Aufgrund zunehmender Wasserknappheit wird gereinigtes Abwasser mehr und mehr zur Bewässerung von landwirtschaftlichen Nutzflächen wiederverwendet. Hierbei ist unklar, ob es dadurch zu einer Anreicherung von Antibiotika sowie Antibiotika-resistenten Bakterien und Resistenzgenen in der Umwelt kommt. Im Rahmen des interdisziplinären Projektes 'ANSWER' sollen diese Prozesse näher untersucht werden.
Über neu entwickelte Nachweisverfahren werden immer mehr humanpathogene, durch Wasser überragbare Viren erkannt, die über fäkale Verunreinigungen in Gewässer gelangen können. Epidemiologische Studien lassen vermuten, dass die beim Baden in Badegewässern beobachteten Gesundheitsrisiken (Durchfallerkrankungen) hauptsächlich durch Viren verursacht werden. Bakterielle Indikatoren (z.B.E.coli) haben sich als mikrobiologische Indikatoren für fäkale Verunreinigungen von Gewässern durchaus bewährt, haben jedoch den Nachteil, dass sie mit dem Vorkommen von Viren nicht zuverlässig korrelieren. Eine Verbesserung der hygienisch-mikrobiologischen Situation durch wasserwirtschaftliche Maßnahmen darf daher nicht nur auf die Reduktion der Indikatorbakterien ausgerichtet sein, sondern sollte auch Krankheitserreger, insbesondere Viren erfassen. Dazu sind ergänzende, quantitative Maßstäbe für eine belastbare Bewertung des Vorkommens viraler Erreger notwendig. Untersuchungen von Viren in Umweltproben sind methodisch anspruchsvoll und erfordern die Festlegung definierter Mess- und Bewertungsvorschriften. Methode: Basierend auf den bisher sehr heterogenen und größtenteils nichtvalidierten Methoden zum Nachweis von Viren in Gewässern sollen Kriterien erarbeitet werden, um Mindestanforderungen zum Nachweis von Viren in Umweltproben zu definieren, die als belastbare Grundlage für die Erstellung von Risikobewertungen dienen können. Dies beinhaltet sowohl die Auswahl repräsentativer Referenzerregern, die Qualitätssicherung der virologischen und molekularbiologischenNachweismethoden, die Praktikabilität der Messmethoden unter Normalbedingungen und in Belastungssituationen, sowie die Bewertung der Messergebnisse für die Festlegung von Wasserqualitätszielen. Ziel: Die Gewährleistung validierter Messergebnisse über dasVorkommen von Viren in Gewässern zur Erstellung von Systemanalysen und daraus abgeleiteter Risikobewertungen für die Einhaltung nationaler Gesundheitsziele.
Das vorgeschlagene Unterprojekt 'Die Bedeutung mariner Fischparasiten für die Nahrungsmittelsicherheit und deren Verbindung zur Meeresverschmutzung' soll die Bedeutung von parasitischen Organismen für die Verwendung von kommerziell bedeutenden Fischarten in der stark genutzten Bucht von Jakarta als Nahrungsmittel für die lokale Bevölkerung bzw. für die Exportwirtschaft untersuchen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Erfassung von Fischparasiten in der Muskulatur bzw. als freie Wanderformen in den Eingeweiden. Die molekulare Identifizierung von anisakiden Nematoden ermöglicht eine tatsächliche Bewertung der Gefahr von Krankheiten wie bspw. der Anisakiasis für die örtliche Bevölkerung. Der Nachweis von anderen Parasitenlarven kann Hinweise auf die Gefahr von möglichen Allergien bei den Fischkonsumenten liefern. Aufbauend auf den Ergebnissen der Projekte SPICE I-II werden Fischparasiten aus der Jakarta Bucht im Vergleich zu anderen indonesischen Regionen untersucht. Für die Fischuntersuchungen und Diagnostik der nachgewiesenen Parasitenarten werden standardparasitologische und molekulargenetische Methoden verwendet. Die im Rahmen von SPICE I-II erarbeiteten Methoden für die Nutzung von Fischparasiten als biologische Verschmutzungsindikatoren sowie deren Funktion als Akkumulationsindikatoren von Schwermetallen werden in der stark beeinträchtigten Jakarta Bucht in Kooperation mit den anderen Unterprojekten angewendet.
Der Erfolg von Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen verschiedener Oberflächen muss im Gesundheitsbereich und in der Lebensmittelindustrie kontrolliert werden. In diesen hygienisch anspruchsvollen Bereichen sind die Hygieneanforderungen in den letzten Jahren stetig gestiegen. Für die Erfolgskontrolle sind schnelle und einfache Selbstkontrollen notwendig. Oberflächen mit einer komplizierten Geometrie (z.B. gebogene Oberflächen oder Ecken) können nicht effektiv mit mikrobiologischen Standardmethoden beprobt werden. Hinzu kommt, dass Standardmethoden, wie z.B. die ATP-Methode, nicht in der Lage sind, geringe Mengen an Mikroorganismen zu detektieren. Eine Unterscheidung zwischen lebenden und toten Mikroorganismen ist ebenfalls nicht möglich. Das Ziel dieses Forschungsprojektes war die Entwicklung einer verbesserten Probenahme-Methode auf Basis einer Gelatinematrix und die Kombination dieser Probenahme mit der Durchflusszytometrie. Durchflusszytometrie ist eine Standardmethode in der Biologie und wird zum Auszählen, Analysieren und Sortieren von Partikeln in Relation zu ihrer Größe, inneren Komplexität und Fluoreszenz, genutzt. In der Küvette eines Durchflusszytometers richtet ein Flüssigkeitsstrom die gefärbten Mikroorganismen so aus, dass sie einzeln zur Analyse an einem Laser vorbei geführt werden. Für die Probenahme wurde eine Gelatinematrix verwendet. Die Gelatine wird in flüssigem Zustand auf die zu beprobende Oberfläche aufgetragen. Die Mikroorganismen werden dadurch in die Gelatinematrix eingebunden und können nach der Erhärtung von der Oberfläche abgenommen werden. Zur Analyse mit dem Durchflusszytometer wird die Gelatine mit Hilfe einer enzymatischen Behandlung wieder verflüssigt. Die Mikroorganismen werden mit zwei Nukleinsäure-bindenden Farbstoffen angefärbt und durchflusszytometrisch analysiert. Durch die Färbung mit zwei Farbstoffen ist es möglich, zwischen lebenden und toten Mikroorganismen zu unterscheiden. Die Methode dauert inklusive Vor- und Nachbereitung der Gelatine und der anschließenden durchflusszytometrischen Analyse weniger als 90 Minuten.
Vibrio vulnificus ist ein Bakterium, das natürlicherweise in Salz- und Brackwasser vorkommt. Steigen die Wassertemperaturen auf ca. 20 °C, wird es aktiviert und ist infektiös für Menschen. V. vulnificus kann bei abwehrgeschwächten Personen beim Verzehr von Meeresfrüchten zu Durchfallerkrankungen und Blutvergiftung sowie beim Baden oder Umgang mit Meerestieren zu schweren, teilweise tödlichen Wundinfektionen führen. In Nordeuropa sind bisher nur sehr vereinzelt Infektionen aufgetreten, da die tiefen Wassertemperaturen eine vermehrte Aktivität von V. vulnificus verhindert haben. Besonders in heißen Sommern traten aber schwere Wundinfektionen in Schweden, Dänemark und auch in Deutschland auf. Bei einer durch die Klimaveränderung zu erwartenden Erhöhung der Temperaturen in Nord- und Ostsee muss in Zukunft vermehrt mit dem Auftreten von V. vulnificus und anderen Vibrionen gerechnet werden. In dem Projekt soll das Vorkommen von V. vulnificus und anderer für den Menschen pathogenen Vibrionen in Badegewässern in Abhängigkeit von der Temperatur untersucht werden. Dazu sollen sowohl Wasserproben als auch Proben von Kleinlebewesen, die als Reservoir für Vibrionen dienen können, untersucht werden. Die Ergebnisse sollen eine Vorhersage zum zukünftigen Auftreten von Virbrionen in Badegewässern ermöglichen. Außerdem soll ein Warnsystem zum Schutz der Badenden für das Auftreten von Vibrio vulnificus in Abhängigkeit der Wassertemperatur erarbeitet werden sowie ein Informationssystem für Ärzte etabliert werden.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines ultraschallgestützten Reinigungsprozesses als Kombination aus sprühendem Wasser und einer fakultativen Tauchreinigung für die Reinigung von Salaten, wie bspw. Feldsalat und Rucola. Von besonderer Bedeutung ist hierbei neben der unerwünschten Verfärbung des Wassers durch Chlorophyll vor allem die Reduzierung der bakteriellen Kontamination. Neben der Demonstration der Versuchsanlage im Feldtest, soll ferner auch die Eignung des Verfahrens zur Anwendung bei verschiedenen Gemüsearten betrachtet werden. Das Projekt soll durch die geplante Technik zur unbedenklichen Wiederverwendung des Waschwassers und zu einer Verringerung des Wasserbedarfs führen. In dem Projekt soll zunächst mittels Vorversuchen erforscht werden, bei welchen Prozessparametern eine ausreichende Entfernung von Verunreinigung und Bakterien bei Salat mittels der dargestellten Ultraschalltechnik möglich ist. Dabei soll der minimale Volumenstrom bei effizienter Einkoppelung des Ultraschalls für unterschiedliche Salate und Verschmutzungsgrade ermittelt werden. Für den ressourcenschonenden Umgang mit Wasser ist eine Kreislaufführung des Waschwassers ideal, so dass eine zusätzliche Membranfiltration optional ergänzbar sein wird. Diese Anlage soll prototypisch für den Feldversuch aufgebaut werden.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Ultraschallgestützten Reinigungsprozesses als Kombination aus sprühendem Wasser und einer fakultativen Tauchreinigung für die Reinigung von Salaten. Von besonderer Bedeutung ist der Pfalzmarkt hierbei für die Anwender-orientierte Ausrichtung der Anlagenentwicklung. Daneben wird ein Großteil der Arbeiten des Pfalzmarkts auf a) den Übergang der Anlagentechnik vom Labor in die Praxis und b) die Durchführung des Feldversuchs entfallen, in welchem die Reduzierung der unerwünschten Verfärbung des Wassers durch Chlorophyll, die Reduzierung der bakteriellen Kontamination und die technischen Anlagenparameter zu untersuchen sind. Neben der Demonstration der Versuchsanlage im Feldtest, soll ferner die Eignung des Verfahrens für Salat gleichzeitig auch zur Evaluierung der Möglichkeit zur Anwendung bei verschiedenen Gemüsearten betrachtet werden. Das Projekt wird durch die geplante Technik zur unbedenklichen Wiederverwendung des Waschwassers und zu einer Verringerung des Wasserbedarfs führen.
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