Biologická rizika při kompostování bioodpadů.

Jaroslav Mudruňka

Doctoral thesis

Biological Risks of Biowaste Composting.

Abstract:

Stále rostoucí objem biologicky rozložitelných odpadů vyžaduje komplexní přístup k problematice jejich využití nebo odstranění. Jako optimální způsob jejich zpracování se jeví kompostování, při němž však dochází k masivnímu množení autochtonních mikroorganismů, které mohou kontaminovat okolní složky životního prostředí. Biologická rizika vznikají především při transportu bakterií, plísní a jejich spor vzduchem. Nicméně velmi závažné je i riziko jejich přenosu pomocí hmyzu, například řádu dvoukřídlých (Diptera), jehož dospělci nacházejí v zakládce kompostu nejenom vhodný zdroj potravy, ale i místo ke kladení vajíček a vývoji larev. Patogenní mikroorganismy pocházející z biologicky degradabilních bioodpadů, jakož i ze zrajících substrátů při jejich kompostování, a posléze přenášené hmyzem, mohou pak ohrozit člověka, zvířata i rostliny vyvoláním závažných infekčních onemocnění, alergií a produkcí toxických látek. Disertační práce popisuje výzkum přítomnosti vybraných druhů dvoukřídlého hmyzu (Diptera) ve dvou průmyslových kompostárnách v Ústeckém kraji a na dvou domácích kompostovištích. Na těchto lokalitách byla v období duben až říjen 2016 a 2017 prováděna podrobná detekce hmyzu s následnou entomologickou klasifikací imag a vyhodnocením jejich výskytu pomocí výpočtu frekvence. Přitom byla sledována závislost přítomnosti hmyzu a četnosti jednotlivých druhů na stávajících meteorologických podmínkách. Dále byly prováděny laboratorní mikrobiologické analýzy přítomnosti biopatogenů na tělech či v tělech odchycených hmyzích dospělců. Za tímtéž účelem byly rovněž odebrány a v laboratoři analyzovány vzorky zrajících substrátů. V druhém roce dotčeného výzkumu byl také částečně realizován návrh opatření k zabránění průniku, přežívání a vývoji hmyzu. Výsledky výzkumu potvrdily předpoklad zvýšeného výskytu hmyzu v blízkosti kompostovaných biologicky rozložitelných odpadů, jakož i přítomnosti závažných mikrobiálních patogenů v substrátech i rizika jejich přenosu pomocí tohoto hmyzu.

Abstract:

The ever-increasing amount of biodegradable waste requires a complex approach to the question of its usage or removal. Composting seems to be the optimum way of processing, however there is a massive replication of autochthonous microorganisms which may contaminate various environmental layers. Biohazards mainly appear during transportation of airborne bacteria, fungi and their spores. Nonetheless, insect-transmitted bacteria (e.g. dipterous insect – Diptera) are also a significant threat as the adults find not only a suitable food source in compost but also a place for laying eggs and larval growth. Pathogenic microorganisms originating from biodegradable biowaste, as well as from maturing substrates during their composting process, may endanger humans, animals and plants with serious infectious diseases, allergies and toxic substances production. The dissertation describes a research of presence of chosen Diptera species at two industrial composting plants in Ustecky region and at two home composting units. A detailed detection of insect with the following entomological classification of imagoes and evaluation of their appearance with the help of frequency calculation was done at these locations between April and October 2017. At the same time, the relation between presence of insect and frequency of individual species at the existing meteorological conditions was observed. Also, laboratory microbiological analyses were carried out to detect the presence of biopathogens on bodies or in bodies of the caught adult insects. For the same purpose, samples of maturing substrates were taken and analysed in a laboratory. In the second year of the research, a design of measures to prevent insects from penetrating, surviving and developing was partially implemented. The research results confirmed the assumption of increased presence of insect near composting biodegradable waste, as well as presence of serious microbial pathogens in substrates and also the risk of their transmission via this insect. Simultaneously, possibilities of elimination of the hazards using simple technical measures (covering composting backfills with breathable fabric) were implied.

Keywords

Biologicky rozložitelné odpady, kompostování, hmyz, mikrobiální patogeny, průmyslová kompostárna, domácí kompostoviště.

Keywords

Biodegradable waste, composting, insect, microbial pathogens, industrial composting plant, home composting unit.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 3. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 15. 5. 2019
• Supervisor: Radmila Kučerová
• Reader: Miroslav Martiš, Barbara Stalmachová, Emílie Pecharová

VŠB - Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Inženýrská ekologie / Ochrana životního prostředí v průmyslu