Impact of a Small Wastewater Treatment Plant on the Sanitary State of Atmospheric Air

• Autorzy: Jadczyk Piotr , Sówka Izabela , Pawnuk Marcin , Wroniszewska Alicja

Warianty tytułu

PL

Wpływ małej oczyszczalni ścieków na stan sanitarny powietrza atmosferycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Wastewater treatment plants are the source of odour and microorganism emissions to the atmospheric air. Bioaerosol emitted by treatment plants may contain pathogenic microorganisms, antibiotic resistant microorganisms and cause allergies. The aim of the study was to assess the impact of the newly created municipal wastewater treatment plant using the activated sludge method (approx. 20,000 PE, average daily flow of 2,300 m³) on the sanitary state of atmospheric air. Numerous field obstacles (e.g. trees) and natural sources of microorganism emissions to the atmospheric air (e.g. drainage channels) were located in the vicinity of the wastewater treatment plant. Bioaerosol samples (3 replicates) were taken in a wind trail at 10 test stands on the leeward side of the treatment plant and two control stands on the windward side of the treatment plant. Samples were taken by sedimentation on Petri dishes with microbiological mediums. Media was incubated at a temperature appropriate for the type of microorganisms (psychrophilic bacteria, mesophilic bacteria, actinomycetes, mold fungi), and then colonies growing on media were counted. The number of microorganisms per unit volume of air was determined according to the Omelian formula in the Gogoberidze modification. Four series of tests were carried out during the transition months (spring and autumn). The concentration of microorganisms on the leeward side of the treatment plant in the following ranges amouted: psychrophilic bacteria: 156 ± 85 - 6578 ± 1286 cfu/m³, mesophilic bacteria: 87±24 - 6309 ± 1349 cfu/m³, actinomycetes: 0±0 - 719±12 cfu/m³, mold fungi: 52±42 - 4645±425 cfu/m³. These values were similar to those found in the area and in the vicinity of wastewater treatment plants examined by other authors. The concentration of microorganisms in the vicinity of the tested wastewater treatment plant did not show a downward trend as a function of distance from the wastewater treatment plant. This could be due to the presence of other sources of bioaerosol emissions to atmospheric air in the vicinity of the treatment plant (e.g. drainage canals, uncovered soil in plowed fields) and field obstacles that could have affected the movement of air masses (e.g. in-field woodland, forest, embankment Railway). The obtained research results indicate that the emission of bioaerosol from a small wastewater treatment plant, may cause changes in the concentration of microorganisms in the atmospheric air at a level close to natural sources. However, the threats to human health caused by bioaerosol emitted from municipal wastewater may be higher. Therefore, it is justified to monitor the sanitary state of the air and the atmosphere at the wastewater treatment plant and in its vicinity, and conduct research to develop an optimal set of indicator microorganisms of this state.

PL

Oczyszczalnie ścieków są źródłem emisji odorów i mikroorganizmów do powietrza atmosferycznego. Bioaerozol emitowany przez oczyszczalnie może zawierać mikroorganizmy chorobotwórcze, mikroorganizmy oporne na antybiotyki oraz powodować powstawanie alergii. Celem pracy była ocena wpływu nowo powstałej oczyszczalni ścieków komunalnych oczyszczającej je metodą osadu czynnego, (ok. 20000 RLM, średni przepływ dobowy 2300 m³) na stan sanitarny powietrza atmosferycznego. W sąsiedztwie oczyszczalni znajdowały się liczne przeszkody terenowe (np. zadrzewienia) oraz naturalne źródła emisji mikroorganizmów do powietrza atmosferycznego (np. kanały melioracyjne). Próbki bioaerozolu (po 3 powtórzenia) pobierano w smudze wiatru na 10 stanowiskach badawczych po stronie zawietrzenj oczyszczalni i dwóch stanowiskach kontrolnych po stronie nawietrznej oczyszczalni. Próbki pobierano metodą sedymentacyjną na płytki Petriego ze zagaryzowanymi podłożami mikrobiologicznymi. Podłoża inkubowano w temperaturze odpowiedniej dla danego rodzaju mikroorganizmów (bakterie psychrofilne, bakterie mezofilne, promieniowce, grzyby pleśniowe), a potem liczono kolonie rosnące na podłożach. Liczbę mikroorganizmów w jednostce objętości powietrza określano według wzoru Omeliańskiego w modyfikacji Gogoberidze. Wykonano 4 serie badań w miesiącach przejściowych (wiosna i jesień). Stężenia mikroorganizmów po stronie zawietrznej oczyszczalni mieściły się w przedziałach: bakterie psychrofilne: 156±85 - 6578±1286 jtk/m³, bakterie mezofilne: 87±24 - 6309±1349 jtk/m³, promieniowce: 0±0 - 719±12 jtk/m³, grzyby pleśniowe: 52±42 - 4645±425 jtk/m³. Były to wartości zbliżone do stwierdzonych na terenie oraz w sąsiedztwie oczyszczalni ścieków badanych przez innych autorów. Stężenia mikroorganizmów w sąsiedztwie badanej oczyszczalni nie wykazywało tendencji spadkowej w funkcji odległości od oczyszczalni ścieków. Mogło to być spowodowane obecnością w sąsiedztwie oczyszczalni innych źródeł emisji bioaerozolu do powietrza atmosferycznego (np. kanałów melioracyjnych, odkrytej gleby na zaoranych na polach) oraz przeszkód terenowych, które mogły mieć wpływ na przemieszczanie się mas powietrza (np. zadrzewienia śródpolne, las, nasyp kolejowy). Uzyskane wyniki badań wskazują, że emisja bioaerozolu z małej oczyszczalni ścieków, w niektórych przynajmniej przypadka, może powodować zmiany stężenia mikroorganizmów w powietrzu atmosferycznym na poziomie zbliżonym do źródeł naturalnych. Zagrożenia dla zdrowia ludzkiego spowodowane przez bioaerozol emitowany ze ścieków komunalnym mogą być jednak większe. Dlatego uzasadnione jest monitorowanie stanu sanitarnego powietrza atmosferycznego na terenie oczyszczalni ścieków i w ich sąsiedztwie oraz prowadzenie badań nad opracowaniem optymalnego zestawu mikroorganizmów wskaźnikowych tego stanu.

Słowa kluczowe

EN

bioaerosol; bacteria; fungi; air pollution; wastewater treatment

PL

bioaerozol; bakterie; grzyby; zanieczyszczenie powietrza; oczyszczalnia ścieków

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2020
• Tom: Tom 22, cz. 2
• Strony: 927--939
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jadczyk Piotr

• Wrocław University of Technology, Poland

autor

Sówka Izabela

• Wrocław University of Technology, Poland

autor

Pawnuk Marcin

• Wrocław University of Technology, Poland

autor

Wroniszewska Alicja

• Wrocław University of Technology, Poland

Bibliografia

• Breza-Boruta, B. (2010). Ocena mikrobiologicznego zanieczyszczenia ścieków na terenie oczyszczalni ścieków. Water-Environment-Rural areas. 10,3(31), 49-57.
• Budzińska, B., Traczykowski, A., Jurek, A., Szejniuk, B., Michalska, M., Breleć, K. (2013). Wpływ procesów oczyszczania ścieków w technologii SBR na stan sanitarny powietrza atmosferycznego. Rocznik Ochrona Środowiska, 15, 904-923.
• Byliński, H., Gębicki, J., Namieśnik, J. (2019). Evaluation of Health Hazard Due to Emission of Volatile Organic Compounds from Various Processing Units of wastewater treatment plant. International Journal of Environmental Research and Public Health, 16(10), 1712.
• Filipkowska, Z., Janczukowicz, W., Krzemieniewski, M., Pesta, J. (2000). Microbiological Air Pollution in the Surroundings of the Wastewater Treatment Plant with Activated- Sludge Tanks Aerated by Horizontal Rotors. Polish Journal of Environmental Studies, 9(4), 273-280.
• Górny, R.L. (2010). Aerozole biologiczne – rola normatywów higienicznych w ochronie środowiska i zdrowia. Medycyna Środowiskowa, 13, 41-51.
• Huang, J.J., Hu, H.Y, Li, Y., Tang, F., Lu, Y., Wei, B. (2012). Monitoring and evaluation of antibiotic-resistant bacteria at a municipal wastewater treatment plant in China. Environment International, 42, 31-36.
• Kołwzan, B., Jadczyk, P., Pasternak, G., Głuszczak, J., Pawlik, M., Krawczyńska, M., Klein, J., Rybak, J. (2012). Ocena stanu sanitarnego powietrza w otoczeniu wybranej oczyszczalni ścieków. Ochrona Środowiska, 34(2), 9-14.
• Korzeniewska, E. (2011). Emission of bacteria and fungi in the air from wastewater treatment plants – a review. Frontiers Bioscience (Schol Ed), 1(3), 393-407.
• Li, J., Zhou, L., Zhang, X., Dong, L., Yao, M. (2016). Bioaerosol emissions and detection of airborne antibiotic resistance genes from a wastewater treatment plant. Atmospheric Environment, 124, 404-412.
• Michalak, A., Pawlas, K. (2012). Wpływ aerozolu biologicznego z oczyszczalni ścieków na zdrowie pracowników i okolicznych mieszkańców – analiza literaturowa. Medycyna Środowiskowa – Environmental Medicine, 15(4), 116-122.
• Michałkiewicz, M. (2018). Powstawanie, przenoszenie i szkodliwość bioaerozoli emitowanych do powietrza atmosferycznego. Ochrona Środowiska, 40(4), 21-30.
• Michałkiewicz, M., Pruss, A., Dymaczewski, Z., Michalak, J. (2009). Wpływ hermetyzacji wybranych etapów oczyszczania ścieków na mikrobiologiczne zanieczyszczenie powietrza. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN, 58(2), 135-143.
• Osińska, A., Korzeniewska, E., Harnisz, M., Niestępski, S., Jachimowicz, P. (2019). The occurrence of antibiotic-resistant bacteria, including Escherichia coli, in municipal wastewater and river water. E3S Web of Conferences 100, 00061.
• Paśmionka, I. (2019). Assessment of microbial contamination of atmospheric air in a selected wastewater treatment plant. Archives of Environmental Protection, 45(4), 60-67.
• Paśmionka, I. (2020). Evaluation of microbiological quality of atmospheric air in a selected sewage treatment plant in Lesser Poland. Aerobiologia, 36, 249-260.
• PN-89/Z-04008/08. Ochrona czystości powietrza. Pobieranie próbek powietrza atmosferycznego (imisja) do badań mikrobiologicznych metodą aspiracyjną i sedymentacyjną.
• PN-89/Z-04111/01. Ochrona czystości powietrza. Badania mikrobiologiczne. Postanowienia ogólne i zakres normy.
• PN-89/Z-04111/02. Ochrona czystości powietrza. Badania mikrobiologiczne. Oznaczanie liczby bakterii w powietrzu atmosferycznym (imisja) przy pobieraniu próbek metodą aspiracyjną i sedymentacyjną.
• PN-89/Z-04111/03. Ochrona czystości powietrza. Badania mikrobiologiczne. Oznaczanie liczby grzybów mikroskopowych w powietrzu atmosferycznym (imisja) przy pobieraniu próbek metodą aspiracyjną i sedymentacyjną.
• Rizzo, L., Manaia, C., Merlin, C., Schwartz, T., Dagot, C., Ploy, M.C., Michael, I., Fatta- Kassinos, D. (2013). Urban wastewater treatment plants as hotspots for antibiotic resistant bacteria and genes spread into the environment: A review. Science of the Total Environment, 447, 345-360.
• Savin, M., Bierbaum, G., Hammerl, M.S., Heinemann, C., Parcina, M., Sib, E., Voigt, A., Kreyenschmidt, J. (2020). Antibiotic-resistant bacteria and antimicrobial residues in wastewater and process water from German pig slaughterhouses and their receiving municipal wastewater treatment plants. Science of the Total Environment, 727, 138788.
• Sówka, I., Bezyk, Y., Grzelka, A., Miller, U., Pachurka, Ł. (2017). Seasonal odor impact range of selected wastewater treatment plants – modeling studies using Polish reference model. Water Science & Technology, 2, 422-429.
• Sówka, I., Sobczyński, P., Miller, U. (2015). Impact of seasonal variation of odour emission from passive area sources on odour impact range of selected WWTP. Rocznik Ochrona Środowiska, 17(2), 1339-1349.
• Strzelecka, K., Jadczyk, P., Neumann, M. (2004). Rozprzestrzenianie się mikroorganizmów w atmosferze. W: Musialik-Piotrowska A., Rutkowski J.D. (red.). Emisje – zagrożenie – ochrona powietrza. PZITS, Wrocław: 267-272.
• Szyłak-Szydłowski, M., Kulig, A., Miaśkiewicz-Pęska, E. (2016). Seasonal changes in the concentration of airborne bacteria emitted from a large wastewater treatment plant. International Biodeterioration & Biodegradation, 115, 11-16.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).