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Abwassermonitoring

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Abwassermonitoring bezeichnet die systematische Überwachung von Abwasser. Dabei wird ermittelt, ob und in welcher Menge Inhaltsstoffe wie Krankheitserreger, Stücke des Erbguts von Viren oder Chemikalien vorhanden sind. Systematisch bedeutet dabei, an definierten Punkten im Abwasserstrom wie z. B. am Zulauf einer Kläranlage und zeitlich wiederkehrend, so dass das Auftauchen einer Menge des gesuchten Stoffes nicht unbemerkt bleibt.[1]

Abwassermonitoring gehört zur abwasserbasierten Epidemiologie, um Ausbrüche schneller und genauer lokalisieren zu können. Durch Analysen des Abwassers zeigt sich z. B. COVID-19 früher als in offiziellen Statistiken. Abwassermessungen machen den Verlauf der Infektionszahlen vorhersehbar.

Im Dezember 2023 startete die Europäische Union das Programm „EU - Wastewater integrated Surveillance in Health“ (EU-WISH), das in allen Mitgliedsstaaten die Nachweisverfahren implementieren und vereinheitlichen soll.[2]

In Deutschland wurde dies mit dem Kooperationsprojekt Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung (AMELAG) umgesetzt. Es handelt sich um eine Zusammenarbeit von Robert-Koch-Institut (RKI), Umweltbundesamt (UBA), Bundesministerium für Gesundheit (⁠BMG), Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (⁠BMUV⁠) und des Sanitätsdienstes der Bundeswehr. Gegenstand dieses Projekts ist die Überwachung von 170 Kläranlagen in Deutschland, Erhebung standardisierter Daten und deren Veröffentlichung. Open Data werden auf Zenodo und GitHub für die Allgemeinheit zur Verfügung gestellt[3], Wochenberichte online veröffentlicht.[4] Die Laufzeit des Projekts endet Stand 2024 am 31. Dezember 2024.[3]

Chemikalien

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Zunächst wurden diese Verfahren im Rahmen der Suche nach Medikamentenrückständen, Drogen[5] (z. B. Kokainabbauprodukt Benzoylecgonin) und Produktionsrückständen (Drogenlabore[6]) verwendet. Dafür wird aber eher die Entnahme direkt aus den Abwasserkanälen verwendet.

Viren

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Viele Viren werden in den Fäkalien ausgeschieden und gelangen auf diese Weise auch ins Abwasser, wo sie nachgewiesen werden können.[7] Dabei handelt es sich nicht notwendigerweise um komplette infektiöse Viren, sondern vor allem um Viren-Bestandteile wie Teile der Erbinformation.[8] Der Transport der Proben sollte mit 4 Grad Celsius erfolgen.[9]

Das Verfahren bietet gegenüber anderen Verfahren einige Vorteile. Es ist nicht auf die Mitwirkung in der Bevölkerung (Schnelltest) angewiesen. Da im Gegensatz zu Schnelltests der tatsächliche Aufenthaltsort auch der Ort des Eintrags in die Kanalisation ist, ist die dadurch ermittelte Verbreitung genauer bei der geographischen Zuordnung. Bestimmt werden kann auch die Variantenverbreitung[10] und in gewissem Umfang können auch Aussagen zur quantitativen Verbreitung in der Bevölkerung getroffen werden.

Es gibt aber auch Grenzen[11] des Verfahrens.

Die automatische Entnahme von Proben direkt in Abwasserkanälen verlangt explosionsgeschützte Geräte wegen der in dieser Umgebung unvermeidlichen Faulgase. Da diese Anforderung die Anzahl von Lieferanten für Probennehmer stark einschränkt, versucht man das zu vermeiden und bevorzugt Messpunkte mit weniger Einschränkungen.

Corona-Virus

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Seit Anfang 2020 spielt die Suche nach Krankheitserregern wie SARS-CoV-2 im Abwasser eine zunehmende Rolle.[12]

Polio Virus

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Aber auch andere Erreger wie Polio werden im Abwasser gesucht.[13][14]

Affenpocken

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Auch Affenpocken sind im Abwasser nachweisbar.[15]

Papillomavirus, Norovirus, Chagas, Influenza A+B, H1N1 …

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Im August 2022 begann ein Abwassermonitoring auf Influenza A, Influenza B, H1N1, Affenpocken in Bengaluru.[16][17]

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Einzelnachweise

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  1. ↑ Abwassersurveillance – Abwasser als Informationsquelle. Umweltbundesamt, 28. März 2024, abgerufen am 29. Oktober 2024.
  2. ↑ Internationales Projekt EU-WISH. Umweltbundesamt, 5. April 2024, abgerufen am 29. Oktober 2024.
  3. ↑ a b AMELAG: Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung. Überwachung von SARS-CoV-2, Influenza- und Polioerregern im Abwasser. Robert-Koch-Institut, 22. Oktober 2024, abgerufen am 29. Oktober 2024.
  4. ↑ AMELAG Wochenbericht. Abgerufen am 29. Oktober 2024 (englisch).
  5. ↑ Deutsche Städte mit den meisten Kokainrückständen im Abwasser 2020. Abgerufen am 3. April 2022.
  6. ↑ Andrea Hoferichter: Wie die Polizei im Abwasser nach Drogen fahndet. Abgerufen am 3. April 2022.
  7. ↑ Cordula Seeger: Abwasserbasierte Epidemiologie (PDF; 352 kB), auf bundestag.de
  8. ↑ Presence of SARS-Coronavirus-2 RNA in Sewage and Correlation with Reported COVID-19 Prevalence in the Early Stage of the Epidemic in The Netherlands, auf pubs.acs.org
  9. ↑ S. Tavazzi, C. Cacciatori, S. Comero, D. Fatta-Kassinos, P. Karaolia, I. C. Iakovides, P. Loutsiou, I. Gutierrez-Aguirre, Z. Lengar, I. Bajde, T. Tenson, V. Kisand, P. Laas, K. Panksep, H. Tammert, G. Mariani, H. Skejo, B. M. Gawlik: Short-term stability of wastewater samples for storage and shipment in the context of the EU Sewage Sentinel System for SARS-CoV-2. In: Journal of Environmental Chemical Engineering. 2. März 2023, ISSN 2213-3437, S. 109623, doi:10.1016/j.jece.2023.109623 (sciencedirect.com [abgerufen am 5. März 2023]).
  10. ↑ Fabian Amman, Rudolf Markt, Lukas Endler, Sebastian Hupfauf, Benedikt Agerer: Viral variant-resolved wastewater surveillance of SARS-CoV-2 at national scale. In: Nature Biotechnology. 18. Juli 2022, ISSN 1546-1696, S. 1–9, doi:10.1038/s41587-022-01387-y (nature.com [abgerufen am 19. Juli 2022]).
  11. ↑ Pandemic signals from the sewer—what virus levels in wastewater tell us. Abgerufen am 7. Mai 2022 (englisch).
  12. ↑ Hannah R. Safford, Karen Shapiro, Heather N. Bischel: Wastewater analysis can be a powerful public health tool—if it’s done sensibly. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 119, Nr. 6, 3. Februar 2022, ISSN 0027-8424, doi:10.1073/pnas.2119600119, PMID 35115406, PMC 8833183 (freier Volltext).
  13. ↑ Deutscher Ärzteverlag GmbH, Redaktion Deutsches Ärzteblatt: Israel versucht mit Impfkampagne Polioausbruch einzudämmen. 5. April 2022, abgerufen am 5. April 2022.
  14. ↑ Smruthi Karthikeyan, Joshua I. Levy, Peter De Hoff, Greg Humphrey, Amanda Birmingham: Wastewater sequencing reveals early cryptic SARS-CoV-2 variant transmission. In: Nature. 7. Juli 2022, ISSN 1476-4687, S. 1–4, doi:10.1038/s41586-022-05049-6 (nature.com [abgerufen am 12. Juli 2022]).
  15. ↑ Researchers Are Now Tracking Monkeypox in Wastewater, auf https://wastewaterscan.org, abgerufen am 25. September 2022
  16. ↑ Integrated Environment Surveillance Initiative in Bangalore, auf storymaps.arcgis.com
  17. ↑ Warish Ahmed, Aaron Bivins, Sudhi Payyappat, Michele Cassidy, Nathan Harrison: Distribution of human fecal marker genes and their association with pathogenic viruses in untreated wastewater determined using quantitative PCR. In: Water Research. 10. September 2022, ISSN 0043-1354, S. 119093, doi:10.1016/j.watres.2022.119093 (sciencedirect.com [abgerufen am 18. September 2022]).
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