<p>AMELAG-Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung</p><p>Im Projekt „Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung“ erheben das Umweltbundesamt und Robert Koch-Institut die Viruslast von Krankheitserregern im Abwasser. Dabei wird von einem interdisziplinären Team unmittelbar der One-Health Gedanke umgesetzt: Forschungsdaten aus dem Bereich Umwelt und öffentliche Gesundheit werden zeitnah ausgewertet, vereinigt und öffentlich bereitgestellt.</p><p>AMELAG - kurz erklärt</p><p><ul><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=4E4orTB6wLs&list=PLCh-G-AnLKePFJebW5ij393ifBM24buku&index=1">Was ist Abwassersurveillance (Youtube-Link)</a></li><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=tQNoqmj3GzA&list=PLCh-G-AnLKePFJebW5ij393ifBM24buku&index=3">Wastewater monitoring - how does it work? (Youtube-Link)</a></li><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=DRevQm2rne4&list=PLCh-G-AnLKePFJebW5ij393ifBM24buku&index=2">Welche Erreger sind geeignet? (Youtube-Link)</a></li><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=JWc1Eyq-bFo&list=PLCh-G-AnLKePFJebW5ij393ifBM24buku&index=4">Wastewater monitoring - Which infectious agents are suitable? (Youtube-Link)</a></li></ul></p><p><strong>Gemeinsam für die Gesundheit aller</strong></p><p><strong></strong></p><p>Das Umweltbundesamt (UBA) und das Robert Koch-Institut (RKI) erfassen im Kooperationsvorhaben „Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung“ (AMELAG), ob und in welcher Häufigkeit SARS-CoV-2-Virusgenfragmente deutschlandweit im Abwasser vorkommen. So kann die lokale Verbreitung von Viren wie SARS-CoV-2, Influenzaviren und weiteren Erregern zeitnah erfasst und beurteilt werden. Im ersten Projektabschnitt (2023-2024) wurden ca. 170 Kläranlagen überwacht, seit 2025 werden Abwasserproben von noch ca. 50 Kläranlagen zweimal wöchentlich untersucht. Das vereinfachte Monitoringspektrum deckt immer noch Abwasserdaten von etwa 25 % der Bevölkerung ab. An diesem durch das Bundesministerium für Gesundheit (BMG) geförderten Kooperationsprojekt sind auch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV), sowie die für Gesundheit und Umweltschutz verantwortliche Behörden der 16 Bundesländer (unterschiedlich ausgeprägt) beteiligt.</p><p>Das AMELAG-Vorhaben setzt den etablierten One-Health-Gedanken in vorbildlicher Weise um: Wissenschaftler*innen unterschiedlichster Fachdisziplinen arbeiten hier Hand in Hand und über die Grenzen ihrer einzelnen Fachgebiete hinweg. Nur durch diese Zusammenarbeit können die Expertisen aus den Bereichen Umwelt- und Naturwissenschaften, Gesundheitswissenschaften und öffentlicher Gesundheit, Data Science und Statistik das Abwasser als verlässliche Datenquelle für die Information der Öffentlichkeit und eine evidenzbasierte Politikberatung erschließen.</p><p><strong>Ablauf der Abwassersurveillance in AMELAG</strong></p><p>Verschiedene Krankheitserreger und deren Abbauprodukte reichern sich in menschlichen Ausscheidungen (z.B. Stuhl und Speichel) an und gelangen in das Abwasser. Abwasserproben werden zweimal pro Woche am Zulauf von Kläranlagen entnommen. In der Regel wird nach der ersten mechanischen Reinigung, dem Rechen und dem Sandfang, automatisiert eine 24h-Mischprobe gewonnen.</p><p>Diese Proben werden gekühlt in ein Labor transportiert und mit geeigneten Anreicherungsmethoden aufbereitet. Die Erbinformation (DNA/RNA) wird anschließend extrahiert und die vorhandenen Virusgenfragmente mittels der Polymerase-Kettenreaktion (engl. polymerase chain reaction, PCR) quantitativ erfasst. Neben den Routinemessungen auf Genfragmente von SARS-CoV-2, Influenzaviren und den Humanen Respiratorischen Synzytial Viren (RSV), werden am Umweltbundesamt auch verschiedene weitere Methoden zum Nachweis weiterer, klinisch relevanter Infektionserreger entwickelt und etabliert.</p><p>Nach einer Datenprüfung hinsichtlich Qualität und Plausibilität, werden die Monitoringdaten von den datenliefernden Stellen in die eigens dazu eingerichtete Datenbank „Pathogene im Abwasser“ (<a href="https://app.pia-monitor.de/">PiA-Monitor</a>) am Umweltbundesamt eingepflegt und verwaltet. Dort werden sie weiterverarbeitet, um witterungsbedingte Schwankungen des Rohabwasserstroms auszugleichen („Normalisierung“). Die normalisierten Datenwerte werden anschließend vom <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/r?tag=RKI#alphabar">RKI</a> als Verlaufskurve dargestellt, einer Trendberechnung unterzogen und im<a href="https://www.rki.de/DE/Content/Institut/OrgEinheiten/Abt3/FG32/Abwassersurveillance/Abwassersurveillance.html#doc16726580bodyText1">AMELAG-Wochenbericht</a>sowie im<a href="https://infektionsradar.gesund.bund.de/de">Infektionsradar</a>durch RKI und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=BMG#alphabar">BMG</a> veröffentlicht. Zusammen mit anderen<a href="https://www.rki.de/DE/Themen/Infektionskrankheiten/Antibiotikaresistenz/Kommission-ART/Surveillance/Surveillance_Resistenzen_gesamt.html?templateQueryString=Surveillance-Systemen">Surveillance-Systemen</a>wird eine epidemiologische Bewertung vorgenommen, die wiederum das Ableiten von Maßnahmen für den Gesundheitsschutz der Menschen und eine evidenzbasierte Politikberatung unterstützt. Seit Ende Januar 2025 werden die Daten der nationalen Abwassersurveillance auch auf der europäischen Version<a href="https://arcgis.jrc.ec.europa.eu/portal/apps/dashboards/e296cdf0c0d042e6b60b07a351f2dc5c">The European Wastewater Surveillance Dashboard</a>gemeinsam mit den Abwassermonitoringdaten anderer EU-Länder veröffentlicht.</p><p><strong>Wissenschaftliche Fragestellungen und Forschung am <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a></strong></p><p><strong>Erarbeitung von Nachweisverfahren für den Nachweis von Infektionserregern und antimikrobiellen Resistenzen (AMR) und weiteren Public Health-relevanten viralen Erregern in Abwasserproben – Forschung am Umweltbundesamt im Fachgebiet Mikrobiologische Risiken</strong></p><p>Es werden Methoden für den belastbaren Nachweis von relevanten Infektionserregern und deren Antibiotikaresistenzen sowie von Public-Health-relevanten viralen Erregern in Abwasserproben entwickelt. Der Fokus liegt dabei auf Enterobakterien mit klinisch wichtigen Antibiotikaresistenzen sowie auf Influenza A/B und weiteren respiratorischen oder gastrointestinalen Viren. Ein mehrstufiger Screening-Prozess kombiniert den direkten Nachweis lebender Bakterien, Resistenzgene und Sequenzinformationen mit massenspektrometrischen, molekularbiologischen und sequenzbasierten Verfahren. Gleichzeitig werden für virale Erreger neue Aufbereitungs- und Extraktionsmethoden erprobt, um Nukleinsäuren zu isolieren und anzureichern. Hierzu zählen die Entwicklung und Validierung von Konzentrationsverfahren, Versuchsreihen mit inaktivierten Viren oder viraler Nukleinsäure sowie Untersuchungen zur Ermittlung der Bestimmungsgrenzen. Das Ziel besteht darin, qualitätsgesicherte und robuste Labormethoden bereitzustellen, die durch fortlaufende Optimierung und Harmonisierung in die Abwassersurveillance integriert werden können.</p><p><strong>Laborharmonisierung und Abwasserparameter – Forschung am Umweltbundesamt im Fachgebiet Abwasseranalytik, Überwachungsverfahren</strong></p><p>Die derzeit gemessenen Konzentrationen von SARS-CoV-2, Influenzaviren und RSV im Abwasser werden im Rahmen von AMELAG von über 10 unterschiedlichen Laboren ermittelt. Dabei kommen unterschiedliche Methoden u. a. hinsichtlich Aufkonzentrierung der Probe, Extraktion der Viren-RNA, in der PCR nachgewiesene Gensequenzen sowie der verwendeten PCR-Analytik zum Einsatz.</p><p>Neben der Erfassung der Gensequenzen wird auch eine Reihe weiterer Parameter im Abwasserüberwacht überwacht. Vorrangiges Ziel ist, diese Daten zu nutzen um witterungsbedingte Schwankungen der Abwasserzusammensetzung auszugleichen, bzw. starke Schwankungen besser interpretieren zu können.</p><p><strong>Datenplausibilisierung und Normalisierung – Forschung am Umweltbundesamt im Fachgebiet Abwassertechnikforschung, Abwasserentsorgung</strong></p><p>Die Konzentration von Viren und anderen Erregern im Abwasser kann durch Veränderungen in der Abwasserzusammensetzung stark beeinflusst werden. Grund hierfür beispielsweise Niederschläge, aber auch Einleitungen aus Industrie und Gewerbe. Die Trenderkennung wird dadurch erschwert. Der Zufluss zur Kläranlage ist ein gängiger Parameter um diese Schwankungen in der Abwasserzusammensetzung abzubilden. Je nach Kläranlage und Kanalsystem können aber andere Parameter besser geeignet sein. Daher entwickelt das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a> Methoden, die eine standortspezifische Beurteilung unterschiedlicher Plausibilisierungs- und Normalisierungsansätze ermöglichen. Über ein automatisiertes Verfahren soll so der am besten geeignete Parameter identifiziert und mit dem entsprechenden Ansatz die Trenderkennung verbessert werden.</p><p>Zusammenfassend werden am UBA für die Abwassersurveillance notwendige technische Verfahrensabläufe entwickelt, weiter optimiert, harmonisiert und im Rahmen von Technischen Leitfäden dokumentiert. Dies betrifft die Probenahme, Labormethoden, Logistikkonzepte und den Bereich der Datenverarbeitung und -übermittlung an das RKI. Darüber hinaus engagiert sich das UBA im Bereich der Normung.</p><p><strong>Weiterführende Literatur</strong></p><p>Durch Forschungsarbeiten mit Beteiligung sowie direkt am Umweltbundesamt und Robert-Koch-Institut (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/r?tag=RKI#alphabar">RKI</a>) sind in den letzten Jahren zahlreiche wissenschaftliche Veröffentlichungen im Rahmen des Abwassermonitoring Projektes entstanden:</p><p></p>
Daten aus regelmäßigen Untersuchungen von Abwasser auf Corona-Viren liefern zusätzliche Informationen, um das Infektionsgeschehen zu verfolgen. Die Methode funktioniert unabhängig von der aktuellen Teststrategie und der Testbereitschaft der Bevölkerung. Sie erfasst auch asymptomatisch Infizierte und jene, die Testangebote nicht wahrnehmen. Vollständig ersetzen kann die Abwasseruntersuchung klinische Tests nicht, denn es ist natürlich keine Zuordnung zum Individuum möglich. Auch die konkrete Anzahl Infizierter in einem Stadtgebiet kann nicht berechnet werden. Dafür werden jedoch Trends und Hotspots schnell und sicher erkannt. An zwölf repräsentativen Klärwerksstandorten landesweit werden seit Herbst 2022 zwei Mal pro Woche Proben genommen, die im gentechnischen Überwachungslabor auf SARS-CoV2-Viren untersucht werden. Die Daten aus dem Corona-Abwassermonitoring für Sachsen-Anhalt sind seit April 2023 für alle einsehbar. Kommunale Gesundheitsbehörden, aber auch Bürgerinnen und Bürger können sich nun eigenständig über die Entwicklung informieren. Die Ergebnisse können je nach Bedarf nach Standorten gefiltert und als Rohdaten oder in Diagrammform heruntergeladen werden. Zu den Ergebnissen des Abwasser-Screenings In den Diagrammen wird der zeitliche Verlauf der Viruslast im Abwasser im Einzugsgebiet des ausgewählten Klärwerks gezeigt. Die Messwerte werden für jeden Kläranlagen-Standort in relativen Einheiten berechnet und geben nicht die absolute Konzentration von SARS-CoV2-Genomkopien im Abwasser an. Die Ermittlung der relativen SARS-CoV2-Genkopien erfolgt mittels quantitativer real-time-PCR. Entsprechend den Vorgaben des Robert-Koch-Instituts werden jeweils mindestens zwei unterschiedliche Genabschnitte sowie ein Referenzgen aus dem SARS-CoV-2-Genom bestimmt: Die zwei untersuchten Genabschnitte führen in der Regel zu ähnlichen Ergebnissen. Sollte es jedoch zu einer Mutation auf einem der Genabschnitte kommen, würden diese Ergebnisse für die Datenerhebung untauglich werden. In diesem Fall liefert der zweite Genabschnitt weiterhin belastbare Daten. Zwei zeitgleiche Mutationen an beiden für den Nachweis genutzten Genabschnitten sind extrem unwahrscheinlich. Für die Darstellung lässt sich auswählen ob einer der untersuchten Genabschnitte oder beide angezeigt werden sollen. Die SARS-CoV2-Überwachung wurde zunächst in einer Pilotstudie am LAU am Beispiel von vier Kläranlagen in Sachsen-Anhalt untersucht. Dabei hat sich ein deutlicher Zusammenhang zwischen der – auf klinischen Tests basierenden – Inzidenz und den im Abwasser nachgewiesenen Corona-Genom-Fragmenten gezeigt. Das Abwasserscreening ist flexibel und kann künftigen Bedürfnissen angepasst werden: so könnten im Labor auch die Anteile bekannter Mutationen bestimmt werden oder das System auf gänzlich andere Erreger angewendet werden. Seit Januar 2025 werden im Rahmen des AMELAG auch Influenza A und B sowie RSV in den Abwasserproben bestimmt. Die Ergebnisse werden dem Robert-Koch-Institut (RKI) gemeldet und im RKI-Wochenbericht veröffentlicht.
Das Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr teilt mit: Die Landesregierung möchte die Belastung von Gewässern mit antibiotikaresistenten Bakterien reduzieren. Anlässlich der Veröffentlichung einer Studie zur Verbreitung von Resistenzen rief Umweltminister Oliver Krischer dazu auf, die Gesundheit von Mensch und Tier sowie die Umwelt im Sinne des One-Health-Ansatzes besser vor Antibiotika-Resistenzen zu schützen: „Antibiotikaresistenzen gefährden unsere Gesundheit und die Umwelt. Entlang der gesamten Wirkkette müssen wir uns daher gemeinsam für einen sorgsamen Umgang mit Antibiotika einsetzen. Der Schutz unserer Gewässer ist dabei ein wichtiger Baustein, denn sie sind wichtige Lebensadern für Natur und Mensch.“ Antibiotika aus der Human- und Tiermedizin können Gewässer belasten und eine Verbreitung von antibiotikaresistenten Bakterien begünstigen. Um einen Überblick über die Verbreitung antibiotikaresistenter Bakterien zu erhalten, hat das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucher-schutz Nordrhein-Westfalen (LANUV) ein dreijähriges Projekt durchgeführt. Beprobt wurden dabei Abwässer aus Krankenhäusern und aus Betrieben der Fleischwirtschaft, die Zu- und Abläufe von Kläranlagen sowie Fließgewässer in Nordrhein-Westfalen. „Die Ergebnisse der Studie zeigen eindeutig, dass antibiotikaresistente Bakterien in unseren Gewässern weit verbreitet sind“, erklärte Elke Reichert, Präsidentin des LANUV. „Wir sehen bereits heute, dass durch den demografischen Wandel immer mehr Medikamente in unsere Umwelt gelangt sind. Um der Verbreitung von gefährlichen Bakterien in unseren Gewässern zu begegnen, machen Investitionen in weitergehende Klärtechniken daher absolut Sinn. Damit wird am Ende auch der Mensch besser vor resistenten Keimen geschützt“, betonte Elke Reichert. Im Ergebnis zeigte sich, dass Bakterien mit Resistenzen gegenüber drei von vier Antibiotikagruppen (3MRGN; dreifach m ulti r esistente g ram n e-gative Bakterien) in Abwässern aller untersuchten Anlagen gefunden wurden. In Fließgewässern wurden 3MRGN ebenfalls sehr verbreitet gefunden, auch unabhängig von konkreten Abwassereinleitungen. Dem gegenüber wurden Bakterien mit Resistenzen gegen vier Antibiotika-gruppen (4MRGN) vor allem in Krankenhausabwässern sowie den aufnehmenden Kläranlagen und Fließgewässern nachgewiesen. Unter den 4MRGN wurden auch sogenannte „High-Risk-Klone“ gefunden, die leichter übertragen werden und Krankheiten hervorrufen können. Um nach dieser ersten stichprobenartigen Studie ein vollständigeres Bild der Belastungssituation von Abwasser und Fließgewässern in Nordrhein-Westfalen mit Antibiotikaresistenzen zu erhalten, plant das LANUV die Untersuchungen auf weitere Messstellen auszuweiten. Als wirksames Mittel gegen die Verbreitung antibiotikaresistenter Bakterien in Gewässern hat sich laut LANUV eine weitergehende Behandlung des Abwassers mittels UV-Bestrahlung, Durchfließen eines Retentions-bodenfilters oder Membranfiltration erwiesen. Über die Förderrichtlinie „Zukunftsfähige und nachhaltige Abwasserbeseitigung in NRW“ stellt das Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr bereits heute Fördergelder für Investitionen in die Abwasserreinigung bereit. „Der Schutz unserer Gewässer ist von oberster Priorität für Mensch, Tier und Umwelt. Um unsere Gewässer noch besser zu schützen, unterstützen wir Investitionen in eine moderne Abwasserreinigung“, so Krischer. Das Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr plant weitere Untersuchungen auf Basis der Erkenntnisse aus der LANUV-Studie. Die Ministerien für Umwelt, Naturschutz und Verkehr, für Arbeit, Gesundheit und Soziales sowie für Landwirtschaft- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen eint das gemeinsame Ziel, den Eintrag von Antibiotika und antibiotikaresistenten Bakterien in die Gewässer zu reduzieren sowie deren Verbreitung in der Umwelt möglichst zu minimieren. Eine Sensibilisierung der Ärzteschaft, Landwirtschaft und Gesellschaft in Bezug auf den Einsatz von Antibiotika ist besonders wichtig, ebenso der sorgsame Umgang mit Antibiotika im privaten Bereich. „Reste von Antibiotika gehören weder in die Toilette oder das Waschbecken, sondern in den Restmüll“, erläuterte LANUV-Präsidentin Reichert. Weitere Informationen: zurück
Wie die COVID-19-Pandemie 2019/2020/2021 zeigt, können durch die Globalisierung jederzeit Pathogene, in diesem Fall das neue SARS-Coronavirus-2 (SARS-CoV-2), in Deutschland eingeschleppt und zu einer ernsten Gefahr für die Öffentliche Gesundheit werden. Das SARS-CoV-2 wird hauptsächlich über die Luft durch Tröpfchen und Aerosole sowie durch kontaminierte Oberflächen übertragen. Infizierte Personen scheiden das Virus und Abbauprodukte der Viren aber auch über den Stuhl aus. Mit Hilfe molekularbiologischer Analysen können diese Bestandteile im Abwasser nachgewiesen werden. Abwasseruntersuchungen auf SARS-CoV-2 können daher hilfreiche Informationen über den aktuellen Infektionszustand der Population geben, von der das Abwasser stammt und in Kombination mit der klinischen Diagnostik zur zeitnahen Planung und Umsetzung von Maßnahmen zum Infektionsschutz beitragen. Quelle: UMID : Umwelt und Mensch - Informationsdienst ; Umwelt & Gesundheit, Umweltmedizin, Verbraucherschutz / Boden- und Lufthygiene (Berlin) Institut für Wasser- - 1 (2021), 61
Das Abwasser des in Duisburg-Nord betriebenen Krankenhauses wird derzeit in die öffentliche Kanalisation eingeleitet und im Klärwerk Duisburg behandelt. Allerdings können organische Mikroverunreinigungen - vor allem durch Arzneimittelrückstände, Pharma- und Diagnostika - in der kommunalen Abwasserreinigungsanlage nicht abgebaut werden, da diese nicht über die erforderliche vierte Reinigungsstufe verfügt.
Ziel des Vorhabens ist es, das Klinikabwasser bereits im Krankenhaus aufzubereiten und dabei die organischen Mikroverunreinigungen zu eliminieren. Dies soll durch die demonstrative Umsetzung eines patentierten Pharmafilterkonzepts, welches aus einer innovativen Verfahrenskombination aus Zerkleinerung, Separation, Hydrolyse und Vergärung, Membranbioreaktor, High-Flux-Ozonisierung und Aktivkohlefilterung besteht, erreicht werden. Das gereinigte Abwasser wird als Brauchwasser im Krankenhausbetrieb eingesetzt. Überschüssiges Wasser kann direkt in das Oberflächengewässer Kleine Emscher eingeleitet werden. Der Klärschlamm soll der Vergärung zugeführt werden. Das dabei entstehende Biogas soll in einen Biogasmotor geleitet und als Bestandteil des Projekts zur Energieerzeugung verwendet werden. Mit dem Abwasser aus Duschen, Waschbecken und Toiletten sollen auch weitere organische Abfälle aus dem klinischen Bereich sowie Speiseabfälle der Pharmafilteranlage zugeführt, behandelt und nach der Vergärung mit Hilfe des Biogasmotors energetisch genutzt werden. Zu diesem Zweck sollen im Krankenhaus dezentral Abfallzerkleinerer (sog. Tontos) installiert werden, welche an das Gebäudeabwassersystem angeschlossen sind und die bisherigen Steckbeckenspüler ersetzen. Die produzierte Strommenge reicht weitestgehend aus, um den Energiebedarf der Pharmafilteranlage zu decken.
Mit der erfolgreichen Umsetzung des Vorhabens wird der Eintrag von kritischen und hygienisch relevanten Stoffen in die Gewässer reduziert und somit deren chemischer und ökologischer Zustand verbessert. Gleichzeitig können durch die geplante Brauchwassernutzung jährlich mindestens 20.000 Kubikmeter Trinkwasser eingespart werden. Die Biogasherstellung und Energieerzeugung vermeidet jährlich Treibhausgase mit einen CO2-Äquivalent von ca. 398,6 bis 487,4 Tonnen.