Desinfektionsmittel in Böden

Gefahr von multiresistenten Keimen durch Desinfektionsmittel

Ein Forscherteam der Justus-Liebig-Universität Gießen weist Desinfektionsmittel in Böden in 97% der untersuchten Bodenproben in Hessen nach.

Der politische Maßnahmenkatalog der Bundesregierung während der Coronakrise schrieb jedem Betrieb Hygienevorschriften vor, u.a. die Lokalitäten regelmäßig zu desinfizieren und Händedesinfektionsmittel für alle zur Verfügung zu stellen. Nicht selten wurden Kunden oder Gäste beim Betreten eines Ladens oder Restaurants aufgefordert, sich die Hände zu desinfizieren, obwohl bekannt war, dass es sich bei Covid-19 nicht um eine Schmier-, sondern um eine Tröpfcheninfektion handelt.

Diese Maßnahmen führten laut Forscherteam der JLU Gießen und des hessischen Landesamtes für Naturschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG) zu einer erhöhten Tensidkonzentration in Böden. In einer groß angelegten Studie untersuchten sie Bodenproben nach Tensiden, quartären Alkylammoniumverbindungen (QAAV). In 97% der 65 Bodenproben konnte QAAV nachgewiesen werden. Der Gehalt an QAAV überschritt dabei zum Teil Werte von 1 mg kg-1 und liegt damit oberhalb des Wertes, der für Medikamente und Antibiotika nachgewiesen wurde laut Pressemitteilung der JLU. Die QAAVs wurden in allen Bodenproben gefunden, sowohl im Acker, im Weinbau, als auch in Grün- und Waldlandschaften.

Desinfektionsmittel in hessischen Böden

Die Studie

Die Studie von Kai Jansen, Christian, Mohr, Katrin Lügge, Christian Heller, Jan Siemens und Ines Mulder ist auf Sciencedirect erschienen.

Fünfundsechzig Bodenproben entnahmen die Forscher aus verschiedenen Landnutzungen (Ackerland, Grünland, Wald, Weinberg) und Gebietstypen (ländlich, Agglomeration) . Sie wurden auf Konzentrationen von Alkyltrimethylammonium (ATMACs, mit Alkylkettenlängen C8-C16), Benzylalkyldimethylammonium (BACs, C8 -C18) und Dialkyldimethylammoniumverbindungen (DADMACs, C8-C18) über HPLC-MS/MS nach ultraschallunterstützter Extraktion mit angesäuertem Acetonitr untersucht. Das untersuchte Gebiet umfasst insgesamt 21.115 km².

Desinfektionsmittel in Böden und Antibiotikaresistenzen

Problematisch am übermäßigen Einsatz von Desinfektionsmitteln ist, dass sie Antibiotikaresistenzen hervorrufen können.Weltweit sterben laut WHO 1,3 Millionen Menschen jährlich an multiresistenten Keimen. Viele Krankenhäuser sind mit multiresistenten Keimen belastet, da hier viel desinfiziert werden muss. Neben dem Missbrauch mit Antibiotika stehen die QAAVs im Verdacht, multiresistente Keime hervorzubringen.

QAAVs sind kationische organische Verbindungen mit amphiphilen Eigenschaften (wasser- und fettlöslich), die als Tenside und Desinfektionsmittel in Industrie, Haushalt und Landwirtschaft weit verbreitet sind.

In den 1920ern wurden QAAVs aufgrund ihrer desinfizierenden und oberflächenaktiven Eigenschaften schnell bekannt (Domagk, 1935; Hartmann und Kägi, 1928). Bereits 1960 wurden Hinweise auf eine mögliche antimikrobielle Resistenz bei Mikroorganismen, die durch QAAVs induziert wurden, berichtet (Malizia et al., 1960). Seitdem haben mehrere Studien darauf hingewiesen, dass die Exposition gegenüber QAAVs nicht nur zu einer QAAV-Resistenz führt, sondern auch die Resistenz gegen verschiedene Antibiotika fördern kann (Buffet-Bataillon et al., 2016; Gaze et al., 2005; Kim et al., 2018 ; Zeng et al., 2022). Es hat sich gezeigt, dass das Ausgesetztsein gegenüber bestimmten hemmenden Konzentrationen zur Entwicklung von Kreuz- und Koresistenzmechanismen führt, die die Empfindlichkeit von Mikroorganismen gegenüber vieler Antibiotika verringert (Tezel und Pavlostathis, 2011).

Eine toxikologische Untersuchung der QAAVs beschränkte sich bis vor kurzem auf Wasserorganismen, 2021 fanden aber Hriúbec et al. in 80% menschlicher Blutproben QAAVs von 43 untersuchten menschlichen Blutproben, die mit Entzündungen, Störungen der Cholesterinhomöostase (Regelsystem des Cholesterinspiegels) und beeinträchtigter Mitochondrienfunktion (Funktion der Organellen, die maßgeblich zur Energieversorgung der Zellen beitragen) in Verbindung gebracht wurden.

Zeng et al zeigten 2022, dass QAAVs auch in der Muttermilch von stillenden Müttern gefunden wurde.

Die letzten Jahre wurden QAAVs aufgrund ihrer angeblichen Fähigkeit zur Inaktivierung des SARS-CoV-2-Virus vermehrt eingesetzt. (Dewey et al., 2021; Huang et al., 2021). Laut Hora et al. (2020) enthielten 216 der 430 von der US-Umweltschutzbehörde für Hygienemaßnahmen im Zusammenhang mit der COVID-19-Pandemie empfohlenen Desinfektionsmittel BAC, DADMAC oder eine Kombination aus beiden. Der verstärkte Einsatz spiegelt sich in steigenden Konzentrationen in der Umwelt wider. Alygizakiset et al. (2021) berichteten über einen Anstieg von 331 % für Konzentrationen von QAAVs in Abwasserzuflüssen während des ersten Lockdowns. Ein Anstieg der QAAV-Konzentrationen von Staubproben in Innenräumen um 62 % während der Maßnahmen wurde von Zheng et al. untersucht(2020). (Kai Jansen et al., 2022)

Fazit der Studie

Desinfektionsmittel in Böden

Kai Jansen et al. fanden in den allermeisten hessischen Böden quartäre Ammoniumverbindungen, unabhängig von Landnutzung oder Bodentyp.

In Schlemmböden fand sich, wie erwartet, eine Anhäufung von QAAVs während Hochwasserereignissen (Kläranlagen, Abwasser).

QAAVs, die in Acker- und Grünlandböden gefunden wurden, die nicht von Überschwemmungen betroffen sind, wurden laut Studie wahrscheinlich mit organischen Düngemitteln, einschließlich Klärschlamm, und mit Pestiziden verunreinigt

Die Verunrenigung von Waldböden spricht für eine atmosphärische Einbringung der QAAVs, möglicherweise mit Staubpartikeln. Um die Eintrittspfade für Waldböden zu klären, sollten atmosphärische Partikel auf QAAVs untersucht werden.

Die Muster von QAAVs legen eine Persistenz einiger QAAVs in Böden über Zeiträume von mehreren Jahren nahe. Das weit verbreitete Vorkommen von QAAVs in Böden spricht für ihre potentielle Relevanz für die Selektion und Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen in der Umwelt.

Der Abbau von QAAVs sollte unter realistischen Bodenbedingungen untersucht werden, um eine Einschätzung für deren Bedeutung bei der Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen zu bestimmen.