Smittspridning i vattenkärr

Smittspridning i vattenkärr Fallstudie Bergum Viktor Johansson Uppsats för avläggande av naturvetenskaplig kandidatexamen i Miljövetenskap 15 hp Institutionen för växt- och miljövetenskaper Göteborgs universitet May 2011

Sammanfattning Patogener i avloppsvatten innebär en smittrisk, eftersom dessa kan förorena vattentäkter och badplatser. Rening av avloppsvatten sker i de flesta fall genom ett reningsverk eller enskild avloppsanläggning som till exempel markbädd eller infiltrationsanläggning. För hushåll med enskilt avlopp finns även nyare metoder som minireningsverk och för lite större hushåll anlagda våtmarker. Företaget GM vattenmiljö anlägger så kallade vattenreningskärr, där fokus ligger på att nyttja ekosystemtjänster för att rena avloppsvattnet. Syftet med studien var att undersöka den patogena överlevnaden utifrån olika abiotiska och biotiska faktorer och att koppla dessa faktorer till vattenreningskärret vid Bergums fritidslantgård samt att diskutera olika smittvägar. Studien gjordes som en litteraturstudie, där information hämtats från myndigheter, ideella organisationer, böcker och databaser samt personliga kontakter med främst Gunilla Magnusson på GM vattenmiljö, som bidragit med tidigare studier utförda på vattenreningskärret i Bergum. Resultaten visade att trots att en reduktion av smittoämnen sker, så kan patogener överleva genom vattenreningskärret. De faktorer som har störst inverkan på den patogena avdödningen är solstrålning, temperatur och predation. Överlevnaden för patogener är störst under vinterhalvåret. Andra vägar för smittspridning kan vara via djur som vistas i vattenreningskärret och för med sig patogener till närbelägna vattentäkter och badplatser. Summary Pathogens in sewage cause a risk of infection since they can contaminate water sources and bathing places. Treatment of sewage is often performed at sewage treatment plants or by onsite wastewater treatment with sand filters and infiltration facilities as two examples. New methods available for treating household sewage include small sewage treatment plants, and larger households can use constructed wetlands. WPM (Water purification marshes) constructed by GM vattenmiljö is an example of constructed wetlands which focuses on using ecosystem services to purify the wastewater. The aim of this study was to investigate the survival of pathogens considering different abiotic and biotic factors and to connect these factors to the water purification marsh at the leisure farm located in Bergum, southwest Sweden. Discussions considering other paths of transmission of deceases related to the WPM are also made. The results and conclusions are based on a review, where information was gathered from authorities, non-profit organisations, books and databases. Personal communications with Gunilla Magnusson at GM vattenmiljö were also valuable, providing earlier studies performed on the Water purification marsh at Bergum. Results showed that despite reduction in pathogen numbers, pathogen can survive throughout the Water purification marsh. Factors with the highest effects on pathogen die-off are solar radiation, temperature and predation. Survival of pathogens is highest during winter conditions. Other paths of spreading of diseases are animals that can transport pathogens from the marsh to water sources and bathing places nearby. 1

Innehållsförteckning Sammanfattning...1 Summary...1 Innehållsförteckning...2 1. Inledning...3 1.1 Rening av avloppsvatten...3 1.1.1 Anlagda våtmarker...3 1.1.2 Beskrivning av Bergums vattenreningskärr...4 1.2 Indikatororganismer...5 1.3 Smittriskorganismer i avloppsvatten...5 1.4 Allmänna beskrivningar av patogena organismer i avloppsvatten...6 1.4.1 Bakterier...6 1.4.2 Parasiter...7 1.4.3 Virus...7 1.5 Infektionsdos...8 1.6 Överlevnad och tillväxt i naturen...8 1.7 Smittvägar...9 1.8 Vattenkvalitet...9 1.9 Syfte...10 1.10 Avgränsning...10 2. Metod...11 3. Resultat...12 3.1 Litteraturstudie...12 3.1.1 Bakterier...12 3.1.2 Parasiter...14 3.1.3 Virus...15 3.1.4 Andra faktorer med påverkan på överlevnad och smittspridning...16 3.2 Bergums vattenreningskärr...17 3.2.1 Patogent innehåll...17 3.2.2 Förutsättningar för överlevnad i vattenreningskärret...18 3.2.3 Andra vägar för smittoämnen att spridas vid vattenreningskärret...19 4. Diskussion...20 4.1 Litteraturstudie...20 4.1.1 Bakterier...20 4.1.2 Parasiter...20 4.1.3 Virus...20 4.2 Bergums vattenreningskärr...21 4.3 Vidare forskning...21 5. Slutsatser...23 Tackord...24 6. Referenser...25 2

1. Inledning Patogener i avloppsvatten innebär en smittorisk, eftersom dessa kan förorena vattentäkter, vilket Östersundsborna fick erfara i slutet av november 2010, då Cryptosporidium hominis förorenat dricksvattnet och orsakade mag- och tarmbesvär hos tusentals invånare (Östersunds kommun, 2011). Råvatten taget från ytvattentäkter förorenade med avloppsvatten stod för 46 % av de vattenburna sjukdomsutbrotten i Norden mellan 1975 till 1991 (Naturvårdsverket, 1996). 1.1 Rening av avloppsvatten Förr i tiden kastades exkrementer ut på gatan och under första halvan av förra seklet släpptes avloppsvattnet ut obehandlat genom rör som mynnade direkt ut i havet (Wikipedia, 2011; Göteborg stad, 2011a). Ökad medvetenhet om hur människan påverkar naturen, har gjort att avloppsvatten renas alltmer idag (Naturvårdsverket, 2006). I miljöbalken 9 kap. 7 står det att avloppsvatten skall avledas och renas eller tas om hand på något annat sätt så att olägenhet för människors hälsa eller miljön inte uppkommer. Det finns många metoder för att rena avloppsvatten. Den vanligaste är att fastigheten är ansluten till ett avloppsreningsverk eller en enskild avloppsanläggning. Dessa enskilda avloppsanläggningar kan se ut på många sätt. Infiltrationsanläggningar och markbäddar är de två vanligaste. Exempel på nyare alternativ är minireningsverk och anlagda våtmarker (Avloppsguiden, 2011a, b). 1.1.1 Anlagda våtmarker Anlagda våtmarker delas upp i olika kategorier efter hur vattenflödena ser ut (Figur 1). Det finns i huvudsak två grupper: FSW (Free Surface flow Wetland) och SSF (Sub Surface Flow wetland). SSF delas in i antingen vertikalt eller horisontalt vattenflöde. Ytterligare indelning i undergrupper kan göras beroende på vilka vattenväxter som finns i anläggningen (Ghermandi, et al., 2007). Figur 1. Vattenflödet i olika varianter av anlagda våtmarker (Ghermandi et al., 2007) 3

Waste Stabilization Pond (WSP) är en anläggning där grunda dammar med långa uppehållstider utnyttjar naturliga faktorer som solljus, temperatur, predation och sedimentation för att rena avloppsvatten (WHO, 2006). WSP kan delas in i underkategorier, anaeroba, fakultativa och stabiliseringsdammar, utifrån uppehållstid. Storleksordningen på uppehållstiderna för de olika dammarna är anaeroba<fakultativa<stabiliseringsdammar (Maturation Pond). Reed et al. (1996) rekommenderade att dammsystem har en uppehållstid på 20 dagar för att uppnå tillräcklig rening med avseende på patogener samtidigt som han påpekar att det är den verkliga uppehållstiden som räknas. Den verkliga uppehållstiden kan vara så lite som 45% av den teoretiska (Reed et al., 1996). High-Rate Algae Pond (HRAP) är dammar som eftersträvar att maximera förutsättningarna för algproduktion genom att vara grunda och ljusa (Mara and Horan 2003). 1.1.2 Beskrivning av Bergums vattenreningskärr Figur 2. Bergum vintertid (Johansson, 2011) Figur 3. Bergum sommartid (Pehrsson 2001) Vattenreningskärret vid Bergums fritidslantgård är en variant av en HRAP Figur 4, Schematisk skiss över vattenreningskärret i Bergum (Pehrsson 2001) (Magnusson, Gunilla, muntl.). Avloppsvattnet kommer från hushållet till en trekammarbrunn dimensionerad för 30 personekvivalenter (PE) och rinner sedan vidare till vattenreningskärret. Vattenreningskärret avser att rena avloppsvatten från kväve, fosfor och syreförbrukande ämnen. De organismer som lever i dammarna bildar näringsvävar där primärproduktionen tar upp närsalter från avloppsvattnet och utgör födogrunden för zooplanktonen som i sin tur utgör födogrund för högre trofinivåer och till exempel insekter och groddjur kan föra bort näring från systemet (Magnusson and Rehndell, 2008). Kärret anlades i oktober 1995 och består av sex seriekopplade grunda dammar (Figur 2, 3, 4) med ett maxdjup på 21,1 cm (Pehrsson, 1998). Dammarna är sammankopplade med nivåregleringsrör, vilka gör att vattenföringen kan regleras och uppehållstiden är beräknad till 16 dygn (Pehrsson, 1998). Det renade avloppsvattnet rinner vidare via en bäck till Lärjeån och till slut ut i Göta älv precis nedströms råvattenintaget vid Lärjeholmen(Göteborg stad, 2011b). 4

1.2 Indikatororganismer För att påvisa förekomsten av fekalier och i förlängningen patogener i vatten används indikatororganismer (Hansen, 2011). En indikatororganism är en organism som finns naturligt i tarmen hos de flesta människor och även hos många djur. Finns indikatororganismer i vattenprovet räknas vattnet som påverkat av fekalier och det finns risk för förekomst av patogener (Naturvårdsverket, 1996). Indikatororganismer kan avdö eller föröka sig snabbare eller långsammare än sjukdomsalstrande mikroorganismer. Många indikatororganismer finns också naturligt och tillväxer i naturen. Därför kan inte närvaro eller frånvaro av indikatororganismer vara en garanti för närvaro eller frånvaro av patogener (Naturvårdsverket, 1996). Vanliga indikatororganismer i form av bakterier är E. coli (Naturvårdsverket, 1996) TC (totala koliforma bakterier), FC (fekala koliforma bakterier), FS (fekala streptokocker) och bakterien Clostridium perfringens (Vymazal, 2005). För att indikera fekala föroreningar kan också specifika bakteriofager, virus som angriper de fekala bakterierna, analyseras (Naturvårdsverket, 1996). 1.3 Smittriskorganismer i avloppsvatten Patogener finns normalt inte i fekalier. För att sjukdomsalstrande mikroorganismer ska finnas närvarande i avloppsvatten måste det finnas infekterade personer eller så kallade symptomlösa bärare (infekterade personer som inte visar symptom) hos de människor som är anslutna till avloppet (Naturvårdsverket, 1987). Hushållsavloppsvatten med fekalier från få individer kan karaktäriseras som varierande över tiden och med höga halter av patogener när dessa är närvarande (Naturvårdsverket, 2003). Avloppsvatten som reningsverk tar emot, eller avlopp från många hushåll, har i regel fler individer som är anslutna och på så vis är den patogena förekomsten mer frekvent, men med genomgående låga halter, som beror på utspädning (Naturvårdsverket, 1996). Nedan listas några av de patogener som förknippas med avloppsvatten och vattenburen smitta och i tabell 1 finns en gruppindelning av utvalda patogener. Smittskyddsinstitutet anger på sin hemsida (SMI, 2011a) att de i Sverige vanligast förekommande Tabell 1. Organismer indelade i organismgrupper (Åbom, 1994; SMI, 2011a; Naturvårdsverket, 1996) mikroorganismer som orsakar sjukdom genom smittspridning i vatten är Campylobacter spp., Cryptosporidium spp., Escherichia coli, Giardia lamblia, Calicivirus (vinterkräksjuka) och Entamoeba histolytica. Thor-Axel Stenström anger också enterala adenovirus, rotavirus, Salmonella spp., Shigella spp., Vibrio cholera och Yersinia spp. vara mikroorganismer av betydelse för avloppsvatten-baserad smittspridning (Naturvårdsverket, 1996). I svenska avloppsvatten förväntas Vibrio cholera (SMI, 2011o)och Entamoeba histolytica (SMI, 2011g) inte förekomma annat än i undantagsfall och fall då turister eller immigranter blivit smittade utanför landet (Naturvårdsverket, 1996). Bakterier Virus Parasiter (protozoer) Campylobacter spp. Escherichia coli Salmonella spp. Shigella spp. Vibiro cholera Yersinia spp. Calicivirus Enterala adenovirus Rotavirus Cryptosporidium spp. Entamoeba histolytica Giardia lamblia 5

1.4 Allmänna beskrivningar av patogena organismer i avloppsvatten 1.4.1 Bakterier Campylobacter spp. Campylobacter spp. beskriver en grupp av bakterier som kan ge upphov till campylobacterinfektion, såsom Campylobacter jejuni och C. coli. Symptom är diarréer, illamående, magsmärta, kräkningar och feber. De främsta smittvägarna är via förorenat vatten och livsmedel. Campylobakterinfektion är en zoonos med bland annat höns, vilda fåglar, nötkreatur och tamdjur (WHO, 2008) som reservoarer. Infektionsdosen är låg (SMI, 2011b). C. jejuni kan övergå till ett stabilt vilande stadie, VBNC (Viable But Non-Culturable form), för att skydda sig i stressade miljöer (Rollins and Colwell 1986). Escherichia coli En stor bakteriegrupp där åtminstone sex stycken varianter kan infektera människor. Det är EHEC (enterohemorragiska E. coli), EIEC (enteroinvasiva E. coli), EPEC (enteropatogena E. coli), ETEC (enterotoxinbildande E. coli), EAEC (enteroadhererande E. coli) och EaggEC (enteroaggregativa E. coli). Alla ger diarréliknande symtom och många resulterar också i feber. ETEC kan också ge kräkningar (SMI, 2011d). EHEC ger vanligtvis ingen feber men kan i vissa fall leda till njursvikt (SMI, 2011e). Escherichia coli sprids genom direkt kontaktsmitta (se avsnitt 1.7) men också via förorenade vatten och livsmedel. Främst nötkreatur och får men även getter, grisar och kyckling kan fungera som reservoarer för varianten EHEC (WHO, 2008). Bersteig-Ben Dan et al. (1997) visade att E. coli typ 1 kan övergå till stadiet VBNC vid stress, till exempel på grund av solljus. Salmonella spp. Gruppen Salmonella spp. samlar en mängd olika bakterier som orsakar salmonellainfektion. Salmonella delas i huvudsak upp i två grupper. En grupp med S. typhi och S. enterica av serotyperna Paratyphi A, B och C (Nationalencyklopedin, 2011) och en grupp med övriga salmonellavarianter (WHO, 2008). S. typhi och S. paratyphi finns endast hos människor medan övriga är zoonoser med till exempel kor, får, grisar, höns och andra fåglar och reptiler som möjliga reservoarer. Diarré, feber och buksmärtor är vanliga symptom för gruppen med övriga salmonellavarianter, medan S. typhi orsakar tyfoidfeber (SMI, 2011m). Den vanligaste smittvägen är via livsmedel, men det finns fall av vattenburen smitta (Naturvårdsverket, 1996). Shigella spp. Shigellainfektion orsakas av fyra olika arter av shigellabakterien. Dessa är Shigella dysenteriae, S. boydii, S. flexneri och S. sonnei. Diarré, feber och buksmärtor är de vanligaste symptomen. Vägar för smittspridning är via förorenat vatten eller livsmedel, till exempel grönsaker som sköljts eller bevattnats med avloppsvatten (SMI, 2011n). 6

Yersinia spp. Bakterierna Yersinia enterocolita och Y. pseudoturbercolosis ger upphov till yersiniainfektion. Symptomen är diarréer, kräkningar och buksmärtor. Yersinia spp. kan finnas i grisar hundar och fåglar. Spridning sker troligtvis genom livsmedel eller vatten (SMI, 2011l). 1.4.2 Parasiter Cryptosporidium spp. Är en parasit som orsakar cryptosporidiuminfektion, vars främsta smittvägar är via förorenat dricksvatten och födointag. Cryptosporidium spp. bildar så kallade oocystor som utsöndras av infekterade värdar via avföring. Oocystorna är mycket motståndskraftiga mot variationer i temperatur och kan överleva veckor till månader utanför värdorganismen (WHO, 2008; Percival et al., 2004). Det är främst två former, Cryptosporidium hominis och C. parvum som är knutna till infektion hos människor. C. parvum orsakar också sjukdom hos djur som kalvar och lamm. Symptomen hos människor är diarréer, buksmärtor, illamående, feber och huvudvärk (SMI, 2011c). Giardia lamblia Orsakar giardiainfektion som ger diarréer, magkramper och trötthet. Det är bara genotyperna A och B av Giardia lamblia som ger upphov till infektioner hos människor. Giardia lamblia utsöndras via avföring i form av motståndskraftiga cystor (WHO, 2008). Vanligaste smittvägarna är via avföringsförorenat dricksvatten och livsmedel, men parasiten kan också spridas mellan människor (SMI, 2011f). 1.4.3 Virus Enterala adenovirus Enterala adenovirus av serotyperna 40 och 41 kan ge upphov till gastroenterit (inflammation i magsäcken) Smittvägarna är främst direkt kontaktsmitta, men spridning kan också ske via vatten (Naturvårdsverket, 1996; WHO, 2008). Calicivirus Till calicivirus, mer kända som vinterkräksjukevirus, hör noro- och sapovirus. Dessa ger upphov till illamående, buksmärtor, kräkningar, diarré, huvudvärk, feber och yrsel. Spridning kan ske genom kontakt med smittade personer, via kontaminerat dricksvatten eller smittade livsmedel (SMI, 2011h). Rotavirus Rotavirus ger upphov till rotavirusinfektion vars symptom är diarré och kräkningar. Smittvägarna är främst genom direkt kontaktsmitta men fall av vattenburen smitta (WHO, 2008) finns dokumenterat (Naturvårdsverket, 1996). 7

1.5 Infektionsdos Med infektionsdos menas det antal smittämnen som behövs för att infektera en individ. Infektionsdosen varierar mellan de olika organismgrupperna, men också mellan olika arter. Bakterier har en relativt stor infektionsdos och kan variera mellan 10 2-10 8 stycken. Virus har en lägre infektionsdos och endast ett fåtal kan orsaka infektion (Naturvårdsverket, 1987). Parasiter har generellt en låg infektionsdos och ett fåtal till ett hundratal kan räcka för att orsaka infektion (Naturvårdsverket, 1996). 1.6 Överlevnad och tillväxt i naturen När patogener kommer ut i naturen börjar en avdödning (Naturvårdsverket, 1996) vars hastighet beror på abiotiska faktorer (solljus, temperatur, fuktighet, näringsämnen, ph) och biotiska faktorer (konkurrens och predation) men också vilken organismgrupp och vilken art det handlar om. Oftast sker en snabb initial avdödning men ett mindre antal organismer kan överleva väldigt länge. Reduktionen av patogener i vatten påverkas också av rent fysikaliska hinder som adsorption och sedimentation (Reed et al., 1995) vilket kan resultera i minskad biotillgänglighet och därmed upptag i andra organismer. Nedan finns sammanställning (Tabell 2) över undersökta bakteriers överlevnad i vatten, infektionsdos, utsöndringsantal och huruvida djur finns som reservoar. Tabell 2. Patogen överlevnad, infektionsdos, utsöndring vid infektion och förekomst av djur som reservoarer (WHO, 2008; Naturvårdsverket, 1996; SMI, 2011p) Överlevnad i Infektionsdos 2 vatten 1 Utsöndring, antal per gram/ml avföring eller /dygn Finns djur som reservoar Bakterier Campylobacter spp. Medel Medel 10 6-10 9 /gram Ja Escherichia coli Medel Hög 10 8-10 9 /gram Ja Salmonella spp. Förökar sig Hög <10 10 /gram Ja Shigella spp. Kort Låg 10 5-10 9 /gram Nej Yersinia spp. Lång Hög 10 7-10 9 /ml Ja Parasiter Cryptosporidium spp. Lång Låg 10 7-10 8 /gram Ja Giardia lamblia Medel Låg 10 10 /dygn Ja Virus Calicivirus Lång Låg >10 6 /gram Möjligt Enterala adenovirus Lång Låg >10 6 /gram Nej Rotavirus Lång Låg 10 6-10 11 /gram Nej 1 Vattentemperatur 20 C. Kort: <en vecka; Medel: en vecka<en månad; Lång: >en månad. 2 Låg: 1-10 2 organismer, Medel: 10 2-10 4 organismer, Hög: >10 4 organismer. 8

1.7 Smittvägar Smittämnen kan spridas genom direkt kontakt, indirekt kontakt, droppsmitta eller aerosolburen smitta. Direkt kontakt innebär att individer smittar varandra och indirekt smitta innebär att smittämnet transporteras via ett föremål eller medium. Droppsmitta sprids genom att droppar innehållandes smittämnen bildas genom nysningar eller hosta. Dessa droppar transporteras som högst någon meter. Aerosolburen smitta kan transporteras längre och innebär att smittämnet sitter fast på en partikel som är mindre än hundra mikrometer (SMI, 2011k) En zoonos är en sjukdom som kan överföras från djur till människa. Djuret är antingen en mekanisk vektor eller en biologisk vektor. Mekanisk vektorspridning innebär att smittoämnet transporteras på djurets yttre delar. Biologisk vektorspridning innebär att smittoämnet transporteras inuti vektorn. En del smittämnen genomgår en utveckling i vektorn som är nödvändig för vidare spridning. Exempel är malariamyggan, vilken fungerar som en biologisk vektor för parasiten Plasmodium spp. vilken ger upphov till malaria hos människor (SMI, 2011e, i, j), och fästingen sprider bakterien Borrelia burgdorferi sensu lato som ger upphov till borrelia (Åbom, 1994). Större djur, till exempel fåglar (Murray, Hamilton, 2010) och betesdjur (Naturvårdsverket, 1996) kan också agera som mekaniska vektorer till vissa sjukdomar liksom en nära kontakt med tamdjur. 1.8 Vattenkvalitet Livsmedelsverket har tagit fram gränsvärden för vissa indikatorbakterier vad gäller dricksvattenkvalitet. De klasser som finns är tjänligt, tjänligt med anmärkning och otjänligt. Följande gränsvärden gäller för provtagning hos användaren, dvs provtagning sker ur kranen. För Clostridium perfringens gäller det, för att vattnet ska vara tjänligt med anmärkning, att förekomst påvisas i 100ml vatten. För E. coli gäller det för att vattnet ska vara otjänligt att förekomst påvisas i 100ml. För totala koliforma bakterier (TC) gäller för tjänligt med anmärkning och otjänligt gränsvärdena påvisad förekomst i 100ml respektive 10/100ml (Livsmedelsverket, 2001). Badvattenkvalitet innebär att vattnet delas in i fyra klasser (Naturvårdsverket, 2008). Utmärkt-, bra-, tillfredsställande- och dålig kvalitet. För inlandsvatten innebär detta att halterna E. coli måste vara under 500, 1000, 900 respektive ännu fler CFU (Colony Forming Unit)/100ml. För Intestinala enterokocker är halterna 200, 400, 330 respektive ännu fler CFU/100ml. Anledningen till att värdena för klassificeringen tillfredsställande kvalitet är lägre än de för bra kvalitet är den att de endast kräver en percentil på 90 %, medan de övriga kräver en på 95 %. WHO (World Health Organization) har tagit fram rekommenderade halter av indikatororganismer för avloppsvatten som ska användas till bevattning av grödor. För grödor där rotdelen av växten konsumeras utan att tillagas rekommenderas att halten E. coli inte överstiger 10 3 /100ml samt att det finns <1 inälvsmaskägg/l. För droppbevattning av högre växter till exempel frukt-, eller olivträd rekommenderas att halten E. coli inte överstiger 10 5 /100ml (WHO, 2006). 9

1.9 Syfte Syftet med studien var att undersöka överlevnaden och därmed smittspridningsrisken hos sjukdomsframkallande organismer som kan förekomma i avloppsvatten i vattenreningsanläggningen vid Bergums Fritidslandgård. 1.10 Avgränsning Avgränsning har gjorts och fokus har lagts på de smittoämnen som vanligtvis kan förekomma i avloppsvatten i Sverige. Av denna anledning har Vibrio cholera och Entamoeba histolytica lyfts bort. 10

2. Metod I studien har vissa kända sjukdomsframkallande organismer som skulle kunna förekomma i avloppsvatten valts som typorganismer. Undersökningen genomförs som en litteraturstudie där förekomst av smittämnen i avloppsvatten, utsöndringssrisker vid denna anläggning, samt överlevnad av smittämnen i naturmiljön och mer specifikt genom denna reningsanläggning bedömts. Även diskussion kring andra möjliga spridningsvägar via vattenreningskärr förs med stöd i vetenskapliga rapporter. Grundläggande information om patogener och smittspridning har hämtats från smittskyddsinstitutets hemsida. För att ta få fram månadsmedeltemperaturer och solinstrålning vid Bergum har kartor från SMHI lästs av manuellt. Total-kväve och total-fosfor i avloppsvattnet har räknats om till personekvivalenter enligt naturvårdsverkets rapport (Naturvårdsverket, 1995), där en PE motsvarar i genomsnitt 2,1 mg/l total-fosfor respektive 13,5 mg/l total-kväve. Litteratur har sökts via sökfunktioner på Göteborgs universitetsbibliotek genom sökmotorn Samsök och på Chalmers bibliotek genom sökmotorn Summon. Flest sökningar har gjorts i databaserna Web of Science (ISI Web of Knowledge) http://www.isiwebofknowledge.com/ och ScienceDirect - Journals - V.4 (Elsevier) http://www.sciencedirect.com/. Sökorden som använts har varit olika kombinationer av constructed wetland/s, facultative pond, waste stabilization pond, WSP, maturation pond, High-Rate Algae Pond, HRAP, bacterial removal, wastewater, sewage, Campylobacter, Escherichia coli, Salmonella, Shigella, Yersinia, adenovirus, calicivirus, rotavirus, Giardia lamblia, Cryptosporidium, cold climate, faecal indicator bacteria, pathogen, contamination, spreading of disease, survival, inactivation, ph, temperature, predation, competition, UV radiation, nutrient, desiccation. Utöver detta har referenslistorna i lästa rapporter utnyttjats för att hitta ytterligare källor. De källor med intressant titel för syftet har sökts upp. När information om överlevnad i avloppsvatten saknats har överlevnaden i liknande medier såsom sjö, flod eller havsvatten använts. De flesta studier var utförda under laboratorieförhållanden och inte på plats ute i miljön. Litteratur rörande vattenreningsanläggningen vid Bergums fritidslantgård har hämtats på hemsidorna för företagen GM vattenmiljö, www.vattenmiljo.se och ekologikonsult Olof Pehrsson, www.ekologikonsult.se. Dessutom har en del tidigare examensarbeten tillhandahållits av Gunilla Magnusson på GM vattenmiljö. 11

3. Resultat 3.1 Litteraturstudie Nedan följer resultat kring överlevnad för respektive organismgrupp samt för respektive organism under olika miljöförhållanden enligt litteraturstudien. 3.1.1 Bakterier Tabell 3. Patogena bakteriers överlevnad i förhållande till temperatur, UV-strålning, predation och ph Bakterie Bättre överlevnad i kallt ( 4 C) /varmt ( 20 C) Sämre överlevnad i UV-strålning? Utsatt för predation? Campylobacter spp. Kallt Ja Ja Överlever två timmar i ph 4 Escherichia coli Kallt Ja Ja Föredrar ph 8 framför ph 9 Salmonella spp. Varmt Ja Ja Kan tillväxa i ph mellan 4 och 8 Shigella spp. Kallt Ja Ja Överlever sämre i ph 3,5 än ph 5-7,3 Yersinia spp. Kallt, kan tillväxa ph Ja Ja Överlever och tillväxer ner till ph 5 För en sammanställning av bakteriers överlevnad se (Tabell 3) ovan. Bakterier kan till skillnad från virus och parasiter vid gynnsamma förhållanden föröka sig i miljön (Naturvårdsverket 1996). Av undersökta organismer förväntas endast Salmonella spp. (WHO 2008) och Yersinia spp. (Percival, 2004) kunna föröka sig i miljön utanför värdorganismen. Campylobacter spp. (Chaveerach, et al. 2003), E. coli, Salmonella spp., Shigella spp. och Yersinia spp. (Naturvårdsverket, 1996) kan vid näringsbrist, eller då omgivningen stressar dem, ta till anpassningsmekanismer för att öka överlevnad. Ett exempel är att övergå till ett vilostadium (VBNC) där de är mycket motståndskraftiga. När förhållandena blir mer gynnsamma, om de till exempel hamnar i en lämplig värdorganism, så kan de återgå till sitt ursprungliga, tillväxande stadie och då orsaka sjukdom (Colwell, et al. 1985). Huruvida bakterier kan återgå från (VBNC) till ett tillväxande stadie är omdiskuterat och det råder delade meningar (Wai et al., 1999; Kell, et al. 1998). Bakterien Bdellovibrio bacteriovorus har setts predatera på alla nedan nämnda bakteriearter utom just Campylobacter spp. (Dashiff et al., 2011). 12

Campylobacter spp. Temperatur har en betydande effekt och Campylobacter spp. överlever bättre i kallare vatten visade studier som undersökte överlevnaden vid 4 C respektive 25 C (Korhonen and Martikainen 1991). Thomas et al. (1999) ser liknande resultat då överlevnaden i 5 C är bättre än i 15, 25 respektive 37 C. bakterier ur släktet Campylobacter spp. avdör snabbare i solljus än i mörker (Obiri-Danso et al., 2001; Sinton et al., 2007). Obiri-Danso et al. (2001) rapporterade att Campylobacter jejuni i flodvatten inte var odlingsbar efter 30 min strålning motsvarande 0,75 W/m 2. Även predation har en negativ effekt på överlevnaden hos Campylobacter spp. (Korhonen and Martikainen 1991). Detta släkte kan också övergå till ett vilostadie (VBNC) (Chaveerach, 2003). Chaveerach (2003) visade även att Campylobacter spp. förlorade sin odlingsbarhet efter en till två timmar i flytande näringsmedium, MH (Mueller-Hinton), justerad till ph 4 med myrsyra. Escherichia coli Lägre temperatur leder till längre överlevnad vilket visades i en studie (Barcina et al., 1986) som vid 19,8 C gav E. coli ett T90-värde, vilket är tiden det tar att reducera ursprungspopulationen med 90%, på 20,1 timmar och vid 11,3 C var T90-värdet 31 timmar. Ju starkare solinstrålning, desto snabbare avdödning (Fallowfield et al., 1996). Detta visades även i en studie av Noble et al. (2004), där naturlig solstrålning motsvarande en sommardag i södra Kalifornien (där solinstrålningsmaximum under dagen kan uppgå till 1200W/m 2 ), vilket gav ett T90-värde på 17,1 timmar. Motsvarande T90 värde för en vinterdag i södra Kalifornien (där solinstrålningsmaximum under dagen kan uppgå till 300W/m 2 ) var 42,5 timmar. Chang et al. (1985) rapporterade att en dos på 5 mws/cm 2 krävdes för att reducera ursprungspopulationen med 99,9%. Sinton et al. (2007) såg att solinstrålning dödar E. coli, men inte lika snabbt som Campylobacter jejuni. Predation påverkar överlevnaden hos E. coli i obehandlat sjövatten (Korhonen and Martikainen 1991). Även ph påverkar överlevnad hos E. coli och överlevnaden i ph 8 var bättre än i ph 9 (Fallowfield,et al., 1996). Salmonella spp. T90-värde för Salmonella typhimurium bestämdes i utgående vatten från en WSP för temperaturerna 22-23 C och 8-11 C till 165 respektive 132 timmar (Mezrioui et al., 1995). Mycket solstrålning ger låg överlevnad för S. enterica och i en jämförelse (Sinton et al., 2007) mellan inaktivering på grund av solinstrålning är T90-värden för sommar och vinter 4,81 respektive 26,8 timmar. Chang et al. (1985) visade att S. typhi krävde en dos UV-ljus, avläst till 5 mws/cm 2, för att uppnå en inaktivering på 99,9%. En undersökning gjord av Mezrioui et al. (1995) med filtrerat vatten såg att predation ger lägre överlevnad för S. typhimurium. Samma studie visade att den negativa effekten av predation inte var lika stor under vintern. Bdellovibrio bacteriovorus kan predatera på Salmonella spp. (Dashiff et al., 2011). Salmonella spp. kan tillväxa mellan ph 4 och ph 8 (Percival, 2004). Shigella spp. Studier i näringsrikt medium visade att Shigella flexneri överlevde och tillväxte i temperaturer på 12, 21 och 30 C och ph mellan 5,0 och 7,3 samt att 4 C gav bättre överlevnad än 12-48 C (Tetteh and Beuchat, 2003). S. sonnei kräver UV-ljus, avläst till en dos på 5 mws/cm 2, för att reduceras med 99,9 % (Chang et al., 1985). S. flexneri kan i 4 och 12 C överleva längre än 13

144 timmar i ph 3,5 men överlever bättre i ph mellan 5,0 och 7,3 (Tetteh and Beuchat, 2003). Bdellovibrio bacteriovorus kan predatera på Shigella spp. (Dashiff et al., 2011). Yersinia spp. Yersinia spp. kan tillväxa i låga temperaturer och i studier gjorda av Karapinar and Gönül (1991) visades en tillväxt på tre tiologaritmer under de första sju veckorna i 4 C vatten. Efter detta började en långsam avdödning, men efter ett år var koncentrationen fortfarande större än den ursprungliga. Yersinia spp. är känsliga för UV-ljus och för att få en reduktion på 99,9% krävdes en dos på 2,7 mws/cm 2 enligt Butler et al. (1987). Y. enterocolitica överlever fem gånger längre i autoklaverat sjövatten än i icke autoklaverat sjövatten, vilket beror på frånvaro av predatorer (Lund, 1996). Studier (Brackett, 1986) har visat att Yersinia spp. kan tillväxa ner till ph 5 i tjugofemgradigt näringsrikt medium. 3.1.2 Parasiter Tabell 4. Patogena parasiters överlevnad i förhållande till temperatur, UV-strålning, predation och ph Parasit Temperatur Sämre överlevnad i UVstrålning? Cryptosporidium spp. Giardia lamblia Kan överleva frysning och korta stunder, 1-2 minuter i 65 C Överlever inte frysning under skandinavisk vinter Utsatt för predation? ph Ja Ja Överlever sämre i ph 4 resp. ph 10,5 än i ph 6. Ja Ja Kan överleva låga ph Utanför värdorganismen är det endast cystor och oocystor som överlever en längre tid (Naturvårdsverket, 1996). Zooplanktonen Daphnia spp., Brachionus, Bosmina, Asplancha med flera, har i studier utförda i vatten som passerar kolfilter, visats predatera på Cryptosporidium-oocystor och Giardia-cystor (Bichai et al., 2010). Ovan finns en tabell (Tabell 4) som sammanställer undersökta parasiters överlevnad. Cryptosporidium spp. Ingen skillnad i överlevnad sågs hos Cryptosporidium spp. när havs- och flodvatten jämfördes (Nasser et al., 2003). I samma studie hittades heller ingen skillnad i överlevnad mellan temperaturerna 15 C och 30 C. Undersökningar har visat att de kan överleva temperaturer ända ner till -22 C (Robertson et al., 1992) samt att de kan behålla förmågan att infektera efter fem minuter i vatten med temperatur på 59,7 C (Fayer, 1994). UV-ljus inaktiverar oocystor från Cryptosporidium spp. och minskar deras överlevnad (WHO, 2008; Hijnen et al., 2006). Vid undersökning i laboratorium såg Robertson et al. (1992) att vid ph 10,5 var överlevnaden sämre än vid ph 6. Andra studier (Brown et al., 1996), där Cryptosporidium spp. utsatts för låga ph, har visat att ingen överlevde en timma i ph 2, medan 85,3 % överlevde efter en timma i ph 4. 14

Giardia lamblia Studier (Robertson and Gjerde, 2004) gjorda i Norge, där Giardia-cystor placerats ute i miljön visade att de inte överlever en skandinavisk vinter med temperaturer under fryspunkten, dock kan cystor överleva i temperaturer mellan 0 C och 60 C (SMI, 2011f). Belosevic et al. (2001) har visat att cystor från G. muris som utsätts för en dos UV-ljus högre än 60 mj/cm 2 tappar sin förmåga att infektera möss. När cystor från Giardia lamblia utsattess för en dos på 10 J/m 2 (=1 mj/cm 2 ) noterades en 10000-faldig reduktion (Linden et al., 2002). UV-ljus påverkar överlevnaden för cystor från G. lamblia negativt, men de är inte lika känsliga som Cryptosporidium-oocystor (Mawdsly et al., 1995). Cystor från G. lamblia kan överleva lågt ph, då detta kan ses som steget i deras livscykel när de passerar magsäcken på värdorganismen (Bingham et al., 1979). 3.1.3 Virus Tabell 5. Patogena virus överlevnad i förhållande till temperatur, UV-strålning, predation och ph Virus Bättre överlevnad i kallt ( 4 C) /varmt ( 20 C) Sämre överlevnad i UV-strålning? Utsatt för predation? Calicivirus Kallt Ja Ja Överlever bäst i ph 6-8 men kan överleva 1h i ph 3 Enterala adenovirus Kallt Ja Ja Överlever bäst i ph 6-8 men kan överleva 1h i ph 3 Rotavirus Kallt Ja Ja Överlever bäst i ph 6-8 men kan överleva 1h i ph 3 ph Virus måste ha en värdorganism för att föröka sig och hur länge de finns närvarande i avloppsvatten beror på hur snabbt avdödningen sker (Naturvårdsverket, 1996). I tabell 5 är överlevnaden för undersökta virus sammanfattad. Av temperatur, näring och predation är den viktigaste faktorn för virus överlevnad predation (Gordon and Toze, 2003). Av bakterier, parasiter och virus, så är virus den grupp av patogener som är mest resistenta mot inaktivering av solstrålning (Naturvårdsverket, 1996). Berg et al. (1988) visade att enterovirus (virus som förökar sig främst i tarmen) kan överleva i upp till 38 dagar i avloppsslam vid 5 C och med ett ph 6-8. Samma studie visade att virusen kan överleva upp till en timma i ph 3,5. Ammoniak (NH 3 ) är toxiskt för virus och jämvikten mellan ammonium (NH 4 + ) och ammoniak påverkas av ph, med högre ammoniakhalter vid höga ph (Mara and Horan, 2003). Calicivirus Fem minuter i 70 C inaktiverar calicivirus (Doultree et al., 1999). Vid 4 C och 20 C kan calicivirus överleva över 60 dagar respektive 14-21 dagar (Doultree et al., 1999). Doultree et al. (1999) visade även genom studier på ett surrogatvirus (Feline Calicivirus) till caliciviruset att överlevnad på en torr yta vid 4, 20, och 37 C var 56, 21-28 respektive <1 dag/dagar. För 15

att reducera calicivirus med 90% genom UV-strålning krävs en dos på 6 mj/cm 2 (Thurston- Enriquez et al., 2003). Enterala adenovirus Enriquez et al. (1995) har visat att överlevnaden i obehandlat avloppsvatten för adenovirus är längre i 4 C än i 15 C. T99-värdet för adenovirus typ 40 i 4 C och 15 C var 44 respektive 40 dagar och för adenovirus 41 i samma temperaturer var motsvarande T99-värden 48 respektive 43 dagar. Adenovirus typ 2 testades och hade högre överlevnad i UV-ljus än andra virus som echovirus, coxsackievirus och poliovirus (Gerba et al., 2002). För att få en inaktivering på 90% hos adenovirus typ 40 och typ 41 krävs en dos på 30 mws/cm 2 respektive 23,6 mws/cm 2, medan poliovirus endast krävde 4,1 mws/cm 2 (Meng and Gerba, 1996). Thurston- Enriquez et al. (2003) visade att det för 90% reduktion för adenovirus typ 40 krävs en dos på 50 mws/cm 2. Rotavirus Roderick et al. (1984) visade att rotavirus överlever bättre i kallare vatten då T99-värden bestämdes till 10 respektive 32 dagar för flodvatten med 20 respektive 4 C. Chang et al. (1985) ser att rotavirus avdör snabbare än cystor från parasiten Acanthamoeba castellanii i UV-ljus och kräver en dos på mellan 28 och 48 mws/cm 2 för en inaktivering med tre tiologaritmer. 3.1.4 Andra faktorer med påverkan på överlevnad och smittspridning Fuktighet Studier (Møretrø et al., 2010) gjorda på E. coli visade att överlevnaden var som lägst vid 85% relativ luftfuktighet och ökade med minskande relativ fuktighet samt att överlevnaden var som högst när den relativa fuktigheten var 98%. Møretrø et al. (2010) visade också att överlevnaden i torra förhållanden, under 70 % relativ luftfuktighet, skiljde sig beroende på vilken art E. coli som avsågs, samt att Salmonella Agona (S. enterica, serovar Agona) hade samma överlevnad som de arter av E. coli som var mest resistenta mot torka. Cystor från Giardia lamblia (SMI, 2011f) är känsliga för torka. Överlevnaden reduceras kraftigt för oocystor från Cryptosporidium spp. som utsätts för torka (Robertson et al., 1992). Calicivirus kan vid låga temperaturer överleva upp till 56 dagar i torka och vid 20 C kan de överleva 3-4 veckor (Doultree et al., 1999). Efter att prov innehållandes adenovirus typ 40 torkats i tre till fem timmar på olika ytor skedde en reduktion på mellan 1,9-3,3 tio-logaritmer beroende på vilket material ytan var gjord av (Abad et al., 1994). Överlevnaden för rotavirus under torra förhållanden på fingertoppar undersöktes och efter 260 minuter kunde sju procent av de ursprungligt applicerade rotavirusen fortfarande infektera (Ansari et al., 1988). Rotavirus reducerades med 6,3-20 gånger efter tre till fem timmars torka beroende på vilket material de torkats på (Abad et al., 1994). Näringsämnen Korhonen and Martikainen (1991) visade att konkurrensen om näringsämnen påverkade överlevnaden för Campylobacter spp. och E. coli i obehandlat sjövatten. Flint (1987) visade i undersökningar i flodvatten för E. coli att predation bidrar i större grad till avdödning än vad 16

konkurrens gör. Vad gäller virus och Cryptosporidium-oocystor och Giardia lamblia-cystor kan de inte öka sin överlevnad genom att utnyttja näringsämnen i avloppsvattnet (Naturvårdsverket 1996). Gordon and Toze (2003) visade att näring kan påverka virus i det avseendet att den ger förutsättningar för predatorer att överleva bättre och därmed också skapa ett högre predationstryck. Sedimentation och adsorption Sedimentationshastigheten beror på organismens storlek och densitet men också på vattnets hydrologiska egenskaper som till exempel flödeshastighet och turbiditet (Brookes et al., 2004). Små organismer kan adsorberas till organiskt/oorganiskt material och därigenom påverka sedimentationen genom att ändra storleken och densiteten på den sedimenterande partikeln. Resuspension av sedimenterade patogener har också betydelse för spridningen (Brookes et al., 2004). Virus har en benägenhet att fästa till varandra och till organiskt material (Percival, 2004), vilket gör att de i hög grad sedimenterar. Tidigare levnadsvillkor Det är inte bara hur väl patogener kan anpassa sig till den naturmiljö de utsätts för som påverkar deras överlevnad, utan även tidigare levnadsvillkor har setts påverka hur väl Shigella flexneri kan anpassa sig till omgivningen. Odling av S. flexneri under ogynnsamma förhållanden har ökat dess överlevnad (Tetteh and Beuchat, 2003). 3.2 Bergums vattenreningskärr 3.2.1 Patogent innehåll Generellt varierar avloppsvattnets patogena innehåll beroende på vilka och hur många individer som bidrar till vattnet samt bidragarnas hälsotillstånd. Hushållsavloppsvatten, som består av fekalier från få individer och dess patogena innehåll beror på huruvida dessa individer är infekterade eller ej (Naturvårdsverket, 2003). Hushållsavloppsvatten kan karaktäriseras som varierande över tid och med höga halter av patogener när dessa är närvarande. Anläggningen har en belastning motsvarande ett genomsnitt på 7 PE. Belastningen på anläggningen varierar under året med mindre belastning under vinterhalvåret motsvarande ett medelvärde på 5 PE under december-januari 1996-1997 respektive 8,3 PE under mars-april 1997 (Pehrsson, 1998). Bergums fritidslantgård är en dagligverksamhet där människor med funktionsnedsättning får hjälp av handledare att driva ett ekologiskt lantbruk. Eftersom det inte är något hushåll i den meningen att det bor människor där, varken över nätterna, eller permanent mer än ett par veckor om året, förväntas närvaron av patogener vara lägre än i ett typiskt hushållsavloppsvatten, eftersom sjukdom hos deltagare i dagverksamheten innebär att de stannar i hemmet (Bergums Fritidslantgård, 2011). 17

Pehrson (1998) rapporterade att antal TC i ingående avloppsvatten vid vattenreningskärret var mellan 10 4-10 8 /100ml samt att utgående antal TC varierade mellan 10 1-10 5 /100ml. Sobis, (2004) rapporterade att E. Coli i ingående vatten under vintern 2003-2004 var mellan 10 4-1,5x 10 5 /100ml och antal i utgående vatten var 2x10 2-2,2x10 4 /100ml. 3.2.2 Förutsättningar för överlevnad i vattenreningskärret Temperatur och solinstrålning Medellufttemperatur och solinstrålning för respektive månad (Tabell 6) vid vattenreningskärret är utifrån normalperioden 1961-1990 (SMHI, 2011a; SMHI, 2011b). Mätdata från SMHI finns endast för varannan månad. Medeltemperaturen för november-april (vinter) och maj-september (sommar) är 0 C respektive 12,2 C. Tabell 6. Medeltemperatur och solinstrålning vid Bergums vattenreningskärr för respektive månad (SMHI, 2011a; SMHI, 2011b) Under sommarhalvåret kan solinstrålningen hindras (se fig 3.) av växter som växer i kanten av kärret som veketåg (Juncus effusus) och bredkaveldun (Typhia latifolia) men också av flytbladsväxter som andmat (Lemna minor) och gäddnate (Potamogeton natans) (Pehrsson, 2001). Den låga solinstrålningen på vintern (SMHI, 2011b) gynnar patogeners överlevnad samt att ett eventuellt istäcke (se fig 2.) hindrar solstrålarna. ph ph varierar i vattenreningskärret mellan ph 6,5 till ph 8 men håller sig den största tiden mellan ph 7 och ph 8 (Pehrsson, 1998). Alger bidrar till högre ph genom att ta upp vätejoner vid fotosyntes (Fallowfield et al., 1996). Höjt ph har visats göra indikatorgruppen fekala coliformer mer känsliga för UV-ljus (Curtis et al., 1992). Predation och konkurrens Temperatur ( C) Solinstrålning (kwh/m 2 ) Januari -3 - Februari -3 25 Mars 0 - April 4 105 Maj 10 - Juni 15 170 Juli 15 - Augusti 15 120 September 11 - Oktober 7 35 November 3 - December -1 6 Vattenreningskärret är konstruerat för att gynna arter som är tidiga i successionsordningen som alger och zooplankton, vilket skapar goda möjligheter för att zooplankton ska predatera på eventuella patogener (Magnusson and Rehndell, 2008). Följande arter och grupper av 18

zooplankton hittades i vattenreningskärret vid inventering (Persson, 1997): Ciliater, Synchaeta sp., Asplanchna, Brachionus sp., Nauplius-larv, Cyklopoid Copepod, Ostracod, typ 1 och typ 2, Daphnia sp., Bosmina sp., Chydorus sphaericus och Kellicottia longispina. Variationer i mikroorganismsamhällena sker under väder- och årsvariationer beroende på skillnader i näringshalt, temperatur och solinstrålning men också på längre sikt då vattenreningskärret åldras och fler arter etablerar sig eller ersätter varandra (Magnusson and Rehndell, 2008). Fuktighet Ett avloppsvatten innehåller fukt nog för att uttorkning inte ska påverka patogenernas överlevnad. På sommaren förekommer dock uttorkning av vattenreningskärret (Pehrsson, 2001), framförallt i den sista dammen, vilket skulle kunna bidra till att reducera patogeners överlevnad. Näringsinnehåll Avloppsvatten innehåller generellt mycket näringsämnen (Naturvårdsverket, 1995). Halten i avloppsvattnet från Bergums fritidslantgård var i genomsnitt under 1996-97 14,0 mg/l för total-fosfor och 93,3 mg/l för total-kväve (Pehrsson, 1998). 3.2.3 Andra vägar för smittoämnen att spridas vid vattenreningskärret Djur vid vattenreningskärret kan både tillföra kärret smittoämnen genom avföring och agera som vektorer för att sprida patogener som redan finns i avloppsvattnet. Både fåglar (Murray, Hamilton 2010; Naturvårdsverket, 1996) och betesdjur (Naturvårdsverket 1996) har setts agera som vektorer vid smittspridning. Våtmarker lockar till sig fåglar genom att vara ett lämpligt habitat (Murray and Hamilton 2010). Vid Bergums fritidslantgård hålls kor, grisar, höns, getter, får och ankor (Bergums Fritidslantgård, 2011). Vattenreningskärret är avspärrat men inte på ett sådant sätt att det kan hindra fåglar eller mindre djur att ta sig in. Gräsänder (Magnusson, Gunilla, muntl.), snok och grodor (Pehrsson, 2001) har uppehållit sig i och vid kärret. Inläckage av dagvatten, med möjligt patogent innehåll i form av till exempel zoonoser från betesdjur, till kärret från angränsande betesmark finns dokumenterat (Pehrsson, 2001). Om patogener finns närvarande i avloppsvattnet kan vistelse vid kärret innebära risk för infektion genom direkt kontaktsmitta (SMI, 2011k). 19

4. Diskussion 4.1 Litteraturstudie I litteraturöversikten har konstaterats att det för vissa organismer, vissa miljöer samt vissa faktorer finns mer litteratur att hämta än för andra organismer, miljöer och faktorer. Av de undersökta patogengrupperna påverkas bara bakteriers överlevnad av konkurrens om näringsämnen i vatten i direkt bemärkelse. Virus, Cryptosporidium-oocystor och Giardia lamblia-cystor kan inte tillväxa utan värdorganism och behöver på så sätt ingen näring för att överleva. Istället kan näringsrikt vatten påverka genom att underlätta för tillväxten av predatorer och betare och på så sätt skapa ett högre predationstryck. Alla patogener utsätts för predation och i de studier som använts har ingen tagit hänsyn till om predatorer och betare på något sätt är selektiva i sitt ätande av patogener, varför predationstrycket antas vara lika för alla. Dock finns misstankar om att Cryptosporidiumoocystor och Giardia lamblia-cystor skulle kunna överleva inuti zooplankton vilket kan underlätta spridning (Bichai et al., 2010). 4.1.1 Bakterier De bakterier jag undersökt överlever bättre i temperaturer 4-5 C än runt 15-20 C, med undantag för Salmonella spp. som överlever bättre i 15-20 C. Alla undersökta bakterier är känsliga för solstrålning men i olika stor grad. Överlevnad för bakterier i UV-ljus är E. coli, Salmonella spp., Shigella spp.>yersinia spp.>campylobacter spp.. Överlevnadstiden i vatten enligt WHO (WHO, 2008) varierar från en vecka till över en månad i 20 C. Det finns ingen uppskattad livslängd i kalla vatten, mer än att den förväntas vara betydligt längre än i varmare vatten. Bakterier föredrar ph nära det neutrala, men kan överleva variationer både till högre och lägre ph. 4.1.2 Parasiter Parasiter utsöndras från infekterade individer i form av cystor eller oocystor vilka tål stora temperaturförändringar och kan överleva frystemperaturer såväl som temperaturer upp emot 60 C under korta stunder. Generellt är oocystor från Cryptosporidium spp. mer motståndskraftiga än cystor från Giardia lamblia, med undantag för solinstrålning där Cryptosporidium-oocystor är känsligare än Giardia lamblia-cystor. De kan också överleva stora variationer i ph. 4.1.3 Virus Virus överlever bättre i vatten med 4 C än vatten med 15 C eller 20 C och tål solstrålning bättre i jämförelse med bakterier och i vissa fall även cystor eller oocystor från parasiter. Inom gruppen är det adenovirus typ 40 och typ 41 som har störst tolerans mot solinstrålning. 20

Predation är den faktor som påverkar avdödningen av virus mest. De klarar ph-variationer bra, men föredrar ph nära neutralt. 4.2 Bergums vattenreningskärr Den förväntade överlevnaden för patogener är i de förhållanden som råder i vattenreningskärret låg. De faktorer som påverkar mest är predation, temperatur och solinstrålning. Vad gäller temperatur kan den låga vintertemperaturen gynna överlevnaden, med undantag för Salmonella spp.. Vattenreningskärret är konstruerat med grunda dammar vilka bidrar till att solstrålarna når hela vattenkolumnen vilket tillsammans med de höga sommartemperaturerna ger lägre överlevnad under sommaren jämfört med vintern. Vinterförhållandena kan vid isbildning hindra solinstrålning och ytterligare öka överlevnaden. Det finns många zooplankton i kärret som bidrar till predation. De variationer som finns i ph förväntas inte ha större effekt på patogeners överlevnad i vattenreningskärret. Tillgången på näring i vattenreningskärret kan påverka genom att öka predationstrycket. På sommaren kan uttorkning av vattenreningskärret ytterligare bidra till patogen avdödning. Det är inte bara förutsättningar för patogeners överlevnad som varierar under året utan också belastningen på anläggningen, med en lägre belastning under vintermånaderna, vilket till viss del skulle kunna kompensera för den minskade avdödning som sker på vintern. Tidigare levnadsvillkor påverkar hur väl patogener kan anpassa sig till omgivningen och de som utsatts för ogynnsamma miljöer är mer motståndskraftiga efteråt (Tetteh and Beuchat, 2003). Detta borde påverka överlevnaden i vattenreningskärret negativt för patogener då de är anpassade för att tillväxa i sin värdorganism men vid utsöndring utsätts för ogynnsamma miljöbetingelser i vattenreningskärret. Jämförelse med kriterier för vattenkvaliteter utifrån halten E. coli visar att utgående vatten inte uppfyller kraven för dricksvatten. Badvattenkvaliteten varierar mellan utmärkt, bra, tillfredsställande och dålig kvalitet. Vad gäller bevattning av grödor skulle vattnet kunna användas vid droppbevattning av högre växter men inte till bevattning av grödor där rotdelen av växten konsumeras. Då utgående vatten från vattenreningskärret uppfyller de krav med avseende på E. coli, som finns för badvatten med bra kvalitet, kan utspädning i recipienten förväntas eliminera risken för smittspridning till badplatser. Då vattenintag sker uppströms Lärjeåns utlopp i Göta älv påverkas inte heller denna vattentäkt av avloppsvattnet från vattenreningskärret i Bergum. Vid en riskanalys av vattenreningskärret skulle virus och parasiter på grund av deras låga infektionsdoser och långa överlevnadstider vara av intresse att undersöka ur ett överlevnadsoch smittspridningsperspektiv. Men även bakterien Yersinia, eftersom den kan tillväxa vid låga temperaturer. 4.3 Vidare forskning De undersökningar som finns är i många fall utförda på platser med klimat som skiljer sig från klimatet som råder vid vattenreningskärret i Bergum. Det innebär att de temperaturer där överlevnad undersökts ofta är mellan 15 och 20 C. När överlevnaden i kallt vatten undersökts 21