Untersuchungen zur Inaktivierung von ausgewählten Krankheitserregern und Indikatororganismen im Boden bei der Anwendung von thermischen Verfahren und Kalk

Abstract

Es wurden zunächst Halbversuche zum Absterbeverhalten ausgewählter Prüforganismen im gekalkten Boden mit unterschiedlichen Trockensubstanzgehalten durchgeführt. In Halbversuchen wurden die Reduktionen von Salmonellen, E coli und Enterococcus faecalis mit 16,7 %-iger Kalkmilch bei der Anwendung von Löschkalk in Mengen von 2,5 kg/m2 Boden erzielt. Bei der Anwendung des Branntkalkes in Mengen von 3,2 kg/m2 Boden mit einem TS-Gehalt von 50 % wurden ebenfalls sehr gute Ergebnisse erzielt.Mit den thermischen Verfahren des BVS-Systems (Bodenverbesserungs- und Sanierungssystem) mit Propangas, mit der Bodendämpfung und mit der Anwendung von Solarfolien wurde das Verhalten bzw. die Reduktionsraten ausgewählter Bakterien (Salmonellen, E. coli, Enterococcus faecalis) und Viren (Parvo-Viren) im praktischen Einsatz überprüft. Diese Untersuchungen wurden durch Übersichtsversuche zum Einsatz von Kalk (Löschkalk, Ca(OH)2 und Branntkalk, CaO) als umweltfreundliches Naturprodukt zu Desinfektionszwecken ergänzt.Die thermischen Verfahren des BVS-Sytems (Spezialbodenfräse mit Injektorbrennern) als auch die Bodendämpfung sind grundsätzlich in der Lage, ausgewählte tier- und menschenpathogene Mikroorganismen, Parasiten und Viren in den oberen Bodenhorizonten (bis ca. 15 cm Bodentiefe) zu inaktivieren. Die Ergebnisse erbrachten für die Praxis die Erkenntnis, dass mit dem BVS-System unter optimalen Bedingungen ein mit seuchenhygienisch relevanten Mikroorganismen hoch kontaminierter Ackerboden durch die Hitzeeinwirkung des Systems soweit desinfiziert werden kann, dass von ihm keine Ansteckungsgefahr mehr für freilebende Tiere, Haustiere und landwirtschaftliche Nutztiere mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausgehen wird.Mit der sog. Haubendämpfung ist trotz guter Reduktion der Prüforganismen diese Art der Bodendesinfektion mit großem Vorbehalt zu betrachten. Die zum Dämpfen angewandten Geräte sind ein aufwendiges und teures Equipment mit geringer Flächenleistung. Die Geräte sind außerdem nicht zum Dämpfen von steinigen Böden und Wiesen geeignet. In Großversuchen wurde eine speziell erarbeitete Methodik des Kalkeinsatzes zur Desinfektion von Boden erprobt. Nach den bisher vorliegenden Ergebnissen ist sie in der Lage, eine ausreichende Reduktion der untersuchten Mikroorganismen auf den damit kontaminierten Flächen zu bewerkstelligen ohne nach anschließender Neueinsaat von Grassamen die Keimung und das Wachstum der Pflanzen negativ zu beeinflussen z.B. durch tieferen Einfräsen oder Pflügen.Es zeichnet sich ab, dass der Einsatz von Kalk zur Bodendesinfektion neben den umweltfreundlichen Eigenschaften und ökonomischen Vorteilen bei der Anwendung dieses Naturstoffes die technisch weniger aufwendige und damit unter den verschiedenartigsten vorliegenden Gegebenheiten in der landwirtschaftlichen Praxis generell einsetzbare Lösung darstellen könnte.Nach Untersuchungsergebnissen, die in Versuchen zur Kalkbehandlung des Bodens erzielt wurden, ist die Anwendung von Branntkalk nach genau vorgegebener Verfahrensweise eine Methode, die sich sowohl bei sehr trockenen als auch nassen Böden erfolgreich anwenden lässt. Mit ca. 3,2 kg CaOH)2/m2 Boden lassen sich gute Ergebnisse hinsichtlich der Inaktivierung von Salmonellen, E coli und Enterococcus faecalis erzielen.Es empfiehlt sich für die Praxis, Bodenauslaufhaltungen, die mit der genannten Kalkmenge behandelt wurden, 14 Tage lang liegen zu lassen, danach mit einer Bodenfräse mindestens 15 cm tief zu fräsen. Dadurch kann eine Realkalisierung des Bodens bzw. ein pH-Rückgang bis in die Nähe des Neutralpunktes erreicht werden. Eine sich anschließende Einsaat von Gräsern (z.B. in Hühner- oder Schweineauslaufflächen) wird anschließend ohne Aufwuchsprobleme wieder möglich. Allerdings sollte vor der Einsaat der pH-Wert des Bodens überprüft werden.Bei gefrorenem Boden scheidet jedoch jede der in der Arbeit dargestellten und untersuchten Methode aus. Ein Einsatz von thermischen Geräten wäre bei Frost zwar denkbar und auch durchführbar. Allerdings wäre dabei der Energieaufwand sehr hoch. Der Einsatz von Kalkprodukten ist ein praxisrelevantes Verfahren zur Bodendesinfektion. Der Kalk in Form von Brannt- oder Löschkalk bzw. als Kalkmilch kann maschinell allerdings auch nur dann optimal auf den Boden auf- und eingebracht werden, wenn dieser mit schwerem Gerät befahr- und bearbeitbar ist. Das bedeutet, Regen- und Frostwetterperioden scheiden ebenfalls aus.Untersuchungen mit Solarfolien wurden in den Sommermonaten bei relativ günstigen äußeren Bedingungen hinsichtlich des Überlebens der untersuchten Mikroorganismen durchgeführt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse waren sehr uneinheitlich und insgesamt nicht zufriedenstellend. Der Einsatz von Solarfolien zum Zwecke der Erhöhung der Bodentemperatur in den obersten Bodenschichten um damit eine Reduktion bzw. Inaktivierung pathogener Mikroorganismen zu erhalten, stellt aufgrund der erhaltenen Ergebnisse keine Maßnahme für die Praxis dar. First, lab tests were carried out for the dying behavior of selected test organisms in the lime-washed soil with different dry substance content. In the lab tests, the reductions of Salmonella, E. coli and Enterococcus faecalis were obtained with 16,7 %-lime milk with the use of diluted lime in quantities of 2,5 kg/m2 soil. Using the quicklime in quantities of 3,2 kg/m2 soil with a dry substance content of 50 %, very good results were also obtained. The behaviour and/or the reduction rates of selected bacteria (Salmonellen, E. coli, Enterococcus faecalis and viruses (Parvo viruses) in field usage were examined. With the thermal procedures of the "BVS- system"(special soil milling cutter with low-pressure torch) using propane gas, soil steaming and solar foils. These investigations were supplemented by general tests for the usage of lime, (diluted lime, Ca(OH)2 and quicklime, CaO) as pollution-free natural products for disinfection purposes. The thermal procedures with the "BVS Sytems" (special soil-milling cutter) and soil steaming are principally capable of inactivating selected animal and human pathogenic microorganisms, parasites and viruses in the upper soil layers down to about 15 cm soil depth. The results showed that in practice, using the "BVS system" under optimal conditions, ploughed land, highly contaminated with epidemic-hygienically relevant microorganisms, can be disinfected by the heat effect of the system to the extent that with great probability there will be no more infection danger from the soil for free-living animals, domestic animals and agriculturally utilizable animals. The method of soil disinfection with steam-cups is to be regarded with great reservation, despite good reduction of the test organisms. The equipment used for absorption is complex and expensive providing small surface achievement. In addition, the devices are not suitable for steaming over stony soil and meadows. In full-scale trials a well-documented version of the lime employment method was tested for the disinfection of the soil. Based on the available results, this method can lead to sufficient reduction of the examined microorganisms on the contaminated surfaces without requiring new sowing of grass and without negatively affecting the growth of the plants, e.g. by deeper milling or plowing afterwards. Apart from the pollution-free characteristics and economic advantages associated with the application of this natural substance, it appears that the employment of lime could represent the technically less complex and thus, under the most variable of conditions in agricultural practice, the most generally applicable solution to soil disinfection. After the test results which were obtained in trials of the lime treatment of the soil, a procedure is given for the use of quicklime, which can be used successfully on both very dry and very wet soil.With approximately 3.2 kg Ca(OH)2/m2 soil, good results can be obtained for the inactivation of Salmonella, E. coli and Enterococcus faecalis. In practice it is advisable to leave the soil, which was treated with the lime, for 14 days and to mill at least 15 cm deep with a soil milling cutter. In this way the alkalinization of the soil and/or a pH-decrease in the proximity of neutrality can be achieved. After this a sowing of grasses again (e.g. on chicken or pig discharge surfaces) becomes possible without growth problems. However the pH value of the soil should be examined before any sowing is done.With frozen soil however, every method examined in this work has been discarded. The use of thermal devices would be conceivable and also feasible with frost. However the energy costs would be very high. The use of lime products is a practice relevant procedure for soil disinfection. The lime in the form of CaO or diluted lime and/or as lime milk can be made up and brought in by machine. However, the lime can only be optimally applied to the soil if the soil is workable and heavy equipment can be used. That means rain and frost periods separate the methods as well.Investigations with solar foils were accomplished in the summer months with relatively favorable conditions outside with regard to the survival of the examined microorganisms. The results obtained in this manner were very non-uniform and altogether unsatisfactory. The employment of solar foils in order to increase the soil temperature of the upper layer and thereby gain a reduction and/or an inactivation of pathogen micro organisms, is not a relevant method based on the observed results.