Narażenie na aerozol bakteryjny

 

Odpady komunalne charakteryzują się dużą niejednorodnością składu morfologicznego, który zmienia się wraz ze zmianą modelu konsumpcji. Na podstawie Krajowego Planu Gospodarki Odpadami 2014 można powiedzieć, że w 2008 r. blisko 55% wszystkich odpadów komunalnych stanowiły odpady biodegradowalne¹. Fakt ten sprawia, że odpady komunalne stanowią doskonałe podłoże do rozwoju szeregu grup drobnoustrojów, w tym bakterii. Mikroorganizmy bakteryjne są wszechobecnymi w środowisku organizmami jednokomórkowymi, których wielkość może się wahać od 0,1 do 15 µm. Wydaje się zatem, że ich obecność w odpadach jest sytuacją naturalną, jednakże z punktu widzenia osób zajmujących się zagospodarowaniem odpadów ważne jest, z jakimi konkretnymi rodzajami czy gatunkami bakterii mogą mieć kontakt. Obok bakterii o charakterze środowiskowym (niegroźnych dla ludzi) w odpadach mogą występować patogeny, które ze względu na swoje właściwości infekcyjne i/lub alergizujące stanowią potencjalne ryzyko dla zdrowia zatrudnionych pracowników. Ponieważ za główne wrota narażenia uznaje się układ oddechowy, ważne jest poznanie charakterystyki ilościowej i jakościowej drobnoustrojów bakteryjnych, występujących w powietrzu na stanowiskach pracy, gdzie przedostają się wraz z pyłem organicznym uwalnianym z odpadów komunalnych.

Charakterystyka ilościowa aerozolu bakteryjnego wskazuje na duże zróżnicowanie stężeń, w zależności od etapu zagospodarowania odpadów komunalnych, i może wahać się od poziomu 10² do 10⁹ jtk./m³ (jtk. – jednostki tworzące kolonie). Oczywiście, należy pamiętać, iż mamy do czynienia z organizmami żywymi, które zwykle są bardzo czułe na zmiany warunków, w jakich się rozwijają. Rozwojowi mikroorganizmów bakteryjnych zwykle sprzyja wzrost wilgotności względnej powietrza. Badania wskazują, że już w zakresie wilgotności od 20 do 95% bakterie absorbują wodę zabezpieczając się w ten sposób przed niszczącym dla nich promieniowaniem UV². Komórki bakteryjne, pęczniejąc, są w stanie zmienić swoje kształty i rozmiary, co przekłada się na ich możliwości unoszenia się w powietrzu oraz późniejsze ich deponowanie w układzie oddechowym człowieka³. Bakterie wykazują ponadto zmienność dobową oraz roczną. W skali dnia narażenie na aerozol bakteryjny powinno być najwyższe w godzinach południowych, natomiast w perspektywie roku za najbardziej krytyczne uznaje się miesiące letnie (zwykle lipiec i sierpień), kiedy to stężenia bakterii mogą być dwa do trzech razy wyższe niż w miesiącach zimowych^4, 5.

 

Dotychczasowe badania wskazują, że najwyższych stężeń bakterii można się spodziewać w kompostowniach. Zachodzą tam liczne procesy mikrobiologiczne, które prowadzą do wytworzenia humusu. Podczas tych procesów uwalniane są przede wszystkim duże ilości ditlenku węgla oraz ciepła, a w końcowej fazie także azotu i fosforu. Występowanie mikroorganizmów bakteryjnych jest determinowane głównie przez warunki temperaturowe, które sprawiają, że w kompostowniach ma miejsce tzw. sukcesja mikroorganizmów, czyli następcza dominacja określonych gatunków i grup drobnoustrojów⁶. Ma to wpływ na skład zarówno ilościowy, jak i jakościowy występujących w kompostowni bakterii. Badania^6, 7 wykazały, że w początkowej fazie kompostowania, gdy temperatura kompostu oscyluje w zakresie od 20 do 40°C, dominują bakterie mezofilne (umiarkowanie ciepłolubne) w ilościach od 10⁸-10⁹ jtk./g suchej masy kompostu. Po rozpoczęciu fazy termofilnej (temperatura powyżej 45°C) ilość bakterii mezofilnych spada nawet o cztery rzędy wielkości, by znowu wzrosnąć w fazie schładzania do poziomu maksymalnie 10¹¹ jtk./g suchej masy kompostu. Należy podkreślić, że w czasie, gdy spadają stężenia bakterii mezofilnych, ich miejsce zajmują bakterie termofilne, w tym promieniowce w liczbie do 10⁸ jtk./g suchej masy kompostu. Niestety, w powyższych badaniach nie prowadzono równoczesnych pomiarów stężeń aerozolu bakteryjnego, jednak należy przypuszczać, że proporcje te także powinny zostać zachowane. O wielkości narażenia na bakterie na stanowiskach pracy w kompostowni dobrze mówi natomiast przeprowadzone badanie międzynarodowe⁸, gdzie przeanalizowano różne etapy procesu technologicznego w kompostowniach. Autorzy wykazali, że średnie najwyższe stężenia występowały podczas przesiewania kompostu (2,7 x 10⁷ jtk./m³). Niemalże na takim samym poziomie stężenia bakterii mezofilnych były odnotowane podczas przerzucania pryzm kompostu (1 x 10⁷ jtk./m³). Natomiast porównywalnie najniższe (choć ciągle wysokie) stężenia zaobserwowano podczas statycznego dojrzewania kompostu w pryzmach (3,3 x 10⁶ jtk./m³). W badaniu tym wykazano ponadto, że stężenia w okresie letnim były o rząd wielkości wyższe niż w zimie, zaś spośród wykonywanych przez pracowników czynności zawodowych najwyższe narażenie na aerozol bakteryjny towarzyszyło osobom wykonującym czyszczenie obiektów kompostowni (1 x 10⁸ jtk./m³). Najniższe stężenia stwierdzono natomiast u kierowców ładowarek, wewnątrz kabin (1,5 x 10⁶ jtk./m³).

Kompostowanie odbywać się może w obrotowych komorach bębnowych (bioreaktorach dynamicznych). Te wysoce zautomatyzowane technologie pozwalają w znaczny sposób skrócić czas procesu kompostowania – nawet o kilka tygodni. W badaniu fińskim⁹ wykazano, że średnie stężenia bakterii mezofilnych w hali, gdzie znajdowała się komora obrotowa, nie przekraczały 3 x 10³ jtk./m³. Natomiast blisko trzykrotnie wyższe stężenia odnotowano w hali, gdzie dowożono bioodpady. Wydaje się zatem, że wprowadzanie nowych, bardziej hermetycznych technologii kompostowania jest bardzo korzystne z punktu widzenia ochrony zatrudnionych tam osób.

Kontakt z odpadami przeznaczonymi do kompostowania może być także zagrożeniem dla osób zajmujących się zbieraniem odpadów do samochodów transportujących. Jak podaje Lavoie¹⁰ stężenia bakterii wśród pracowników zbierających odpady „zielone” występowały na poziomie 5 x 10⁴ jtk./m³, czyli o rząd wielkości więcej niż w przypadku zbierania innych typów odpadów. Ocenia się, że w sytuacji dużego zapylenia podczas załadunku odpadów maksymalne stężenia aerozolu bakteryjnego mogą być jeszcze wyższe¹¹.

 

Sortownie odpadów komunalnych są miejscem, gdzie narażenie na aerozol bakteryjny potrafi być bardzo zmienne. Z prowadzonych w Polsce badań¹² wynika, że stężenia obserwowane u pracowników z linii sortowniczej mogą być na średnim poziomie ok. 6,5 x 10⁴ jtk./m³. Mogą one jednak wzrastać przy czynnościach związanych z wyładowywaniem odpadów, gdzie ma miejsce zwiększona emisja pyłu organicznego. Należy jednak zaznaczyć, że w sortowniach istnieją wyjątkowo dobre możliwości techniczne do efektywnego zmniejszenia tego narażenia, poprzez zainstalowanie odpowiednich systemów wentylacji całych budynków oraz poszczególnych kabin sortowniczych. Odpowiednio zaprojektowane nawiewy nad głowami pracowników oraz wyciągi nad linią sortowniczą wraz z efektywnymi systemami filtrów powietrza są w stanie minimalizować narażenie na bioaerozole.

W przypadku składowisk odpadów komunalnych wielkość narażenia zależy od rzeczywistego miejsca przebywania pracownika. Najwyższych stężeń bakterii można spodziewać się w koronie składowiska, gdzie wykonywane są prace związane z wyładunkiem, rozmieszczaniem i kompaktowaniem odpadów (stężenia bakterii mogą osiągnąć tam poziom ok. 5,4 x 10³ jtk./m³)¹³. Jednakże już w odległości ok. 200 m, w okolicy zbiornika odcieków wysypiskowych, mogą one spaść już o rząd wielkości. Lis¹⁴ w swoich badaniach pokazała, że stężenia bakterii na terenie korony składowiska mogą być na poziomie 10⁴ jtk./m³ i – co ciekawe – mogą być one zbliżone do tych stwierdzonych w pobliżu wagi, przy wjeździe na teren obiektu. Także w tym przypadku zaobserwowano wyraźne zmniejszenie stężeń bakterii w okresie późnej jesieni.

 

Jak powiedziano na wstępie, skład jakościowy mikroflory bakteryjnej na stanowiskach pracy związanych z zagospodarowywaniem odpadów komunalnych może uwzględniać zarówno mikroorganizmy powszechnie występujące w środowisku, jak i gatunki o właściwościach patogennych. Na podstawie zestawienia dokonanego przez Szadkowską-Stańczyk¹⁵ można powiedzieć, że na stanowiskach pracy zidentyfikowano do tej pory ponad 100 gatunków i rodzajów bakterii i w dalszym ciągu listę tę należy traktować jako otwartą. Duża część wykrytych drobnoustrojów, w tym Bacillus, Micrococcus, Erwinia, Aeromonas, Planococcus, Pseudomonas czy Pantoea, w sposób naturalny bytuje na powierzchni roślin i w glebie. Należy jednak pamiętać, że w odpadach i w powietrzu mogą być również obecne bakterie pochodzenia kałowego (np. Escherichia coli, rodzaje Enterobacter czy Enterococcus), które zasiedlają układ pokarmowy człowieka i innych zwierząt i są zwykle traktowane jako wskaźniki obniżonego stanu higienicznego środowiska. Znaczną część tych drobnoustrojów stanowią bakterie Gram-ujemne, które mają zdolność do produkcji endotoksyn, czyli biologicznie aktywnych lipopolisacharydów, które – szczególnie w dużych stężeniach – wykazują działanie prozapalne i mogą istotnie wpływać na obniżenie sprawności oddechowej narażonych osób.

 

W sposób szczególny należy jeszcze raz podkreślić bogactwo i dużą zmienność mikroflory bakteryjnej w kompostowniach odpadów. Zmiana składu jakościowego populacji mikroorganizmów w głównej mierze zależy od temperatury zachodzących procesów, ale także od ciągle zmieniającej się materii organicznej poddawanej kompostowaniu oraz od zastosowanej technologii kompostowania. Szczególną uwagę należy w tym miejscu zwrócić na Gram-dodatnie promieniowce mezofilne i termofilne z rodzajów Streptomyces, Nocardia, Thermoactinomyces czy Thermomonospora, które doskonale rozwijają się w materiale organicznym (szczególnie w warunkach podwyższonej temperatury). Niestety, ich obecność w powietrzu może wiązać się z występowaniem u pracowników podrażnień i infekcji górnych dróg oddechowych oraz reakcji alergicznych. W większych stężeniach mogą one powodować alergiczne zapalenie pęcherzyków płucnych.

Interpretacja wyników pomiarów bioaerozoli w środowisku pracy, w tym podczas zagospodarowywania odpadów komunalnych, jest utrudniona z uwagi na brak powszechnie uznanych wartości normatywnych lub referencyjnych. Oznaczanie stopnia mikrobiologicznego zanieczyszczenia powietrza, wyrażonego liczbą jtk. w 1 m³ powietrza, jest – jak dotąd – najlepiej znaną i najczęściej stosowaną miarą określającą narażenie na szkodliwe czynniki biologiczne. W Polsce Zespół Ekspertów ds. Czynników Biologicznych Międzyresortowej Komisji ds. Najwyższych Dopuszczalnych Stężeń i Natężeń Czynników Szkodliwych dla Zdrowia w Środowisku Pracy^16, 17 zaproponował wartości dopuszczalne na poziomie 1 x 10⁵ jtk./m³ dla bakterii mezofilnych oraz 2 x 10⁴ jtk/m³ dla promieniowców termofilnych. Wartości te zostały wypracowane w wyniku pomiarów środowiskowych, z uwzględnieniem potencjalnej szkodliwości określonego czynnika biologicznego, i powinny być traktowane jako norma fakultatywna lub pomocnicze wartości referencyjne. Biorąc je pod uwagę, można powiedzieć, że praktycznie na każdym etapie gospodarki odpadowej mogą występować przekroczenia proponowanych wartości (najbardziej w kompostowniach).

Obowiązujące od 2005 r. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 22 kwietnia 2005 r. w sprawie szkodliwych czynników biologicznych dla zdrowia w środowisku pracy oraz ochrony zdrowia pracowników zawodowo narażonych na te czynniki (DzU nr 81, poz. 716, z późn. zm.) podaje klasyfikację szkodliwych czynników biologicznych, dzieląc je na cztery grupy zagrożenia. W oparciu o tę klasyfikację bakterie (rodzaje/gatunki) zidentyfikowane w gospodarce odpadowej można zaliczyć do pierwszej i/lub drugiej grupy zagrożenia. Oznacza to, że w najgorszym przypadku mogą one wywoływać choroby wśród ludzi, ale ich rozprzestrzenianie się w populacji ludzkiej jest mało prawdopodobne i zazwyczaj istnieją w stosunku do nich skuteczne metody profilaktyki lub leczenia.

 

Dotychczasowe badania wskazują, że procesowi zagospodarowywania odpadów komunalnych towarzyszy wysokie narażenie na aerozol bakteryjny, którego stężenia często przekraczają proponowane wartości referencyjne. Ponadto skład jakościowy drobnoustrojów wskazuje na występowanie bakterii mogących stwarzać zagrożenie dla zdrowia osób zatrudnionych. Niezwykle ważne jest zatem, aby w obrębie poszczególnych przedsiębiorstw podejmowano skuteczne działania, mające na celu ochronę zdrowia pracowników. Z pewnością powinno starać się wprowadzać w życie założenia filozofii STOP, która zakłada zhierarchizowane podejście do ochrony osób zatrudnionych przed czynnikami szkodliwymi, w tym biologicznymi. Przyjmuje się, że najpierw powinno się wprowadzać Systemowe środki ochrony (odpowiednie akty prawne), następnie w obrębie konkretnego zakładu – Techniczne i Organizacyjne środki ochrony i dopiero na końcu środki ochrony indywidualnej (ang. Personal). Obecnie w Polsce istnieją akty prawne, które pomagają ochraniać pracowników przed szkodliwymi czynnikami biologicznymi. W tych krótkich rozważaniach na temat zagrożeń stwarzanych przez bakterie przedstawiono przynajmniej kilka przykładów rozwiązań technicznych, które pokazują, że także w ten sposób można skutecznie ograniczać narażenie na szkodliwe czynniki biologiczne. Ponadto, poznając charakterystykę występowania i rozprzestrzeniania się bioaerozoli, można odpowiednio zorganizować pracę osób zatrudnionych w warunkach takiego narażenia. W przypadku ograniczonej wiedzy na temat narażenia na konkretnych stanowiskach pracy zaleca się przeprowadzanie odpowiednich pomiarów rzeczywistych. Dopiero wtedy, po zidentyfikowaniu zagrożeń, można przystąpić do wyboru odpowiednich środków ochrony indywidualnej. Dla ochrony układu oddechowego, jako głównych wrót narażenia, należałoby rozważyć wyposażenie pracowników w maski typu FFP2, które powinny skutecznie ochronić ich przed drobnoustrojami z drugiej grupy zagrożenia. Każdy pracodawca powinien także prowadzić właściwą akcję edukacyjną w celu informowania pracowników o zagrożeniach biologicznych na stanowiskach pracy, potencjalnych skutkach zdrowotnych przez nie wywoływanych oraz możliwych środkach ochronnych.

 

dr Marcin Cyprowski, Zakład Zagrożeń Chemicznych, Pyłowych i Biologicznych, Pracownia Zagrożeń Biologicznych, Centralny Instytut Ochrony Pracy, Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa

 

1.      Krajowy Plan Gospodarki Odpadami 2014. Ministerstwo Środowiska, Warszawa 2010.

2.      Peccia J., Werth H.M., Miller S., Hernandez M.: Effects of relative humidity on the ultraviolet induced inactivation of airborne bacteria. “Aerosol Science and Technology” 35/2001.

3.      Cox C.S.: Physical aspects of bioaerosols particles. [W:] Bioaerosols handbook. CRC Press, Lewis Publisher. Boca Raton 1995.

4.      Pillai S.D., Ricks S.C.: Bioaerosols from municipal and animal wastes: background and contemporary issues. “Canadian Journal of Microbiology” 48/2002.

5.      Reinthaler F.F., Marth E., Eibel U., Enayat U., Feenstra O., Friedl H., Köck M., Pichler-Semmelrock F.P., Pridnig G., Schlacher R.: The assessment of airborne microorganisms in large-scale composting facilities and their immediate surroundings. “Aerobiologia” 13/1997.

6.      Błaszczyk M., Fit. M.: Sukcesja mikroorganizmów w czasie kompostowania odpadów organicznych. VII Konferencja Naukowo-Techniczna WODA-ŚCIEKI-ODPADY W ŚRODOWISKU. Zielona Góra 9-10.09.2005.

7.      Hassen A., Belguith K., Jedidi N., Cherif A., Cherif M., Boudabous A.: Microbial characterization during composting of municipal solid waste. “Bioresource Technology” 80/2001.

8.      Schlosser O., Huyard A., Cartnick K., Yanez A., Catalan V., Do Quang Z.: Bioaerosol in composting facilities: occupational health risk assessment. “Water Environment Research” 81/2009.

9.      Tolvanen O., Nykanen J., Nivukoski U., Himanem M., Veijanen A., Hanninen K.: Occupational hygiene in Finish drum composting plant. “Waste Mangement” 25/2005.

10. Lavoie J., Dunkerley C.J., Kosatsky T., Dufresne A.: Exposure to aerosolized bacteria and fungi among collectors of commercial, mixed residential, recyclable and compostable waste. “Science of the Total Environment” 370/2006.

11. Nielsen E.M., Breum N.O., Nielsen B.H., Würtz H., Poulsen O.M., Midtgård U.: Bioaerosol exposure in waste collection: a comparative study on the significance of collection equipment, type of waste and seasonal variation. “Annals of Occupational Hygiene” 41/1997.

12. Krajewski J.A., Szarapińska-Kwaszewska J., Dudkiewicz B., Cyprowski M., Tarkowski S., Kończalik J., Stroszejn-Mrowca G.: Ocena narażenia pracowników na bioaerozole występujące w powietrzu na stanowiskach pracy w czasie zbierania i zagospodarowywania odpadów komunalnych. „Medycyna Pracy” 52/2001.

13. Buczyńska A., Cyprowski M., Szadkowska-Stańczyk I.: Czynniki biologiczne szkodliwe dla zdrowia, występujące w powietrzu na terenie składowisk odpadów komunalnych. „Medycyna Pracy” 57/2006.

14. Lis D.O., Ulfig K., Wlazło A., Pastuszka J.S.: Microbial air quality in offices at municipal landfills. “Journal of Occupational and Environmental Hygiene” 1/2004.

15. Szadkowska-Stańczyk I. (red.): Zagrożenia i skutki zdrowotne narażenia na szkodliwe czynniki biologiczne pracowników zakładów gospodarki odpadami. Instytut Medycyny Pracy. Łódź 2007.

16. Augustyńska D., Pośniak M.: Czynniki szkodliwe w środowisku pracy. Wartości dopuszczalne 2007. Wydawnictwo CIOP. Warszawa 2007.

17. Górny R.L.: Biologiczne czynniki szkodliwe: normy, zalecenia i propozycje wartości dopuszczalnych. „Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy” 3/2004.