In der suedlichen Saison 1996/97 ist an der deutschen Antarktis-Forschungsstation 'Neumayer' eine biologische Klaeranlage zur Reinigung aller haeuslichen Stationsabwaesser (Grau- und Schwarzwasser aus Toiletten-, Kuechen-, Dusch- und Waschbereichen) in Betrieb genommen worden. Hierbei handelt es sich um eine von der Deutschen Seeberufsgenossenschaft zugelassene Anlage des Typs MSP II eines deutschen Herstellers, die im Einklang mit IMO, MEPC 2(IV) zugelassen wurde und die Vorschriften und Verordnungen erfuellt, die von IMO, USOG, dem Russischen Schiffsregister und anderen Flaggenstaaten erlassen worden sind und spezielle Zertifikate fuer Klaeranlagen vorschreibt. Mit diesem Anlagentyp und der beschriebenen Verfahrensweise werden folgende Qualitaetswerte des gereinigten Ablaufwassers erreicht bzw. sogar unterschritten: - Suspendierte Feststoffe kleiner 100mg/ Liter - Coliforme Bakterien kleiner 200/100 ml, - BSB5 kleiner 50mg/ Liter. Das gereinigte Abwasser wird vor Abgabe in einem UV-Reaktor behandelt. Der anfallende Klaerschlamm wird nachbehandelt und getrocknet, vollstaendig aus dem Vertragsgebiet rueckgefuehrt und in Deutschland fachgerecht entsorgt.
Das kontinuierliche Wahrnehmen von Umweltbedingungen und die nachfolgende Adaption sind bei einzelligen Organismen die Voraussetzung zum Überleben. Bei pathogenen Bakterien ist dies gleichzeitig mit der Induktion der Expression von Virulenzgenen verbunden. Eine Vielzahl von Reizleitungssystemen, die für diese Prozesse verantwortlich sind, konnten in den letzten Jahren identifiziert werden. Diese Systeme sind relativ einfach gebaut und bestehen aus einer Sensorkinase und einem Antwortregulator. Die eigentlichen Reize, die durch diese Sensorproteine 'gefühlt' werden, sowie die Mechanismen der Reizaufnahme und Signalweiterleitung sind allerdings für die meisten Systeme bisher unbekannt. Ich möchte in diesem Projekt am Beispiel der Sensorkinasen EnvZ (Osmosensor), CpxA (Wahrnehmung von Streß auf die bakterielle Zellhülle, pH) und des Sensors und Transkriptionsaktivators CadC (pH-Sensor) aus Escherichia coli die Natur des Reizes sowie die molekularen Mechanismen der Reizaufnahme untersuchen. Die Osmolarität hat auch einen bedeutenden Einfluss auf die Regulation der Expression der Virulenzgene bei verschiedenen pathogenen Bakterien. Ziel der Untersuchungen ist es, die Sensorkinase EnvZ (Osmosensor) aus Shigella flexneri erstmalig biochemisch zu charakterisieren. Weiterhin soll mittels 2D-Elektrophorese nach weiteren Proteinen in S.flexneri gesucht werden, die in Abhängigkeit von Veränderungen der Osmolarität phosphoryliert werden.
<p>Das Trinkwasser größerer Trinkwasserversorger besitzt eine gute bis sehr gute Qualität. Bis zu 120.000 Messungen pro Parameter und Jahr im Berichtszeitraum von 2020 bis 2022 zeigen, dass nahezu alle mikrobiologischen und chemischen Qualitätsparameter mit Ausnahme weniger Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe zu mehr als 99 Prozent eingehalten wurden. Grenzwerte wurden nur vereinzelt überschritten.</p><p>Messdaten zur Trinkwasserqualität in Deutschland</p><p>Die Messdaten aus den Jahren 2020 bis 2022 zeigen: Das Trinkwasser hielt mit Ausnahme weniger <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Pflanzenschutzmittel#alphabar">Pflanzenschutzmittel</a>-Wirkstoffe zu mehr als 99 % alle Qualitätsanforderungen ein (siehe Tab. „Qualität des Trinkwassers aus größeren Wasserwerken Deutschlands“). Diese Daten haben das Bundesgesundheitsministerium und das Umweltbundesamt auch im siebten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/bericht-des-bundesministeriums-fuer-gesundheit-des-5">Bericht des Bundesministeriums für Gesundheit und des Umweltbundesamtes an die Verbraucherinnen und Verbraucher über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch (Trinkwasser) in Deutschland (2020 – 2022)</a> veröffentlicht. <br><br></p><p>Mehr als 2.500 große Wasserversorgungsgebiete</p><p>Die Beschaffenheit des Trinkwassers wird repräsentativ nach einer von der Europäischen Union vorgegebenen Auswahl von Parametern beurteilt. Berücksichtigt wurden dafür im Berichtszeitraum alle Wasserversorgungsgebiete, in denen mehr als 5.000 Menschen mit Trinkwasser beliefert oder im Durchschnitt täglich mehr als 1.000 Kubikmeter Trinkwasser verteilt wurden. Im Jahr 2022 waren das 2.507 Wasserversorgungsgebiete. In ihnen wurden 74,1 Millionen Menschen – das sind etwa 89 % der Bevölkerung – mit 4.443 Millionen Kubikmeter Trinkwasser versorgt. Das Rohwasser für die Trinkwasseraufbereitung kommt zu 67,6 % aus Grundwasser, zu 15,9 % aus Oberflächenwasser und zu 16,5 % aus Quellen wie dem Uferfiltrat oder künstlich angereichertem Grundwasser (siehe Karte „Wasserversorgungsgebiete nach Bundesland“).</p><p>Berichte der Bundesregierung zur Trinkwasserqualität</p><p>Die Bundesregierung informiert alle drei Jahre die Europäische Kommission über die Trinkwasserqualität. Dieser Bericht berücksichtigt die Messdaten aus den Jahren 2020 bis 2022 unter anderem zu 14 ausgewählten Parametern:</p><p>Sporadisch zu viele Bakterien</p><p>Grenzwertüberschreitungen gab es bei dem Parameter „coliforme Bakterien“. Im Berichtsjahr 2022 wurden in 1,1 % der genommenen Proben coliforme Bakterien gefunden. Bei ihnen handelt es sich um Indikatorbakterien, deren Auftreten im Trinkwasser nicht immer als direkte Gesundheitsgefahr zu deuten ist. Sie zeigen oft eine allgemeine Verschlechterung der Wasserqualität und damit die Notwendigkeit an, weitere Untersuchungen als vorbeugende Maßnahme zum Schutz der Gesundheit der Bevölkerung einzuleiten. Es handelte sich oft um sporadische Überschreitungen, die bei weiterer Untersuchung nicht bestätigt wurden.</p><p>Kaum Nitrat, weniger Blei</p><p>Wie schon in den Vorjahren blieben beim Parameter Nitrat Grenzwertüberschreitungen im Trinkwasser die seltene Ausnahme. Allerdings erlaubt dies weder einen unmittelbaren Rückschluss auf den Nitratgehalt der Rohwässer, noch stellen die Befunde einen Widerspruch dar zu dem beobachteten Anstieg der Nitratkonzentration in Grundwässern durch Einträge aus Landwirtschaft und Biomasseproduktion. Die bisherigen Erfolge bei der Einhaltung des Nitratgrenzwertes im Trinkwasser liegen nicht zuletzt in wirksamen Maßnahmen zur Nitratminderung in den berichtspflichtigen Wasserversorgungsunternehmen begründet. <br><br>Grenzwertüberschreitungen beim Parameter Blei wurden hauptsächlich am Zapfhahn der Endverbraucherinnen und -verbraucher nachgewiesen. Sie sind ein Indiz für noch vorhandene Bleileitungen in der Trinkwasser-Installation oder für Armaturen, die nicht die allgemein anerkannten Regeln der Technik erfüllen. Ein Nichtbeachten allgemein anerkannter Regeln der Technik ist meist auch Ursache für die Nichteinhaltung der Parameterwerte für Nickel und Cadmium.</p><p>Regelungen zur Trinkwasserüberwachung</p><p>Die Daten zur Trinkwasserqualität in Deutschland wurden nach der <a href="https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav?startbk=Bundesanzeiger_BGBl&jumpTo=bgbl118s0099.pdf#__bgbl__%2F%2F*%5B%40attr_id%3D%27bgbl118s0099.pdf%27%5D__1523453278246">Trinkwasserverordnung</a> (TrinkwV, 2001) erhoben. Diese Verordnung setzt noch die Vorgaben der <a href="http://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?qid=1523452637929&uri=CELEX:31998L0083">Trinkwasserrichtlinie</a> der Europäischen Union aus dem Jahr 1998 um. Am 12. Januar 2021 trat die <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:32020L2184">neue EG-Trinkwasserrichtlinie</a> in Kraft und wurde durch die neue <a href="https://www.recht.bund.de/eli/bund/bgbl_1/2023/159">TrinkwV (2023)</a> in nationales Recht umgesetzt. Demnach ändert sich unter anderem der Berichtszeitraum vom bis jetzt Dreijahreszyklus zu einer jährlichen Berichtsform. Die deutsche Verordnung enthält Vorgaben zur Aufbereitung des Trinkwassers und zu dessen Beschaffenheit. Eine Grundanforderung ist, dass Trinkwasser rein und genusstauglich sein muss. Es darf keine Krankheitserreger aufweisen und keine Stoffe in gesundheitsschädigenden Konzentrationen enthalten. Die Verordnung nennt weitere Pflichten der Versorgungsunternehmen und gibt Behörden vor, was und wie sie die Trinkwasserqualität überwachen müssen. Die Beschaffenheit des Trinkwassers wird repräsentativ nach einer von der Europäischen Union vorgegebenen Auswahl von Parametern beurteilt.</p>
Im letzten Jahrzehnt nahm die Prävalenz Extended-Spektrum Beta-Laktamase (ESBL) (1)- bildender Escherichia coli in Human- und neuerdings auch Tiermedizin dramatisch zu. Phylogenetische Analysen mittels Multilokus-Sequenztypisierung belegen eine Assoziation dieser multiresistenten Bakterien mit bestimmten Sequenztypen (STs). Innerhalb dieser ESBL-STs existieren pandemische klonale Linien, die in unterschiedlichsten Habitaten auftreten. Sie werden in klinischen aber auch in Wildtier- und Umwelt-proben nachgewiesen, somit unabhängig von einem konstanten Antibiotika-Selektionsdruck. Die ESBL-Linien ST131 und ST648 zeigen eine für E. coli ungewöhnliche Kombination von Resistenz und Virulenz. Dies kann der entscheidende Faktor für die pandemische Ausbreitung dieser Sequenztypen sein. Im vorliegenden Antrag sollen die zugrundeliegenden Mechanismen dieses Phänomens anhand folgender Hypothesen aufgeklärt werden: Stämme der Linien ST131 und ST648 besitzen (i) eine erhöhte-Plasmidaufnahme-Aktivität; (ii) ein phylogenetisch determiniertes Kerngenom, dessen Interaktion mit dem Plasmidgenom in erhöhter Virulenz oder Virulenz-unabhängiger Adaptation an bestimmte Habitate resultiert; (iii) im Kern- bzw. akzessorischen Genom unabhängig vom aufgenommenen Plasmid definierte Metabolismus-/Virulenzfunktionen, die eine erweiterte Habitatfunktion bedingen. Die Veri- bzw. Falsifizierung der Hypothesen erfolgt zunächst auf Basis von in silico-Analysen der DNA-Sequenzen von Plasmiden und Genomen dieser pandemischen ESBL-STs. Mit Hilfe eines in vivo Screenings im natürlichen Habitat Vogeldarm werden Wildtypstämme der ESBL-STs ausgewählt bei denen anschließend Kandidatengene aus den Bereichen Metabolismus und Virulenz deletiert werden. Die Auswahl dieser Kandidatengene wiederum erfolgt auf Transkriptom- (RNA-Sequencing) und Phänotyp-Ebene (phänotypischer Makroarray) sowie basierend auf der Genomanalyse und den in vivo Screenings. Abschließend werden diese Gene auf ihre in vivo-Relevanz mittels Deletionsmutanten in demselben Hühner-Infektionsmodell funktionell analysiert.
Alle bis heute gemachten Untersuchungen zur Wachstumskinetik von Mikroorganismen beruhen auf Experimenten mit Einzelsubstraten. In der Natur wachsen Mikroorganismen jedoch immer in Gegenwart von Substratgemischen (im Mikrogramm/l-Bereich). In dieser Arbeit wird erstmals die Kinetik eines Bakteriums (Escherichia coli) mit definierten Substratgemischen in diesem Konzentrationsbereich untersucht. Dabei kommt eine in unserem Labor entwickelte Methode zur Messung kleinster Zuckerkonzentrationen zur Anwendung. Es konnte gezeigt werden, dass beim Wachstum in kontinuierlicher Kultur mit Glucose/Galactose-Mischungen die Restsubstratkonzentrationen der beiden Zucker signifikant niedriger waren im Vergleich zum Wachstum mit den Einzelzuckern. Diese Arbeiten sind wichtig fuer das Verstaendnis des Wachstums von Mikroorganismen in der Natur mit komplexen Gemischen von Naehrstoffen, von denen jeder einzelne in sehr geringer Konzentration vorliegt.