ZAGROŻENIA BAKTERIOLOGICZNE W BUDYNKACH INWENTARSKICH

Katarzyna SADOWIEC, Stefan RUSSEL* bioaerozol, bakterie chorobotwórcze, stan sanitarny powietrza, choroby zawodowe rolników, endotoksyna bakteryjna, peptydoglika ZAGROŻENIA BAKTERIOLOGICZNE W BUDYNKACH INWENTARSKICH Stan sanitarny powietrza w miejscu pracy ma bezpośredni wpływ na zdrowie i samopoczucie pracowników, przez co stanowi istotny aspekt bezpieczeństwa wykonywanej pracy. Praca w rolnictwie i hodowli zwierząt zaliczana jest do grupy podwyższonego ryzyka pod względem narażenia na szkodliwe działanie czynników biologicznych. Głównym źródłem mikroorganizmów w powietrzu budynków inwentarskich są same zwierzęta, ich odchody, wydzieliny, złuszczony naskórek, a także pasza. Zawarty w powietrzu pomieszczeń inwentarskich bioaerozol, to cząstki pyłu lub cząstki składające się z kropelek wody oraz żywych bądź martwych komórek bakterii, promieniowców, elementów grzybów, a także wirusów, pyłków roślin i innych fragmentów roślin lub zwierząt, jak komórki złuszczonego naskórka oraz sierść. W powietrzu pomieszczeń inwentarskich ilość bakterii jest znacznie większa niż w powietrzu atmosferycznym. Niektóre z tych szczepów bakterii są chorobotwórcze i mogą nawet powodować poważne infekcje płuc. W dalszym ciągu w Polsce brak obowiązujących norm dotyczących dopuszczalnej ilości mikroorganizmów w powietrzu budynków. 1. WSTĘP W Polsce dopuszczalną ilość bakterii w powietrzu atmosferycznym określa norma PN-89 Z-04111/02 Ochrona czystości powietrza. Badania mikrobiologiczne. Jednakże w dalszym ciągu brak obowiązujących prawnie norm dotyczących dopuszczalnej ilości bakterii w powietrzu pomieszczeń mieszkalnych, usługowych, biurowych oraz budynków inwentarskich. Zagrożenia spowodowane patogennymi organizmami dotyczą zarówno pracujących tam ludzi, jak i trzymanych zwierząt. Zawartość bakterii w tego typu budynkach jest wyższa niż w powietrzu atmosferycznym, czy powietrzu budynków mieszkalnych i usługowych, ponieważ na stosunkowo niewielkiej przestrzeni, na skutek procesów życiowych zwierząt, gromadzą się mikroorganizmy [4, * Zakład Biologii Środowiska i Higienizacji Wsi, Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w Falentach, 05-090 Raszyn, Al. Hrabska 3, k.sadowiec@wp.pl

602 K. SADOWIEC, S. RUSSEL 20]. Wysokie stężenie pyłu organicznego różnego pochodzenia również wpływa na podniesienie ilości bakterii w powietrzu. Stosunkowo wysoka temperatura, duża wilgotność powietrza, działanie par amoniaku oraz stopień parowania z powłok zwierzęcych dodatkowo sprzyjają rozwojowi bakterii [27]. Rozporządzenie ministra zdrowia z dnia 22.04.2005 wskazuje, że praca w rolnictwie i hodowli zwierząt zalicza się do grupy podwyższonego ryzyka pod względem narażenia na szkodliwe działanie czynników biologicznych [12]. U pracowników narażonych na pyły organiczne istnieje ryzyko występowania chorób układu oddechowego i skóry. Celem niniejszej pracy jest zwrócenie uwagi na zagadnienie, jakim jest stan sanitarny powietrza i zagrożenie bakteriologiczne w środowisku pracy rolników. 2. BAKTERIE W POWIETRZU POMIESZCZEŃ INWENTARSKICH Jednym z najbardziej istotnych zanieczyszczeń w środowisku rolniczym są bioaerozole. Rolnicy i zwierzęta narażeni są na wysokie stężenia bakterii i grzybów, a także wyprodukowane przez nie endotoksyny i mykotoksyny [1, 13, 14, 24]. Pyły, zwłaszcza te większe, są nośnikami takich zanieczyszczeń powietrza jak bakterie, wirusy, odory i gazy. Pyły obecne w budynkach inwentarskich zawierają żywe mikroorganizmy, grzyby i zaabsorbowane toksyczne gazy [34]. Bioaerozol to chmura cząstek biologicznych posiadających aktywność biologiczną, na co wskazuje ich żywotność, zakaźność, alergogenność, toksyczność lub aktywność farmakologiczna. Powstają one z fragmentacji materii biologicznej. Średnica cząstek bioaerozoli zawiera się w przedziale od 0,3 µm do 100 µm. Cząstki bioaerozoli obejmują cząstki od submikronowych, mniejszych niż 0,2 µm (wirusy, endotoksyny i mikotoksyny), do tych mierzących od 0,2 do 50 µm (bakterie, grzyby, pasożyty, algi). Są to cząstki biologiczne zawieszone w powietrzu jako żywe lub martwe nienaruszone mikroby lub ich składniki, fragmenty, które również zawierają endotoksyny, mikotoksyny, części owadów, pyłek, nasiona oraz proteiny mikrobów. Wiele bioaerozoli jest pochodzenia antropogenicznego, jak składowiska ścieków i odpadów zwierzęcych. W budynkach inwentarskich bioaerozole pochodzą ze zwierząt, pasz, ściółek i odchodów. Bioaerozole mogą być wdychane przez inne zwierzęta i powodować infekcje. Patogeny zwierząt są rozpowszechniane przez kurz lub drogą kropelkową. Stopień narażenia na zanieczyszczenia w powietrzu ulega istotnej zmianie wskutek rodzaju i ilości czynnika, jak również parametrów mikroklimatu w pomieszczeniach [23]. Według Polskiej Normy PN-89/Z-04111/02 [26], w powietrzu atmosferycznym oznacza się ogólna liczbę bakterii, promieniowce, Pseudomonas fluorescens, gronkowce hemolizujące, gronkowce mannitolododatnie i mannitoloujemne.

Zagrożenia bakteriologiczne w budynkach inwentarskich 603 Tabela 1 Stopień zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego w zależności od liczby bakterii wg Normy PN-89/Z-04111/02 [26]. Ogólna liczba bakterii Poniżej 1000 1000-3000 powyżej 3000 Promieniowców Liczba Pseudomonas fluorescens Gronkowców hemolizujących Hemoliza typu Stopień zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego 10 brak brak brak niezanieczyszczone 10-100 do 50 do 25 do 50 średnio zanieczyszczone powyżej 100 powyżej 50 powyżej 25 α powyżej 50 silnie zanieczyszczone Najczęściej spotykanymi bakteriami chorobotwórczymi bytującymi w powietrzu są: Mycobacterium tuberculosis (prątek gruźlicy typu ludzkiego), Bacillus anthracis (laseczka wąglika), Pseudomonas aeruginosa (pałeczka ropy błękitnej), Pseudomonas mallei (pałeczka nosacizny), Streptococcus pyogenes i Streptococcus pneumoniae (paciorkowce), Staphylococcus aureus (gronkowiec złocisty), Corynebacterium diphteriae (maczugowiec błonicy), Neisseria meningitidis (dwoinka zapalenia opon mózgowych), Vibrio comma (przecinkowiec cholery), Yersinia pestis (pałeczka dżumy) i Yersinia pseudotuber-culosis, Klebsiella pneumoniae, Francisella tulensis, a także pałeczki z rodzaju Salmonella będące przyczyną salmonellozy. Rodzaj Mycobacterium obejmuje chorobotwórcze również dla zwierząt gatunki: prątek gruźlicy typu ptasiego (Typus avium), bydlęcego (Typus bovinus), mysiego (Typus microti) oraz prątek Johnego (Typus paratuberculosis) występujący u bydła [14]. 3. ZAGROŻENIA WYNIKAJĄCE Z WYSTĘPOWANIA BAKTERII W POWIETRZU 3.1. CHOROBY ZAWODOWE ROLNIKÓW. ZAGROŻENIA. Czynniki biologiczne jako składniki bioaerozoli [5, 17, 18, 25], zwłaszcza pyłów organicznych, stwarzają najpowszechniejsze zagrożenie w środowisku pracy [3, 6, 8, 9, 10, 11, 15, 18, 21, 22, 29, 31, 33]. Mogą one wywoływać astmę, alergiczny nieżyt nosa, syndrom toksyczny wywołany pyłem organicznym (ODTS, ang. Organic Dust Toxic Syndrome), alergiczne zapalenie pęcherzyków płucnych, bysinozę (bawełnicę),

604 K. SADOWIEC, S. RUSSEL przewlekłe zapalenie oskrzeli, syndrom chorego budynku (SBS, ang. Sick Buildmnb ing Syndrome), podrażnienie błon śluzowych oraz niektóre choroby zakaźne i nowotworowe [10, 15, 17, 18, 29, 33]. Najbardziej szkodliwymi czynnikami biologicznymi, występującymi w pyłach organicznych (np. z siana, zboża, włosia) są bakterie i grzyby pochodzenia zwierzęcego i roślinnego oraz substancje o działaniu alergizującym i immunotoksycznym, które one wytwarzają. [8, 9, 10, 17, 18]. Inne szkodliwe czynniki to: cząstki roztoczy i owadów, alergeny i toksyny roślinne oraz cząstki pochodzące z chowu ssaków i ptaków (wydaliny, naskórek, pierze, sierść), które mają działanie alergizujące [2, 15, 16, 31]. 3.2. TOKSYNY Substancje pochodzenia bakteryjnego, które występują w pyłach i mają znaczące działanie immunotoksyczne to endotoksyna bakteryjna, peptydoglikan, glukany. Endotoksyna bakteryjna jest to biologicznie aktywny polisacharyd (LPS), który występuje w najbardziej zewnętrznej warstwie ściany komórkowej bakterii Gramujemnych. Łatwo uwalnia się do środowiska zewnętrznego w postaci sferycznych cząstek wielkości średnio 30-50 nm [8]. Cząstki te, ze względu na wielkość, mieszczą się w zakresie frakcji respirabilnej, to znaczy endotoksyna, która jest wdychiwana wraz z pyłem, przedostaje się do płuc, gdzie aktywuje nieswoiście makrofagi płucne, a to powoduje odczyn zapalny, zaburzenia w wymianie gazów, skurcz oskrzeli i gorączkę. Endotoksyna bakteryjna odgrywa dużą rolę w etiopatogenezie bisynozy i ODTS [7, 29, 31]. Peptydoglikan (mureina) jest substancją makrocząsteczkową, która stanowi większą część ściany komórkowej bakterii Gram-dodatnich. Jak wykazały ostatnie badania, mureina może wywoływać procesy zapalne w płucach [19]. Glukany są to polimery cząsteczek D glukozy. Wchodzą one w skład ściany komórkowej grzybów i niektórych bakterii. Wyniki badań [28, 30, 31] wykazały, że (1 3)-β-glukan, który uwalnia się ze ściany zarodników i mycelium grzybów do różnych pyłów organicznych, może powodować choroby o charakterze przewlekłym. w powietrzu zanieczyszczonym pyłami organicznymi może występować bardzo duże stężenie szkodliwych czynników biologicznych. 4. PODSUMOWANIE Powietrze w budynkach inwentarskich zwykle zawiera wysokie stężenia mikroorganizmów. Zwykle te mikroorganizmy są związane z cząstkami pyłu i stanowią biologicznie czynny aerozol (bioaerozol). Wiele patogenów rozprzestrzenia się w powietrzu lub drogą kropelkową Mogą one powodować lub wyzwalać choroby płuc [32].

Zagrożenia bakteriologiczne w budynkach inwentarskich 605 Głównym źródłem mikroorganizmów w powietrzu budynków inwentarskich są same zwierzęta, ich odchody, wydzieliny, złuszczony naskórek, a także pasza [14]. Biologiczne czynniki szkodliwe stanowią niezmiernie istotny problem zarówno zdrowia publicznego, jak i medycyny pracy. Analizy ocen epidemiologicznych wskazują, że w skali całego świata co najmniej kilkaset milionów ludzi jest narażonych na ich działanie [8]. Środowisko zawodowe rolników często naraża ich na szkodliwe czynniki biologiczne, co nierzadko prowadzi do wystąpienia wielu niekorzystnych skutków zdrowotnych takich jak reakcje alergiczne, infekcje, choroby zakaźne i reakcje toksyczne [10, 15, 17, 18, 29, 33]. LITERATURA [1] BARABASZ W., JANKOWSKA M., Health and toxicological aspect of occurance of moulds in living quarters and farm buildings (In Polish), Proceedings of Conference: Microbiologica Decomposition and Corrosion of Technical Materials, Łódź 2001. [2] BEESON M.E., DEWDNEY J.M., EDWARDS R.G., LEE D., ORR R.G., Prevalence and diagnosis of laboratory animal allergy, Clin. Allergy 1983, 13, 433 443. [3] BURRELL R., Immunotoxic reactions in the agricultural environment, Ann. Agric. Environ. Med. 1995, 2, 11 20. [4] CIENCIAŁA M., SMYK B., Mikroorganizmy występujące w powietrzu pomieszczeń inwentarskich, III Konferencja Naukowa nt.: Biozanieczyszczenia w budynkach a zdrowie, Zeszyty Naukowe AWF w Krakowie 35, 1983, s. 31-40 [5] COX C.S., WATHES C.M. [red.], Bioaerosols Handbook, CRC Press, Boca Raton, 1995. [6] DONHAM K.J., RAUTIAINEN R., SCHUMAN S.H., LAY J.A. [red.], Agricultural Health and Safety: Recent Advances, The Haworth Press, Inc., New York 1997. [7] DUTCH EXPERT COMMITTEE ON OCCUPATIONAL STANDARDS (DECOS), Endotoxins, Health-based Recommended Occupational Exposure Limit, Gezondheidsraad, The Netherlands 1998. [8] DUTKIEWICZ J., Bacteria and fungi in organic dust as potential health hazard, Ann. Agric. Environ. Med., 1997, 4, 11 16. [9] DUTKIEWICZ J. [red.], Zagrożenia biologiczne w rolnictwie, Instytut Medycyny Wsi, Lublin 1998. [10] DUTKIEWICZ J., JABŁOŃSKI L., Biologiczne Szkodliwości Zawodowe, PZWL, Warszawa 1989. [11] DUTKIEWICZ J., MOŁOCZNIK A., Pyły organiczne pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Dokumentacja proponowanych wartości dopuszczalnych poziomów narażenia zawodowego, Podstawy Metody Oceny Środowiska Pracy, 1998, 18, 151 183. [12] DZ.U. Nr 81, poz. 716, Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 22 kwietnia 2005 r. w sprawie szkodliwych czynników biologicznych dla zdrowia w środowisku pracy oraz ochrony zdrowia pracowników zawodowo narażonych na te czynnik. [13] EDUARD W., Exposure to Non-Infectious Microorganisms and Endotoxins in Agriculture, Ann. Agric. Environ. Med., 4, 2, 1997. [14] FLANNIGAN B., Microbial aerosols in buildings: origins, health implications and controls, Proceedings of Conference: Microbiological Decomposition and Corrosion of Technical Materials, Łódź 2001. [15] FRAZIER C.A. [red.], Occupational Asthma, Van Nostrand, New York 1980.

606 K. SADOWIEC, S. RUSSEL [16] HENNEBERG M., SKRZYDLEWSKA E. [red.], Zatrucia roślinami wyższymi i grzybami, PZWL, Warszawa 1984. [17] LACEY J., CROOK B., Review: Fungal and actinomycete spores as pollutants of the workplace and occupational allergens, Ann. Occup. Hyg, 1988, 32, 515 533. [18] LACEY J., DUTKIEWICZ J., Bioaerosols and occupational lung disease, J. Aerosol Sci, 1994, 25, 1371 1404. [19] LAITINEN S., Exposure to Airborne Bacteria in Occupational Environments [praca doktorska], Department of Environmental Sciences, University of Kuopio, 1999. [20] MAJEWSKI T., RĄCZKIEWICZ J., OBAL H., Badania nad mikroflorą powietrza w oborze wydojowej, Medycyna Wet., 1973, 3, 181-184. [21] MANFREDA J., WARREN C.P.W., The effects of grain dust on health, Rev. Environ. Health, 1984, 4, 239 267. [22] MIDTGAARD U., POULSEN O.M. [red.], Waste Collection and Recycling Bioaerosol Exposure and Health Problems, Proceedings of the International Meeting, 13 14 września 1996, Køge, Denmark. Ann. Agric. Environ. Med., 1997, 4, 1 176. [23] MILLNER P. D., Bioaerosols associated with animal production operations, Bioresource Technology 2009, 100, 5379 5385 [24] NIKULIN M., PASANEN A.-L., BERG S., HINTIKKA E.- L., Stachybortys atra Growth and Toxin Production in Some Building Materials and Fodder under Different Relative Humidities, Applied and Environmental Microbiology, 9, 1994. [25] NOVEY H.S., BEMSTEIN L., MIHALAS L.S., TERR A.I., YUNGINGER J.W., Guidelines for the clinical evaluation of occupational asthma due to high molecular weight (HMW) allergens, J. Allergy Clin. Immunol, 1989, 84, 829 833. [26] Ochrona czystości powietrza. Badania mikrobiologiczne. Oznaczanie liczby bakterii w powietrzu atmosferycznym (imisja) przy pobraniu ppróbek metodą aspiracyjna i sedymentacyjną PN-89 Z- 04111/02, Polski Komitet Normalizacji, Miar i Jakości, 1989. [27] PARADOWSKA E., Wpływ amoniaku w pożywce i powietrzu na wzrost niektórych drobnoustrojów spotykanych w pomieszczeniach dla zwierząt, Acta Agraria et Silvestria, 1970, Vol. 10, No. 2, 31-41. [28] RYLANDER R., Organic dusts from knowledge to prevention, Scand. J. Work Environ. Health, 1994, 20, 116 122. [29] RYLANDER R., JACOBS R.R. [red.], Organic Dusts. Exposure, Effects, and Prevention, CRC Press, Boca Raton 1994. [30] RYLANDER R., PERSSON K., GOTO H., YUASA K., TANAKAS., Airborne beta-1,3 glucan may be related to symptoms in sick buildings, Indoor Environ., 1992, 1, 263-267. [31] RYLANDER R., PETERSON Y. [red.]: Causative Agents for Organic Dust Related Disease. Am. J. Ind. Med., 1994, 25, 1 146. [32] SEEDORF J., HARTUNG J., SCHRÖDER M., LINKERT K. H., PHILLIPS V. R., HOLDEN M. R., SNEATH R. W., SHORT J. L., Concentrations and Emissions of Airborne Endotoxins and Microorganisms in Livestock Buildings in Northern Europe, J. agric. Engng Res., 1998, 70, 97-109. [33] HOEKSTRA E.S. [red.], Health Implications of Fungi in Indoor Environments, Elsevier, Amsterdam 1994. [34] WANG Y., CHAI T., LU G., SONG Y., Biodiversity and concentration of airborne fungi in chicken house by RAPD-PCR, Proceedings of the 13th International Congress in Animal Hygiene, Tartu, Estonia, 2007, vol. 1, 564-570.

Zagrożenia bakteriologiczne w budynkach inwentarskich 607 BACTERIOLOGICAL THREATS IN LIVESTOCK BUILDINGS Sanitary condition of the air in the workplace has got a direct impact on the health and well-being of employees, which is an important safety aspect of their work. Work in agriculture and livestock farming is considered to be high risk in terms of the exposure to harmful biological agents. The main source of airborne microorganisms in livestock buildings are animals, animal faeces, secretions, exfoliated skin, and feed. Bioaerosols, contained in the air of livestock buildings, are the particles of dust or particles composed of water droplets, and live or dead cells of bacteria, actinomycetes, fungi components, as well as virus, pollen, and other parts of plants or animals, as the exfoliated cells of the epidermis and hair. Some strains of bacteria are pathogenic and can even lead to serious infections of the lungs. In Poland there are no standard regulations concerning the permitted number of bacteria in indoor air, including farming accommodations.