Das Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr teilt mit: Die Landesregierung möchte die Belastung von Gewässern mit antibiotikaresistenten Bakterien reduzieren. Anlässlich der Veröffentlichung einer Studie zur Verbreitung von Resistenzen rief Umweltminister Oliver Krischer dazu auf, die Gesundheit von Mensch und Tier sowie die Umwelt im Sinne des One-Health-Ansatzes besser vor Antibiotika-Resistenzen zu schützen: „Antibiotikaresistenzen gefährden unsere Gesundheit und die Umwelt. Entlang der gesamten Wirkkette müssen wir uns daher gemeinsam für einen sorgsamen Umgang mit Antibiotika einsetzen. Der Schutz unserer Gewässer ist dabei ein wichtiger Baustein, denn sie sind wichtige Lebensadern für Natur und Mensch.“ Antibiotika aus der Human- und Tiermedizin können Gewässer belasten und eine Verbreitung von antibiotikaresistenten Bakterien begünstigen. Um einen Überblick über die Verbreitung antibiotikaresistenter Bakterien zu erhalten, hat das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucher-schutz Nordrhein-Westfalen (LANUV) ein dreijähriges Projekt durchgeführt. Beprobt wurden dabei Abwässer aus Krankenhäusern und aus Betrieben der Fleischwirtschaft, die Zu- und Abläufe von Kläranlagen sowie Fließgewässer in Nordrhein-Westfalen. „Die Ergebnisse der Studie zeigen eindeutig, dass antibiotikaresistente Bakterien in unseren Gewässern weit verbreitet sind“, erklärte Elke Reichert, Präsidentin des LANUV. „Wir sehen bereits heute, dass durch den demografischen Wandel immer mehr Medikamente in unsere Umwelt gelangt sind. Um der Verbreitung von gefährlichen Bakterien in unseren Gewässern zu begegnen, machen Investitionen in weitergehende Klärtechniken daher absolut Sinn. Damit wird am Ende auch der Mensch besser vor resistenten Keimen geschützt“, betonte Elke Reichert. Im Ergebnis zeigte sich, dass Bakterien mit Resistenzen gegenüber drei von vier Antibiotikagruppen (3MRGN; dreifach m ulti r esistente g ram n e-gative Bakterien) in Abwässern aller untersuchten Anlagen gefunden wurden. In Fließgewässern wurden 3MRGN ebenfalls sehr verbreitet gefunden, auch unabhängig von konkreten Abwassereinleitungen. Dem gegenüber wurden Bakterien mit Resistenzen gegen vier Antibiotika-gruppen (4MRGN) vor allem in Krankenhausabwässern sowie den aufnehmenden Kläranlagen und Fließgewässern nachgewiesen. Unter den 4MRGN wurden auch sogenannte „High-Risk-Klone“ gefunden, die leichter übertragen werden und Krankheiten hervorrufen können. Um nach dieser ersten stichprobenartigen Studie ein vollständigeres Bild der Belastungssituation von Abwasser und Fließgewässern in Nordrhein-Westfalen mit Antibiotikaresistenzen zu erhalten, plant das LANUV die Untersuchungen auf weitere Messstellen auszuweiten. Als wirksames Mittel gegen die Verbreitung antibiotikaresistenter Bakterien in Gewässern hat sich laut LANUV eine weitergehende Behandlung des Abwassers mittels UV-Bestrahlung, Durchfließen eines Retentions-bodenfilters oder Membranfiltration erwiesen. Über die Förderrichtlinie „Zukunftsfähige und nachhaltige Abwasserbeseitigung in NRW“ stellt das Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr bereits heute Fördergelder für Investitionen in die Abwasserreinigung bereit. „Der Schutz unserer Gewässer ist von oberster Priorität für Mensch, Tier und Umwelt. Um unsere Gewässer noch besser zu schützen, unterstützen wir Investitionen in eine moderne Abwasserreinigung“, so Krischer. Das Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr plant weitere Untersuchungen auf Basis der Erkenntnisse aus der LANUV-Studie. Die Ministerien für Umwelt, Naturschutz und Verkehr, für Arbeit, Gesundheit und Soziales sowie für Landwirtschaft- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen eint das gemeinsame Ziel, den Eintrag von Antibiotika und antibiotikaresistenten Bakterien in die Gewässer zu reduzieren sowie deren Verbreitung in der Umwelt möglichst zu minimieren. Eine Sensibilisierung der Ärzteschaft, Landwirtschaft und Gesellschaft in Bezug auf den Einsatz von Antibiotika ist besonders wichtig, ebenso der sorgsame Umgang mit Antibiotika im privaten Bereich. „Reste von Antibiotika gehören weder in die Toilette oder das Waschbecken, sondern in den Restmüll“, erläuterte LANUV-Präsidentin Reichert. Weitere Informationen: zurück
Der Rat der Europäischen Union hat gestern die Neuausrichtung der Kommunalabwasserrichtlinie beschlossen, die einen wesentlichen Baustein für die weitere Verbesserung der Gewässerqualität darstellt. Die Richtlinie tritt nach Veröffentlichung im EU-Amtsblatt in Kraft. Bundesumweltministerin Steffi Lemke: "Sauberes Wasser ist unerlässlich für Mensch und Umwelt. Der Eintrag von Nährstoffen und Schadstoffen belastet unsere Flüsse. Eine Begrenzung schädlicher Stoffe durch kommunales Abwasser ist daher ein wichtiger Beitrag für den europaweiten Gewässerschutz. Deshalb wurde durch die endgültige Verabschiedung der Richtlinie heute eine wichtige Entscheidung für den Schutz der Gewässer in Europa getroffen." Wesentliche Bausteine der Richtlinie sind neben Regelungen zur Nährstoff- und Spurenstoffreduzierung die Einführung eines Abwassermonitorings zu Ermittlung von Krankheitserregern (COVID-19, Influenza, antimikrobielle Resistenzen) auch die Notwendigkeit integrierter Abwassermanagementpläne, die Überläufe aus der Kanalisation in die Gewässer bei Starkregen reduzieren sollen. Darüber hinaus wird als Beitrag zum Klimaschutz das Erreichen der Energieneutralität von kommunalen Kläranlagen sowie die Rückgewinnung wichtiger kritischer Rohstoffe wie Phosphor vorgesehen. Weiterhin wurde bei der Erarbeitung der Richtlinie sehr viel Wert auf eine verbesserte Information der Bürgerinnen und Bürger gelegt. Eine wesentliche Innovation stellt die Einführung der Reduzierung von Spurenstoffen im Abwasser durch Einführung einer vierten Reinigungsstufe dar. Hier sieht die Richtlinie deren obligatorische Einführung für Kläranlagen ab 150.000 Einwohnern vor. In Gemeinden mit mehr als 10.000 Einwohnern wird dies jeweils auf Basis einer Risikoabschätzung erfolgen. Der größte Anteil an Mikroschadstoffen im Abwasser ist auf Arzneimittel und Kosmetika zurückzuführen. Daher werden deren Hersteller im Rahmen einer erweiterten Herstellerverantwortung zukünftig an den Kosten der Einführung der vierte Reinigungsstufe und damit an der Beseitigung dieser Stoffe zu mindestens 80 Prozent beteiligt werden. Die Richtlinie ist innerhalb von 30 Monaten in nationales Recht umzusetzen. Für die notwendigen Investitionen werden ausreichende Übergangsfristen vorgesehen, die teilweise bis ins Jahr 2045 reichen. Quelle: BMUV Pressemitteilung Nr. 145/24 | Wasser und Binnengewässer
AMELAG Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung Im Projekt „Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung“ erheben Umweltbundesamt und Robert Koch-Institut die Viruslast von SARS-CoV-2 und anderen Erregern im Abwasser. Das interdisziplinäre Team setzt direkt den One-Health Gedanken um: Forschungsdaten aus dem Bereich Umwelt und öffentliche Gesundheit werden zeitnah aufgearbeitet, zusammengeführt und öffentlich bereitgestellt. Gemeinsam für die Gesundheit aller Das Umweltbundesamt ( UBA ) und das Robert Koch-Institut ( RKI ) erfassen im Kooperationsvorhaben „Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung“ (AMELAG), ob und in welcher Häufigkeit SARS-CoV-2-Virusgenfragmente an knapp 170 Kläranlagen deutschlandweit im Abwasser vorkommen. So kann die lokale Verbreitung von Viren wie SARS-CoV-2 und möglichen Virusvarianten zeitnah erfasst und beurteilt werden. An diesem durch das Bundesministerium für Gesundheit ( BMG ) geförderten Kooperationsprojekt sind auch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz ( BMUV ), der Sanitätsdienst der Bundeswehr sowie für Gesundheit und Abwasser verantwortliche Behörden der 16 Bundesländer beteiligt, darüber hinaus Kläranlagenbetreibende, Labore, Logistikunternehmen sowie zahlreiche weitere Forschungseinrichtungen und Universitäten. Das AMELAG-Vorhaben setzt beispielhaft den im Koalitionsvertrag der Bundesregierung erwähnten One-Health Gedanken um: Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unterschiedlichster Fachdisziplinen arbeiten hier täglich kollaborativ und intersektoral zusammen. Nur so können die Expertisen aus den Bereichen Umwelt- und Naturwissenschaften, Gesundheitswissenschaften und öffentlicher Gesundheit, Data Science und Statistik das Abwasser als eine verlässliche Datenquelle für die Information der Öffentlichkeit und eine evidenzbasierte Politikberatung erschließen. Ablauf der Abwassersurveillance in AMELAG Verschiedene Krankheitserreger und deren Abbauprodukte reichern sich in menschlichen Ausscheidungen (z.B. Stuhl und Speichel) an und gelangen in das Abwasser. Abwasserproben werden mehrmals pro Woche am Zulauf von Kläranlagen entnommen. In der Regel wird nach der ersten mechanischen Reinigung, dem Rechen und dem Sandfang, automatisiert eine 24h-Mischprobe gewonnen. Diese Proben werden gekühlt in ein Labor transportiert und mit geeigneten Anreicherungsmethoden aufbereitet. Die Erbinformation ( DNA / RNA ) wird anschließend extrahiert und die vorhandenen Virusgenfragmente mittels der Polymerase-Kettenreaktion (engl. polymerase chain reaction, PCR) quantitativ erfasst. Neben den Routinemessungen der SARS-CoV-2-Genfragmente werden am Umweltbundesamt auch verschiedene weitere Methoden zum Nachweis klinisch relevanter Infektionserreger (z. B. Influenzavirus A/B) entwickelt und etabliert. Nach einer Datenprüfung hinsichtlich Qualität und Plausibilität, werden die Monitoringdaten von den datenliefernden Stellen in die eigens dazu eingerichtete Datenbank „Pathogene im Abwasser“ ( PiA-Monitor ) am Umweltbundesamt eingepflegt und verwaltet. Dort werden sie weiterverarbeitet, um witterungsbedingte Schwankungen des Rohabwasserstroms auszugleichen („Normalisierung“). Die normalisierten Datenwerte werden anschließend vom RKI als Verlaufskurve dargestellt, einer Trendberechnung unterzogen und im AMELAG-Wochenbericht sowie im Infektionsradar durch RKI und BMG veröffentlicht. Zusammen mit anderen Surveillance-Systemen wird eine epidemiologische Bewertung vorgenommen, die wiederum das Ableiten von Maßnahmen für den Gesundheitsschutz der Menschen und eine evidenzbasierte Politikberatung unterstützt. Link zum AMELAG-Erklärvideo: Was ist Abwassersurveillance (Youtube-Link) Wissenschaftliche Fragestellungen und Forschung am UBA Erarbeitung von Verfahren für den Nachweis von Infektionserregern und antimikrobiellen Resistenzen (AMR) in Abwasserproben – Forschung am Umweltbundesamt im Fachgebiet Mikrobiologische Risiken Es werden Konzepte für Methoden zum belastbaren Nachweis von relevanten Infektionserregern (einschließlich deren Antibiotikaresistenzen) in Abwasserproben entwickelt. Der Fokus liegt dabei auf Enterobakterien mit klinisch wichtigen Antibiotikaresistenzen. Um diese in den Abwasserproben zu identifizieren wird ein mehrstufiger Screening-Prozess entwickelt, der sowohl auf den direkten Nachweis der lebendigen Bakterien wie auch auf den Nachweis von Resistenzgenen und weiteren Sequenzinformationen abzielt. Hierbei kommen unter anderem massenspektrometrische Messmethoden, die Bestimmung der minimalen Hemmkonzentrationen gegenüber antibiotischen Wirkstoffen sowie molekularbiologische und sequenzbasierte Verfahren zum Einsatz. Methodenentwicklung und Etablierung von Nachweisverfahren von weiteren Public Health-relevanten viralen Erregern – Forschung am Umweltbundesamt im Fachgebiet Mikrobiologische Risiken Es werden Influenza A/B-Virusgenfragmente mittels molekularbiologischer Labormethoden nachgewiesen und die Ergebnisse evaluiert. Die Methoden werden für eine mögliche Implementierung in die Routine der Abwassersurveillance vorbereitet. Im Weiteren werden im Rahmen von AMELAG mittels verschiedener Aufbereitungs- und Extraktionsmethoden neue Verfahren zum Nachweis für weitere respiratorische und gastrointestinale Erreger, die sich im Abwasser befinden, entwickelt und erprobt. Je nach Beschaffenheit und Eigenschaften der Erreger sind verschiedene Aufbereitungsmethoden zur Anreicherung und Extraktion der Nukleinsäuren erforderlich. Dazu werden u. a. verschiedene Konzentrationsverfahren verglichen, Versuchsreihen mit Abwasserproben konzipiert, denen inaktivierte Viren oder virale Nukleinsäure zugesetzt wurden und es findet eine Validierung der Verfahren statt. Des Weiteren werden Versuche zur Ermittlung der Bestimmungsgrenzen durchgeführt. Ziel ist es, qualitätsgesicherte und valide Labormethoden zu entwickeln, die schrittweise durch fortlaufende Optimierung und Harmonisierung im Rahmen der Abwassersurveillance angewendet werden können. Laborharmonisierung / Standardisierung / Vergleichsuntersuchungen – Forschung am Umweltbundesamt im Fachgebiet Abwasseranalytik, Überwachungsverfahren Die derzeit gemessenen Konzentrationen von SARS-CoV-2 im Abwasser werden im Rahmen von AMELAG von über 20 unterschiedlichen Laboren ermittelt. Dabei kommen unterschiedliche Methoden u. a. hinsichtlich Aufkonzentrierung der Probe, Extraktion der Viren- RNA , in der PCR nachgewiesene Gensequenzen sowie der verwendeten PCR-Analytik zum Einsatz. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wird durch das UBA eine Identifizierung und Clusterung der Labormethoden durchgeführt und anschließend eine Harmonisierung angestrebt. Da davon auszugehen ist, dass verschiedene Methoden zu vergleichbaren Analytikergebnissen führen, soll eine Qualitätsbewertung der Daten mit Bezug zur jeweiligen Analytik durchgeführt werden. Das soll auch der Vorbereitung und Konzipierung eines Vergleichsversuches dienen, der ebenfalls im Rahmen des AMELAG Projekts durchgeführt werden wird. Dieser soll u.a. zur Ermittlung von Bestimmungsgrenzen dienen. In Erweiterung des Nachweisspektrums werden weitere, das öffentliche Gesundheitswesen betreffende Erreger wie Influenza und RSV, für die Laborroutine getestet und etabliert. Spurenstoffanalytik zur Untersuchung der Eignung weiterer Normalisierungsparameter – Forschung am Umweltbundesamt im Fachgebiet Abwasseranalytik, Überwachungsverfahren Bei der Ermittlung der Viruslast im Abwasser muss eine „Normalisierung“ der ermittelten Viruslast erfolgen. „Normalisierung“ bedeutet, dass versucht wird die Schwankungen der Abwassermenge und damit auch der Zusammensetzung der Abwasserbestandteile auszugleichen. Je besser man normalisieren kann, umso besser kann die Viruslast in Relation zum Bevölkerungsanteil berechnet werden. Statt der Möglichkeit einer Normalisierung durch die mittlere Durchflussrate, Quantifizierung von Surrogatviren oder üblichen Begleitparametern wie Leitfähigkeit und Ammonium, sollen in Kooperation mit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) durch Spurenstoffanalytik weitere Möglichkeiten und Parameter für eine Normalisierung an verschiedenen Kläranlagenstandorten ausgetestet werden. Hierbei kommen spezielle, hochdurchsatzfähige Testverfahren (ELISA) zur Anwendung, die zur hochempfindlichen Messung von Arzneimittelrückständen, Inhaltsstoffen und Stoffwechselprodukten modifiziert wurden. Die einzelnen Spurenstoffe werden bezüglich ihrer Eignung als humane Fäkalindikatoren exemplarisch an den jeweiligen Standorten evaluiert. Datenplausibilisierung und Normalisierung – Forschung am Umweltbundesamt im Fachgebiet Abwassertechnikforschung, Abwasserentsorgung Die Konzentration von SARS-CoV-2 im Abwasser kann durch Veränderungen der Abwasserzusammensetzung beispielsweise durch Regenereignisse stark beeinflusst werden. Die Trenderkennung wird dadurch erschwert. Die Durchflussrate ist ein gängiger Parameter um diese Schwankungen in der Abwasserzusammensetzung abzubilden. Es gibt allerdings auch eine Reihe alternativer Parameter und weiterer Möglichkeiten. Daher entwickelt das UBA Methoden, die eine Beurteilung unterschiedlicher Plausibilisierungs- und Normalisierungsansätze ermöglichen. Das Ziel soll eine objektive, standortspezifische Bewertung der unterschiedlichen Parameter sein und wie durch die Verwendung des entsprechenden Ansatzes die Trenderkennung verbessert werden kann. Zusammenfassend werden am UBA für die Abwassersurveillance notwendige technische Verfahrensabläufe entwickelt, weiter optimiert, harmonisiert und im Rahmen von Technischen Leitfäden dokumentiert. Dies betrifft die Probenahme, Labormethoden, Logistikkonzepte und den Bereich der Datenverarbeitung und -übermittlung an das RKI . Darüber hinaus engagiert sich das UBA im Bereich der Normung.
Willkommen zur neuen "UBA aktuell"-Ausgabe, Stürme, Starkregen, Dürreperioden, Hitzewellen – die negativen Folgen der Klimakrise nehmen zu, auch in Deutschland. Das zeigt der mittlerweile dritte Monitoringbericht zur Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel, den wir Ihnen in dieser Newsletterausgabe vorstellen möchten. Außerdem geht es unter anderem um das Thema Antibiotikaresistenzen und die Ergebnisse des Bürger*innen-Dialogs „Nachhaltige Ernährung“. Interessante Lektüre wünscht Ihre Pressestelle des Umweltbundesamtes Folgen der Klimakrise in Deutschland verschärfen sich Schlechte Ernten durch Hitze und Trockenheit – nur eine der Folgen des Klimawandels in Deutschland. Quelle: hykoe / Fotolia.com Die Folgen der Klimakrise in Deutschland verschärfen sich und die Bemühungen zur Anpassung an diese Folgen müssen dringend intensiviert werden. Das sind die Botschaften des mittlerweile dritten Monitoringberichts zur Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) der Bundesregierung, den UBA-Präsident Dirk Messner und Bundesumweltministerin Steffi Lemke am 28. November 2023 vorstellten. Immer mehr Stürme, Starkregen, Dürreperioden und Hitzewellen wirken sich auf die Gesundheit der Menschen, die Ökosysteme und die Wirtschaft aus. Deutschland gehört zu den Regionen mit dem höchsten Wasserverlust weltweit. Die Folge sind unter anderem spürbare Ernteverluste in der Landwirtschaft und immer größere Waldschäden. So lagen im Jahr 2018 die Winterweizenerträge um 15 Prozent und die Silomaiserträge um 20 Prozent unter dem Mittel der sechs Vorjahre. Und im Jahr 2020 starben 20-mal so viele Fichten ab wie im Mittelwert der vorangegangenen zehn Jahre. Maßnahmen zur Anpassung laufen in immer mehr Kommunen an, müssen aber intensiviert werden, etwa durch mehr Grün und entsiegelte Flächen in Städten, um Hitze abzumildern und Überflutungen vorzubeugen. Dass Anpassungsmaßnahmen wirken, zeigt sich am Beispiel Hitzewellen: Durch gezielte Informationskampagnen konnte die Zahl der Hitzetote in Deutschland reduziert werden, so UBA-Präsident Messner. "Wir müssen digitale und nachhaltige Transformation stärker zusammendenken" Mit dem Übereinkommen von Paris im Jahr 2015 sind die Klima- und Energieziele für 2050 gesteckt. Nun geht es darum, diese Ziele zu erreichen und notwendige Veränderungen in Wirtschaft und Gesellschaft anzugehen. Damit einher gehen Anpassungen in allen Wirtschaftssektoren und im beruflichen Handeln. Was bislang erreicht und auch versäumt wurde und was auf dem Weg zur klimaneutralen Wirtschaft, auch mit Blick auf die Qualifizierung von Fachkräften, dringend zu tun bleibt, erörtert UBA-Präsident Prof. Dr. Dirk Messner im BWP-Interview. Autorecycling: Was lässt sich von Autos wiederverwerten? Ein Auto besteht aus mehr als 10.000 einzelnen Teilen aus ganz unterschiedlichen Materialien. Den größten Anteil macht Stahl aus, aber es gehören auch Glas, Reifen oder Kunststoffe dazu, genauso wie umweltschädliche Substanzen, wie Bremsflüssigkeiten, Motoröle, Blei in Batterien oder Klimaanlagen-Gase. Wie werden Autos recycelt? UBA-Expertin Regina Kohlmeyer im Interview bei rbb radio eins. Kleine Teile, große Gefahr: EU verbietet Mikroplastik Mikroskopisch kleine Plastikpartikel im Grundwasser, im Meer und in den Tieren, die wir essen. An Plastikteilchen lagern sich Schadstoffe an, sie führen zu Gewebeveränderungen. Je kleiner sie sind, desto schädlicher werden sie. Denn sind sie einmal im Meer, kann man sie daraus nicht mehr entfernen. ARD-Podcast "Der Tag. Ein Thema, viele Perspektiven" zum Thema Mikroplastik, unter anderem mit UBA-Expertin Annegret Biegel-Engler. Zahl des Monats Februar 2025 Quelle: Lena Aubrecht / UBA
Background Antimicrobial resistance is an increasing challenge in low and middle-income countries as it is widespread in these countries and is linked to an increased mortality. Apart from human and environmental factors, animal-related drivers of antimicrobial resistance in low- and middle-income countries have special features that differ from high-income countries. The aim of this narrative review is to address the zoonotic sources and the spread of antimicrobial resistance from the perspective of low- and middle-income countries. Main body Contamination with extended-spectrum beta-lactamase (ESBL)-producing Escherichia coli is highest in poultry (Africa: 8.9-60%, Asia: 53-93%) and there is a risk to import ESBL-producing E. coli through poultry meat in Africa. In aquacultures, the proportion of ESBL-producers among E. coli can be high (27%) but the overall low quality of published studies limit the general conclusion on the impact of aquacultures on human health. ESBL-producing E. coli colonization of wildlife is 1-9% in bats or 2.5-63% birds. Since most of them are migratory animals, they can disperse antimicrobial resistant bacteria over large distances. So-called 'filth flies' are a relevant vector not only of enteric pathogens but also of antimicrobial resistant bacteria in settings where sanitary systems are poor. In Africa, up to 72.5% of 'filth flies' are colonized with ESBL-producing E. coli, mostly conferred by CTX-M (24.4-100%). While methicillin-resistant Staphylococcus aureus plays a minor role in livestock in Africa, it is frequently found in South America in poultry (27%) or pork (37.5-56.5%) but less common in Asia (poultry: 3%, pork: 1-16%). Conclusions Interventions to contain the spread of AMR should be tailored to the needs of low- and middle-income countries. These comprise capacity building of diagnostic facilities, surveillance, infection prevention and control in small-scale farming. © The Author(s) 2023.
Phenotypic susceptibility testing of Escherichia (E.) coli is an essential tool to gain a better understanding of the potential impact of biocide selection pressure on antimicrobial resistance. We, therefore, determined the biocide and antimicrobial susceptibility of 216 extended-spectrum Î2-lactamase-producing (ESBL) and 177 non-ESBL E. coli isolated from swine feces, pork meat, voluntary donors and inpatients and evaluated associations between their susceptibilities. Minimum inhibitory concentrations (MICs) and minimum bactericidal concentrations (MBCs) of benzalkonium chloride, chlorhexidine digluconate (CHG), chlorocresol (PCMC), glutaraldehyde (GDA), isopropanol (IPA), octenidine dihydrochloride and sodium hypochlorite (NaOCl) showed unimodal distributions, indicating the absence of bacterial adaptation to biocides due to the acquisition of resistance mechanisms. Although MIC95 and MBC95 did not vary more than one doubling dilution step between isolates of porcine and human origin, significant differences in MIC and/or MBC distributions were identified for GDA, CHG, IPA, PCMC and NaOCl. Comparing non-ESBL and ESBL E. coli, significantly different MIC and/or MBC distributions were found for PCMC, CHG and GDA. Antimicrobial susceptibility testing revealed the highest frequency of resistant E. coli in the subpopulation isolated from inpatients. We observed significant but weakly positive correlations between biocide MICs and/or MBCs and antimicrobial MICs. In summary, our data indicate a rather moderate effect of biocide use on the susceptibility of E. coli to biocides and antimicrobials. © 2023 by the authors
"One Health" bezeichnet ein Konzept, das die Gesundheit von Menschen, Tieren und der Umwelt miteinander verbindet. In Deutschland gibt es umfangreiche Daten zur Antibiotikaresistenz (AMR) und multiresistenten Erregern (MRE) in der Human- und Veterinärmedizin sowie aus Untersuchungen in verschiedenen Umweltkompartimenten (Boden, Wasser, Abwasser). Die Erhebung erfolgt nach unterschiedlichen Vorgaben und Standards, was den Vergleich von Daten erschwert. Ein Fokus auf humantherapeutisch wichtige AMR und MRE ist hilfreich, um eine gewisse Orientierung vorzugeben. Die meisten Daten liegen sektorübergreifend zu Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus und multiresistenten Enterobacterales wie Escherichia coli und Klebsiella pneumoniae vor. Hier sind die Trends der Resistenzen heterogen. Der Einsatz von Antibiotika führt zur Selektion von MRE, was gut dokumentiert ist. Erfolge bei der Minimierung des Antibiotikaeinsatzes konnten in zurückliegenden Jahren für einzelne Sektoren dargestellt und z.T. mit Erfolgen in der Eindämmung von AMR und MRE korreliert werden (Rückgang MRSA in der Humanmedizin). Auch sektorspezifische Maßnahmen zur Senkung der Last durch MRE und AMR sind notwendig, da Resistenzprobleme nicht generell eine Verknüpfung mit anderen Sektoren aufweisen. Carbapenemresistenzen sind vor allem bei pathogenen Erregern vom Menschen nachweisbar. Colistinresistenzen kommen in verschiedenen Sektoren vor, zeigen aber dort jeweils verschiedene Mechanismen. Resistenzen gegen Reservesubstanzen wie Linezolid sind in Deutschland selten, sie zeigen aber einen konkreten One-Health-Bezug. Bestrebungen zur Harmonisierung von Methoden, z.ââą ¯B. im Bereich der antimikrobiellen Empfindlichkeitstestung und genombasierten Erreger- und AMR-Surveillance, sind ein wichtiger erster Schritt zu einer Vergleichbarkeit der verschiedenen Datenerhebungen. © Der/die Autor(en) 2023
Bei der Behandlung von Abwasser werden viele Stoffe, sowohl Nähr- als auch Schadstoffe, sowie Bakterien in den Klärschlamm überführt. Viele Bakterien weisen Antibiotikaresistenzen auf bzw. sind Träger mobiler genetische Elemente, die den Austausch von Antibiotika-Resistenzgenen zwischen Bakterien ermöglichen. Ab 2029 wird die bodenbezogene Klärschlammverwertung eingeschränkt und stufenweise darf nur noch Klärschlamm aus kleineren Kläranlagen (< 50.000 EW) ausgebracht werden (Klärschlammverordnung 2017). In der Studie des Julius-Kühn-Instituts wurde untersucht, ob die Ausbaugröße von Kläranlagen einen Einfluss auf den Klärschlamm hat und künftig weitere Regulierungen Sinn machen könnten. Insbesondere wurde die Rolle des Klärschlamms als Eintragspfad für bakterielle Resistenzen und selektiv auf Bakterien wirkenden Substanzen in Böden analysiert. Veröffentlicht in Umwelt & Gesundheit | 03/2022.
Bakterielle Resistenzen in Klärschlamm Bei der Abwasserbehandlung entsteht Klärschlamm, der neben überschüssigen Nährstoffen auch viele Schadstoffe und Bakterien enthält (Kläranlage Pirmasens). Klärschlamm enthält eine Vielzahl an Stoffen, die in der Umwelt unerwünscht sind. Sie werden bei der Abwasserbehandlung in den Klärschlamm überführt. Die Qualität des Schlamms hängt u.a. von ortsabhängigen Faktoren ab. Die neue Studie zeigt, dass die Ausbaugröße einer Kläranlage keinen Einfluss auf das Vorkommen von Resistenzgenen oder resistenten Bakterien sowie Schadstoffen im Klärschlamm hat. Ergebnisübersicht Die Kläranlagengröße hat keinen entscheidenden Einfluss auf die Belastung von Klärschlamm mit bakteriellen Resistenzen und Schadstoffen (Schwermetalle, Antibiotika, Desinfektionsmittel). Die Erarbeitung allgemeiner umweltverträglicher Anforderungen für eine mittelfristige Fortführung der bodenbezogenen Verwertung von Klärschlämmen aus Kläranlagen < 50.000 EW ist schwierig. Ein weitergehendes Verbot der bodenbezogenen Nutzung von Klärschlamm reduziert den Eintrag von Resistenzgenen, mobilen genetischen Elementen und anderen unerwünschter Stoffe in die Umwelt. Abwasserbehandlungsanlagen gelten aufgrund der dortigen Bedingungen als „hotspot“ für die Entwicklung, Anreicherung und Verbreitung resistenter Bakterien. Neben guter Nährstoffverfügbarkeit liegen in Abwasser und Faulschlamm Antibiotika und eine hohe Bakteriendichte vor. Die resistenten Bakterien lassen sich auch im Klärschlamm nachweisen, der über die bodenbzogene Verwertung, d. h. über Landwirtschaft oder Landschaftsbau, in die terrestrische Umwelt eingebracht wird. Im Oktober 2017 trat die novellierte Klärschlammverordnung in Kraft. Diese gibt vor, dass ab 2029 nur noch Abwasserbehandlungsanlagen <100.000 bzw. ab 2032 < 50.000 Einwohnerwerten (EW) Klärschlämme bodenbezogen verwerten dürfen. Vor dem Hintergrund, dass in Klärschlämmen bakterielle Resistenzen und eine Vielzahl weiterer bedenklicher Stoffe aus der Abwasserbehandlung zu finden sind, war Ziel des Vorhabens herauszufinden, ob sinnvolle Standards für die mittelfristige Fortführung der bodenbezogenen Klärschlammverwertung aus kleineren Anlagen erarbeitet werden können. In der vorliegenden Studie des Julius-Kühn-Instituts wurden Schwermetalle, ausgewählte Antibiotika und Desinfektionsmittel in Klärschlämmen aus 12 Kläranlagen zwischen < 10.000 EW und > 100.000 EW (10 Anlagen < 50.000 EW) analysiert und bakterielle Resistenzen untersucht. Dazu wurde die Häufigkeit von Resistenzgenen sowie von mobilen genetischen Elementen (als wichtiger Indikator für potentiellen horizontalen Gentransfer) in Klärschlämmen aus Kläranlagen verschiedener Ausbaugröße und Böden nach Klärschlammverwertung quantitativ erfasst. Die meisten der untersuchten Zielgene wurden gleichermaßen in Klärschlämmen verschiedener Kläranlagen detektiert. In allen untersuchten Klärschlämmen waren multiresistente Bakterien und Colistin-resistente coliforme Bakterien enthalten. Die Bestimmung erfolgte mittels qPCR. Die-Ergebnisse zeigen, dass in den Klärschlämme aus den kleineren Kläranlagen Resistenzgene und mobilen genetischen Elemente in gleicher Größenordnung vorhanden waren, als in Klärschlämmen aus den größeren Anlagen. In allen Klärschlämmen konnten Antibiotika nachgewiesen werden. Vor allem die Konzentrationen an Fluorochinolonen war besonders hoch (212 µg bis 2,49 mg pro kg Trockenmasse (TM) für Levofloxacin und 576 µg bis 6,75 mg pro kg TM für Ciprofloxacin). Fluorochinolone, Doxycylin, Triclosan, Kupfer und Zink korrelierten in den durchgeführten Untersuchungen positiv mit der Abundanz vieler der untersuchten Resistenz -Zielgene. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens zeigen, dass Klärschlämme aus kleineren Abwasserbehandlungsanlagen eine ähnlich hohe Belastung an bakteriellen Resistenzen und Schadstoffen (Schwermetalle, Antibiotika, Desinfektionsmittel) aufweisen, als solche aus großen Anlagen. Die Erarbeitung allgemeiner umweltverträglicher Anforderungen für eine mittelfristige Fortführung der bodenbezogenen Verwertung von Klärschlämmen aus Abwasserbehandlungsanlagen < 50.000 EGW erscheint daher nicht möglich. Die Qualität von Klärschlämmen wird von einer Vielzahl ortsabhängiger und aufeinander wirkenden Faktoren (u. a. Einzugsgebiet , Einleiterzusammensetzung, Anteil Misch-/Trennkanalisation) beeinflusst. Die durchgeführten Untersuchungen reichen nicht aus, um darauf basierend allgemeingültige Anforderungen zu empfehlen, die sicher stellen, den Eintrag von bakteriellen Resistenzen auf ein Minimum zu begrenzen. Vielmehr verstärken die Ergebnisse den Eindruck, dass nur eine weiterführende Einschränkung oder ein grundsätzliches Verbot der bodenbezogenen Klärschlammverwertung ein Beitrag sein kann, die anthropogen verursachte Verbreitung von Resistenzgenen und mobilen genetischen Elementen sowie anderer unerwünschter Stoffe in die Umwelt zu reduzieren. Weitergehend ist es wichtig, weitere Eintragsquellen aus dem Abwasserfahrt im Blick zu haben. So wird in anderen laufenden Forschungsvorhaben untersucht, welche Einträge an resistenten Bakterien und Schadstoffen über Abwasser und Abschläge aus der Mischwasserkanalisation in die aquatische Umwelt gelangen.
Mit der bodenbezogenen Verwertung von Klärschlämmen als Dünger sind Risiken verbunden. Zum einen enthalten diese eine hohe Vielfalt an Bakterien (einschließlich Pathogenen), zum anderen sind sie mit einer Vielzahl an Schadstoffen verunreinigt, von denen einige Gruppen (z.B. Schwermetalle, Antibiotika und Desinfektionsmittel) selektiv auf Antibiotika-resistente Bakterien wirken. Da in Kläranlagen Bakterien aus unterschiedlichen Einspeisungsquellen unter hoher Nährstoffverfügbarkeit und in Gegenwart dieser selektiven Substanzen inkubiert werden, stellen Kläranlagen sogenannte "hotspots" für horizontalen Gentransfer dar. Dieser Gentransfer erfolgt über mobile genetische Elemente, welche den Austausch von genetischem Material (einschließlich von Resistenzgenen) zwischen unterschiedlichen Bakterienarten ermöglichen. Entsprechend gelten Klärschlämme als eine der Haupteintragsrouten von Schadstoffen, Antibiotika-resistenten Bakterien, Antibiotika-Resistenzgenen und mobilen genetischen Elementen in den Boden. Ziel dieser Studie war es, den Einfluss der Konzentration von selektiven Substanzen in Klärschlämmen aus Abwasserbehandlungsanlagen kleiner bis mittlerer Ausbaugröße auf das Auftreten von Antibiotika-Resistenzgenen, mobilen genetischen Elementen und deren Übertragbarkeit auf andere Bakterien, sowie auf das Auftreten von Indikatorbakterien zu untersuchen. Desweiteren wurde das Schicksal von Resistenzgenen und mobilen genetischen Elementen nach Klärschlammausbringung in Bodenmikrokosmen untersucht. Basierend auf den Ergebnissen und der bestehenden Fachliteratur sollen möglichst Grenzwerte für die Konzentration an selektiven Schadstoffen in Klärschlämmen vorgeschlagen werden. Die Ergebnisse der Studie lassen erkennen, dass Klärschlämme aus kleinen Abwasserbehandlungsanlagen ähnlich stark mit Resistenzgenen, mobilen genetischen Elementen und selektiven Substanzen kontaminiert sind wie Klärschlämme aus großen Anlagen. Es ist nicht möglich, aus den gewonnenen Ergebnissen konkrete Grenzwerte für selektive Sustanzen in Klärschlamm abzuleiten. Dennoch lassen sich insbesondere für Fluorochinolone, Doxycylin, Trimethoprim, Triclosan, Kupfer und Zink zahlreiche signifikante und positive Korrelationen zur Abundanz mit Resistenzgenen und mobilen genetischen Elementen feststellen. Diese Substanzen könnten sich als geeignete Kandidaten für die tiefergehende Erarbeitung von Grenzwerten in Klärschlamm dienen. Quelle: Forschungsbericht
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