Załącznik nr II Białystok, 27.06.2016 r. dr inż. Andrzej Butarewicz Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechnika Białostocka 2 Autoreferat 1. Imię i nazwisko: Andrzej Butarewicz 2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe-z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania: - mgr inż. inżynierii środowiska, specjalność urządzenia sanitarne, Instytut Budownictwa Lądowego, Politechnika Białostocka, 1982. - doktor nauk technicznych, w dyscyplinie naukowej inżynieria środowiska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, 1992. Rozprawa doktorska pod tytułem Bakterie z rodzaju Aeromonas i ich wykorzystanie do oceny stanu sanitarnego wód powierzchniowych, promotor - prof. dr hab. Zofia Kańska, Politechnika Warszawska. 3. Informacja o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych/artystycznych 1982 1992 asystent, Instytut Budownictwa i Inżynierii Środowiska 1993 - do chwili obecnej adiunkt na Wydziale Budownictwa i Inżynierii Środowiska 4. Wskazanie osiągnięcia, wynikającego z art.16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule naukowym w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.): 1
A. autor/autorzy, tytuł/tytuły publikacji, rok wydania, nazwa wydawnictwa Osiągnięciem habilitacyjnym, określonym zgodnie z obowiązującą Ustawą o stopniach naukowych art.16 ust. 2 jest dzieło opublikowane w całości w postaci monografii habilitacyjnej: Andrzej Butarewicz, Zastosowanie ultradźwięków do dezintegracji mikroorganizmów w ściekach i osadach ściekowych, 2016, Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej, ISBN 978-83-62582-99-0. B. omówienie celu naukowego/artystycznego w/w. pracy/prac i osiągniętych wyników wraz z wynikającymi z nich wnioskami. W ostatnich latach nastąpił znaczący rozwój infrastruktury sprzyjającej ochronie środowiska. Zbudowano lub zmodernizowano wiele oczyszczalni ścieków jak również systemów kanalizacji. Sytuacja ta została wymuszona przez implementację przepisów Unii Europejskiej do warunków krajowych. Podstawowym instrumentem wdrożenia postanowień dyrektywy Rady 91/271/EWG z dnia 21 maja 1991 r. dotyczącej oczyszczania ścieków komunalnych jest Krajowy Program Oczyszczania Ścieków Komunalnych. Celem Programu jest ograniczenie zrzutów niedostatecznie oczyszczonych ścieków. Niestety program ten zupełnie pomija jakość sanitarną ścieków, a głównie skupia się na spełnieniu warunku podwyższonego usuwania substancji biogennych ze ścieków. Komunalne oczyszczalnie ścieków z reguły skutecznie oczyszczają ścieki pod względem chemicznym. Natomiast duży problem stanowią organizmy chorobotwórcze obecne w ściekach i osadach ściekowych. Przynajmniej część z nich jest trudna do usunięcia podczas stosowania konwencjonalnych metod oczyszczania ścieków i przeróbki osadów ściekowych. Wynika to m.in. z różnorodności organizmów, które mogą okresowo pojawić się w ściekach dopływających do oczyszczalni. W drodze ewolucji część z nich może zmienić swoją postać, ulec mutacji, uodpornić się na działanie substancji toksycznych obecnych w ściekach, czy też czynników fizycznych np. wysokiej temperatury. Liczebność mikroorganizmów w ściekach podlega istotnym zmianom w czasie. Jest ona przede wszystkim uzależniona od rodzaju ścieków dopływających do oczyszczalni, a także od składu zawartych w nich substancji chemicznych stanowiących m.in. źródło pokarmu dla mikroorganizmów. 2
Z punktu widzenia bezpieczeństwa ważne jest nie tylko monitorowanie obecności patogenów w procesie oczyszczania ścieków, ale również poszukiwanie skutecznych metod ich niszczenia. Duże możliwości w tym zakresie dają ultradźwięki. Choć technologia ich zastosowania jest znana, to niewiele oczyszczalni zdecydowało się na ich wykorzystanie (głównie ze względów ekonomicznych). W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie ultradźwiękami o niskiej częstotliwości. W literaturze krajowej i zagranicznej większość publikacji dotyczy aspektów technicznych i chemicznych ich stosowania. Niewiele doniesień koncentruje się na zagadnieniach biologicznych, które są niezmiernie istotne z punktu widzenia eksploatacji oczyszczalni. Aby wypełnić tę lukę przeprowadzono wielokierunkowe badania biologiczne dotyczące możliwości wykorzystania ultradźwięków o niskiej częstotliwości. W badaniach wykorzystano ścieki surowe i oczyszczone, osad czynny a także różne rodzaje osadów ściekowych. Próbki do badań pobierano z największej komunalnej oczyszczalni w makroregionie północno wschodniej Polski - Białostockiej Oczyszczalni Ścieków. Głównym celem przeprowadzonych badań było sprawdzenie skuteczności działania ultradźwięków o niskiej częstotliwości (20-40 khz) do niszczenia wytypowanych organizmów wskaźnikowych ze szczególnym uwzględnieniem jaj Ascaris lumbricoides i Trichuris trichiura. Kolejnym celem było określenie wpływu ultradźwięków na dezintegrację organizmów zawartych w osadzie mieszanym (osad surowy i osad nadmierny w proporcji 60:40) oraz na ograniczenie liczby bakterii nitkowatych w ściekach i osadach ściekowych. Nie mniej ważnym aspektem badań było uzyskanie odpowiedzi na pytanie czy dezintegracja osadów ultradźwiękami przyczyni się do zwiększenia zawartości metanu w biogazie, wytworzonym w procesie fermentacji osadu. W monografii wskazano główne zagrożenia mikrobiologiczno-parazytologiczne związane ze ściekami i osadami ściekowymi oraz czynniki i procesy wpływające na ograniczenie liczby patogenów. Jednocześnie sprawdzono możliwości rutynowego zastosowania szybkich testów toksyczności ostrej do oceny ścieków oczyszczonych i osadów ściekowych. Polskie przepisy prawne nie uwzględniają oznaczania żadnych organizmów wskaźnikowych, które powinny być badane w ściekach oczyszczonych, a jedynie oznaczenie takich parametrów jak: BZT 5, ChZT, zawiesina, fosfor ogólny i azot ogólny (Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (Dz.U. z dnia 16 grudnia 2014r. poz. 1800). Oznaczanie wskaźników sanitarnych jest przewidziane jedynie w przypadku stosowania 3
ścieków do rolniczego wykorzystania. W przypadku osadów ściekowych sytuacja przedstawia się nieco lepiej. Obowiązujące w naszym kraju rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 6 lutego 2015 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych (D. U. 2015 poz. 257) określiło konieczność badania pałeczek z rodzaju Salmonella oraz trzech nicieni należących do rodzajów Ascaris, Trichuris i Toxocara. Analizowane wyniki badań właściwości fizyczno - chemicznych ścieków z Białostockiej Oczyszczalni Ścieków wskazują na prawidłową pracę oczyszczalni. Zarówno w 2012 r. jak i 2015 r. oznaczane w ściekach oczyszczonych właściwości takie jak BZT 5, ChZT, zawiesina ogólna, fosfor ogólny i azot ogólny spełniały wartości dopuszczalne określone w obowiązującym rozporządzeniu. Podobnie analizowane stężenia metali ciężkich w ściekach odprowadzanych do odbiornika były poniżej granicy oznaczalności. Potwierdzeniem skuteczności oczyszczania ścieków w BOŚ były uzyskane wyniki badań toksyczności ścieków. O ile toksyczność ogólna ścieków surowych kształtowała się najczęściej na poziomie III klasy (- co oznacza wysoką toksyczność ostrą), a nawet w czterech próbkach stwierdzono najwyższą toksyczność (IV klasa- bardzo wysoka toksyczność) to ścieki odpływające nigdy nie wykazały istotnej toksyczności. Przeprowadzone badania toksykologiczne, potwierdziły brak zagrożeń chemicznych w oczyszczonych ściekach odprowadzanych do odbiornika pomimo, że do oczyszczalni dopływa około 20% ścieków przemysłowych. Uzyskane wyniki badań właściwości sanitarnych w ściekach surowych nie odbiegają od wartości przeciętnych charakterystycznych dla ścieków komunalnych. Średnia efektywność usuwania ogólnej liczby bakterii wynosiła w roku 2012-94,0, %, a w roku 2015-87,0, %. Podobnie liczba bakterii z grupy coli typu fekalnego uległa zmniejszeniu odpowiednio o 97,7% i 93,3 %. Jednak w ściekach oczyszczonych pojawiają się okresowo pałeczki Salmonella. Czy w tym przypadku możemy uznać, że odprowadzone do odbiornika ścieki są bezpieczne? Na tak postawione pytanie nie można dać odpowiedzi twierdzącej. Nie jest również znana skala zjawiska odprowadzania mikroorganizmów (w tym patogenów) wraz ze ściekami oczyszczonymi do wód odbiornika. Brak jakichkolwiek wskaźników sanitarnych stosowanych do oceny ścieków oczyszczonych nie ułatwia oceny pracy oczyszczalni. Autor postuluje wprowadzenie przynajmniej jednego wskaźnika mikrobiologicznego - pałeczek Salmonella - do oceny ścieków oczyszczonych. Od wielu lat znany jest destrukcyjny efekt działania ultradźwięków na drobnoustroje w zakresie od 100 do 250 khz. W przypadku ich zastosowania do dezintegracji osadów 4
ściekowych ich skuteczność jest uzależniona od stopnia uwodnienia osadów, gdyż działają one wyłącznie na mikroorganizmy utrzymujące się w postaci zawiesiny. W przedstawionej monografii skupiono się na określeniu biologicznych skutków działania ultradźwięków o niskiej częstotliwości 20-40 khz na organizmy zasiedlające osad nadmierny, osad mieszany i ścieki oczyszczone. W warunkach laboratoryjnych sprawdzono działanie ultradźwięków na wytypowane organizmy wskaźnikowe tj. pałeczki Salmonella Enteritidis, E.coli, ziarniaki Enterococcus faecalis i laseczki Bacillus subtilis. Jak wykazały przeprowadzone eksperymenty zastosowanie ultradźwięków jako podstawowej metody do niszczenia różnych gatunków bakterii nie przyniesie 100% obniżenia ich liczebności. Porównując uzyskane wyniki stwierdzono wyższą skuteczność ultradźwięków o częstotliwości 20 khz a ponadto ograniczenie liczebności badanych gatunków bakterii zachodziło skuteczniej w ściekach oczyszczonych niż w osadach ściekowych. Z testowanych organizmów wskaźnikowych najbardziej oporne na działanie ultradźwięków okazały się ziarniaki z gatunku Enterococcus faecalis. W przypadku innych badanych gatunków czas działania ultradźwięków w zakresie od 5 do 10 minut pozwalał na znaczne obniżenie liczebności bakterii niezależnie czy doświadczenia prowadzono w ściekach oczyszczonych czy w silnie uwodnionym osadzie mieszanym. W pozostałych przeprowadzonych eksperymentach dotyczących wpływu ultradźwięków na dezintegrację osadów, niszczenie jaj pasożytów oraz dezintegrację bakterii nitkowatych zastosowano mikroskop fluorescencyjny wraz z komputerowym stanowiskiem do przetwarzania i archiwizacji zdjęć wykonanych preparatów. W monografii przedstawiono bogatą dokumentację zdjęciową uzyskanych wyników badań. Stwierdzono, że optymalny czas do dezintegracji kłaczków osadu i dobrego rozdrobnienia cząstek, a także zniszczenia organizmów wyższych wynosi 10 minut. Zawsze jednak należy dostosować ten czas do konkretnych wymagań i warunków badań. Eksperymenty związane z wykorzystaniem ultradźwięków do niszczenia jaj wskaźnikowych nicieni stanowią ważną część badawczą monografii i kontynuację zainteresowań autora diagnostyką tych jaj przedstawioną w monografii "Organizmy patogenne w osadach ściekowych - ich wykrywanie i unieszkodliwianie" (Butarewicz 2013). Zastosowanie ultradźwięków o niskiej częstotliwości 20 khz do niszczenia jaj pasożytów w ściekach oczyszczonych lub osadach mieszanych wykazało, że skuteczny czas ich działania to 10 minut. W ocenie zniszczenia jaj wskaźnikowych nicieni niezmiernie przydatne jest zastosowanie w mikroskopie fluorescencyjnym techniki obrazowania z wykorzystaniem zakresu ultrafioletu. Pozwoliła ona 5
na stwierdzenie uszkodzenia jaj nicieni poddanych działaniu ultradźwięków, które nie były widoczne w jasnym polu widzenia w mikroskopie. Jak wynika z wcześniejszych badań autora, wiele komunalnych oczyszczalni ścieków ma problemy z nadmiernym rozwojem bakterii nitkowatych, zwłaszcza w okresie od jesieni do wiosny. Większość przeprowadzonych badań dotyczyła rozpoznania gatunków dominujących i podporządkowanych występujących masowo w komorach osadu czynnego. Problem z rozrostem nitek dotyczy nie tylko samej komory osadu czynnego, ale również osadu nadmiernego, który w wielu oczyszczalniach wykorzystywany jest w procesie fermentacji. Duża ilość nitek może spowodować zaburzenie tego procesu. Aby potwierdzić skuteczność zastosowania ultradźwięków o niskiej częstotliwości do niszczenia bakterii nitkowatych przeprowadzono doświadczenia w oparciu o osad pochodzący z komory osadu czynnego oraz osad mieszany, który jest głównym składnikiem poddawanym procesowi fermentacji. Przeprowadzone eksperymenty wykazały dużą skuteczność działania ultradźwięków w zakresie 20-40 khz do defragmentacji i niszczenia bakterii nitkowatych. Optymalny czas działania ultradźwięków określono na 10 minut. Ograniczenie liczby nitek w osadzie mieszanym i defragmentacja cząstek osadu przyczyni się z jednej strony do zwiększenia dostępności związków pokarmowych dla bakterii i archeonów metanogennych, a z drugiej strony do zmniejszenia lub eliminacji problemu z wytwarzaniem piany w komorze fermentacyjnej. Istnieje również możliwość wykorzystania ultradźwięków do niszczenia piany zalegającej w komorach osadu czynnego, ale wymagać to będzie dalszych badań i opracowania specjalnego urządzenia do jej niszczenia. Zastosowanie dezintegratorów ultradźwiękowych na szerszą skalę w oczyszczalniach komunalnych będzie możliwe pod warunkiem obniżenia kosztów ich wytwarzania i eksploatacji. Powinny one znaleźć szerokie zastosowanie w wielu małych oczyszczalniach ścieków, w których wykorzystuje się metodę osadu czynnego w procesie oczyszczania ścieków. Wykorzystanie działania ultradźwięków do dezintegracji osadów ściekowych może mieć różne zastosowanie. Kolejna aplikacja polegała na poddaniu osadu mieszanego działaniu ultradźwięków o niskiej częstotliwości przed procesem fermentacji. Na podstawie przeprowadzonych badań w oparciu o nowoczesny bioreaktor stwierdzono wzrost wytwarzania metanu w biogazie o ponad 20% w odniesieniu do osadu nie poddanego działaniu ultradźwięków. Większość znanych i stosowanych technologii oczyszczania ścieków jakkolwiek dobrze oczyszcza ścieki z substancji chemicznych, to nie daje 100% pewności, że ścieki oczyszczone będą całkowicie bezpieczne pod względem sanitarno-higienicznym. 6
Stwierdzenie to nabiera szczególnego znaczenia w przypadku oczyszczalni, do których dopływają ścieki z przemysłu rolno-spożywczego lub mięsnego. Ścieki pochodzące z niektórych gałęzi przemysłu powinny bezwzględnie być poddane dezynfekcji. W tym kontekście zastosowanie na szerszą skalę ultradźwięków o niskiej częstotliwości w oczyszczalniach ścieków ma szczególne uzasadnienie do zniszczenia lub przynajmniej obniżenia liczebności drobnoustrojów chorobotwórczych i jaj pasożytów. Powinny one być wykorzystane zarówno w dużych oczyszczalniach ścieków jak i w małych obiektach przyczyniając się do bezpiecznego zagospodarowania ustabilizowanych osadów ściekowych. Umożliwiłoby to przyrodnicze, w tym rolnicze, wykorzystanie osadu jako cennego nawozu. Przegląd dostępnych publikacji oraz przeprowadzone badania pozwoliły na sformułowanie następujących wniosków: 1. Przeprowadzona analiza skuteczności oczyszczania ścieków z Białostockiej Oczyszczalni Ścieków w latach 2012 i 2015 wykazała prawidłowe jej działanie, zgodne z obowiązującymi przepisami. 2. Badania jakości mikrobiologicznej ścieków wykazały obecność pałeczek Salmonella w ściekach dopływających i okresowo pojawiających się w odpływie z oczyszczalni. Bez wprowadzenia dezynfekcji odpływu nie można zapewnić odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa wodom odbiornika. 3. Na podstawie przeprowadzonych badań własnych zaproponowano określenie w ściekach oczyszczonych przynajmniej jednego wskaźnika sanitarnego pałeczek z rodzaju Salmonella. 4. Ultradźwięki o niskiej częstotliwości dają duże możliwości obniżenia liczebności organizmów wskaźnikowych, lecz zwykle nie eliminują ich całkowicie. Z dwóch zastosowanych w badaniach zakresów ultradźwięków skuteczniejszy okazał się zakres 20 khz. 5. Najbardziej oporne na działanie ultradźwięków o niskiej częstotliwości okazały się ziarniaki z gatunku Enterococcus faecalis. Dopiero wydłużenie działania ultradźwięków do 15 minut dało efekt obniżenia ich liczby o blisko 100%. Pozostałe gatunki wskaźnikowe tzn. pałeczki E.coli, pałeczki Salmonella Enteritidis, czy przetrwalnikujące laseczki Bacillus subtilis wymagały od 5 do 10 minut sonikacji, aby osiągnąć podobny efekt. 7
6. Ultradźwięki w zakresie 20 khz są skuteczną techniką do niszczenia jaj należących do rodzajów Ascaris i Trichuris. W przypadku obecności tych jaj w osadach mieszanych, do ich zniszczenia bądź unieczynnienia należy zastosować 10 minut sonikacji osadu. W próbkach ścieków oczyszczonych czas ten skraca się do 5 minut. 7. Wykorzystana w badaniach technika obrazowania preparatów w mikroskopie fluorescencyjnym z zastosowaniem zakresu ultrafioletu umożliwia dokładną ocenę stopnia zniszczenia jaj nicieni poddanych działaniu ultradźwięków o niskiej częstotliwości. Powinna ona znaleźć zastosowanie w laboratoriach referencyjnych (podobnie jak zastosowanie barwników fluorescencyjnych do szybkiego rozpoznania stadium rozwoju jaj) pod warunkiem wykonania preparatu pozbawionego artefaktów przeszkadzających w oznaczeniu. 8. Zastosowanie ultradźwięków o niskiej częstotliwości do defragmentacji i niszczenia nadmiaru bakterii nitkowatych jest skuteczną metodą, która powinna być wykorzystywana w oczyszczalniach komunalnych. Potwierdziły to przeprowadzone doświadczenia, w których po 10 minutach sonikacji uzyskano pełną dezintegrację nitek. 9. Zwiększenie dostępności cząstek zawartych w osadzie mieszanym na skutek działania ultradźwięków o niskiej częstotliwości 40 khz przyczyniło się do wzrostu stężenia metanu w wytworzonym biogazie. Maksymalnie uzyskano 70,2 % zawartości metanu w biogazie. 5. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych Przed uzyskaniem stopnia doktora w latach 1982-1985 brałem udział w badaniach nad występowaniem w wodach powierzchniowych Gram ujemnych bakterii charakteryzujących się pozachromosomalną opornością na związki metali ciężkich oraz antybiotyki w ramach Problemu Międzyresortowego MR.II.17. Temat 5.4.6. W latach 1987/1988 brałem czynny udział w badaniach nad aktywnością drobnoustrojów, ich wykorzystaniem i zwalczaniem w ramach programu CPBP 04.02. 1987/88. Kierownikiem obu w/w prac był dr inż. Mirosław M. Bobrowski. W kolejnych latach moja działalność skupiła się wokół problemu związanego ze wskaźnikami stanu sanitarnego wód. Liczne doniesienia literaturowe publikowane w renomowanych czasopismach na świecie wskazywały, że stosowana analiza stanu sanitarnego 8
jest niewystarczająca i należy poszukiwać nowych rozwiązań. Niektórzy autorzy proponowali włączenie do oceny stanu sanitarnego dodatkowych organizmów wskaźnikowych np. pałeczek Aeromonas hydrophila. Aby potwierdzić przydatność tych pałeczek jako dodatkowych wskaźników stanu sanitarnego wykonano badania w ramach pracy doktorskiej nt Bakterie z rodzaju Aeromonas i ich wykorzystanie do oceny stanu sanitarnego wód powierzchniowych. Uzyskane wyniki wykazały przydatność pałeczek Aeromonas jako dodatkowego wskaźnika sanitarnego stosowanego do oceny jakości wód powierzchniowych. Opracowano również skład zmodyfikowanego podłoża PXA do izolacji tych bakterii. Po uzyskaniu stopnia doktora nauk technicznych moje zainteresowania zawodowe skupiły się wokół kilku problemów badawczych. Pierwszy z nich obejmował prowadzenie badań związanych z mikrobiologiczną jakością powietrza. W tym okresie przeprowadziłem szereg badań na terenie oczyszczalni ścieków wyznaczając strefy uciążliwości oczyszczalni ścieków na przyległe środowisko np. w Oczyszczalni Ścieków w Białymstoku czy Bielsku Podlaskim. Od wielu lat prowadzę badania mikrobiologicznej jakości powietrza na terenie składowisk odpadów komunalnych, a ostatnio na terenie sortowni odpadów. Prowadziłem również badania jakości powietrza w zakładach pracy np. w fabryce włókienniczej Fasty w Białymstoku, czy na terenie Politechniki Białostockiej. Wszystkie wyżej wymienione badania miały na względzie nie tylko aspekt poznawczy, ale także utylitarny. Drugi, nie mniej ważny kierunek moich zainteresowań naukowych związany jest z możliwością wykorzystania różnych organizmów wskaźnikowych w badaniach toksykologicznych. Od wielu lat interesują mnie testy toksyczności ostrej i chronicznej i ich praktyczne zastosowanie. Pierwsze doświadczenia toksykologiczne obejmowały określenie toksyczności kwasu tiobarbiturowego, etionamidu oraz 6-izopuryny w zakresie toksyczności ostrej na bakteriach z gatunku Pseudomonas fluorescens, larwach ochotek oraz skorupiakach z gatunku Daphnia magna. Obecnie moje badania ukierunkowane są na określeniu toksyczności ścieków i osadów ściekowych. Dzięki pozyskaniu nowoczesnego zestawu Microtox, w latach 2010-2016 prowadziłem badania toksyczności ścieków i osadów ściekowych z komunalnych i przemysłowych oczyszczalni. Uzyskane wyniki badań ścieków komunalnych zostały opublikowane lub przedstawione w formie referatów. Trzeci kierunek moich zainteresowań naukowych związany jest z prowadzeniem badań jakości sanitarnej wody oraz stosowaniem różnych organizmów wskaźnikowych. Wykonałem wiele ekspertyz mikrobiologicznej jakości wody pitnej, wód powierzchniowych czy wód podziemnych. W badaniach wykorzystywałem najnowsze metodyki diagnostyczne stosowane na świecie, a jednocześnie zwracałem uwagę na możliwość ich implementacji w 9
kraju pod warunkiem dokonania niezbędnych korekt. W latach 1998-2000 prowadziłem badania określające stan czystości jezior pojezierza Suwalsko-Augustowskiego. W ostatnim okresie prowadziłem badania jezior Rajgrodzkiego i Ełckiego. Wykonałem również liczne badania stanu sanitarnego kąpielisk na terenie województwa podlaskiego. Prowadziłem także badania jakości wód w rzece Narew oraz w studniach na terenie Podlasia w ramach pracy Stan troficzny i sanitarny wód powierzchniowych na terenie Narwiańskiego Parku Narodowego w powiązaniu z jakością wód i gleb terenów przyległych. Wszystkie badania jakości mikrobiologicznej wody pitnej, które wykonałem są niezmiernie istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa użytkowników wody. Praca dotycząca jakości wody w studniach awaryjnych położonych w Białymstoku, uzmysłowiła służbom miejskim istnienie problemu sanitarnego w przypadku korzystania z takich studni, co z reguły ma miejsce w momencie awarii wodociągu publicznego. Obecnie prowadzone badania mikrobiologiczne są związane z określeniem mikroflory biofilmu w ujęciach wody podziemnej i sposobów czyszczenia takich instalacji. Badania są prowadzone we współpracy z pracownikami Politechniki w Mińsku i będą kontynuowane w kolejnych latach. Jednocześnie stale zbierałem doświadczenia i doskonaliłem warsztat badań związanych z jakością biologiczną osadów ściekowych. W 2005 roku byłem głównym wykonawcą badań w projekcie badawczym KBN Nr 5 T07E 043 23, którego kierownikiem był prof. zw. dr hab. inż. Andrzej Królikowski. Badania obejmowały oznaczenie podstawowych wskaźników sanitarnych, w tym wskaźników parazytologicznych w próbkach osadów z osadników, separatorów i wpustów ulicznych kanalizacji deszczowej. Efektem pionierskich badań osadów z kanalizacji deszczowej była współautorska monografia nt. Osady powstające w obiektach systemu kanalizacji deszczowej, która została wydana w 2006 r. przez PAN i zgłoszona przez Radę Wydziału Budownictwa i Inżynierii Środowiska do nagrody Ministra Ochrony Środowiska. W tym samym okresie realizowałem szeroko zakrojone badania mikrobiologiczno parazytologiczne w ramach projektu badawczego KBN Nr 4 T09D 024 22, którego kierownikiem był dr inż. Lech Magrel. Celem tych badań było określenie możliwości wykorzystania osadu ściekowego z przemysłu mleczarskiego do wytwarzania kompostu, który mógłby być zastosowany jako cenny nawóz. Doświadczenia prowadzono w oparciu o utworzone pryzmy w różnych wariantach, wykorzystując do tego celu oprócz osadu z przemysłu mleczarskiego inne składniki, takie jak zrębki, trociny oraz słomę. Uzyskane wyniki pozwoliły na określenie optymalnych parametrów procesu kompostowania, który prowadzono terenie zadrzewionym, jak i w terenie odkrytym. Badania miały aspekt utylitarny, bowiem otrzymany kompost został wykorzystany pod sadzonki na 10
terenie nadleśnictwa Rudka. Efektem naukowym tych badań była druga współautorska monografia nt. Badania nad ostatecznym wykorzystaniem odwodnionych osadów ściekowych do nieprzemysłowego wykorzystania. Moja działalność naukowa od wielu lat jest skupiona na mikrobiologii środowiskowej, a szczególnie na diagnostyce mikrobiologicznej patogenów. Brałem udział w pracach statutowych realizowanych w Zakładzie Biologii Sanitarnej i Biotechnologii, wykonywałem także prace własne finansowane ze środków budżetowych. Ostatnio byłem głównym wykonawcą projektu badawczego o numerze rejestracyjnym N N305 367438 pt. Ocena przydatności i trwałości mieszanek traw odmian gazonowych stosowanych na trawnikach przyulicznych przy użyźnianiu podłoża osadami ściekowymi, którego kierownikiem był prof. dr hab. inż. Tadeusz Łoboda. Projekt został zakończony w 2014 r, a uzyskane wyniki zostały już opublikowane. Oprócz prac naukowo badawczych finansowanych z budżetu państwa wykonałem również szereg ekspertyz na rzecz przedsiębiorstw zlokalizowanych na terenie Podlasia. Prowadziłem badania jakości osadu czynnego oraz bakterii nitkowatych w oczyszczalniach w Białymstoku, Bielsku Podlaskim, Sokółce, Czyżewie, Zambrowie. Od wielu lat współpracuję z oczyszczalniami ścieków położonymi głównie na terenie województwa podlaskiego. Wykonałem ponad 300 ekspertyz związanych z występowaniem organizmów patogennych w osadach ściekowych. Zdobyte doświadczenia w tym zakresie stanowiły materiał badawczy, który wykorzystano w monografii nt. "Organizmy patogenne w osadach ściekowych - ich wykrywanie i unieszkodliwianie" opublikowanej w 2013 r. W monografii przedstawiono krytyczny przegląd najczęściej stosowanych na świecie procedur badawczych do wykrywania jaj nicieni należących do rodzajów Ascaris, Trichuris i Toxocara oraz zmodyfikowaną przez autora oryginalną metodykę do badania jaj nicieni wskaźnikowych. W opracowanej metodyce zwrócono uwagę na różne problemy diagnostyczne, które mogą pojawić się przy ich wykrywaniu. Integralną część monografii stanowił atlas (na załączonej płycie CD), w którym przedstawiono zdjęcia jaj nicieni wskaźnikowych wykonane klasycznym mikroskopem optycznym i mikroskopem fluorescencyjnym wyposażonym w pryzmat DIC Nomarskiego. Atlas ma znaczenie praktyczne i może być wykorzystany przez laboratoria prowadzące diagnostykę nicieni wskaźnikowych, zwłaszcza laboratoria referencyjne. Drugim, nie mniej ważnym aspektem badawczym zaprezentowanym w cytowanej monografii było przedstawienie możliwości wykrywania pałeczek Salmonella w ściekach i osadach ściekowych. Alternatywnym rozwiązaniem do proponowanych w Polsce procedur stosowanych do wykrywania pałeczek Salmonella z wód powierzchniowych, ścieków czy 11
gleby jest zastosowanie w badaniach metodyki 1682 zaproponowanej przez US EPA specjalnie do badania osadów ściekowych. Na podstawie wykonanych badań zaproponowano uproszczenie tej metodyki przez wprowadzenie badań genetycznych na etapie izolacji domniemanych pałeczek Salmonella na podłożach wybiórczo różnicujących. Pozwoliło to na skrócenie czasu badań, a jednocześnie wyeliminowanie konieczności wykonywania testów biochemicznych i potwierdzenia testem serologicznym. W latach 2014/2015 brałem udział jako główny wykonawca badań biologicznych w III etapie projektu badawczego pt. "Optymalizacja wytwarzania biogazu rolniczego z różnych komponentów roślinnych i odpadów organicznych z hodowli zwierząt" wykonanego w ramach projektu współfinansowanego przez Unię Europejską. (Projekt dofinansowany z Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Podlaskiego 2007-2013, Działanie 1.1. Odnawialne źródła energii "Badanie skuteczności aktywnych i pasywnych metod poprawy efektywności energetycznej infrastruktury z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii"). Etap III projektu dotyczył doboru naturalnych komponentów do wytwarzania biogazu i był prowadzony w warunkach laboratoryjnych. Celem projektu było nie tylko zoptymalizowanie składników stosownych do wytwarzania biogazu w budowanej biogazowni w miejscowości Hryniewicze Duże, ale również sprawdzenie stanu środowiska wokół powstającej biogazowni przed oddaniem jej do eksploatacji. Projekt został zakończony, lecz badania będą dalej kontynuowane, aby sprawdzić oddziaływanie biogazowni, a szczególnie wytwarzanych osadów pod kątem oddziaływania na środowisko. Wykaz najważniejszych prac naukowo-badawczych, w których brałem udział. W latach 1983 1992- przed uzyskaniem stopnia doktora nauk technicznych. 1. Występowanie Gram ujemnych bakterii charakteryzujących się pozachromosomalną opornością na związki metali ciężkich oraz antybiotyki w zanieczyszczonych wodach powierzchniowych. Problem Międzyresortowego MR.II.17. (1982-1985). 2. Pomiary 30-minutowych stężeń SO 2 metodą losową w wybranych miastach województwa białostockiego. 1985-1986. 3. Technika przerobu mleka na uszlachetnione koncentraty białkowe dla piekarstwa RNN-U-270/88. 12
4. Aktywność drobnoustrojów, ich wykorzystanie i zwalczanie w ramach programu CPBP 04.02. 1987/88. Po uzyskaniu stopnia doktora nauk technicznych. 1. Praca badawcza nr S/IIŚ/23/95 nt. Procesy mikrobiologiczne zachodzące podczas tlenowej i beztlenowej utylizacji osadów ściekowych i odpadów stałych oraz rola tych procesów w transformacji metali ciężkich. 2. Praca badawcza nr W/IIŚ/3 /98 nt. Ocena stopnia zagrożenia pod względem sanitarnoepidemiologicznym osadów powstających w mechaniczno biologicznych oczyszczalniach ścieków regionu północno wschodniej Polski. 3. Praca badawcza nr W/IIŚ/1/98 nt. Ocena stanu czystości jezior pojezierza Suwalsko- Augustowskiego. 4. Praca badawcza nr S/IIŚ/26/01 nt Skażenia mikrobiologiczne środowiska wodnego, glebowego oraz powietrza w północno-wschodnim regionie Polski. 5. Praca badawcza nr W/WB/21/02 nt. Stan troficzny i sanitarny wód powierzchniowych na terenie Narwiańskiego Parku Narodowego w powiązaniu z jakością wód i gleb terenów przyległych. 6. Projekt badawczy KBN Nr 4 T09D 024 22 nt. Badania nad ostatecznym wykorzystaniem odwodnionych osadów ściekowych do nieprzemysłowego wykorzystania. 7. Projekt badawczy KBN Nr 5 T07E 043 23 KBN Nr 4 T09D 024 22 nt. Charakterystyka jakościowa i ilościowa osadów z obiektów kanalizacji deszczowej na zróżnicowanych zlewniach zurbanizowanych. 8. Praca badawcza nr W/ WBiIŚ/22/06 nt. Wykorzystanie nowoczesnych technik badawczych do wykrywania organizmów patogennych w osadach ściekowych z komunalnych oczyszczalni ścieków. 9. Praca badawcza nr W/WBiIŚ/3/2009 nt. Wykorzystanie konwencjonalnych metod oraz nowoczesnych technik biologii molekularnej do wykrywania organizmów patogennych w ściekach oczyszczonych i osadach ściekowych. 10. Projekt badawczy KBN (NCN) o numerze N N305 367438 Ocena przydatności i trwałości mieszanek traw odmian gazonowych stosowanych na trawnikach przyulicznych przy użyźnianiu podłoża osadami ściekowymi. 11. Praca badawcza nr W/WBiIŚ/3/2011 nt. Ocena czystości wybranych elementów środowiska w województwie podlaskim. 12. Projekt badawczy OZE 1.1 Badanie skuteczności aktywnych i pasywnych metod poprawy efektywności energetycznej infrastruktury z wykorzystaniem odnawialnych źródeł 13
energii realizowanego w ramach umowy o dofinansowanie nr UDA-RPPD.01.01.00-20- 015/12/00 zawartej dnia 04.06.2014 r. Etap III - Optymalizacja wytwarzania biogazu rolniczego z różnych komponentów roślinnych i odpadów organicznych z hodowli zwierząt. 13. Praca badawcza nr S/WBiIŚ/3/2015 nt. Analiza oddziaływania korzystnych i szkodliwych mikroorganizmów na środowisko. 14