European soils, rhizospheres and water systems. The European Commission. Agriculture and Fisheries Programme FAIRCT Anon Epidemiological studies for control of Clavibacter michiganensis subsp sepedonicus, the causative agent of bacterial ring rot in potato. The European Commission. Agriculture and Fisheries Programme FAIRCT Albin, A Hygienic aspects of organic waste use in agriculture. Teoksessa: Petersen, J. & Petersen, S.O. (toim.) Use of municipal organic waste. Proc. NJF seminar no. 292,November 2325, 1998, Jokioinen, Finland. DIAS report Plant Production no. 13: Baldwin, J.G. & MundoOcampo, M Heteroderinae, cyst and noncystforming nematodes. In: Nickle, W.R. (Ed.). Manual of agricultural nematology. Marcel Dekker, Inc s.. Christensen, K.K., Kron, E. & Carlsbak, M Sanitary aspects of composting biodegrable waste. Towards nordic evaluation model. Tema Nordserien, Nordisk Ministerråd, Köbenhavn. Grainger, J Factors affecting control of the eelworm diseases. Nematologica 10: 524. Iivanainen, E Isolation of mycobacteria from acidic forest soil samples: comparison of culture methods. Journal of Applied Bacteriology 78: Kompostityöryhmän mietintö YM:n ympäristösuojeluosaston työryhmän mietintö 67/1992. Koskinen, R., AliVehmas,T., Kämpfer, P., Laurikkala, M., Tsitko, I., Kostyal, E., Atroshi, F. & SalkinojaSalonen, M Characterization of Sphingomonas isolates from the Finnish and Swedish drinking water distribution networks. Journal of Applied Microbiology 89: Koskinen, R., Laurikkala, M.,. Tsitko, I., AliVehmas, T. & SalkinojaSalonen, M Ribotyping as a method for identification of environmental mycobacteria related to drinking water safety. Environmental Microbiology (Käsikirjoitus). Mattila L, LeirisaloRepo M, Koskimies S, Granfors K, Siitonen A Reactive arthritis following an outbreak of Salmonella infection in Finland. Br J Rheumatol 33: Mattila L, LeirisaloRepo M, Pelkonen P, Koskimies S, Granfors K, Siitonen A Reactive arthritis following an outbreak of Salmonella Bovismorbificans infection. J Infection 36: Mattila L, Siitonen A, Kyrönseppä H, Simula I, Oksanen P, Stenvik M, Salo P, Peltola H, the FinnishMoroccan Study Group Seasonal variation in etiology of travelers diarrhea. J Infect Dis 165: Keskimäki M, Mattila L, Peltola H, Siitonen A Prevalence of Diarrheagenic Escherichia coli in Finns with or without diarrhea during a roundthe world trip. J Clin Microbiol 38:
24 Paatero, P Puhdistamolietteiden hyödyntämis ja loppusijoitusvaihtoehdot sekä niiden vertailu. Suomen ympäristökeskuksen moniste 210. PohjolaStenroos, S Diagnostic and epidemiological aspects of Cryptosporidium infection, a protozoan infection of increasing veterinary public health importance. Academic Diss., Helsinki 97s. Puolanne, J Puhdistamoliete jäte vai raakaaine? Hyötykäytön tulevaisuus. Vesitalous 4. RihmanenFinne, R., Ronkainen, P. and Hänninen, M.L Simultaneous detection of Cryptosporidium parvum and Giardia intestinalis from sewage sludge by ICPCR. (Käsikirjoitus, lähetetty julkaistavaksi). Seinhorst, J. W Methods for the extraction of Heterodera cysts from not previously dried soil samples. Nematologica 10: Wang, G., Zhao, T. & Doyle, M.P Fate of enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 in bovine feces. Applied Environmental Microbiology 62: Wang, G. and Doyle, M. P Survival of Enterohemorragic Escherichia coli O157:H7 in Water. Journal of Food Protection, 61: VREasiantuntijatyöryhmä Ohje vankomysiinille resistenttien enterokokkien torjunnasta. KTL:n julkaisuja C1. WRc Ref: CO Evaluation of sludge treatments for pathogen reduction. Draft Zoonoosit Suomessa , MMM, eläinlääkintä ja elintarvikeosasto,
25 LIITE Taulukko 1. Pilottihankkeessa mukana olleet puhdistamot, näytekoodit ja prosessien perustiedot. Puhdistamo KTTK/MKO Näytekoodi I ( II III IV V VI Huomautukset, käyttötapa Lietteen laatu/ ka % Tiedot puhdistamo ja lietteenkäsittelyprosessista Raaka/5,6% P & Npoisto; sekaliete; Raaka Saostus, kalkin lisäys > 6%ka Raaka Linkous > 23% ka Turvelieteseos Turve/liete: 1:1 (v/v); Turvelieteseos etukuormaajalla allutus Turvelieteseos) Raaka P& Npoisto; sekaliete, Raaka Sakeutus > 5% ka Raaka Mädätys, mesofiilinen, Mädätetty/34% viipymä n. 20 vrk Mädätetty/34% Linkous>30%ka 3 kk Aumassa annettu vanhentua 2 v n.2 v. (>60% ka) Raaka/4,5% P & Npoisto, sekaliete; Raaka Raaka Mädätetty Mädätys, 3637 o C, Mädätetty viipymä 20 vrk 3 kk 6 kk /34% Aumakompostointi; (kuori ja /34% turve) Raaka /4% P & Npoisto; sekaliete; Raaka /3,5% (raakaliete:ylijäämäliete Raaka /34% =1/1); sakeutus (45% ka) Mädätetty/2,7% Mädätys, mesofiilinen, Mädätetty / 4% viipymä n. 20 vrk Mädätetty Suotonauhakuivaus> 1820% 3 kk ka 6 kk /23% Aumakompostointi (tuve ja /30% hake) Raaka/2,6% P & Npoisto; sekaliete; Raaka tiivistys> 24% ka Raaka/2,3% 3 kk Aumakompostointi 6 kk /53% (liete/kuori 1:2) /48% Raaka/0,4% P & Npoisto; sekaliete Raaka/0,4% (30/70%; biologinen Raaka/0,4% ylijäämäliete yliilmastettu); 3 kk 36% ka 6 kk /37% Aumakompostointi (turve ja /39% kuori; allutus, auman kääntäjä) Lieteturveseoksena peltokäyttöön Rekisteröity multana viherrakentamiseen; Rekisteröity multana viherrakentamiseen Yrittäjä kompostoi; rekisteröity multana viherrakentamiseen Yrittäjä kompostoi, rekisteröity viherrakentamiseen Yrittäjä myy, multana viherrakentamiseen 24