Antibiotika in Oberflächengewässern Nordrhein-Westfalens

Abstract

Antibiotika zählen aufgrund ihrer Verschreibungshäufigkeit zu den wichtigsten Arzneimitteln. Durch die häufige Verwendung konnten Rückstände dieser Mittel bisher sogar bis in die Oberflächengewässer hinein nachgewiesen werden. Kann als bedeutender Eintragspfad einerseits das kommunale Abwasser gelten, und somit die Verwendung von Substanzen in der Humanmedizin, so ist es andererseits auch möglich, dass aus einer veterinärmedizinischen Behandlung Rückstände herrühren. Mit dieser Arbeit sollte herausgefunden werden, aus welchen Anwendungsbereichen Rückstände stammen, welche Eintragspfade an dem Auftreten in der aquatischen Umwelt beteiligt sind, welche Zusammenhänge und Mechanismen bestehen, die einen Einfluss auf Gehalte und Konzentrationen ausüben und welche Relevanz diese Befunde haben.<br /> Dazu wurden Gülle- und Bodenproben, sowie Abwässer aus Kläranlagen per ELISA und HPLC-UV bzw. HPLC-MS/MS auf verschiedene Antibiotika untersucht. Der Hauptteil der Untersuchungen betraf Oberflächengewässer (insgesamt mehr als 180 Proben), von denen eine Reihe zunächst in einem Substanzscreening auf 29 verschiedene Antibiotika per HPLC-MS/MS analysiert wurde. Zusätzlich wurden für ein Gewässerscreening Bäche und Flüsse aus verschiedensten Gebieten Nordrhein-Westfalens beprobt. In Zeitreihenuntersuchungen wurde eine Vielzahl von Gewässern über einen Zeitraum von mehr als einem Jahr auf ihre Gehalte an neun Antibiotika beobachtet. <br /> In Gülleproben konnten Gehalte an Sulfadimidin bis zu 19 mg/L, meist aber bis 1 mg/L nachgewiesen werden. Mit antibiotikahaltiger Gülle gedüngter Boden wies Konzentrationen im µg/kg-Bereich auf. Für Abwasser konnten Konzentrationen verschiedener Humanantibiotika im µg/L-Bereich ermittelt werden. In Oberflächenwasser lagen die Konzentrationen im ng/L-Bereich mit Höchstwerten von 300 ng/L. Dabei waren in nahezu jedem Gewässer und unabhängig von der Region Rückstände zu finden, vor allem von Makroliden, Sulfonamiden und Lincosamiden. Wenn auch die Eintragspfade für beide Bereiche nachverfolgt werden konnten, so tauchten Humanantibiotika ungleich häufiger auf als Stoffe aus der veterinärmedizinischen Anwendung, weshalb die Landwirtschaft im Vergleich zum Einfluss der Humanmedizin für das Auftreten von Rückständen in Gewässern eher ohne Bedeutung ist. <br /> Durch die Zeitreihenuntersuchungen wurde erkannt, dass mit dem hauptsächlichen Eintrag aus Kläranlagen, die Konzentrationen in den Gewässern umso höher sind, je höher der Abwasseranteil darin ist. Mit steigenden Wasserabflussmengen (bedingt durch Niederschläge) verringern sich die Konzentrationen, mit sinkenden (Trockenheit) erhöhen sie sich. Die Frachten waren in den Gewässern umso höher, je mehr Anwohner in den Einzugsgebieten leben, außerdem lagen sie im Winter deutlich höher als in den Sommermonaten. Betrachtet man die Frachten pro Einwohner, so waren diese umso höher, je schlechter die Abbauleistungen (Stickstoffelimination) der Kläranlagen in den Flussgebieten sind.<br /> Die Bewertung der Ergebnisse zeigte, dass eine negative Beeinflussung der Resistenzsituation bei Bakterien oder eine sonstige Gefährdung durch die gefundenen, niedrigen Konzentrationen in den Umweltkompartimenten der untersuchten Boden- und Wasserproben zur Zeit nicht abgeleitet werden kann.