Beatrix Alsanius

(1)

Vattenkvalitet för grönsaksodling

Beatrix Alsanius

Dr. Beatrix Alsanius, SLU, Dept of Horticulture, Microbial Horticulture Lab, Alnarp, email: beatrix.alsanius@ltj.slu.se

Frukt och grönt är basen för en

hälsosam diet!

(2)

Frukt och grönt är laddad med positiva värden!

Hälsa

Välbefinnande

Det goda livet

Ända fram till år 2004

klassades hot för magsjukor

från frukt och grönt som ringa!

(3)

Till år 2004:

hot för

magsjukor från frukt och grönt klassas som ringa!

2005: EHEC relaterad till isbergssallad

Utbrott relaterade till trädgårdsprodukter

49%

24%

17%

7% 3%

Berries Sprouts Leafy salad Fresh herbs Carrots

Sverige: 1997-2009

Totalt: 45 utbrott med ca 2500 registrerade fall

Källa: L. Plym-Forshell, 2009

 Vilka smittvägar finns?

 Hur är de relaterade till vatten?

 Vilka tarmsmittor är relevanta?

 Vad är en acceptabel risk?

 Hur kan man motverka smittspridningen?

(4)

Exkrement från djurhållning eller vilda djur,

fåglar

Möjliga smittkällor och spridningsvägar

Bevattnings-

vatten

Urbana resp.

jordbruks- relaterade föroreningar

Vind, damm Insekter, Patogener

Skördeutrustning och -redskap

Mänsklig kontakt

Efterskörde- hantering Organiska

gödselmedel Jordburna

vektorer

 Smittcykeln mellan kultur/gröda och människan måste brytas!

 Personal; konsument

 Fel som sker i ett tidigt skede av

produktionskedjan kan inte tvunget

motverkas i ett senare skede!

(5)

I. Vatten som smittbärare

II. Uppföljning av vattenhygien

III. Åtgärder

IV. Rekommen- dationer

I. Vatten som smittbärare

(6)

Hortikulturellt vatten

Vatten som används för

 Bevattning

 Applicering av gödselmedel och bekämpningsmedel

 Skörd

 Produktkonditionering

 Processvatten

Foto: B. Alsanius Foto: B. Alsanius

 Grundvattenbrunn

 Kommunalt vatten (dricksvatten)

 Uppsamlat regnvatten

 Ytvatten

Vattendrag (bäck, sjö) bevattningsdamm

 Obehandlat eller behandlat avloppsvatten

Källor för bevattningsvatten

Fotos: B. Alsanius

(7)

Vattenburna smittor

Virus

• Norovirus (vinterkräksjuka)

• Hepatit A

Patogena protozoa

• Giardia spp.

• Cryptosporidium spp.

Bakterier

• Salmonella spp.

• Escherichia coli

• Verotoxinproducerande stammar (EHEC, VTEC;

speciellt EC O157:H7)

• ETEC

• Campylobacter spp.

• Shigella spp.

• Yersinia enterocolitica

• Listeria monocytogenes

• Aeromonas spp.

tarmsmittor

orsakar magsjuka av olika allvarlighetsgrad med illamående, kräkning, diarré och variande varaktighet

Exkrement

Okomposterat

gödsel

Bioaerosoler

Kontaminerade frö

Kontaminerat bevattningsvatten Översvämnings- vatten

Insekter Vektorer

Svampar, protozoa, nematoder, dagmaskar som vektorer

Vilda djur, fåglar

Smittvägar i frilandsodlingen

Källa: Brandl, 2005

(8)

II. Vatten som smittbärare

1. Mikroorganismernas boplats på växter

a. Generella strategier b. På frilandsgrönsaker

2. Överlevnad av E. coli O157:H7 (EHEC)

a. I vatten b. På plantan c. I marken

The magic triangle of damage

Skada

- Biotiskt - Abiotiskt

Patogen Miljö

Värd-

organism Växt/människa -Disposition -Mottaglighet

- Patogenicitet - Aggressivitet

 Växten är vektor!

(9)

Mikroorganismer och växter

Karposfär: frukt 10

⁷

/g

Phyllosfär: blad 10

⁶

/g

Endosfär: växtens inre 10

⁵

/g

Rhizosfär: rot 10

¹⁰

/g

1a. Mikroorganismernas boplatser på blad

Dr. Beatrix Alsanius, SLU, Dept of Horticulture, Microbial Horticulture Lab, Alnarp, email: beatrix.alsanius@ltj.slu.se http://mapsof.net/uploads/static-maps/europe_nasa_satellite.jpg

http://www.visitingeuropa.com/weblog/wp-content/uploads/nota11.jpg

Favoritplatser

• Bladnerver

• Stomata

• Trichoma

• Hydratoder

• Sår

Viktiga faktorer för kolonisering över tid

 Bladytans utformning

 Bladets topografi

 Antal bakterier

 Kommunikation mellan bakterier

 ”Biofilm”-bildning

 Miljöfaktorer (tillgång till näring och vatten

samt UV-strålning, nederbörd, värme)

(10)

Källa: Pfleger, 2007 10

³

– 10

⁴

10

²

– 10

³

10

⁵

- 10

⁶

10

⁶

– 10

⁷

Max. värde

– 10

²

– 10

²

10

²

– 10

⁴

10

⁵

– 10

⁶

Persilja

– 10

³

– 10

²

10

⁴

– 10

⁶

10

⁶

– 10

⁷

Gräslök

– 10

³

nd

10

³

– 10

⁶

10

⁴

– 10

⁶

Mynta

– 10

²

– 10

²

10

⁴

– 10

⁶

10

⁶

– 10

⁷

Spenat

– 10

²

– 10

²

10

⁴

– 10

⁶

10

⁵

– 10

⁶

Sallad

– 10

⁴

– 10

²

10

³

– 10

⁵

10

⁶

– 10

⁷

Gurka

– 10

²

– 10

³

10

⁴

– 10

⁵

10

⁵

– 10

⁶

Blomkål

– 10

³

nd*

10

²

– 10

⁴

10

⁴

– 10

⁶

Kål

Fekal- streptokocker E. coli

Totalkoliforma bakterier Heterotrofa

org. (36 °C)

CFU/g Växtslag

1b. Mikroorganismer på frilandsgrönsaker

Dr Beatrix Alsanius SLU Dept of Horticulture Microbial Horticulture Lab Alnarp email: beatrix alsanius@ltj slu se

Tysk studie; genomfört 1997-2005

Indikator för kortvarig fekal förorening: E. coli

Indikator för långvarig fekal förorening: fekalstreptokocker

Förekomsten av indikatorer för fekala föroreningar på skördeprodukten varierar för olika växtslag

Ingen förekomst av Salmonella konstate- **rades i denna studie (2*25 g prov).**

●

= filtrerat och autoklaverat kommunalt vatten

♦

= reservoir vatten

■ = sjövatten (Lake Jackson)

● = sjövatten (Lake Herrick)

Källa: Wang & Doyle, 1998

●

● ●

●

● ●

●

♦ ♦

♦

♦ ♦

♦■

■ ■ ■ ■ ■ ■

■ ■ ■ ■ ■

■ ■

0 1 2 3 0 1 2 3

0 1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

25 °C 15 °C 8 °C

● ●

●

● ■ ■ ■

■ ■

■

■ ■

■

■ ■

■

♦

♦ ♦ ♦

♦ ♦

♦

♦ ♦

♦

● ● ● ● ● ● ●

● ●

●

● ● ● ●

●

● ●

■ ■

■

■ ■

■

■ ■

■

●

● ●

● ●

● ● ●

● ●

♦

♦ ♦ ♦ ♦

♦

♦ ♦

Veckor E. coli O157:H 7 (log CF U ml

-1

)

2.a Överlevnad av E. coli O157:H7 i vatten

Faktorer som avgör sjukdomsalstrares överlevnad i vatten:

 Temperatur

 Solinstrålning

 Grumlighet (partikelmängd)

 Organiskt material

! OBS! Sjukdomsalstrare kan anrikas i

bottensedimentet och virvlas upp vid storm

eller i kraftigt strömt vatten!

(11)

□ = ingen kompost

■ = komp. hönsgödsel

▲ = komp. kogödsel

● = stabiliserat komp.

kogödsel

○ = kontaminerat bevatttningsvatten

Källa: Islam et al., 2004

2.b Överlevnad av E. coli O157:H7 på plantan

Antal dagar efter plantering

E. coli O157:H7 kan överleva under

påtagligt lång tid på kulturer som vattnats med kontaminerat vatten

Modellkultur: persilja

Applikationssätt: organiskt gödsel eller vatten som bärare

Källa: Islam et al., 2004

2.c Överlevnad av E. coli O157:H7 i marken

Antal dagar efter plantering

□ = ingen kompost

■ = komp. hönsgödsel

▲ = komp. kogödsel

● = stabiliserat komp.

kogödsel

○ = kontaminerat bevatttningsvatten

Medium avgörande för E. coli O157:H7’s

överlevnadslängd i marken

(12)

III. Uppföljning av vattenhygien

 Acceptabel risk kan ses ur olika perspektiv

 Folkhälsoperspektiv

 Ekonomiskt perspektiv

 Dos som framkallar sjukdom

 EHEC: 1-10 celler

 Salmonella : 10000 celler

Vad är en acceptabel risk?

Vem avgör acceptabel risk?

Vad används som bas för bedömningen?

Vem tar ansvar för den

acceptabla risken?

(13)

Vattenkvalitet vid bevattning

 Ingen nationell lagstiftning som reglerar vattenkvalitet för bevattningsändamål i Sverige

 MEN: SOSFS 2004:7

 Ingen internationell standard

 MEN: Riktlinje 2001/95/EG

 Några länder/delstater har nationella rekommendationer eller riktlinjer, t.ex.

Tyskland: DIN 19650

Kanada: British Columbia, Ontario

 Riktlinjer för vattenkvalitet i Sverige

Dricksvatten: SLVFS 2001:30 (Livsmedelsverket) Enskild brunn: SOSFS 2003:17 (Socialstyrelsen)

Strandbadvatten: NFS 2008:8 (ersätter NFS 1996:6 MS:89)

Standarder och indikatorer

Organismer Processindikatorer

• Mikroorganismer vid 22 ° C

• Mikroorganismer vid 35 ° C Indikatororganismer

• Totala koliforma bakterier

• Fekala koliforma bakterier

• E. coli

• Intestinala enterokocker Patogener

• Salmonella spp.

• Pseudomonas aeruginosa

• Potentiellt infektiösa stadier av parasiter

DIN 19650 Baseras på en provtagning

• E. coli , Fekalstreptokocker

• Salmonella , parasiter BC-standard Baseras på geometriskt medel av 5 provtagningar under en 30-dagarsperiod

• Fekalkoliforma bakterier, fekalstreptokocker

SOSFS 2004:7 Baseras på en provtagning

• Mikroorganismer vid 35 ˚C

• Pseudomonas aeruginosa

(14)

Jämförelse av indikatorer

Indikatorer Processindikatorer

Mikroorganismer vid 22°C, M22 Indikatororganismer Totala koliforma bakterier, TC Fekala koliforma bakterier, FC

• E. coli, EC

• Intestinala enterokocker, FS Patogener

• Salmonella spp.

 Provtagning vid 2 ytvattenkällor i två provtagningsperioder à 30 dagar

 100 prover

FS EC FC

TC M22 56.82

71.21

85.61

100.00

Variabler

Similarity

Rekommenderade indikatorer:

• E. coli

• intestinala enterokocker

• Salmonella spp.

Jämförelse av indikatorer

Indikatorer Processindikatorer

Mikroorganismer vid 22°C, M22 Indikatororganismer Totala koliforma bakterier, TC Fekala koliforma bakterier, FC

• E. coli, EC

• Intestinala enterokocker, FS Patogener

• Salmonella spp.

 Provtagning vid 2 ytvattenkällor i två provtagningsperioder à 30 dagar

 100 prover

3 2 1 0 -1 -2 1.0

0.5

0.0

-0.5

-1.0

1:a komponent

2:a komponent

1 1

1 2

2 1

2 2

Damm Serie

Resultat från en period ingen bas för att

förutspå situationen i ett senare skede

(15)

Fallstudie från 5 ytvattenkällor

I 4 av 5 ytvattenkällor konstaterades Salmonella upprepade gånger under säsongen; bland dessa S. Typhimurium

 Provtagning vid 5 ytvattenkällor; 1 borrad brunn som kontroll

 Analyser: 8 ggr; med tre upprepningar vid varje tillfälle

-2 -1 0 1 2 3 4

M22 TC EC FS

log CFU ml-1

1 2 3 4

a

b b b

b

b b

b a b

a a

c

c d Borrad brunn Uppsamlings -damm

Bäck Sjö

Fallstudie från 5 ytvattenkällor; E. coli

 Provtagning vid 5 ytvattenkällor; 1 borrad brunn som kontroll

 Analyser: 8 ggr; med tre upprepningar vid varje tillfälle

1 = borrad brunn; 2 = uppsamlingsdamm 1; 3 = uppsamlingsdamm 2; 4 = uppsamlingsdamm 3;

5 = bäck; 6 = sjö -3

-2 -1 0 1 2

0 1 2 3 4 5 6 7 8

log CFU ml-1

EC

1 6 2

3 4 5

Halten E. coli varierar påtagligt under säsongen

Halten E. coli varierar också inom provtagningstillfället

Upprepade prover är nödvändiga för att

komma till ett rättvisa resultat

(16)

Gränsvärden i olika rekommendationer

DIN 19650 Baseras på en provtagning

• E. coli , Intest. enterokocker

• Salmonella , parasiter BC-standard

Baseras på geometriskt medel av 5 provtagningar under en 30-dagarsperiod

• Fekala koliforma bakterier, Intestinala enterokocker

SOSFS 2004:7 Baseras på en provtagning

• Mikroorganismer vid 35 ˚C

• Pseudomonas aeruginosa

*

* ND Parasiter

*

* ≤ 1

P. aeruginosa

*

Salmonella

ND

≤ 330

*

≤ 20

≤ 100 Intestinala

enterokocker²

≤ 900

*

≤ 77

≤ 200

E. coli

²

*

≤ 100

* Fekala

koliforma bakt²

*

≤ 100

*

* Mikroorg. 35 C¹

NFS 2008:8 SOSFS 2004:7 BC-

stand.

DIN 19650

1

levande cellhalt (CFU)/ml;

²

CFU/100 ml ND = ej detekterbar i 1000 ml

* Ej del av denna förordning resp. operativ norm

Vad är en acceptabel risk?

 10 veckors kultur; bevattning 2 ggr/vecka; mängd 5 mm; skörd 2 kg/m

²

 E. coli: 900 CFU/100 ml resp. 100 CFU/100 ml

 Mängd E.coli som vattnas ut per vecka

900 CFU/100 ml * 10 l/m

²

= 9 CFU/ml * 10000 ml/m

²

= 90000 CFU/m

²

 Mängd E. coli som vattnas ut under en 10 veckors kultur: 900000 CFU/m

²

 Andel EHEC: 0.1% av E. coli: 900 CFU EHEC/m

²

; 450 CFU EHEC/kg skörd

 Dvs om man äter 100 av den råa produkten, riskerar man att få 45 CFU EHEC i sig

 Infektiös dos: 1-10 celler

 Mängd E.coli som vattnas ut per vecka

100 CFU/100 ml * 10 l/m

²

= 1 CFU/ml * 10000 ml/m

²

= 10000 CFU/m

²

 Mängd E. coli som vattnas ut under en 10 veckors kultur: 100000 CFU/m

²

 Andel EHEC: 0.1% av E. coli: 100 CFU EHEC/m

²

; 50 CFU EHEC/kg skörd

 Dvs om man äter 100 av den råa produkten, riskerar man att få

5 CFU EHEC i sig

(17)

Gränsvärden i olika rekommendationer

DIN 19650 Baseras på en provtagning

• E. coli , Intest. enterokocker

• Salmonella , parasiter BC-standard

Baseras på geometriskt medel av 5 provtagningar under en 30-dagarsperiod

• Fekala koliforma bakterier, Intestinala enterokocker

SOSFS 2004:7 Baseras på en provtagning

• Mikroorganismer vid 35 ˚C

• Pseudomonas aeruginosa

*

* ND Parasiter

*

* ≤ 1

P. aeruginosa

*

Salmonella

ND

≤ 330

*

≤ 20

≤ 100 Intestinala

enterokocker²

≤ 900

*

≤ 77

≤ 200

E. coli

²

*

≤ 100

* Fekala

koliforma bakt²

*

≤ 100

*

* Mikroorg. 35 C¹

NFS 2008:8 SOSFS 2004:7 BC-

stand.

DIN 19650

1

levande cellhalt (CFU)/ml;

²

CFU/100 ml ND = ej detekterbar i 1000 ml

* Ej del av denna förordning resp. operativ norm

Hur ska man ta prov?

Salmonella

ND

Intestinala enterokocker¹ ≤ 20

E. coli

¹ ≤ 77

Gränsvärde

1

CFU/100 ml

ND = ej detekterbar i 1000 ml

 Ta minst 5 prover under en 30-dagars period

 Sätt pumpen i gång 15 minuter innan provet tas

 Skicka provet omgående till labbet. Ska kylas, dock ej frysas och nå labbet inom 18 timmar

 Analysera med hänsyn till indikatorer nedan

 Bilda geometriskt medelvärde över proverna under en 30-dagarsperiod

(18)

IV. Åtgärder

1. Generella åtgärder oavsedd vattenkälla 2. Rening

a. Långsamfiltrering b. Fotokatalytisk rening

Foto: B. Alsanius

Vägen till ökad produktsäkerhet

Källa: Gravani, 2006 Ledar-

skaps- ansvar

Utbildning o träning Mikrobiella

riskmoment

Produkt- säkerhets-

försäk- ring

God odlingssätt

Vatten-

hygien Gödsel/

Kompost Städning

Hygienis.

Hälsa o pers. hyg.

Växt-

skydd Spår-

barhet Gårdsbio-

säkerhet Kris-

hantering

(19)

1. Generella åtgärder oavsedd vattenkälla

Dr. Beatrix Alsanius, SLU, Dept of Horticulture, Microbial Horticulture Lab, Alnarp, email: beatrix.alsanius@ltj.slu.se Fotos: B. Alsanius

 Ändamålsenlig lagring av rör

Undvik markkontakt Håll fattningarna rena

Helst slutna rör; öppna rör kan fungera som boplats för smådjur

 Håll bevattningsrören rena!

 Ej strandbetande djur uppströms eller rikt djurliv i uppsamlingsdammen

 Kulturbegränsning

 Anpassa bevattningstillfälle till skörd

http://ucce.ucdavis.edu/files/repository/

calag/fig5405p74thumb.jpg

Kulturbegränsning

 Kulturbegränsning innebär att man minimerar risken för

överföring av tarmsmittor från ytvatten genom att odla kulturer med låg risk!

 Hur förväntas produkten att konsumeras?

 Färsk eller efter minimal tillredning, inkl frysning

 Kokt eller processad

 Hög risk

 Färsk eller efter minimal tillredning

 Exempel: salladsgrönsaker, dvs alla typer av bladsallat, babyleaf, kryddor, gurka, paprika, frukt, bär, rotgrönsaker som konsumeras utan kokning/beredning

 Låg risk

 Produkter som enbart konsumeras efter kokning eller tillaggning i ugn

 Exempel: potatis

 Tänk på att konsumtionsvanor

 har ändrats under de senaste åren

 skiljer sig mellan etniska kulturer

(20)

Bevattningssätt

 Hög risk

 Spridare

 Bevattningsramp

 Låg risk

 Droppbevattning

 OBS! inte ändamålsenlig i alla kulturer; rening kan vara ett gott alternativ

1. Exempel: Intervall mellan bevattning och skörd

 Modellkultur: krusbladig persilja

 Patogen: biokemisk E. coli O157:H7

 Mängd i bevattningsvattnet: motsvarande 100, 1000, 10000 CFU/ml i en giva på 5 mm

 Skörd: 3 h, 24 h, 48 h, 72 h efter bevattning

10 20 30 40 50 60 70 80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Log CFU/försöksruta

Timmar efter bevattning

a

b b

b c

c

a a aa

ab bc

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Log CFU/100 g färskvikt

3 24 48 72

Timmar efter bevattning

Källa: Alsanius et al. 2009

(21)

Hur kan exponeringen minskas?

 Övrig god hygien

Var inte blyg och prata om det man inte pratar om!

Personal

 Säkerställ förutsättningar för god hygien under arbetsdagen

 Handskar

 Andra skyddskläder Konsument

 Exponering i butik

 Beredning (tvättning, kokning, tillagning i ugn)

a. Långsamfiltrering

Foto: T. Brand Foto: T. Brand

 F

³

filtermaterial flödeshastighet filteryta

 Rening genom kombinerad effekt av biologiska, kemiska och fysikaliska mekanismer

OBS! Ingen backspolning

 Kräver mycket plats

 Effektiv mot Giardia spp.

(22)

b. Advanced oxidation technology AOT

Foto: B. Alsanius

 Fotokatalytisk process

 Hög hydraulisk kapacitet (on-line applikation)

 Systemlösningar Stationär enhet Mobil enhet

 Effektiv mot Cryptosporidium

Bevattnings- ramp

Damm

Pump

Förfilter

Stationär AOT

Behandling 1

1 3

5

2

Provtagningsplatser

1 – före förfiltret

2 – efter förfiltret/före AOT 3 – efter AOT

4 –

5 – vid bevattningsrampen

(23)

Bevattnings- ramp

Damm

Behandling 2

Förfilter

Pump

Mobil AOT

1 5 4

2

Provtagningsplatser

1 – före förfiltret 2 – efter förfiltret 3 –

4 – före AOT

5 – efter AOT/ vid bevattningsrampen

5 4

3 2

1 x (efter AOT) x

x x

2 mobil

x x

x (före AOT) x

1 stationär

Bevattnings- ramp Före AOT

Efter AOT Efter

förfilter Före

förfilter Behandling

Effekt av fotokatalytisk rening på vattenhygien

 Sammanfattning av provtagningsplatserna och behandlingarna

(24)

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

0 1 2 3 4

Provtagningsplats

Antal CFU/ml

6-Aug 20-Aug 27-Aug

Behandling 1

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

0 1 2 3 4

Antal CFU/ml

2-Jul 20-Aug 27-Aug

Behandling 2

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

0 1 2 3 4

Antal CFU/100 ml

6-Aug 20-Aug

27-Aug

Behandling 1

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

0 1 2 3 4

Antal CFU/100 ml

2-Jul 20-Aug 27-Aug

Behandling 2

Fotokatalytisk rening: effekt av position

stationär mobil

M 22

E. coli

Effekt av fotokatalytisk rening på vattenhygien

Dr. Beatrix Alsanius, SLU, Dept of Horticulture, Microbial Horticulture Lab, Alnarp, email: beatrix.alsanius@ltj.slu.se -1

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

log Mikroorganismer vid 22 C log koliforma bakterier log E. coli

log CFU ml-1

stationär AOT före stationär AOT efter mobil/komb AOT före mobil/komb AOT efter

a a

b b

mobil AOT före mobil AOT efter

 Fotokatalytisk oxidering minskar halten av olika indikatororganismer.

 Placering av utrustning i lednings- systemet av betydelse.

Källa: Alsanius, Gustafsson & Stenman, 2009

(25)

Senaste fotokatalytisk utrustning

 Monterad på bevattnings- maskinen

 God effekt mot Salmonella i ett miljöprov hösten 2010

Sammanfattning

 Hur påverkar olika åtgärder på hälsorisker från bevattningsvatten?

 Rekommendationer

(26)

Ytvatten Fält Kultur Personal Konsument

Ingen åtgärd A B C D A+D C+D A+C

Alla åtgärder

A = Kulturbegränsning B = Bevattningssätt C = Mänsklig exponering D = Partiell behandling

Hög risk Låg risk Säker