Multiresistente pathogene Bakterien, insbesondere solche die zu der sogenannten ESKAPE Gruppe zählen, Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa und Enterobacter spp., verursachen weltweit schwerwiegende Probleme bei der Behandlung infizierter Menschen. ESKAPE Bakterien findet man in hoher Abundanz in Abwasser, auch nach der Abwasserbehandlung. Die Freisetzung der ESKAPE Bakterien bei der Bewässerung von Agrarflächen mit Abwasser stellt ein großes gesundheitliches Risiko dar. Bisher ist wenig darüber bekannt welche Faktoren die Persistenz dieser Bakterien und die Weitergabe von Antibiotikaresistenten in der Umwelt beeinflussen. Nährstoffverfügbarkeit und das Vorhandensein von Antibiotika, Desinfektionsmitteln und Schwermetallen scheinen dabei eine entscheidende Rolle zu spielen. Die Veränderung des Bewässerung Regimes nach Langzeitbewässerung mit unbehandeltem Abwasser hin zu einer Bewässerung mit behandelten Abwasser wird die Abundanz dieser Einflussfaktoren und damit die Verbreitung und Persistenz von Pathogenen und den Resistenzenzgentransfer v.a. hin zu Umweltbakterien starke beeinflussen. Ziel von SP 6 ist es, diese Forschungshypothese der Sonderforschungsgruppe mit einem kultivierungsabhängigem Analyseansatz („Culturomics“) zu untersuchen. Es wird eine Stammsammlung multiresistenter Pathogener und Umweltbakterien aus den bewässerten Systemen erstellt. Die Bakterien sollen phylogenetisch bis auf die Stammebene identifiziert werden und ihre Resistenzprofile erfasst werden. Die mikrobiologischen Daten aus SP 6 sollen mit Daten zu der Freisetzung, den Konzentrationen und der Bioverfügbarkeit von Antibiotika und Desinfektionsmitteln sowie Informationen zu minimalen selektiven Konzentrationen, Abundanzen und Transferraten von Antibiotikaresistenzgenen korreliert werden. SP 6 trägt damit zu einem integrativem mathematischen Model zum Verbleib und zur Wirkung der Zielschadstoffe zu einem mechanistischem Verständnis der Interaktionen von Schadstoffen, Antibiotika und Pathogenen in dem veränderten Bewässerung Regimes bei
<p> Die wichtigsten Fakten <ul> <li>Seit 2015 sollen alle Badegewässer der EU in einem mindestens ausreichenden Zustand sein.</li> <li>Im Jahr 2025 erfüllten 97,9 % aller EU-Badegewässer in Deutschland die EU-Vorgabe. Damit wurde das Ziel erneut nur knapp verfehlt.</li> <li>Schließt man die aufgrund von (noch) nicht ausreichender Probenzahl nicht beurteilten EU-Badegewässer aus, erfüllten 2025 sogar 99,9 % der Badegewässer die EU-Vorgaben. </li> <li>Rund 91 % der Binnengewässer und 88 % der Küstengewässer hatten 2025 eine ausgezeichnete Qualität.</li> </ul> </p><p> Welche Bedeutung hat der Indikator? <p>Baden in natürlichen Gewässern kann mit Risiken für die Gesundheit verbunden sein. Badegewässer werden wie alle Gewässer vielfältig genutzt und sie sind unterschiedlichen Veränderungen ausgesetzt, die das Auftreten von Krankheitserregern beeinflussen können.</p> <p>Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/indikator">Indikator</a> basiert auf der Feststellung der hygienischen Qualität der Badegewässer: Gemessen wird die Wasserbelastung mit Fäkalbakterien. Wenn diese Bakterien in hoher Konzentration im Badegewässer vorkommen, besteht das Risiko, dass auch Krankheitserreger vorhanden sind. Diese können beispielsweise Infektionskrankheiten mit Fieber, Durchfall und Erbrechen auslösen. Eine solche Gefahr entsteht u.a. nach <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/starkregen">Starkregen</a> durch Mischwasserüberläufe aus Kläranlagen oder durch Abschwemmungen aus landwirtschaftlich genutzten Flächen. Hohe Temperaturen und ein hohes Nährstoffangebot (Stickstoffe, Phosphate) können die hygienische Qualität eines Badegewässers verändern und es kann zu einer Massenentwicklung von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/cyanobakterien">Cyanobakterien</a> kommen. Treten diese Bakterien in Massen auf, müssen Maßnahmen ergriffen werden. Das Vorkommen von Cyanobakterien fließt jedoch nicht in die Qualitätseinstufung ein.</p> </p><p> Wie ist die Entwicklung zu bewerten? <p>Die Badegewässer Deutschlands sind in einem guten Zustand. Im Jahr 2025 erfüllten rund 98 % aller Badegewässer die Qualitätsanforderungen der EU (Binnengewässer 97,7 %, Küstengewässer 98,6 %). Berücksichtigt man, dass nicht alle Badegewässer beurteilt werden können (z.B. weil sie neu angemeldet wurden und noch nicht bewertet werden konnten), erfüllten 99,9 % der beurteilten Badegewässer die EU-Mindestvorgaben. Rund 91 % der Binnengewässer und 88 % der Küstengewässer erreichten sogar eine ausgezeichnete Badegewässerqualität. Zwischen 1992 und 2001 stieg der Anteil der richt- und grenzwerteeinhaltenden Badegewässer beständig an. Seitdem ist die Qualität der Badegewässer auf konstant hohem Niveau mit nur leichten Schwankungen. In der europäischen <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?qid=1534167377521&uri=CELEX:02006L0007-20140101">Richtlinie über die Qualität der Badegewässer</a> (2006/7/EG) ist festgelegt, welche Werte Badegewässer für die verschiedenen Stufen der hygienischen Qualität einhalten müssen. Seit 2015 sollten alle Badegewässer mindestens eine ausreichende Qualität haben. Dieses Ziel wurde 2025 knapp verfehlt. Im europäischen Vergleich belegt <a href="https://www.eea.europa.eu/en/analysis/publications/european-bathing-water-quality-in-2025">Deutschland</a> bereits den siebten Platz.</p> </p><p> Wie wird der Indikator berechnet? <p>In allen europäischen Badegewässern müssen vor und während der Badesaison nach einem festgelegten Überwachungszeitplan Wasserproben entnommen werden. Das Vorkommen und die Häufigkeit von Fäkalbakterien der Art <em>„Escherichia coli“</em> (<em>E. coli</em>) sowie der Gruppe der „Intestinalen Enterokokken“ werden bestimmt. Für die verschiedenen Qualitätsstufen sind bestimmte Kriterien einzuhalten, die im Anhang I der EU-Badegewässerrichtlinie festgehalten sind. Eine ausführliche Beschreibung der Vorgehensweise findet sich in der EU-Badegewässerrichtlinie sowie im <a href="https://www.eea.europa.eu/en/analysis/publications/european-bathing-water-quality-in-2025">Badegewässerbericht</a> der Europäischen Umweltagentur.</p> <p><strong>Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie im Daten-Artikel </strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/11348"><strong>"Qualität von Badegewässern“</strong></a><strong>.</strong></p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>
Karstgrundwasserleiter (Karstaquifere) tragen in vielen Regionen, Städten und Ländern wesentlich zur Wasserversorgung bei. Sie bilden sich durch chemische Lösung in Karbonatgesteinen und bestehen aus einem Netzwerk von Röhren und Höhlen, die in die geklüftete Gesteinsmatrix eingebettet sind. Karstaquifere zeichnen sich meist durch eine hohe Variabilität der Wasserverfügbarkeit und -qualität aus. Verunreinigungen, einschließlich fäkaler und pathogener Bakterien, können leicht durch dünne Böden, offene Klüfte und Schlucklöcher in den Untergrund gelangen. Innerhalb des Röhrennetzes werden sie schnell über große Entfernungen transportiert und können Brunnen oder Quellen weitgehend ungemindert erreichen. Daher wird die generell gute Wasserqualität an Karstquellen oft durch kurze, aber starke Kontaminationsereignisse unterbrochen. Suspendierte Mineralpartikel und organischer Kohlenstoff spielen entscheidende Rollen bei der Mobilisierung und dem Transport von Fäkalbakterien und anderen Verunreinigungen. Die genauen Prozesse und ihre räumliche und zeitliche Variabilität sind jedoch noch lange nicht vollständig verstanden. Das Hauptziel des vorgeschlagenen IMPART-Projekts besteht darin, vertiefte Einblicke in die Transportprozesse zu gewinnen, welche die räumliche und zeitliche Dynamik von Partikeln, organischem Kohlenstoff und Fäkalbakterien in Karstsystemen bestimmen. Das Testgebiet ist eine bedeutende Karstquelle und ihr Einzugsgebiet, in dem zwei zugängliche Wasserhöhlen die direkte Beobachtung von Strömung, Wasserqualität und Transportvorgängen innerhalb des aktiven Röhrennetzes ermöglichen. Die wichtigsten zu beachtenden Parameter umfassen die Partikelgrößenverteilung, Anregungs-Emissions-Matrizen für organischen Kohlenstoff, Enzymaktivität von E. coli, Fäkalindikatorbakterien und die Gesamtzellzahl mittels Durchflusszytometrie. Die Feldarbeit umfasst eine räumlich verteilte Wasserprobenahme in den Höhlen und an der Quelle; hochauflösendes Monitoring an der Quelle bei ausgewählten hydrologischen Ereignissen; sowie Multi-Tracer-Versuche im aktiven Röhrensystem, einschließlich vergleichender Versuche mit gelösten Stoffen und suspendierten Partikeln. Die Ergebnisse werden ein besseres Verständnis der Transportprozesse und der mikrobiellen Wasserqualitätsdynamik von Karstaquiferen ermöglichen, als Grundlage für ein verbessertes Management dieser wertvollen, aber verletzlichen Ressourcen.
Die Verfügbarkeit von Wasser mit ausreichender Qualität hat eine enorme Bedeutung für die Gesundheit der Menschen. Seit den bahnbrechenden Arbeiten von Robert Koch, vor mehr als 100 Jahren, basiert die Analyse der mikrobiologischen Wasserqualität vorwiegend auf kultivierungsabhängigen Nachweisen von Indikatororganismen. In diesem Zusammenhang liefern fäkale Standardindikatoren wie etwa Escherichia coli oder Enterokokken wichtige Informationen über den generellen Grad der fäkalen Beeinflussung in Wasser. Aussagen über die Herkunft der fäkalen Verschmutzung (z.B. Tier vs. Mensch) sind in der Regel jedoch nicht möglich. Steigende Anforderungen im Bereich der mikrobiologischen Gefährdungs- und Risikoanalyse lassen die umfassende Analyse fäkaler Belastungen in Wasser und Gewässern (d.h. Quantifizierung der fäkalen Verschmutzungen und gleichzeitige Zuordnung zu möglichen Verursachern) immer bedeutender werden. Die alleinige Anwendung fäkaler Standardindikatoren wird diesem Anspruch jedoch nicht gerecht. Abundante bestandsbildende intestinale Bakterien (BIB) stellen diesbezüglich vielversprechende alternative Indikatoren dar. Erste Hinweise deuten darauf hin, dass BIB abgrenzbare phylogenetische Linien im Vergleich zu mikrobiellen Populationen in der Umwelt (z.B. in anaeroben Böden und Sedimenten) darstellen und darüber hinaus eine starke Wirtsanpassung, aufgrund co-evolutionärer Vorgänge, besitzen. Ihre überaus große genetische Diversität konnte jedoch aufgrund methodischer Restriktionen in der Vergangenheit nicht aufgelöst werden. Alternative molekularbiologische Methoden zur Detektion und Herkunftsbestimmung fäkaler Belastungen basieren daher auf einer völlig unzureichenden Datenbasis. Das ZIEL des vorgelegten Forschungsantrages ist eine molekulare öko-phylogenetische Grundlage zum Vorkommen und Verteilung von BIB Gemeinschaften in Wirbeltieren zu schaffen und ihre Eignung als molekulare Marker zur Analyse fäkaler Kontamination zu testen. Die Verwirklichung dieses Zieles wird durch Anwendung revolutionärer DNA-Sequenzierungstechniken, umfassender bioinformatischer Werkzeuge und einer durch Hypothesen geleiteten Forschung gewährleistet. In PHASE - 1 wird eine molekulare ultra-hochauflösende 16S-rRNA-Gen Sequenzdatenbank erstellt. Dabei werden Fäkalproben von Säugetieren, Mensch, Vögeln, Reptilien, Amphibien und Fischen als auch Umweltproben (vor allem Böden), aus genau charakterisierten Bereichen, analysiert. In PHASE - 2 wird eine umfassende Analyse der erhobenen Daten, die Etablierung der molekularen öko-phylogenetischen Sequenzgrundlage und die Überprüfung der Hypothesen durchgeführt (Abgrenzbarkeit, Wirtsanpassung und Co-Evolution von BIB und Wirten). Darüber hinaus wird die Möglichkeit des Designs molekularer Analysemethoden zur umfassenden Analyse fäkaler Verschmutzungen aufgrund der etablierten Datenbasis getestet. Die vorgeschlagenen Forschungsaktivitäten sollen erstmals eine systematische molekularbiologische Grundlage und ein Verständnis zu
Verschiedene Studien zeigten, dass die Mortalität von Fäkalbakterien durch die Anheftung von Fäkalbakterien an Partikel deutlich reduziert wird, da nachteilige Umweltbedingungen, wie z.B. Fraßdruck durch Prädatoren oder Nährstoffmangel, abgemildert werden. Man geht davon aus, dass Sedimente nicht nur als Senke für Fäkalbakterien dienen können, sondern dass sich Fäkalbakterien unter günstigen Bedingungen sogar in Sedimenten vermehren können. Die häufig beobachtete Verschlechterung der Wasserqualität nach Niederschlagsereignissen wird somit vermutlich nicht nur durch den erhöhten Eintrag von Fäkalien verursacht, sondern kann teilweise auf eine Resuspension und Verdriftung sedimentgebundener Fäkalbakterien zurückgeführt werden. Man geht dabei davon aus, dass die Sedimentbeschaffenheit eine wichtige Rolle für die Überlebensfähigkeit der Fäkalbakterien spielt. Die Resuspension belasteter Sedimente als Folge von erhöhten Abflusssituationen, Schifffahrt oder Freizeitaktivitäten, ggf. auch im Rahmen der Unterhaltungsbaggerung, könnte somit eine potentielle Gesundheitsgefahr bergen. Bisher ist der Einfluss von Sedimenten auf die Überlebensdauer von Fäkalindikatoren und Krankheitserregern und die Rolle der Sedimentresuspendierung auf die mikrobiologisch-hygienische Qualität der Bundeswasserstraßen nur unzureichend geklärt. Nicht bekannt ist z.B., welche individuellen Verhaltensmuster mikrobielle Krankheitserreger in Sedimenten zeigen, welche Umweltfaktoren die Interaktionen zwischen Mikroorganismen und Sedimenten maßgeblich beeinflussen und welches Gefährdungspotenzial durch die Freisetzung von Krankheitserregern aus dem Sediment bzw. durch den direkten Sedimentkontakt für die Mitarbeiter der WSV oder andere Nutzer der Bundeswasserstraßen besteht. Diese Fragen sollen daher im Rahmen von Sedimentanalysen und experimentellen Ansätzen im Projekt bearbeitet werden. Ferner sollen Erkenntnisse darüber gewonnen werden, inwiefern hygienisch relevante Mikroorganismen durch Unterhaltungsbaggerungen aus Sedimenten freigesetzt werden und so zu einer Verschlechterung der mikrobiologisch-hygienischen Wasserqualität in flussabwärts gelegenen Bereichen führen können.
Laut Trinkwasserverordnung dürfen im Wasser keine Krankheitserreger sein, die eine Schädigung der menschlichen Gesundheit verursachen können. Die derzeit für Routineuntersuchungen angewandten mikrobiologischen Methoden sind zu zeitaufwendig, um alle infrage kommenden pathogenen Keime separat nachzuweisen. Als Indikatorkeime für eine Fäkalverunreinigung werden nur die Keimzahlen von Escherichia coli und den coliformen Keimen bestimmt. Die Microarray-Technologie kommt in der Bioanalytik bereits in den Forschungsfeldern zum Einsatz, wo es auf hohe Informationsdichte ankommt. Sie hätte das Potential, mit einem Microarray-Chip alle relevanten pathogenen Keime zu delektieren. In diesem Forschungsvorhaben soll gezeigt werden, dass aus dem Trinkwasser mit einem quasikontinuierlichen Verbundverfahren, bestehend aus Querstrom- Mikrofiltration (Anreicherung), immunmagnetischer Separation (Vorselektion) und einem parallelen Immunsensor-Array (PASA; zum definitiven Nachweis) pathogene Keime von Escherichia coli und von coliformen Keime bestimmbar sind. Die Querstrom-Mikrofiltration dient als schnelle Voranreicherungsmethode. Die Mikroorganismen werden in Suspension gehalten und können unbeschadet auf einer magnetischen Säule selektiert werden. Die immunmagnetische Separation geschieht über superparamagnetische Nanopartikel, an die Antikörper gekoppelt werden. Eingesetzt werden kommerziell erhältliche polyklonale Antikörper, die gegen Escherichia coli bzw. gegen die coliforme Keime Klebsiella sp., Salmonella sp. und Campylobacter sp. gerichtet sind. Eine säulenbasierte immunmagnetische Separation hat einen entscheidenden Vorteil für den quasikontinuierlichen Prozess. Es kann ein Immunoassay im Sandwich- Format durchgeführt werden, bei dem die Markierungs- und Reinigungsschritte auf der Säule geschehen. Das Nachweissystem wird nicht mit der Matrix und dem überschüssigen Reagenz belastet. Als Nachweissystem kommt eine Fließinjektionstechnik in Form des parallelen Immunsensor-Arrays (PASA) zum Einsatz. Die Unterscheidung einzelner pathogener und nichtpathogener Stämme soll über hochspezifische monoklonale Antikörper erfolgen, die im Microarray-Format immobilisiert werden. Die Signale, die eine Kontamination anzeigen, werden durch Chemilumineszenz generiert und über eine CCD-Kamera quantitativ registriert.
Natürliche Gewässer erfüllen eine Vielzahl von Funktionen. Sie dienen als wertvolle Ökosysteme, Trinkwasserressourcen und Wasserreservoire für die landwirtschaftliche Bewässerung, werden aber auch zu Erholungszwecken genutzt und sind daher in hohem Masse schützenswert. Durch verschiedene private, gewerbliche, industrielle und landwirtschaftliche Aktivitäten gelangen jedoch regelmässig Fremdstoffe und pathogene Mikroorganismen in die Gewässer. Häusliche Abwässer beispielsweise können sowohl Oberflächengewässer wie auch Grundwasser beeinträchtigen. Eine kontinuierliche Belastung von Oberflächengewässern erfolgt durch die Einleitung 'gereinigter' Abwässer aus kommunalen Abwasserreinigungsanlagen. Bei starken Niederschlägen gelangen zudem ungereinigte Abwässer aus Regenüberläufen und Regenbecken in die Vorfluter. Grundwasser andererseits kann durch lecke Kanalisationsleitungen oder durch Infiltration von Fliessgewässern belastet werden. In diesem Kontext sind folgende Fragen im Zusammenhang mit Minimierung des Eintrags von Schadstoffen relevant: --Wie können Verunreinigungen durch häusliche Abwässer von Verunreinigungen aus anderen Quellen (Industrie, Landwirtschaft, Verkehr, etc.) unterschieden werden? --Wie kann die Belastung von Oberflächengewässern und von Grundwasser durch häusliche Abwässer quantifiziert werden? --Wie wichtig sind direkte Einträge von ungereinigten Abwässern aus Regenüberläufen und Regenbecken (Hochwasserentlastungen) in Oberflächengewässer? Hilfreich für die Beantwortung dieser Fragen sind sogenannte Indikatoren oder Marker, die repräsentativ für häusliche Abwässer sind. Häufig werden Fäkalbakterien als Indikatoren verwendet, deren Zuverlässigkeit aber vermehrt in Frage gestellt wird. Gründe hierfür sind die kurze und variable Lebensdauer der Bakterien und ihre nicht ausschliessliche Spezifität für häusliche Abwässer. Alternativ zu biologischen Indikatoren werden vermehrt anthropogene, chemische Markersubstanzen diskutiert. Dieses Projekt ist eingebettet sowohl in die Strategie der Abteilung Stoffe, Boden, Biotechnologie, welche die Früherkennung von Kontaminationen in der Umwelt umfasst, wie in die Strategie der Abteilung Wasser welche sich im Projekt Strategie MikroPoll mit anthropogenen Mikroverunreinigungen, welche vor allem aus Kläranlagenabläufen stammen befasst.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 51 |
| Kommune | 1 |
| Land | 69 |
| Weitere | 2 |
| Wissenschaft | 29 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 62 |
| Förderprogramm | 50 |
| Text | 3 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 65 |
| Offen | 50 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 112 |
| Englisch | 75 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Bild | 1 |
| Dokument | 1 |
| Keine | 102 |
| Webseite | 13 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 104 |
| Lebewesen und Lebensräume | 115 |
| Luft | 98 |
| Mensch und Umwelt | 115 |
| Wasser | 113 |
| Weitere | 114 |