Biological Composition of Sewage Sludge in the Aspect of Threats to the Natural Environment

• Autorzy: Bień J. , Nowak D.

Identyfikatory

DOI

10.2478/aep-2014-0040

Warianty tytułu

PL

Skład biologiczny osadów ściekowych w aspekcie zagrożeń dla środowiska przyrodniczego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the prerequisites for sustainable development is integrated waste management, including sewage sludge. Besides its good fertilization properties, sewage sludge, which is an inevitable by-product of sewage treatment, accumulates toxic chemical substances and dangerous pathogenic and toxicogenic organisms. Uncontrolled introduction of sewage sludge into soil might pose a serious threat to food chain and natural soil microflora. This in effect might disturb the ecological balance in a particular ecosystem. This study presents author’s own investigations of the sanitary conditions of sewage sludge and the conditions after the processes of aerobic and anaerobic stabilization. The investigated sewage sludge originated from a municipal wastewater treatment plant. The sewage sludge samples were transferred onto proliferation and diagnostic media. The results of the analysis obtained in this study confirmed that sewage sludge is a material which is rich in microorganisms, including pathogenic bacterial species such as: Escherichia coli and Salmonella typhimurium. Mycological tests demonstrated that sewage sludge is a material which is conducive to proliferation of yeast-like and mould-like fungi, among which both pathogenic and toxinogenic species can be present. Quantitative analysis of the investigated sewage sludge demonstrated that the processes of stabilization reduce the content of microorganisms but they do not guarantee product safety in sanitary terms. A huge variability and variety of biological composition points to the need for further research in the field of sanitary characteristics of sewage sludge and survival rate in microorganisms from different types of sewage sludge.

PL

Jednym z warunków zrównoważonego rozwoju jest zintegrowana gospodarka odpadami, w tym osadami ściekowymi. Osady ściekowe jako nieodłączny produkt oczyszczania ścieków, obok walorów nawozowych kumulują toksyczne substancje chemiczne, oraz groźne organizmy chorobotwórcze i toksynotwórcze. Niekontrolowane wprowadzanie osadów do środowiska glebowego może stanowić poważne zagrożenie dla łańcucha pokarmowego oraz dla naturalnej mikroflory glebowej, co w efekcie może zakłócić równowagę ekologiczną danego ekosystemu. W pracy przedstawiono badania własne nad stanem sanitarnym osadów surowych oraz po procesach stabilizacji tlenowej i beztlenowej, pochodzących z komunalnej oczyszczalni ścieków. Próby osadów były wysiewane na podłoża namnażające oraz diagnostyczne. Uzyskane wyniki analiz potwierdzają, że osady ściekowe są środowiskiem bogato zasiedlonym przez mikroorganizmy, w tym chorobotwórcze gatunki bakterii takie jak: Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Proteus mirabilis. Analizy mykologiczne wskazują, że osady ściekowe są środowiskiem sprzyjającym rozmnażaniu się grzybów drożdżopodobnych jak i pleśniowych, wśród których mogą być obecne zarówno gatunki potencjalnie chorobotwórcze jak i toksynotwórcze. Analiza ilościowa badanych osadów wskazuje jednoznacznie, że procesy stabilizacji obniżają zawartość mikroorganizmów, ale nie gwarantują produktu bezpiecznego pod względem sanitarnym. Duża zmienność i różnorodność składu biologicznego osadów ściekowych wskazuje na potrzebę kontynuowania badań w zakresie charakterystyki sanitarnej osadów, jak również przeżywalności drobnoustrojów w różnych typach osadów ściekowych.

Słowa kluczowe

EN

sewage sludge; pathogenic bacteria; pathogenic fungi; toxicogenic fungi; mycotoxins

PL

osad ściekowy; bakterie chorobotwórcze; grzyby chorobotwórcze; grzyby toksynotwórcze; mykotoksyny

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 40, no. 4
• Strony: 79--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., tab.

Twórcy

autor

Bień J.

• Department of Environmental Engineering and Biotechnology, Czestochowa University of Technology J.H. Dąbrowskiego 73 42-201 Częstochowa

autor

Nowak D.

• Department of Environmental Engineering and Biotechnology, Czestochowa University of Technology J.H. Dąbrowskiego 73 42-201 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Bennett, J.W. & Klich, M. (2003). Mycotoxins, Clinical Microbiology Reviews, 36, 497–516.
• [2] Budzińska, K., Jure, A., Michalska, M., Berleć, K. & Szejniuk, B. (2009). Dynamika zmian mikrofl ory bakteryjnej w składowanych osadach ściekowych. Rocznik Ochrony Środowiska, 11, 1157–1164.
• [3] Cyprowski, M., Sowiak, M., Soroka, P.M., Buczyńska, A., Kozajda, A. & Szadkowska-Stańczyk, I. (2008). Ocena zawodowej ekspozycji na aerozole grzybowe w oczyszczalniach ścieków. Medycyna Pracy, 59, 5, 365–371.
• [4] Czerwiecki, L. (1997). Mikotoksyny w żywności, jako czynnik zagrożenia zdrowotnego. Żywność, Żywienie a Zdrowie, 4, 293–300.
• [5] Dąbrowska L. & Rosińska A. (2011). Heavy metals and PCBs in sewage sludge during thermophilic digestion process. Archives of Environmental Protection, 37, 3, 3–13.
• [6] Dworecka-Kaszak, B. (2004). Dermatophytes. Kertatophylic fungi and their role in environment – the anvantage and menace. Med. Mycol. 4, 317–322.
• [7] Grajewski, J., Szczepaniak, K. & Miklaszewska, B. (2002). Patogenne pleśnie i mikotoksyny w artykułach rolno-spożywczych i środowisku. [In:] VI Międzynarodowa Konferencja Naukowa „Mikotoksyny w środowisku człowieka i zwierząt”, Bydgoszcz, 127.
• [8] Jawetz, E., Melnik, J.L. & Adalberg, E.A. (1991). Przegląd mikrobiologii lekarskiej. PZWL, Warszawa 1991.
• [9] Kaźmierczuk, M. & Kalisz, L. (2008). A Proposal for Extending Biological Criteria Applied in Sanitary Control of Sewage Sludge Intended for Agricultural Use, Polish Journal of Environmental Studies, 17, 5, 721–726.
• [10] Korbas, M. & Horoszkiewicz-Janka, J. (2007). Znaczenie i możliwości ograniczenia szkodliwych metabolitów pochodzenia grzybowego, Postępy w Ochronie Roślin, 47, 2, 141–148.
• [11] Kurnatowska, A. & Kurnatowski, P. (2008). The diagnostic methods applied in mycology. Annals of Parasitology, 54, 3, 177–185.
• [12] Ociepa, A., Pruszek, K., Lach, J. & Ociepa, E. (2008). Wpływ długotrwałego nawożenia gleb obornikiem i osadem ściekowym na wzrost zawartości metali ciężkich w glebach, Ecological Chemistry and Engineering S, 15, 1, 103–109.
• [13] Pittet, A. (1998). Natural occurrence of mycotoxins in foods and feeds – an updated review, Revue De Medecine Veterinaire, 149, 6, 479–492.
• [14] Rocznik Statystyczny Ochrona Środowiska, GUS 2012.
• [15] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 13 lipca 2010 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych, Dziennik Ustaw 2010 nr 137.
• [16] Saleem, M., Al-Malack, M.H. & Bukhari, A. (2001). Seasonal variations in the microbial population density present in biological sludge, Environmental Technology 22, 255–259.
• [17] Stańczyk-Mazanek, E. & Sobik-Szołtysek, J. (2010). Investigation of the accumulation of heavy metals in soils and flotation discards fertilized with selected sewage sludge, Polish Journal of Environmental Studies, 2, 221−224.
• [18] Stańczyk-Mazanek, E., Nalewajka, T. & Zabochnicka, M. (2012). Drug-Resistant Microorganisms in soils fertilized with sewage sludge. Archives of Environmental Protection, 38, 1, 97–102.
• [19] Strauch, D. (1991). Survival of pathogenic microorganisms and parasites in excreta, manure and sewage sludge, Scientifi c and Technical Review, 10, 3, 813–846.
• [20] Strauch, D. (1998). Pathogenic microorganisms in sludge. Anaerobic digestion and disinfection methods to make sludge usable as a fertilizer, Eur. Water Manage., 1, 12–26.
• [21] Task Force Report (2003). Mycotoxins: Risk in Plant, Animal and Human Systems. Council for Agricultural Science and Technology, Ames, Iowa, USA 2003.
• [22] Virella, G. (1999). Mikrobiologia i choroby zakaźne. Elsevier Urban & Partner, Wrocław 1999.
• [23] Ulfig, K., Płaza, G., Janda-Ulfig, K. & Jastrzębska, S. (2009). Examination of keratinolytic and associated non-keratinolytic fungi in sewage-sludge. Polish Journal of Environmental Studies, 18, 6, 2, 1163–1169.
• [[24] Ulfig, K., Płaza, G., Markowska-Szczupak, A., Janda, K. & Kirkowska, S. (2010). Keratinolytic and non-keratinolytic fungi in sewage sludge, Polish Journal of Environmental Studies, 19, 3, 635–642.