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Umweltschonende Desinfektionsmethoden

Mit der vorliegenden Untersuchung soll ueberprueft werden, ob die Reinigung mit sogenannten Dampfreinigungsgeraeten eine keimreduzierende Wirkung hat, die dieses Verfahren als moegliche Desinfektionsmethode geeignet erscheinen laesst. Bei der Entwicklung bzw. Ueberpruefung von Desinfektionsverfahren geht es nicht zuletzt auch immer darum, die Uebertragung von Krankheitserregern auf den Menschen zu verhindern. So empfehlen in juengster Zeit verschiedene Forschergruppen die Anwendung von Dampfreinigern fuer die Beseitigung von Hausstaubmilben und ihren Allergenen in Wohnungen und Bueros. Die Suche nach einer physikalischen Desinfektionsmethode draengt sich auf, da zunehmend Resistenzen gegenueber chemischen Desinfektionsmitteln und Antibiotika auftreten. Zudem haben chemische Desinfektionsmittel den Nachteil, nicht selten bei Reinigungs- und Pflegepersonal zu Allergien zu fuehren. Eine Einschraenkung des Einsatzes chemischer Desinfektionsmittel waere auch aus Umweltschutzgruenden zu begruessen. Die geschilderte Untersuchung ist nur ein Teil umfangreicher bakteriologischer, mykologischer, virologischer und parasitologischer Untersuchungen im Rahmen der Pruefung der hygienischen Effektivitaet von Dampfreinigungsgeraeten.

One Health-Überwachungsansatz für antimikrobielle Resistenzen in Meeressäugern, Meeresumwelt und Menschen in der Nord- und Ostsee, Anteil Gießen

Urban Resistom

The proposed project is a research cooperation between the TU Dresden’s chair of Urban Water Management and the chair of Hydrobiology. The project aims to detect and quantify the contribution of a city’s sewer system on the spread, dynamics and seasonality of antibiotics and antibiotic resistance genes within an urbanized water body. Antibiotic resistance represents a high risk to human health as well as the public health system, due to their presence in, or acquisition by, pathogenic and/or opportunistic bacteria occurring in the environment. One among other emission sources of resistant strains into the environment is the sewer network, which should be exemplary investigated at our study site, the Lockwitzbach catchment within the city of Dresden. Six monitoring stations are already in operation there, equipped with online sensors for water quantity. Four out of six are recording water quality, including auto samplers. Two of the stations are dedicated to river monitoring, four further stations were mounted within the sewer system at rain water outlets and at a combined sewer overflow (CSO) structures, draining into Lockwitzbach. This monitoring network will be used and enhanced for the detection and sampling of specific contributions from the urban drainage network on the presence and dispersion of antibiotic resistances. Event-based and seasonal sampling campaigns coupled with analysis on chemical and microbiological parameters should be performed on water and biofilm samples to detect contribution patterns from the sewer outlets together with seasonal trends in composition and presence of antibiotic resistance in the bacterial community. Furthermore, emission pathways and the remaining of heavy metals from the sewer network, that also select for antibiotic co-resistancence, will be under examination. A particle transport model for the sewer catchment will be coupled with a hydraulic model for stream and sewer network and calibrated to predict gained water quality parameters as well as antibiotic resistant gene discharge patterns. Different treatment methods will be implemented in the model and evaluated. These results will yield valuable information on possible emission scenarios and pathways, as well as their importance on the spread of antibiotic resistance in the aquatic environment.

Überwachung neu auftretender antimikrobieller Resistenzen durch Charakterisierung des unerforschten Umweltresistoms, Anteil Dresden

Künstliche Grundwasseranreicherung als Hybridverfahren als Adaptierungsstrategie für eine resistente und nachhaltige Grundwasserressource, Teilprojekt 2

Verbesserung und Entwicklung von Methoden zur routinemaessigen Pruefung der mutagenen und cancerogenen Wirkung von Chemikalien in unserer Umwelt

Entwicklung von Saeuger-Zell-Linien, in denen nebeneinander unterschiedliche Mutationsarten, die auf verschiedenen Genen basieren, erfasst werden (Mehrzweck-Zellinien). Die untersuchten Merkmale gliedern sich in definierte biochemische Eigenschaften, wie Resistenz gegen Antibiotika, Hormone, Toxine, und in komplexere Merkmale wie veraenderte Wachstumseigenschaften, die auch fuer die Transformation einer Normalzelle in eine Krebszelle charakteristisch sind. Einfluss von Mutagenen und Cancerogenen auf genetisch determinierte Serum- und Urinbestandteile von Maeusen. Dabei werden insbesondere Nucleinsaeurecataboliten (modifizierte Nucleoside) und Serumproteine bestimmt.

Überlebensstrategie und Pathogenität von Clostridioides difficile in Abwasser, Klärschlamm, Oberflächengewässer, Gülle, Futtermittel und Silage - Behandlungsmöglichkeiten zur Risikominimierung (SUPER safe)

Das strikt anaerobe, Endosporen-bildende Bakterium Clostridioides difficile ist der Verursacher von nosokomialen Durchfallerkrankungen bei Mensch und Tier. Eine C. difficile Infektion (CDI) erfolgt meist nach einer Antibiotikabehandlung welche die Darmflora schädigt und bei der Wiederbesiedlung das Auskeimen von C. difficile ermöglicht. Weltweit ist eine Zunahme der Inzidenz so wie ein schwerer Verlauf von CDI zu beobachten was die Gesundheitskosten in die Höhe treibt und verstärkte Maßnahmen zur Infektions-Prävention und Kontrolle der Ausbreitung erfordert. Die Behandlung einer CDI wird dadurch erschwert dass Endosporen resistent gegenüber einer Antibiotikabehandlung sind. Vegetative Zellen und Sporen des Darmbesiedlers C. difficile werden mit den Fäzes ausgeschieden und können so in die Umwelt gelangen. C. difficile wird in Fäkal-belasteten Matrices wie Abwasser, Klärschlamm, Gülle und in mit Fäkalien in Berührung gekommenem Viehfutter oder Silage nachgewiesen. Durch den rasanten Anstieg der Anaerobtechnologie in Biogasanlagen zur Schlamm- oder Güllebehandlung kann davon ausgegangen werden, dass C. difficile in solchen Milieus überlebt oder sich sogar vermehrt und mit den Gär-Rückständen als Dünger in der Umwelt verbreitet wird. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist, solche fäkal-belasteten Proben zu identifizieren und daraus C. difficile zu quantifizieren und Isolate zu charakterisieren. Neben dem Nachweis der Gene der Virulenzfaktoren für das Enterotoxin A und Cytotoxin B und dem binären Toxin CDT werden die Isolate einer Ribotypisierung und einer Antibiotikaempfindlichkeitstestung zur MHK Bestimmung unterzogen. Zudem sollen auch Antibiotika-Resistenzgene sowie konjugative Transposons nachgewiesen werden. Zum quantitativen Nachweis von C. difficile und dem Antibiotikaresistenz-vermittelnden konjugativen Transposon Tn5397 soll eine qPCR etabliert werden die es ermöglicht, Zellzahlen und Pathogenität von C. difficile in Fäkal-belasteten Proben zu bestimmen. Bedingt durch den hohen Stellenwert der Anaerobtechnologie für die Abwasserreinigung und Güllebehandlung sollen im Labormaßstab Biogasreaktoren aufgebaut und unter 'Realbedingungen' betrieben werden, um das Überleben, eine Vermehrung oder die Reduktion/Elimination von C. difficile Zellen/Sporen sowie die Exkretion des konjugativen Transposons Tn5397 zu testen. Diese Versuche sollen auch in Laboranlagen zur Simulation der konventionellen Güllelagerung sowie nach Behandlung in einer Labor-Ozonierungs- und UV-Entkeimungsanlage durchgeführt werden. Letztere werden unter anderem als vierte Reinigungsstufe zur Abwasserbehandlung in der Praxis empfohlen. Nur in Kombination von Umweltmikrobiologie und Verfahrenstechnik können die gesetzten Ziele erreicht und neues Wissen generiert werden um Aussagen bezüglich der Überlebensfähigkeit, Pathogenität und Verbreitungspfaden von C. difficile zu treffen und um das Infektionsrisiko für Mensch und Tier besser abschätzen zu können.

Abwassersurveillance – Abwasser als Informationsquelle

<p> <p>Die Abwassersurveillance wird in Deutschland ergänzend zu bestehenden Krankheitsüberwachungssystemen der öffentlichen Gesundheit („Public Health“) genutzt. Das Ziel der Abwassersurveillance ist es, Informationen zum Auftreten sowie zu der Verbreitung von bekannten und neuen Infektionserregern und deren Varianten zu erfassen, um so das regionale Infektionsgeschehen besser einschätzen zu können.</p> </p><p>Die Abwassersurveillance wird in Deutschland ergänzend zu bestehenden Krankheitsüberwachungssystemen der öffentlichen Gesundheit („Public Health“) genutzt. Das Ziel der Abwassersurveillance ist es, Informationen zum Auftreten sowie zu der Verbreitung von bekannten und neuen Infektionserregern und deren Varianten zu erfassen, um so das regionale Infektionsgeschehen besser einschätzen zu können.</p><p> <p><strong>Was ist Abwassersurveillance?</strong></p> <p>Die regelmäßige Überprüfung des Abwassers auf Infektionserreger um Entscheidungen für bevölkerungsbezogene Maßnahmen zu treffen, wird als abwasserbasierte Surveillance (auch kurz Abwassersurveillance) bezeichnet.</p> <p>Im Rahmen der Abwassersurveillance werden Abwasserproben aus Kläranlagenzuläufen gewonnen und auf verschiedene gesundheitsrelevante Zielparameter untersucht. Dafür werden die Proben in Laboren mit unterschiedlichen molekularbiologischen Methoden aufbereitet, analysiert und im Anschluss mit statistischen Methoden ausgewertet.</p> <p><br><strong>Ziele der Abwassersurveillance</strong></p> <p>Die gesundheitsrelevanten Informationen (ausgewertete Datensätze) aus dem Abwasser zu den unterschiedlichen Zielparametern können für verschiedene Zwecke genutzt werden:</p> <ul> <li>Besseres Erfassen der regionalen Verbreitung und des Ausmaßes von Infektionskrankheiten</li> <li>Unterstützung für das zeitnahe Ableiten von Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung <br> <ul> <li>Präventive Schutz- und Vorsichtsmaßnahmen</li> <li>zeitnahe Information der Bevölkerung</li> </ul> </li> <li>System zur Unterstützung im Krisenfall - Pandemievorsorge („pandemic preparedness“)</li> </ul> <p>&nbsp;</p> <p><strong>Verbreitung der Abwassersurveillance in Deutschland und weltweit</strong></p> <p>Während der COVID-19 Pandemie wurde das Abwasser als wichtige zusätzliche Informationsquelle für den Gesundheitsschutz wiederentdeckt. Bereits vor dem 2. Weltkrieg wurden im Abwasser Untersuchungen zum Vorkommen humaner Viren durchgeführt. Aufgrund zu diesem Zeitpunkt fehlender molekularbiologischer Methoden, wurden die ersten Erfolge dieser abwasserbasierten Epidemiologie (wastewater-based epidemiology, WBE) bis zum Jahr 2020 nur selten verwendet. Im März 2021 empfahl die EU-Kommission den europäischen Ländern die Einführung einer systematischen Überwachung von SARS-CoV-2 im Abwasser. Inzwischen wird die WBE nicht nur in Deutschland, sondern weltweit für die zusätzliche Unterstützung des Gesundheitsdienstes im Rahmen des präventiven Gesundheitsschutzes genutzt. Neben dem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/monitoring">Monitoring</a> des SARS-CoV-2 werden derzeit auch weitere Public-Health-relevante Infektionserreger wie Influenzaviren und respiratorische Synzytialviren (RSV) überwacht sowie Konzepte für das Monitoring gesundheitsgefährdender Stoffe erarbeitet. Zudem wird derzeit eine Erweiterung des Untersuchungsspektrums auf antimikrobielle Resistenzen (AMR) diskutiert.</p> <p>Darüber hinaus hat die Europäische Kommission (EU) die Behörde HERA (<em>Health Emergency Preparedness and Response Authority</em>) errichtet, um u.a. Gefahren und potenzielle Notlagen im Gesundheitsbereich rechtzeitig zu erkennen und europaweit zu koordinieren.</p> <p><strong>Vorteile und Grenzen der Abwassersurveillance</strong></p> <p>Ein Vorteil der Erfassung von Erregerlasten im Abwasser wie dem Monitoring von SARS-CoV-2 ist es, dass auch Daten von Menschen erfasst werden, die nicht durch den personengebundenen Nachweis in medizinischen Surveillancesystemen berücksichtigt werden. Somit werden Personen von der Surveillance berücksichtigt, die beispielsweise aufgrund geringer Symptome keinen Arztbesuch oder Test in Erwägung gezogen haben, ohne dass eine personengebundene Datenerfassung erfolgt. Weiter bietet das Monitoring von Krankheitserregern im Abwasser die Möglichkeit, Ausbreitungstrends und zirkulierende Varianten verschiedener Erreger nach Regionen aufzuschlüsseln und so gegebenenfalls möglichst früh Maßnahmen für den Schutz der Bevölkerung einleiten zu können. Die abwasserbasierte Surveillance kann demnach auch als Frühwarnsystem für diverse Maßnahmen und Einrichtungen fungieren. Die Abwassersurveillance hat jedoch auch Limitierungen: Das Abwasser bietet keine Information zur Schwere und zum Verlauf von Infektionskrankheiten. Insgesamt wird die abwasserbasierte Surveillance daher als ergänzendes Instrument für die Einschätzung der epidemiologischen Lage verstanden.</p> <p><strong>Ausblick und zukünftige Kooperationen</strong></p> <p>Zentrale Aufgabe des <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a> im Rahmen der nationalen Abwassersurveillance ist die Vereinheitlichung und Harmonisierung von qualitätsgesicherten Messungen und Daten aus dem Abwasser. Diese dienen der Abschätzung von Risiken und können durch Gesundheitsbehörden genutzt werden.</p> <p>Für eine umfassende Einschätzung des Potentials der Abwassersurveillance benötigt es valide Daten-, sowie effektive Übermittlungswege. Auch der weitere Ausbau dafür notwendiger Kapazitäten, die Umsetzung von Routineüberwachungen sowie die Fortführung verschiedener Forschungsansätze ist notwendig. Dazu arbeitet das Umweltbundesamt (UBA) eng mit weiteren involvierten Behörden und Gremien zusammen und beteiligt sich mit verschiedenen Facheinheiten an verschiedenen internen, externen sowie nationalen und internationalen Projekten.</p> <p><strong>Publikationen</strong></p> <ul> <li>Saravia, C.J., Pütz, P., Wurzbacher, C., Uchaikina, A., Drewes, J.E., Braun, U., Bannick, C.G., Obermaier, N., 2024. Wastewater-based epidemiology: deriving a SARS-CoV-2 data validation method to assess data quality and to improve trend recognition. Front. Public Health 12. <a href="https://doi.org/10.3389/fpubh.2024.1497100">https://doi.org/10.3389/fpubh.2024.1497100</a></li> <li>Marquar, N., Pütz, P., Buchholz, U., Exner, T., Fretschner, T., Greiner, T., Helmrich, M., Lukas, M., Marty, M., Obermaier, N., Saravia Arzabe, C., Schattschneider, A., Schneider, B., Selinka, H.-C., Ullrich, A., Walther, B., Braun, U., Schumacher, J., 2024. SARS-CoV-2-Abwassersurveillance in Deutschland im Rahmen des Projekts AMELAG. <a href="https://www.rki.de/DE/Content/Infekt/EpidBull/Archiv/2024/Ausgaben/34_24.html">https://www.rki.de/DE/Content/Infekt/EpidBull/Archiv/2024/Ausgaben/34_24.html</a></li> <li>Abwasser als Informationsquelle – Schutz vor künftigen Epidemien, 2024. wwt Wasserwirtschaft Wassertechnik 73. <a href="https://doi.org/10.51202/1438-5716-2024-10">https://doi.org/10.51202/1438-5716-2024-10</a></li> <li>Loenenbach, A., Lehfeld, A.-S., Puetz, P., Biere, B., Abunijela, S., Buda, S., Diercke, M., Dürrwald, R., Greiner, T., Haas, W., Helmrich, M., Prahm, K., Schumacher, J., Wedde, M., Buchholz, U., n.d. Participatory, Virologic, and Wastewater Surveillance Data to Assess Underestimation of COVID-19 Incidence, Germany, 2020–2024 - Volume 30, Number 9—September 2024 - Emerging Infectious Diseases journal - CDC. <a href="https://doi.org/10.3201/eid3009.240640">https://doi.org/10.3201/eid3009.240640</a>&nbsp;</li> <li>Schattschneider, A. et al. 2024, Epidemiologisches Bulletin, 34/2024. Abwasser enthält Informationen für Public Health: Mögliche Anwendungen für Abwassersurveillance“. <a href="https://www.rki.de/DE/Content/Infekt/EpidBull/Archiv/2024/Ausgaben/34_24.html">https://www.rki.de/DE/Content/Infekt/EpidBull/Archiv/2024/Ausgaben/34_24.html</a></li> </ul> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Forschergruppe (FOR) 5095: Interaktionen von Schadstoffen, Antibiotikaresistenz und Pathogenen in einem sich ändernden Abwasserbewässerungssystem, Teilprojekt: Isolation und Charakterisierung von Resistenzgentragenden Umwelt- und Fäkalbakterien

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

NEWR: Oxidation mit Sulfat-Radikalen in einem nano-aktivierten katalytischen Filtrationsprozess zur Wasserwiederverwendung (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)

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