Während der Covid-19-Pandemie hat sich die abwasserbasierte Epidemiologie (Wastewater-Based Epidemiology, WBE) mittels passiver Probennehmer als wertvolles Instrument für ein Monitoring des öffentlichen Gesundheitszustands etabliert. Allerdings sind sie für den Nachweis von Bakterien und Resistenzgenen noch nicht ausreichend entwickelt oder getestet.
Standard sind bislang 24‑h-Mischproben am Zulauf von Kläranlagen mittels automatischer Probenehmer. Diese sind technisch aufwendig, teuer und für Messungen im Kanalnetz nur begrenzt geeignet. Passive Probennehmer bieten hier eine kostengünstige, leicht einsetzbare Alternative, da sie im Labor vorbereitet und dann über einen definierten Zeitraum im Abwasser verbleiben können.
Dabei stellten sich folgende Forschungsfragen:
• Können passive Probenehmer vergleichbare Ergebnisse hinsichtlich Bakterien und Resistenzgenen zu Abwasserproben liefern?
• Können gewisse passive Probenahmematerialien für bestimmte Expositionszeiträume empfohlen werden ?
• Welche Methodik zur Extraktion von Sediment und Biofilm von passiven Probenahmematerialien benötigt am wenigsten Aufwand und ist reproduzierbar?
In unserer Studie an der Kläranlage Suderburg und der Auswertung der Proben im Center for Hydrosystems and Health (CHH) am Campus Suderburg der @Ostfalia kamen u.a. 286 Passive Sampler mit unterschiedlichen Materialien und Expositionszeiten (2, 4, 8, 24 und 48 Stunden) zum Einsatz. Mittels Droplet Digital Polymerase Chain Reaction (ddPCR) wurden vier häufig verwendete Bakterielle- und Resistenz-Gene analysiert und eine neue Umrechnungsmethodik entwickelt, mit der Ergebnisse aus Biofilm- und Sediment-Samplern direkt mit Abwasserproben vergleichbar werden.
Im Ergebnis konnten wir nachweisen, dass automatische Probenehmer für den Nachweis von Bakterien und Resistenzgenen in vielen Fällen durch passive Probennehmer ersetzt oder sinnvoll ergänzt werden können. Passive Proben liefern angemessene normalisierte Verhältnisse der mikrobiellen Parameter im Vergleich zu Abwasserproben. Dabei konnten für verschiedene Arten von passiven Probenahmesystemen (Biofilm, Sediment, Material) unterschiedliche optimale Expositionsdauern identifiziert werden. Der Handhabungsaufwand und die Reproduzierbarkeit der Sedimentextraktion sind bei Verwendung von Glaskugeln am besten.
Passive Probenehmer haben das Potenzial, die Abwasserüberwachung – insbesondere für Antibiotikaresistenzen und bakterielle Indikatoren – einfacher, robuster und kosteneffizienter zu machen, sowohl am Kläranlagenzulauf als auch im Kanalnetz.
Veröffentlichung im Journal of Environmental Management
Volume 401, 1 March 2026, 128940: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479726004007 (externer Link, öffnet neues Fenster)
Autoren: Julius Look (Ostfalia Hochschule), Urda Düker (Leibniz Universität Hannover), Regina Nogueira (Leibniz Universität Hannover), Frank Klawonn (Ostfalia Hochschule), Markus Wallner (Ostfalia Hochschule)
