Використання біопродуктів травлення
Відходи людської життєдіяльності (англ. Human waste) — різновид відходів, якими зазвичай вважають біопродукти травлення. Зазвичай транспортування такого виду відходів здійснюють через каналізаційні системи шляхом стічних вод.
Відходи людської життєдіяльності вважають біологічними відходами, тому вони є хорошою базою для розвитку як вірусних, так і бактеріологічних захворювань. Не секрет, що при попаданні в питну воду вони служать джерелом таких хвороботворних мікроорганізмів, як Leptospira interrogan, Salmonella typhi, Salmonella paratyphi і Schistosoma haematobium, віруси CMV, JCV, BKV, аденовірус, гепатит та кишкові віруси, ротавіруси, кишкові аденовіруси. Використання продуктів життєдіяльності людини на відкритих територіях загрожує спалахами інфекцій, пов’язаних із забрудненням ґрунтів, і, як наслідок, продуктів харчування та води.
Варіанти знезараження
За даними Всесвітньої Організації охорони здоров’я близько 2,2 млн (!) людей помирають від хвороб, пов’язаних саме із зараженою водою. Окрім заражень, існує небезпека нітратного забруднення вод. Унаслідок цього на території України нерідкими стали випадки загибелі новонароджених із діагнозом «метгемоглобінемія» або синдром blue baby. Найбільш схильні до подібної дії райони сільської місцевості через неправильне розташування джерел води (колодязів), вбиралень і місць утримання сільськогосподарських тварин. Існує кілька способів знезараження відходів життєдіяльності: підтримка температури на рівні 55-65°C протягом кількох годин, що вбиває всі типи хвороботворних мікроорганізмів, окрім спорових; значна зміна рівня pH у бік кислого або лужного середовища інактивує патогенну мікрофлору; додавання хімікатів; висушування екскрементів і вплив УФ-випромінювання також має знезаражувальну дію. Безсумнівно, одним із найбільших досягнень людської цивілізації стало скорочення кількості захворювань, які переносяться через людські відходи. Це сталося завдяки впровадженню і поширенню найкращих гігієнічних практик, що включають також і масове поширення стічних систем та водопроводу. Водопровід і каналізація були в Стародавньому Римі, але ж Рим упав зовсім не через антисанітарію.
Кількість води, яка необхідна для переробки людських відходів (будемо називати їх так), можна скоротити, використовуючи безводні пісуари, компостні туалети (більш відомі у нас як біотуалети, найпростіший приклад — коли десь на природі відходи присипаються кожен раз після використання) і стічні води, які можна повернути в оборот.
Одним із найпоширеніших методів поводження з відходами в сільській місцевості, де немає міської каналізації, є використання систем септичних ємностей (по суті локальних очисних споруд, але це окрема тема). У віддалених сільських місцевостях без системи стічних вод або септичних систем дехто використовує відра (найцікавіше, що в англійській їх називають honey buckets — медові відра) і стічні лагуни без того ризику захворювань, який наявний у більш густонаселених місцях. Широко відома в нас ідея, її застосовують, наприклад, у сільських місцевостях холодної Аляски, де внаслідок постійних низьких температур системи переробки відходів використовувати неможливо.
Не лише в нас людські відходи використовують для поливу й удобрювання полів та городів. У багатьох інших частинах світу, де доступ до свіжої води ускладнений або її просто немає, відбувається подібне.
Адже при розчиненні у воді сеча може непогано допомогти родючості ґрунту. В середньому людина виробляє приблизно 3,6 кг азоту й 0,5 кг фосфору в сечі. Оскільки сеча стерильна, вона не обов’язково повинна підлягати жорсткій санітарній обробці, як, це слід робити з фекаліями. Тому сечу безпосередньо використовують на фермах і садах.
Розглянемо цю тему коротко на прикладах двох діаметрально протилежних країн: Гватемали і Південної Кореї. Північна та Південна півкулі, різні клімати, непорівнювані рівні економічного розвитку країн і все ж — в обох використовують відходи людської життєдіяльності в сільському господарстві.
Як у Гватемалі підтримують вміст органіки в ґрунті
У цій далекій країні Центральної Америки найбільш населеним є південне високогір’я. Ґрунти там родючі, а опади рясні. Кукурудза, боби і пшениця — головні культури, на яких тримається сільське господарство Гватемали. В останні десятиліття місцеві фермери намагаються вирощувати і овочі, адже для них це передусім можливість експортувати свою продукцію. На крутих схилах ґрунту гірше, оскільки відбувається процес втрати лісових насаджень і, відповідно, ерозії. Якраз у таких місцях використання фекалій допомагає хоч якось заповнити втрати і підтримати вміст органіки в ґрунті. Клімат гватемальського високогір’я досить помірний за середньорічних температур 17-20°C.
Ще після землетрусу 1976 року Centro de Estudios Mesoamericano Sobre Tecnologia Apropiada (CEMAT — Центр мезоамериканських технологічних досліджень) розробив вбиральні з подвійним сховищем, де відбувається відділення сечі, назвавши їх вбиральні DAFF (dry alkaline family fertilizer — сухе лужне добриво). Тисячі таких вбиралень були виготовлені за минулі десятиліття як урядом, так і за підтримки неурядових організацій. Зола або суміш золи з ґрунтом або ж суміш вапна з ґрунтом вносяться туди після використання, що і робить відносно сухий вміст (-40% води) лужним. Високий pH, близько 9, покращує відмирання патогенних бактерій. Після приблизно 10 місяців витримки в такій вбиральні одержану суміш, яку називають просто abono (добриво), просушують далі і зберігають у біг-бегах, після чого вивозять на поля під час оранки. Сечу, зібрану окремо, розчиняють і використовують для поливу рослин, які відчувають особливу потребу в азоті.
CEMAT запустив програму моніторингу, в якій яйця людської аскариди Ascaris lumbricoides і ентерококи (фекальні коліформи) використовуються в якості гігієнічних параметрів. Бактеріальні патогенні добре відмирають за pH 9, але ефект зменшується, якщо вміст вологи в суміші вище 60%. Однак за pH від 6 до 12.5 відмирання яєць аскарид не відбувається, а вологість близько 34-44% не впливає на їхню життєздатність. Тільки у висушеному на сонці abono життєздатність патогенів зменшується до низького рівня активності або навіть до нуля. Було виявлено, що концентрація життєздатних яєць аскарид у кілька тисяч на грам у свіжих фекаліях скорочується до середнього числа в 300 яєць на грам у фекаліях, які зберігалися близько року за середньої температури 17-20°C.
За результатами досліджень також виявили, що вміст поживних речовин в abono варіюється від однієї вбиральні до іншої, а ось рівень азоту в основному значно нижчий (а калію — вищий) порівняно зі свіжими відходами. Фермери використовують abono перед посівом, а іноді — і під час вегетації. На кукурудзі, каві, бобах, фруктах і овочах застосовують у дозі 2500-3000 кг/га на кожен вегетативний цикл. Оскільки поживних речовин у такому добриві все ж не вистачає, то на азотфіксуючих рослинах — бобах і сої — потрібно додаткове внесення азоту.
Південна Корея
Протягом століть сільське господарство Кореї твердо стояло на переробці органічних відходів тваринного, рослинного і людського походження. Тепер, коли країна пройшла періоди швидкого економічного розвитку і технологічного зростання, корейські фермери набралися сил і засобів для серйозних придбань, схиляючись до заміни раніше традиційних органічних відходів, які підтримували в минулому рівень гумусу в ґрунті, на мінеральні добрива. Вбиральні з ємностями, в яких нечистоти зберігаються від двох до чотирьох тижнів до того, як їх буде відкачано, довгий час залишалися традиційними системами поводження з фекаліями навіть у містах, хоча каналізація, звичайно, набуває все більшого поширення. У Кореї законодавчо врегульовано обробку нечистот перед внесенням їх у ґрунт. Хоча раніше більшу частину нечистот використовували в сирому вигляді як кондиціонер ґрунту і добрива. А починаючи з 1965 року, сільськогосподарське використання нечистот різко скоротилося за введення програми інтенсивної обробки нечистот. Закон про поводження з відходами встановив стандарт, який використовують для оцінки стічних вод за цією програмою, — 3000 коліформ на 1 мл.
Ще недавно близько 7000 м3 нечистот обробляли за цією програмою, виробляючи близько 170 м3 кеку (кек (від англ. Cake — укріпляти), шар твердих частинок, що залишається на поверхні після фільтрації суспензій. Залежно від величини частинок у вихідній суспензії, їх вологості, форми і т.д. кек містить від 12 до 20% вологи, що давало лише 1% і 0,5% щорічного споживання хімічних добрив (азоту та фосфору). Однак як гумусової речовини і кондиціонера ґрунту вони можуть відігравати більш важливу роль).
Після Другої Світової війни, коли економіка Південної Кореї активно розвивалася, зросла і потреба в нечистотах як добривах. Тому Міністерство внутрішніх справ, у зоні відповідальності якого перебував і санітарний стан сільських регіонів, ввело вбиральні з трьома сховищами, які давали можливість зберігати нечистоти довше. Правда, деякі фермери і тоді, а тим більше тепер, висловлювали набагато більше бажання використовувати гній ВРХ або курячий послід як добриво. Але в Кореї з цими видами відходів не склалося.
З поліпшенням економічних умов, які стали явними починаючи з 1960-х років, хронічні захворювання в основному замінили інфекційні в якості основних причин смерті в Південній Кореї. Загалом кількість захворювань, пов’язаних із водою і випорожненнями, різко зменшилася. Поліпшення водопостачання, підвищення культури особистої гігієни і більш високий рівень суспільного розуміння проблем здоров’я внесли свій вклад у поліпшення ситуації.
Окремо про США
У США висушені відходи людської життєдіяльності називають biosolids, тобто тверді біологічні речовини. Минулого року в Детройті було виділено 683 млн доларів на просування проекту будівництва заводу з сушіння цих самих твердих біологічних речовин у місті. Цей завод повинен стати найбільшим у США. Що ж він являє? Загалом говорять про нього так: там відбувається перетворення людських відходів в енергію або добриво.
Історично в Детройті близько 70% відходів спалювалися, і така традиція за великим рахунком зберігається, а решту 30% вивозили на звалища або поля для внесення в ґрунт.
За новим же планом місто буде сушити близько 70% опадів стічних вод, спалювати 17%, відправляючи решту — 13% — на звалища або ферми. Хоча це можна вважати прекрасним рішенням у галузі менеджменту осаду стічних вод, існують серйозні побоювання з приводу впливу цього плану на навколишнє середовище. Адже якість життя в південному Детройті, де повинен розташуватися завод, не покращиться, а місто і без того вважається в США депресивним.
За деякими дослідженнями фахівців у галузі охорони здоров’я, добрива на основі осадів стічних вод можуть викликати серйозні захворювання. За даними цих досліджень у більш ніж половини людей, що живуть поруч із полями, де використовують подібні добрива, спостерігалися однакові симптоми: почервоніння очей, нудота, блювання, діарея. Ці симптоми виявлялися під час внесення добрив або незабаром після, що підтверджувалося неодноразово.
Пасують природні добрива і до аквакультури
У Бенгалії, де розташоване індійське місто Калькута, риба є важливою частиною харчування місцевого населення. У Західній Бенгалії — не менше 100 тис. га рибних ставків. У Східній Калькутті розміщено найбільші у світі рибні плантації на стічних водах площею до 5 тис. га, стоки з яких використовують для поливу не менше 6,5 тис. га. Усі ці ставки належать приблизно півтори сотні місцевих жителів, на яких працює близько 4 тис. сімей найманих працівників у якості рибалок. Серед найпопулярніших риб у цих ставках вирощують місцевого індійського коропа, китайського коропа та тіляпія.
Ось кілька загальних, але важливих пунктів, які стосуються використання стічних вод в аквакультурі з досвіду Калькутти:
- риба з прийнятною гігієнічною якістю може бути вирощена в стічних водах, які піддалися адекватній обробці з видалення органічної речовини і патогенних організмів до потрапляння таких вод у зарибнені ставки;
- оскільки стічні води не так уже рясно зливаються у ставки, ризики зараження невеликі, тим паче, перед вживанням рибу піддають тепловій обробці;
- порівняно зі споживачами, рибалки та члени їх сімей піддаються більшому ризику через прямий контакт з водою зі ставків та її твердими частинками під час рибної ловлі. Тверді частинки (ставкові відкладення) дуже багаті на різні патогенні мікроорганізми;
- використання стічних вод в аквакультурі має стати складовою частиною планування роботи з відходами. Необхідно ретельно оцінювати можливості індустріального скидання стічних вод, їх обробки і розподілу для того, щоб не ставити під удар рибалок і споживачів унаслідок накопичення токсичних речовин у рибі;
- приватні комерційні підприємства зазвичай краще, ніж державні, справляються з виробництвом і маркетингом риби, вирощеної у ставках зі стічними водами.
