Autoři
Linda Herbríková, Jana Říhová Ambrožová, Stanislav Gajdoš, Zuzana Sýkorová, Vladimír Todt, Jan Bartáček
Klíčová slova
čistírenské kaly – kalové hospodářství – stabilizace – patogeny – kultivace
Tento příspěvek se zabývá problematikou spojenou s výskytem patogenů v různých typech čistírenských kalů s důrazem na legislativní požadavky na nakládání s kaly. Riziko výskytu patogenů reguluje legislativa, která v poslední době procházela několika změnami a způsobovala tak nesrovnalosti v otázkách vhodnosti technologií z hlediska účinnosti hygienizace. Byly tedy zkoumány technologie a metody, které by mohly snížit riziko šíření patogenů a antibiotické rezistence, s cílem zlepšit nakládání s čistírenskými kaly. Stabilizační procesy byly porovnávány na základě počtů indikátorových organismů určených podle metodického návodu AHEM č. 1/2008 s legislativními kritérii pro použití kalů na zemědělských půdách. V rámci jedné vzorkovací kampaně byl pro stanovení E. coli do kultivačních metod využívající pevné agarové médium m-FC zařazen postup využívající Colilert®. Kromě toho byla studována přítomnost tetracyklin-rezistentních bakterií a míra účinnosti jejich odstranění. Celkově lze z výzkumu říci, že využití stabilizačních procesů v kalovém hospodářství může výrazně snížit riziko šíření patogenů. Anaerobní stabilizace v termofilním režimu se ukázala jako jedna z nejúčinnějších metod pro odstranění patogenů a tetracyklin-rezistentních bakterií. Zároveň bylo zjištěno, že metoda Colilert® je v některých typech čistírenských kalů citlivější pro detekci E. coli. Z toho vyplývá důležitost průběžných aktualizací a zlepšení legislativy a metod detekce patogenů v čistírenských kalech, aby byla zajištěna ochrana zdraví a bezpečnost jak pro člověka, tak pro životní prostředí.
Nakládání s kaly a stávající legislativa v ČR
S rostoucími požadavky na ochranu životního prostředí rostou také nároky na odpadové hospodářství. Čím dál větším zájmem je předcházení vzniku odpadu, jeho minimalizace a recyklace. Zákon č. 541/2020 Sb., o odpadech [1], a prováděcí vyhláška č. 273/2021 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady [2], zavádějí do českého právního řádu odpadovou legislativu EU. Mimo jiné se soustředí na tzv. hierarchii odpadového hospodářství, tj. pravidlo, že skládkování či jiné formy odstranění odpadu jsou až posledním, nejméně preferovaným způsobem nakládání s odpadem. A to především pokud se jedná o biologicky rozložitelný odpad, kam podle Seznamu biologicky rozložitelných odpadů (vyhláška č. 273/2021 Sb.) patří i kal čistírenský [2]. Kalové hospodářství (včetně nakládání s kaly) lze řídit několika způsoby. Současná odpadová politika EU se vyhraňuje proti ukládání odpadů a podporuje jejich minimalizaci a recyklaci v rámci cirkulární ekonomiky [3]. Tento koncept představuje využití odpadu z jedné činnosti jako zdroj pro činnost další, čímž se prodlužuje „život“ produktu. Nabízí se tedy ekologičtější způsob, jak zacházet s kaly, kterým je jejich využití v zemědělství přímou aplikací do půdy nebo kompostováním. V případě kompostů, u kterých je vstupní surovinou čistírenský kal, by se měla laboratorně prokázat jejich mikrobiální nezávadnost. Navzdory prospěšnému vlivu obsahu organické hmoty v kalech při výrobě hnojiv se čím dál větší pozornost věnuje pomnožování patogenních mikroorganismů v takto výživných podmínkách. S cílem předcházet infekcím jsou čistírny odpadních vod (ČOV) nuceny snižovat úroveň patogenů v čistírenských kalech tak, aby vyhovovaly mikrobiologickým parametrům daným legislativou. Podceňovaným problémem jsou také rezistentní mikroorganismy, které se v kalech vyskytují v důsledku přítomnosti nízkých koncentrací antibiotik a dezinfekčních prostředků [4].
Upravené kaly smí být na zemědělské půdě používány podle § 69 odst. 2 zákona č. 541/2020 Sb. pouze při splnění: technických podmínek, přípustného množství kalů použitých na 1 ha a mezních hodnot koncentrací vybraných rizikových látek v kalech stanovených vyhláškou ministerstva. Podle § 59 odst. 1 písm. f) vyhlášky č. 273/2021 Sb. smí na 1 ha být použito nejvýše 5 t sušiny kalů, popřípadě pokud použité kaly obsahují méně než polovinu limitního množství každé ze sledovaných rizikových látek a prvků, může množství kalů dosáhnout 10 t sušiny kalů na 1 ha. Dále musí být splněny: (i) mezní hodnoty koncentrací vybraných rizikových látek v zemědělské půdě; (ii) mezní hodnoty koncentrací těžkých kovů, které smí být přidány do zemědělské půdy za období 10 let; (iii) mikrobiologická kritéria pro použití kalů (viz tab. 1) [1, 2].
Tab. 1. Mikrobiologická kritéria pro použití kalů na zemědělské půdě [1]
Vysvětlivky k tabulce 1: *KTJ … kolonie tvořící jednotku. V případě kalů kategorie I. lze namísto enterokoků stanovit přítomnost Escherichia coli
Na ČOV bývá čistírenský kal zpracováván v kalové lince většinou pomocí tří způsobů stabilizace. Jedná se o vyhnívání, stabilizace vápnem a tepelné zpracování. Vyhnívání je proces, během kterého dochází k částečné přeměně organické hmoty na plyn a stabilizovaný materiál pomocí bakterií, buď v nepřítomnosti kyslíku (anaerobní) nebo za přítomnosti kyslíku (aerobní). Během tohoto procesu jsou eliminovány také patogenní mikroorganismy. Vyhnívání se široce používá u komunálních kalů. Nelze jej však použít u průmyslových kalů, které mohou obsahovat vysoký obsah nerozložitelných látek a chemikálií inhibujících produkci metanu, která je důležitá pro účinnost procesu. Další perspektivní možností je kombinace stabilizačních procesů, jako je vyhnívání s pasterizací nebo s termickým sušením. Souhra těchto technologií se ukazuje být účinnou v produkci hygienicky nezávadného materiálu pro použití na orné půdě [5, 6, 7]. Velmi atraktivní metodou odstranění čistírenských kalů bývá spalování, protože nahrazuje potenciálně nebezpečné skládkování, které Evropská unie jako způsob nakládání s čistírenskými kaly neprosazuje. V ČR je ročně vyprodukováno celkem 196 577 t sušiny kalu (údaj z roku 2021). Z toho 33 % je odstraňováno přímou aplikací a rekultivací, 42 % kompostováním, 7 % skládkováním, 12 % spalováním a 4 % jinak [8].
Patogeny v čistírenských kalech
S ohledem na použití a odstranění čistírenských kalů se označení „patogen“ vztahuje pouze na živé organismy, které se šíří v intestinálním nebo urogenitálním systému člověka, a jsou vylučovány stolicí nebo močí do odpadních vod. Jakékoliv patogenní organismy přítomné v odpadních vodách mohou být přítomné i v čistírenském kalu. Ve splaškových vodách z domácností mohou přitékat na ČOV čtyři hlavní typy patogenních mikroorganismů: viry, bakterie, prvoci a parazitičtí helminti. Detekce jednotlivých patogenních organismů je obtížný a časově náročný úkol, proto se v praxi místo toho používají indikátorové organismy. Pokud je prokázána jejich nepřítomnost, lze s určitou pravděpodobností předpokládat, že se v daném vzorku nevyskytují ani patogenní organismy. Tato souvislost je dána tím, že se indikátorové organismy vyskytují ve vodách ve větších počtech a jsou odolnější vůči vlivům okolního prostředí. Většina evropských předpisů používá jako indikátorový organismus termotolerantní koliformní bakterii Escherichia coli, která je zástupcem čeledi Enterobacteriaceae. Díky znalosti jejího metabolismu, nároků na okolní prostředí, a hlavně indikaci správné aplikace dezinfekčních postupů se používá pro sledování účinnosti hygienizačních technologií pro úpravu bioodpadů. Kromě E. coli je možné pro hodnocení mikrobiologické kvality vody, kalů, kompostů a jiných matric v životním prostředí využívat intestinální enterokoky a salmonely. Výsledné počty patogenů se výrazně liší a závisí na míře odstraněného znečištění, kterého bylo dosaženo při čištění odpadních vod a také na způsobu zpracování kalů [7, 9, 10, 11].
Problémem současné doby, řešeným v souvislosti s hodnocením mikrobiální kvality odpadních vod a následně charakteru čistírenských kalů, je výskyt bakterií rezistentních vůči antibiotikům (ARB) a genů antibiotické rezistence (ARG). Rezistenci vůči antibiotikům lze definovat jako schopnost bakterie přežít účinek inhibiční koncentrace příslušného antibiotika. Suboptimální koncentrace těchto látek se dostávají do životního prostředí odpadními vodami, průsaky nebo splachy ze zemědělských zařízení, což významně přispívá ke stále se zvyšující rezistenci vůči antibiotikům. Termotolerantní koliformní bakterie a E. coli jsou velmi přístupné k ARG a ochotně je šíří i mezi další patogeny vyskytující se v jejich prostředí, a proto představují silné zdravotní riziko [12]. Vzhledem k proměnlivým směsím bakterií, velkému množství živin a výskytu stopových množství antimikrobiálních látek jsou komunální odpadní vody považovány za příznivé pro přežívání i přenos bakteriální rezistence. Příkladem může být tetracyklin, který je široce používaným antibiotikem díky své nízké toxicitě a širokému spektru účinku. Působí bakteriostaticky především proti intracelulárním gramnegativním bakteriím a též proti mnoha druhům grampozitivních bakterií. Jeho účinek na bakterie spočívá ve vazbě na ribozomy a inhibici syntézy proteinů v bakteriální buňce. Účinnost tetracyklinu na cílové mikroorganismy však klesá, protože se objevuje stále větší počet bakterií rezistentních vůči tomuto antibiotiku [13].
Hodnocení různých typů čistírenských kalů
V této studii byly zkoumány čistírenské kaly deseti ČOV disponujících různými technologiemi včetně hygienizace, hodnocení probíhalo v celkem pěti vzorkovacích kampaních let 2021 až 2023. V rámci každé vzorkovací kampaně byl vždy odebírán jeden vzorek kalu z daného stupně technologie. Vyhodnocení počtu mikroorganismů ve vzorcích jednotlivých ČOV bylo rozřazeno podle typu technologie a teplotního stupně, při kterém byl kal stabilizován (viz tab. 2). Kvůli zachování anonymity hodnocených lokalit ČOV není uvedena informace o počtu EO (ekvivalentních obyvatel).
Tab. 2. Přehled čistíren s popisem technologie
Metody stanovení indikátorových mikroorganismů
Pro stanovení zdravotní nezávadnosti vzorku kalu se stanovují termotolerantní koliformní bakterie a Escherichia coli nebo intestinální enterokoky a salmonely. Stanovení je založeno na zachycení mikroorganismů z testovaného podílu vzorku na povrchu selektivního pevného média. Vyhláška č. 273/2021 Sb. uvádí, že pro stanovení hodnot indikátorových mikroorganismů musí být použity výhradně metody uvedené v Katalogu odpadů, tj. ve vyhlášce č. 8/2021 Sb. Postup stanovení jednotlivých indikátorových mikroorganismů se řídí metodickým návodem AHEM č. 1/2008 pro stanovení indikátorových organismů v bioodpadech, upravených bioodpadech, kalech z čistíren odpadních vod, digestátech, substrátech kompostech pomocných růstových prostředcích a podobných matricích [14]. V případě stanovení E. coli byla na podnět publikace Matějů a spol. [15], kromě kultivační metody využívající pevné agarové médium m-FC (princip vychází z ČSN 75 7835 a je uveden v metodice AHEMu č. 1/2008), zařazena do našeho sledování i metoda Colilert® využívající doplňkový substrát. Dalším podnětem pro zařazení této metody byly opakovaně, v rámci několika vzorkovacích kampaní, zjištěné záchyty doprovodného mikrobiomu (mikrobiální populace) rostoucího na m-FC agarovém médiu u některých vzorků čistírenských kalů, a dále nulové záchyty E. coli u hygienizovaných kalů, které jsme si chtěli paralelně ověřit dvěma metodami.
Testování rezistence vůči tetracyklinu
Pro zjištění rezistence vůči širokospektrálnímu antibiotiku tetracyklinu bylo nejprve zjištěno množství termotolerantních koliformních bakterií ve vzorku a poté, zda představují rezervoár rezistence vůči antibiotikům. Byl analyzován výskyt termotolerantních koliformních bakterií při použití média naočkovaného antibiotikem tetracyklinem. Ke stanovení se použilo m-FC agarové médium (ČSN 75 7835), s koncentrací tetracyklinu 16 mg/l. Dávka antibiotika byla zvolena podle studie Græsbøll et al. z roku 2017 [16]. Naočkovaný objem 1 ml vzorku byl rozetřen sterilní Drigalskiho tyčinkou na pevné médium v Petriho miskách a po zaschnutí do média probíhala inkubace v termostatu při teplotě 44,5 ± 0,2 °C po dobu 24 h. Byly vyhodnocovány kolonie sytě modrého zbarvení, hodnocené v tomto testu jako termotolerantní koliformní bakterie rezistentní vůči antibiotiku tetracyklinu [14].
Výsledky a diskuse
V rámci projektu byla provedena mikrobiologická analýza čistírenských kalů různých technologií s cílem:
- stanovit množství mikroorganismů ve vzorcích kalu podle metodického návodu AHEM č. 1/2008 vydané SZÚ v Praze [14];
- porovnat účinnosti odstranění patogenů jednotlivých technologických procesů;
- porovnat množství termotolerantních koliformních bakterií ve vzorku kalu a termotolerantních koliformních bakterií rezistentních vůči antibiotiku tetracyklinu.
Vzhledem k tomu, že byl kultivačně hodnocen vždy jeden vzorek kalu z dané technologie ČOV, byl pro hodnocení účinnosti odstranění mikroorganismů (viz tab. 1) použit limit <5·103 KTJ/g pro enterokoky a současně i pro E. coli. Náš projekt probíhal od roku 2021, proto byla zohledněna přítomnost termotolerantních koliformních bakterií, i když se jejich hodnocení podle revidovaného předpisu vyhlášky č. 273/2021 Sb. od 1. 1. 2023 nevyžaduje.
Mnohonásobné převýšení legislativního limitu pro „Kal kategorie 1“ (<5·103 KTJ/g) hodnocených mikrobiologických ukazatelů bylo patrné hned u několika ČOV, a to nejvýrazněji u aerobní stabilizace a anaerobní stabilizace v mezofilním stupni. Výjimku tvoří anaerobní stabilizace v termofilním stupni nebo v mezofilním stupni s přidruženou hygienickou koncovkou, jako je vápnění (dávkování páleného vápna do odvodněného kalu) nebo sušení (pro dostatečnou hygienizaci je kal sušen při teplotě 120 °C). K největšímu odstranění indikátorových organismů naopak došlo u mezofilní stabilizace s přičleněnou pasterizací. Ta spočívá v ohřevu kalu na teplotu 65 °C ještě před vyhnívací nádrží, kde již oslabené patogeny v redukovaném počtu nejsou schopny soutěžit o substrát s anaerobní biomasou a odumírají. Autotermní termofilní aerobní stabilizace (ATAS), kdy je k ohřevu kalů v reaktoru na teplotu zajišťující hygienizaci využíván čistý kyslík, se ukázala být taktéž velmi účinná a splňující legislativní požadavky podle vyhlášky č. 273/2021 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady. Obecně docházelo při technologiích využívajících vyšší teplotní režimy k významně vyšším účinnostem v odstranění patogenů v porovnání s mezofilní stabilizací. Z monitoringu a výsledků mikrobiologických rozborů tedy vyplývá, že klíčovým parametrem pro dosažení dostatečné hygienizace kalu je teplota. V dnešní době drahých energií ovšem není přechod čistíren na termofilní režimy často uskutečnitelný. Levnější variantou by tedy mohla být teplotně fázovaná anaerobní stabilizace. První stupeň této technologie je provozován za termofilních podmínek, druhý stupeň za mezofilních podmínek, přičemž dochází k dostatečnému hygienizačnímu účinku pro aplikaci na zemědělskou půdu [17].
Pro potřeby prezentace výsledků počtů indikátorových mikroorganismů v rámci pěti vzorkovacích kampaní byla zvolena jedna ČOV. U této ČOV G (viz tab. 1) je hygienizací proces anaerobní stabilizace v termofilním stupni. Hodnocený kal splňuje legislativní požadavky na množství E. coli a enterokoků pro aplikaci na zemědělské půdy (viz obr. 1). Na ČOV G je digesce prováděna ve dvou stupních technologické linky. Již po prvním stupni při teplotě 55 °C došlo k snížení počtu patogenů o několik logaritmických řádů a ve čtyřech z pěti případů nedošlo k detekci termotolerantních koliformních bakterií ve vzorku na výstupu. Toto zjištění koreluje se studií uvádějící podobné výsledky, kde nebyly detekovány žádné koliformní bakterie ani E. coli na odtoku po celou dobu 18 měsíců provozu čistírny [18]. Nález salmonel byl negativní ve všech vzorcích na výstupu z technologie. V několika případech došlo k detekci většího množství enterokoků oproti termotolerantním koliformním bakteriím, které jsou tradičně používány jako indikátory fekálního znečištění. Enterokoky se vyskytují výhradně v trávicím traktu zvířat a lidí a jejich výskyt v odpadních vodách může být přímým indikátorem fekální kontaminace. Navíc jsou to grampozitivní bakterie, které jsou rezistentnější vůči podmínkám prostředí, než např. E. coli. Z výsledků se tedy potvrzuje, že detekce enterokoků v kalu je důležitá pro posouzení účinnosti stabilizačních procesů [19].
Obr. 1. Množství patogenů ve vzorcích kalu ČOV G – anaerobní stabilizace v termofilním stupni s vyznačenými limitními hodnotami mikrobiologických kritérií (TKOLI – termotolerantní koliformní bakterie, ECOLI – E. coli, ENTERO – enterokoky)
Celkově bylo zjištěno, že anaerobní stabilizace v termofilním režimu může být účinným způsobem odstranění patogenních mikroorganismů. Je však nutno podotknout, že účinnost se může lišit v závislosti na specifických podmínkách a faktorech, jako je teplota, doba udržování kalu v anaerobním prostředí, vstupní koncentrace mikroorganismů a další proměnné [20]. I když je proces anaerobní stabilizace v termofilním režimu účinným způsobem odstraňování patogenních mikroorganismů, stále může existovat riziko jejich regenerace a šíření, pokud se kal dostane do prostředí, kde se mikroorganismy mohou opět regenerovat a množit. Proto by podle některých názorů mělo být riziko regenerace patogenních mikroorganismů bráno v úvahu při následném nakládáním s čistírenskými kaly [21].
V rámci jedné vzorkovací kampaně hodnocených ČOV byly v kalech různých typů (odvodněný, neodvodněný, hygienizovaný) stanoveny termotolerantní koliformní bakterie a E. coli kultivačně na pevném agarovém m-FC médiu a pomocí doplňkového substrátu Colilert®. Přehled výsledků kultivačních stanovení patogenů uvádí tab. 3.
Tab. 3. Výsledky paralelních stanovení Escherichia coli ve vzorcích různých typů čistírenských kalů
Vysvětlivky k tabulce 3: Výsledky kultivačních stanovení jsou uváděné v jednotkách KTJ (MPN) na 1 g čistírenského kalu. Vzorky 1-8 – kal neodvodněný; 9-17 – kal odvodněný; 18-30 – kal hygienizovaný. TKOLI = termotolerantní koliformní bakterie; ECOLI = E. coli; ENTERO = enterokoky; SAL = salmonely; + = pozitivní nález; DM = doprovodný mikrobiom; KOLI = koliformní bakterie
Jak je patrné z výsledků kultivačních stanovení patogenů (viz tab. 3), jsou výsledky stanovení poskytnuté metodou Colilert® u některých kalů podobné výsledkům stanovení klasickou kultivační metodou na pevném agarovém m-FC médiu. Nicméně, u odvodněných a hygienizovaných kalů jsou počty MPN/g kalu stanovené metodou Colilert® vyšší, než počty KTJ/g stanovené kultivačně na pevném m-FC médiu. Je možné se domnívat, že citlivost metody Colilert® je v tomto případě dána principem stanovení, na kterém je metoda založená. Přítomné bakterie jsou kultivované v tekutém médiu, a tudíž mají i čas na resuscitaci a případné pomnožení. Tuto skutečnost by bylo vhodné zohlednit při hodnocení hygienické nezávadnosti některých typů čistírenských kalů, např. hygienizovaných.
Výsledky z hodnocení počtu přítomných termotolerantních koliformních bakterií ve vzorku kalu a termotolerantních koliformních bakterií rezistentních vůči antibiotiku tetracyklinu potvrzují výskyt antibiotické rezistence ve vzorcích na ČOV G. Na obr. 2 jsou zobrazeny průměrné hodnoty množství termotolerantních koliformních bakterií (TKOLI) a E. coli (ECOLI) ze čtyř měření, spolu s naměřenými průměrnými hodnotami tetracyklinrezistentních termotolerantních koliformních bakterií (TKOLI-TR) a tetracyklinrezistentních E. coli (ECOLI-TR). Chybové úsečky znázorňují procentuální směrodatnou odchylku. Ani v jednom z případů však nebyly v posledním vzorku „Nátok na odvodnění“ (viz obr. 2) nalezeny TKOLI-TR ani ECOLI-TR. To naznačuje, že je anaerobní stabilizace v termofilním stupni schopná odstranit i vybrané rezistentní patogeny. Jelikož byl experiment zaměřen pouze na výše zmíněné patogeny a žádné jiné, nabízí se otázka, jestli toto zjištění deklaruje, že je čistírna účinná v odstranění veškerých bakterií rezistentních vůči antibiotikům (ARB). Tetracyklin použitý v tomto experimentu byl volen na základě šíře jeho účinků a významu rezistence vůči němu, jeho koncentrace v kalu nebyla sledována.
Obr. 2. Testování rezistence vůči tetracyklinu ČOV G – Množství termotolerantních koliformních bakterií (TKOLI), E. coli (ECOLI), tetracyklin-rezistentních termotolerantních koliformní bakterií (TKOLI-TR) a tetracyklin-rezistentních E. coli (ECOLI-TR)
Antibiotická rezistence je závažný problém se stále zřetelnějšími negativními dopady na lidské zdraví a životní prostředí [22]. Existují však možnosti minimalizace rizik šíření rezistence na ČOV, jako jsou optimalizace procesů čištění odpadních vod nebo implementace nových technologií a postupů [23]. To by mohlo vést minimálně ke zvýšení zájmu a povědomí o problému, a případně i k posílení plánu monitoringu a sledovaných parametrů. Takto komplexní problematika by nicméně vyžadovala především intenzivní výzkum perspektivních přístupů v současném odstraňování antibiotik a genů antibiotické rezistence (ARG). Dále pečlivé posouzení různých faktorů jako je technická proveditelnost, finanční dopady, možné konflikty s existujícími regulacemi při zařazení antibiotické rezistence na ČOV vod do legislativních předpisů.
Závěr
Uvolněním mikrobiologických limitů od 1. 1. 2023 pro kaly aplikované na zemědělskou půdu nesplňuje ČR podmínky dané směrnicí Rady 86/278/EHS o ochraně životního prostředí a zejména půdy při používání kalů z čistíren odpadních vod v zemědělství.
Jako nevhodné stabilizační procesy pro následné využití kalů na zemědělských půdách se v této studii ukázaly být aerobní stabilizace a anaerobní stabilizace v mezofilním stupni. Výsledky rozborů u těchto čistíren nesplňovaly přísnější legislativní požadavky na množství patogenů ve vzorku na výstupu pro „Kal kategorie 1“ podle vyhlášky č. 273/2021 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady. Naopak velmi účinnými technologiemi s detekovanými nulovými hodnotami ve výstupních vzorcích byly autotermní termofilní aerobní stabilizace (ATAS), anaerobní stabilizace v mezofilním stupni s přidruženou pasterizací a také anaerobní stabilizace v termofilním stupni. Tyto technologie však nejsou na běžné ČOV rozšířené, a pokud tedy chce provozovatel čistírny využívat kal na zemědělských půdách, musí ke stávající kalové lince přidružit technologii hygienizace, jako jsou vápnění, sušení nebo již zmíněná pasterizace. V opačném případě je nucen najít jiné využití pro čistírenský kal, jako je například kompostování.
Nabízí se otázka, zda zařadit ukazatele antibiotické rezistence na ČOV do legislativních předpisů ke kontrole a monitorování této problematiky.
V kalu vybrané čistírny byly opakovaně zjištěny počty bakterií rezistentních vůči tetracyklinu. Na výstupu z kalového hospodářství však k žádnému nálezu nedošlo. Anaerobní stabilizace v termofilním stupni se tedy prokázala být velmi účinná v odstranění jak patogenních mikroorganismů, tak bakterií rezistentních vůči tetracyklinu. Další výzkumnou otázkou je, zda provádět monitoring zaměřený i na jiné druhy mikroorganismů, např. Staphylococcus aureus, Bacillus sp., Pseudomonas aeruginosa zejména z pohledu jejich vnosu do problematiky spojené s antibiotickou rezistencí, a také na rezistenci vůči jiným antibiotikům. V tomto směru by bylo zapotřebí provést rozsáhlejší monitoring.
Poděkování: Publikace byla zpracována v rámci projektu TAČR SS01020112 „ARG Tech“–Technologie pro odstranění antibiotické resistence z čistírenských kalů aplikovaných v zemědělství sledování provozních technologií vybraných lokalit.
Literatura/References
[1] Zákon č. 541/2020 Sb., o odpadech. Znění od 1. 2. 2022. In: Zákony pro lidi.cz [online]. © AION CS 2010-2022 [cit. 10. 4. 2022]. Dostupné z: www.zakonyprolidi.cz/cs/2020-541#p67-2. [2] Vyhláška č. 273/2021 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady Znění od 9. 4. 2022. In: Zákony pro lidi.cz [online]. © AION CS 2010-2022 [cit. 10. 4. 2022]. Dostupné z www.zakonyprolidi.cz/cs/2021-273#p43-1. [3] Deselnicu, D. C., et al. Towards a circular economy–a zero waste programme for Europe. in International Conference on Advanced Materials and Systems (ICAMS). 2018. The National Research & Development Institute for Textiles and Leather-INCDTP. [4] Zhang, Ye, et al. „Subinhibitory concentrations of disinfectants promote the horizontal transfer of multidrug resistance genes within and across genera.“ Environmental Science & Technology 51.1 (2017): 570580. [5] Werther, J.; Ogada, T. Sewage sludge combustion. Progress in Energy and Combustion Science, 1999. 25 (1): p. 55–116. [6] Rorat, A., et al., Sanitary and environmental aspects of sewage sludge management. Industrial and Municipal Sludge, 2019: p. 155–180. [7] Arthurson, V., Proper sanitization of sewage sludge: a critical issue for a sustainable society. Applied and environmental microbiology, 2008. 74 (17): p. 5267–5275. [8] Český statistický úřad, Životní prostředí – Produkce kalů v ČOV a způsob jejich zneškodnění [online], in STATISTICKÁ ROČENKA České republiky 2021. ISBN 978-80-250-3167-4. Dostupné z www.czso.cz/csu/czso/3-zivotni-prostredi-4z1x5kvfyw [9] USEPA, Environmental regulations and technology: Control of pathogens and vector attraction in sewage sludge. United States Environment Protection Agency, Cincinnati, OH, 2003. [10] Straub, T. M.; Pepper, I. L.; Gerba, C. P. Hazards from pathogenic microorganisms in land-disposed sewage sludge. Reviews of environmental contamination and toxicology, 1993: p. 55–91. [11] Říhová Ambrožová, J., Mikrobiologie v technologii vod. 1. vyd. Vysoká škola chemicko-technologická v Praze. Praha 2004. Str. 186. ISBN 80-7080-534-X. [12] Mishra, M., et al., Multi-Drug Resistant Coliform: Water Sanitary Standards and Health Hazards. Frontiers in Pharmacology, 2018. 9. [13] Speer, B. S.; Shoemaker, N. B.; Salyers, A. A. Bacterial resistance to tetracycline: mechanisms, transfer, and clinical significance. Clinical microbiology reviews, 1992. 5 (4): p. 387–399. [14] Matějů, L., Metodický návod pro stanovení indikátorových organismů v bioodpadech, upravených bioodpadech, kalech z čistíren odpadních vod, digestátech, substrátech, kompostech, pomocných růstových prostředcích a podobných matricích. Acta Hygienica, Epidemiologica et Microbiologica, Praha SZÚ, AHEM 1, 2008. 1: p. 53, ISBN 1804-9613. [15] Matějů, L., Štěpánková, M., Kořínková, M., Drahošová, Z., Matoušková, N. Porovnání metod stanovení E. coli v odpadech. Sborník Vodárenská biologie 2023, 9.-10. února 2023, Praha, Česká republika, Říhová Ambrožová Jana, Petráková Kánská Klára (Edit.):150–154. [16] Græsbøll, K., et al., Effect of Tetracycline Dose and Treatment Mode on Selection of Resistant Coliform Bacteria in Nursery Pigs. Applied and environmental microbiology, 2017. 83 (12): p. e00538 [17] Riau, V.; De la Rubia M. A., M.; Pérez, M. Assessment of solid retention time of a temperature phased anaerobic digestion system on performance and final sludge characteristics. Journal of Chemical Technology & Biotechnology 87.8 (2012): 1074–1082. [18] Lloret, Eva, et al. „Semi full-scale thermophilic anaerobic digestion (TAnD) for advanced treatment of sewage sludge: Stabilization process and pathogen reduction.“ Chemical Engineering Journal 232 (2013): 42–50. [19] Hussain, Mushtaq, et al. „Enterococci vs coliforms as a possible fecal contamination indicator: baseline data for Karachi.“ Pak J Pharm Sci 20.2 (2007): 107–11. [20] Liew, Chin Seng, et al. „A review on recent disposal of hazardous sewage sludge via anaerobic digestion and novel composting.“ Journal of hazardous materials 423 (2022): 126995. [21] Zhao, Qian, and Yu Liu. „Is anaerobic digestion a reliable barrier for deactivation of pathogens in biosludge?.“ Science of the total environment 668 (2019): 893–902. [22] Friedman, N. Deborah, Elizabeth Temkin, and Yehuda Carmeli. „The negative impact of antibiotic resistance.“ Clinical Microbiology and Infection 22.5 (2016): 416–422. [23] Mutuku, Ch.; Gazdag, Z.; Melegh. S. Occurrence of antibiotics and bacterial resistance genes in wastewater: Resistance mechanisms and antimicrobial resistance control approaches. World Journal of Microbiology and Biotechnology 38.9 (2022): 152.
Linda Herbríková1)
doc. RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D.1)
Ing. Bc. Stanislav Gajdoš1)
Ing. Zuzana Sýkorová2)
Ing. Vladimír Todt2)
prof. Ing. Jan Bartáček, Ph.D.1)
1)VŠCHT
Technická 3
166 28 Praha 6
linda.herbrikova()vscht.cz
2)Pražské vodovody a kanalizace, a.s.
Ke Kablu 971/1
Hostivař
102 00 Praha 10