<p>Die wichtigsten Fakten</p><p><ul><li>Seit 2015 sollen alle Badegewässer der EU in einem mindestens ausreichenden Zustand sein.</li><li>Im Jahr 2024 erfüllten 97,8 % aller Badegewässer in Deutschland die EU-Vorgabe. Damit wurde das Ziel nur knapp verfehlt.</li><li>Schließt man die nicht beurteilten Badegewässer aus, erfüllten 2024 sogar 99,6 % der Badegewässer die EU-Vorgaben.</li><li>Rund 91 % der Binnengewässer und gut 88 % der Küstengewässer hatten 2024 eine ausgezeichnete Qualität.</li></ul></p><p>Welche Bedeutung hat der Indikator?</p><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/i?tag=Indikator#alphabar">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/s?tag=Starkregen#alphabar">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/c?tag=Cyanobakterien#alphabar">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>Wie ist die Entwicklung zu bewerten?</p><p>Die Badegewässer Deutschlands sind in einem guten Zustand. Im Jahr 2024 erfüllten 97,8 % aller Badegewässer die Qualitätsanforderungen der EU (Binnengewässer 97,8 %, Küstengewässer 98,8 %). Berücksichtigt man, dass nicht alle Badegewässer beurteilt werden können (z.B. weil sie neu angemeldet wurden und noch nicht bewertet werden konnten), erfüllten sogar 99,6 % der beurteilten Badegewässer die Vorgaben. Rund 91 % der Binnengewässer und gut 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 2024 knapp verfehlt. Im europäischen Vergleich belegt <a href="https://www.eea.europa.eu/en/topics/in-depth/bathing-water/state-of-bathing-water/bathing-water-country-factsheets-2024/germany_bathing_water_2024.pdf">Deutschland</a> dennoch weiterhin einen der vorderen Plätze.</p><p>Wie wird der Indikator berechnet?</p><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-2024">Badegewässerbericht</a> der Europäischen Umweltagentur.</p><p><strong>Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie im Daten-Artikel <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umwelt-gesundheit/qualitaet-von-badegewaessern">"Qualität von Badegewässern“</a>.</strong></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.
Das zentrale Ziel des Projektes ist die Verknüpfung der Transportprozesse in Fließgewässern mit den Vorgängen in der Biozönose. Am Beispiel der Isar sollen die Wechselwirkungen pathogener Keime aus fäkalen Verunreinigungen in der Bulkphase von Fließgewässern mit dem benthischen Biofilm untersucht und aufgeklärt werden. Die Hauptprozesse sollen durch Labor- und Felduntersuchungen quantifiziert, kinetisch formuliert sowie anschließend in das mathematische Modell zur Simulation des Keimwachstums und -transportverhaltens integriert werden. Vorangegangene Untersuchungen haben aufgezeigt, dass Biofilme für den Rückhalt von pathogenen Keimen in Trinkwassersysteme eine Rolle spielen. Bisher existieren jedoch nur begrenzt Informationen über den Beitrag des benthischen Biofilms in Fließgewässern zum Rückhalt von Pathogenen. Im Vergleich zur Bulkphase eines Wasserkörpers bietet der Biofilm, ähnlich wie das Sediment, ein erhöhtes Angebot an Nährstoffen und Kohlenstoffverbindungen (Huminstoffe). Zusätzlich stellt der Biofilm einen Schutz vor hohen Strahlungsintensitäten (UV-Anteil des Sonnenlichtes) und Strömungsbedingungen der Bulkphase dar. Daher ist davon auszugehen, dass die günstigen Bedingungen im Biofilm die Entwicklung eines sogenannten Reservoir für pathogene Keime begünstigen können. Für die Aufklärung der Wechselwirkungen mit dem Biofilmkompartiment soll neben dem Übergang der Keime aus der Bulkphase in den benthischen Biofilm auch der Verbleib der Keime im Biofilm mittels einer Labor-Versuchsanlage (Fließrinne; Länge = 1 m, Breite = 0,1 m), Konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie (CLSM) und Particle Image Velocimetry (PIV) von Tracer-Keimen untersucht werden. Ergänzend erfolgt die Quantifizierung der Indikatorkeime (Fäkalkoliforme und Enterokokken) mit Hilfe klassischer Verfahren wie Filtrations- und Kultivierungstechniken, als auch real time-PCR und Mikrotiterplatten. Zusätzlich zu den Laborversuchen, wird im Sommer eine Natur-Versuchsrinne (Länge = 10 m, Breite = 0,5 m) in Betrieb gesetzt, um die Sedimentationsraten und Verteilung der Indikatororganismen zu bestimmen. Anhand der erhobenen Messdaten wird ein Modell entwickelt, welches die wesentlichen Transport- und Verteilungsprozesse pathogener Keime im Fließgewässer abbildet. Wechselwirkungen zwischen Bulkphase und Biofilm werden unter Integration einer Absterbekinetik ebenfalls durch das Modell beschrieben. So soll der Verbleib von mikrobiellen (Indikator-)Keimen - und damit die mögliche Belastung mit Pathogenen - in einem durch festes Sohlsubtrat geprägtem Gewässer zuverlässig abgebildet werden.
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.
Weltweit sind Wasserressourcen starken Beeinträchtigungen durch fäkale Verunreinigungen ausgesetzt. So haben im Moment mehr als 1,1 Milliarden Menschen keinen Zugang zu sicherem Trinkwasser. Die Untersuchung der mikrobiologischen Wasserqualität basiert seit über einem Jahrhundert auf der Kultivierung von Fäkalindikatoren. Die zunehmende Notwendigkeit die Herkunft, die Natur und das Ausmaß fäkaler Kontamination genau zu bestimmen führte in den letzten Jahren zur Entwicklung von Methoden der Herkunftsbestimmung (microbial faecal source tracking, MST) mit denen es im Gegensatz zu klassischen Indikatoren möglich ist die Verursacher des Eintrages zu identifizieren. Genetische Marker für den Nachweis verursacherspezifischer Bakterien des Phylums Bacteroidetes gelten momentan in diesem Feld als vielversprechender Ansatz. Die Definition dieser Marker fußt allerdings auf einer unzureichenden Menge an DNA-Sequenzinformation was dazu führt, dass sie oft nicht ausreichend spezifisch für ihre Zielgruppen sind und für viele solche Gruppen (z.B. Vögel) noch gar keine Marker definiert werden konnten. Ziel dieses Projektes ist es die qualitative und quantitative Zusammensetzung der fäkalen, bakteriellen Gemeinschaft von Säugetieren und Vögeln zu bestimmen. Die Auswahl der zu beprobenden Wirtstierarten richtet sich dabei an der Hypothese aus, dass die Coevolution des Wirtes und der intestinalen Gemeinschaft der Haupteinflussfaktor für die Zusammensetzung der Gemeinschaften ist. Demzufolge werden alle in Österreich zugänglichen Ordnungen der Mammalia und Avia in der Untersuchung enthalten sein um einen breiten phylogenetischen Fokus zu wahren. Zusätzlich werden auch weitere potentielle Einflussfaktoren (Ernährung, Lebensraum, Domestizierung) sowie die Bedeutung einzelner Tierarten als Quelle fäkaler Verunreinigung im Rahmen der Probenauswahl Berücksichtigung finden. Nach Extraktion der DNA aus den ca. 200 zu untersuchenden Proben und der PCR-Amplifikation eines Teils des 16S rRNA Gens der Bakteriengemeinschaft werden diese einer Sequenzbestimmung mittels 454 Pyrosequenzierung zugeführt. Die damit gewonnen 4 Millionen partiellen 16S rRNA Gensequenzen aus 200 Gemeinschaften werden in einer Datenbank auf ihre a-Diversität, Phylotypabundanz, -frequenz und 'reichtum geprüft. Um die Rolle der Coevolution und anderer Faktoren, die zur Ausbildung distinkter fäkaler Gemeinschaften beigetragen haben könnten, zu bestimmen, werden die Sequenzdatensätze einer vergleichenden Analyse der divergenz-basierenden ß-Diversität mittels UniFrac Metrik unterzogen werden. Die erstellte Datenbank und deren Analyse wird die Identifikation von Phylotypen oder ganzer Äste von Phylotypen erlauben die spezifisch für Gruppen von Wirtstieren sind. Weiters ist die Definition von Markern auf verschiedenen Wirts-Spezifitätsniveaus möglich, z.B. allgemeiner Fäkalmarker Mammalia- Artiodactyla Ruminantia Bovidae Bovinae. Auf diese Weise schafft die eingereichte Studie eine solide Basis für die Formulie
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.
Das übergeordnete Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung eines Verfahrens zur integrativen Bewertung von Aufbereitungstechniken zur indirekten Abwasserwiederverwendung, wobei der regionale Wasserkreislauf vom Abwasser über die aquatische Umwelt bis hin zum Trinkwasser betrachtet wird. Das Bewertungsverfahren berücksichtigt potenzielle Risiken für Mensch und Umwelt aufgrund chemischer aber auch mikrobieller Kontaminationen sowie die (Kosten-) Effizienz der technischen Lösungen. Im Rahmen des Projekts führt die TUM Pilotversuche durch, in denen verschiedene vor allem oxidative und biologische Verfahren und Verfahrenskombinationen untersucht werden, die bei der indirekten Abwasserwiederverwendung eingesetzt werden können. Die Bewertung der Verfahren erfolgt über verschiedene Parameter, wobei die TUM für die Betriebsparameter sowie die Bestimmung pathogener Keime und Antibiotikaresistenzen verantwortlich ist. Die TUM koordiniert das AP 2 zur Entwicklung von Strategien zur Entfernung von relevanten Spurenstoffen bei indirekter Abwasserwiederverwendung. Sie ist verantwortlich für die Durchführung von Pilotstudien zur Oxidation (Ozon, weitergehende Oxidationsverfahren UV/H2O2), Biofiltration (Langsamsandfilter, Schnellfilter, Biologisch aktive Kohle), Grundwasseranreicherung und zur Kombination verschiedener Verfahren. Zudem ist sie maßgeblich an der Untersuchung von Anlagen im Vollmaßstab in Deutschland und Spanien beteiligt. Zur Bewertung von Aufbereitungsverfahren, die bei der indirekten Abwasserwiederverwendung eingesetzt werden, entwickelt die TUM Methoden für die Bestimmung von Fäkalindikatoren (z.B. E. Coli, Enterokokken), trinkwasserrelevanten Keimen (z.B. Pseudomonas Aeruginosa, Chlostridium Perfringens) und antibiotikaresistenten Genen.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 50 |
| Land | 63 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 62 |
| Förderprogramm | 49 |
| Text | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 2 |
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| Language | Count |
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| Deutsch | 110 |
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| Resource type | Count |
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|---|---|
| Boden | 101 |
| Lebewesen und Lebensräume | 107 |
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