Humanbelastungen durch Bioaerosole aus der geplanten Legehennenanlage in Schmachtenhagen ? Dr. Ulrich Fegeler

Oranienburg/Schmachtenhagen, 7.Oktober 2016

Gliederung • • • • • •

Eigenschaften von Bioaerosolen Belastung im Stall Belastung außerhalb des Stalles Epidemiologische Daten Abhilfen (Filter) Zusammenfassung

Bioaerosole

• Eigenschaften von Bioaerosolen • • • • •

Belastung im Stall Belastung außerhalb des Stalles Epidemiologische Daten Abhilfen (Filter) Zusammenfassung

Emission - Immission

Quelle: www.ubz-stbk.at

Eigenschaften Bioaerosole sind luftgetragene Teilchen biologischer Herkunft (DIN EN 13098 2001). Sie enthalten 1. Staub (anorganisch und organisch) 2. Mikroorganismen (Pilze, Bakterien, Viren, Pollen) 3. Endotoxine (Zellwandbestandteile, Hyphen, Stoffwechselprodukte) 4. Antibiotikarückstände; Gase (NH3, H2O, Methan …) Wirkungen  Infektiosität  allergische Eigenschaften  Toxizität  pharmakologische oder ähnliche Vorgänge

Bioaerosole

J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover,

Bioaerosole

J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover,

„Kolonie bildende Einheiten“

B. Bisdorff, J. Scholhölter, K. Claußen, M. Pulz, D. Nowak, K. Radon (2011): Prävalenz von MRSA-ST398 bei Tierwirten und Stall-Anwohnern, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011

Eigenschaften Aufnahme • inhalativ (Atemwege) > 20 µm: Nase, Mund Rachen < 20 µm: Bronchien, Bronchiolen, Lunge • oral (über den Magen-Darm-Trakt) • parenteral (über Haut oder offene Wunden) Um körperliche Reaktionen bzw. Krankheitssymptome auszulösen, bedarf es meist der Überschreitung einer Schwellenkonzentration an Keimen.

Eigenschaften Mikroorganismen: 1. Pathogene Keime (Krankheitserreger) u.a. • Campylobacter, Salmonellen: Auslöser von Durchfallerkrankungen Campylobacter: jahreszeitlich variable Besiedlungen in Masthähnchenbeständen zwischen 20% und 75%. In durchschnittlich 30% der Fleischproben finden sich positive Nachweise. Salmonellen: in durchschnittlich 17% der Fleischproben von Masthähnchen • Staphylokkoken: fakultativ pathogene (Krankheit erregende) Keime, d.h. können Krankheiten auslösen (Vereiterungen [Abzesse], Lungenentzündungen, Blutvergiftungen [Sepsis]). Problem: MRSA = Methicillin-resistenter Staphylokokkus aureus

Eigenschaften Mikroorganismen: 2. Schimmelpilze, Pollen • Allergien vom Soforttyp (Typ 1): innerhalb von Minuten nach Kontakt Reaktionen, die bei Entfernung des Allergens auch rasch wieder abklingen. Dramatisch: anaphylaktischer Schock

• Allergie vom verzögerten Typ (Typ III/Typ IV) = exogen allergische Alveolitis, Farmerlunge, Befeuchterlunge, trockene Fäulnislunge Verlauf: Stunden nach Antigenkontakt grippeähnliche Symptome und Atemnot Ursache: Pilze und organischer Staub (u.a. Vogel- und Rattenproteine Dauerhafte Exposition: chronisches Krankheitsbild; später Lungenfibrose

Eigenschaften Organischer Staub

1. Endotoxine = Bestandteile der äußeren Membran gramnegativer Bakterien, werden nach Absterben der Bakterien freigesetzt (Dung!) → Entzündung der Luftwege → Hyperreaktivität der Bronchien → Beteiligung an broncho-pulmonalen Erkrankungen - COPD (chronic obstructive pulmonary disease; ODTS) - EAA (exogen-allergische Alveolitis) - MMI (mucous membrane irritation) - Lungenfibrose 2. Gase (NH3, Methan, H2O ) 3. Antibiotikarückstände

Wirkmechanismus von Endotoxinen

Aus: BIA-Arbeitsmappe (2002), Hrsg. Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit – BIA, Erich Schmid Verlag ISBN 3 503 02085 3: Verfahren zur Bestimmung der Endotoxinkonzentrationen

Eigenschaften Organischer Staub

4. Schimmelpilzmykotoxine verursachte Erkrankungen → Mykotoxikosen: vornehmlich nach oraler Aufnahme pilzbefallener Nahrung: akute und chronische cyto- und neurotoxische sowie immunsuppressive, teratogene, mutagene und carcinogene Effekte → „Organic Dust Toxic Syndrome“ (ODTS): inhalativ verursachte Mykotoxikosen Stunden nach Exposition: Fieber, Husten und Atemnot, lässt sich oft nicht von der exogen-allergischen Alveolitis unterscheiden. Endotoxin wird ebenfalls als Auslöser der ODTS angesehen.

Bioaerosole • Eigenschaften

• Belastung im Stall • • • •

Belastung außerhalb des Stalles Epidemiologische Daten Abhilfen (Filter) Zusammenfassung

Stäube, Endotoxine

Bünger, J. (2011): Gesundheitliche Beeinträchtigung der Nachbarschaft? Arbeitsmedizinische Krankheitsbilder. Fachgespräch: Bioaerosole aus Hühnerställen, Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011

Luftbelastung Stallluft

J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover,

Staub: verschiedene Geflügelarten

J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover,

Staub: verschiedene Haltungssysteme

J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover,

Staub: verschiedene Haltungssysteme

J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover,

Fazit Einatembarer Staub (Saleh et al., 2006): • der MAK-Wert von 4 mg/m3 wurde ab der zweiten Woche der Mastperioden im Winter und ab der dritten Woche im Sommer regelmäßig überschritten. • Es wurden Werte bis zu 10 mg/m3 gemessen.

Endotoxine: verschiedene Halstungssystemen

J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover,

Endotoxine: verschiedene Geflügelarten

J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover,

Endotoxine: Entwicklung über die Zeit

J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover,

Fazit Endotoxine • Zunahme der Konzentration im Laufe des Mastdurchganges (Höchstwerte von mehr als 11.000 EU/m3) • Zum Vergleich „Außenluft in einem ländlich geprägten Raum“: - im Sommer“ im Mittel 13 EU/m3 und - im Frühling bzw. Herbst im Mittel 1 EU/m3 gemessen.

Demnach sind die Endotoxin-Konzentrationen im Stall etwa 1000-10.000-fach höher als in der Außenluft.

Keime

Schimmelpilzkultur (Foto: Dr. J. Balfanz - Dr. M. Lohmeyer GbR -Biotechnologie, Forschung, Analytik, Münster) https://www.lanuv.nrw.de/fileadmin/lanuv/gesundheit/gifs/02-05-01_Schimmelpilzkultur.jpg

Clauß, Marcus; Hahne, Jochen; Munack, Axel; Vorlop, Klaus-Dieter: Aktuelle Entwicklung im Bereich der Bioaerosole und der Abluftreinigung. In: Frerichs, Ludger (Hrsg.): Jahrbuch Agrartechnik 2014. Braunschweig: Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge, 2015. S. 1-10

Gram-positive Bakterien - Staphylokokken, Streptokokken

Luftbelastung in Hähnchenmastanlagen im Vergleich zu anderen Tiermastanlagen (Saleh et al). Gesamtkeime: • Die Zahl der Gesamtkeime steigt mit Tieralter und Gewicht über die ersten 4 Wochen an und fällt dann langsam wieder ab. Es wurden bis zu 12 x 106 Keime/m³ gemessen. • Ein Grenz- oder Orientierungswert für allgemeine Luftkeimzahlen im Stall existiert zurzeit nicht. Es ist aber bekannt, dass der allgemeine Keimgehalt der Außenluft bei 100 bis 1000 KBE/m3 liegt. Dieser Wert wurde also bei den durchgeführten Messungen um den Faktor 120.000 überschritten. Bei den in der Stallluft nachgewiesenen Keimen handelt es sich zu 80 – 90% um Staphylokokken. Dies ist insofern wichtig, da zu dieser Gruppe von Bakterien auch die gefürchteten MRSA gehören.

Problemkeim: Staphylokokken

Gesamtkeimbelastung

J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, Abb. leicht verändert

Exkurs 1: MRSA 1. schwerere Krankheitsbilder: die verbliebenen Antibiotika sind nur noch bedingt wirksam WHITBY et al. (Metaanalyse von neun verwertbaren Untersuchungen): - Verdoppelung der Sterblichkeit bei Nachweis von Keimen im Blut - Sterblichkeit bei Nachweis von MRSA im Blut > 30%.

2. allgemeine Behandlung außerordentlich aufwendig - strikte Isolation der Erkrankten (Einzelzimmer, Pflege mit Extrakitteln, Mundschutz und Handschuhen, besondere Vorsichtsmaßnahmen bei Untersuchungen und Operationen mit nachfolgender Komplettdesinfektion) - Kosten ca. durchschnittlich 10.000 – 17.000 €/Fall

3. Zunahme der Erkrankungen - 2001: 1,1% der MRSA–Erkrankungen ambulant verursacht - 2006: 2,7%, Tendenz steigend - USA (Land mit dem höchsten Geflügelfleischkonsum): ambulant übertragene MRSA Erkrankung inzwischen mit häufigste entzündliche antibiotikaresistente Haut- und Weichteilinfektion (Infoblatt für Ärzte des LUA Sachsen).

Exkurs 2: Bakterielle Resistenzentwicklung Definition: Die minimale Hemmkonzentration eines Antibiotikums ist so hoch, dass auch bei Verwendung der zugelassenen Höchstdosierung ein therapeutischer Erfolg nicht zu erwarten ist. Klartext: bei einem resistenten Bakterium ist ein Antibiotikum nicht (mehr) wirksam ist. Multiresistenz: ein Bakterium reagiert auf viele Antibiotikaklassen nicht Ursache: erworbene Resistenz In jeder Bakterienpopulation entstehen durch Spontanmutation resistente Varianten, die sich unter der Einwirkung eines Antibiotikums weiterhin vermehren, während die empfindlichen Bakterien abgetötet werden.

Hieraus folgt: je häufiger ein Antibiotikum eingesetzt wird, desto wahrscheinlicher entsteht eine Resistenz.

Das Niedersächsische Landesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (LAVES) informiert: „Es …. bedenklich stimmen, dass nach ersten stichprobeweisen Erhebungen drei Antibiotikabehandlungen in einem Mastdurchgang von etwa 30 Tagen keine Seltenheit sind und durchaus Mastdurchgänge beobachtet werden, in denen sechs Behandlungen in Folge stattfinden.“ Rein rechnerisch bedeute dies: wenn beispielsweise in einem Mastdurchgang von 30 Tagen im Rahmen von sechs Behandlungen an insgesamt 13 Tagen Antibiotika eingesetzt werden, haben die Masthähnchen zu 43% der Mastdauer Arzneimittel erhalten.

Was ist mit Legehennen?

Antibiotikagaben in der Nutztierhaltung

ACHIM SPILLER, MATTHIAS GAULY, ALFONS BALMANN, JÜRGEN BAUHUS, REGINA BIRNER, WOLFGANG BOKELMANN, OLAF CHRISTEN, STEFFEN ENTENMANN, HARALD GRETHE, UTE KNIERIM, UWE LATACZLOHMANN, JOSÉ MATINEZ, HILTRUD NIEBERG, MATIN QAIM, FRIEDHELM TAUBE, BERND-ALOIS TENHAGEN, PETER WEINGARTEN (2015): Wege zu einer gesellschaftlich akzeptierten Nutztierhaltung. Berichte über Landwirtschaft. Sonderheft Nr. 221.

Die Besiedlung von Tieren mit Methicillin-ResistentemStaphylokokkus-Aureus (MRSA) ist aufgrund des breiten Einsatzes von Antibiotika häufig. Sie liegt bei Masthähnchen in einer Größenordnung von 25%. Es wurden sowohl Tiere direkt untersucht als auch Abstriche aus Ställen entnommen. Außerdem fanden sich im Jahr 2007 positive Nachweise im Hähnchenfleisch in etwa gleicher Größenordnung bei Untersuchungen der Holländischen Lebensmittelbehörde.

Eine Übertragbarkeit vom Tier auf den Menschen ist nachgewiesen. MRSA führen im Vergleich zu den ursprünglichen Staphylokokken häufiger zu Erkrankungen. Infektionen mit MRSA sind an vielen Stellen möglich, so z.B. an Herzklappen, Atmungsorganen, Haut und Weichteilen, Knochen und Gelenken, künstlichen Gelenken, chirurgischen Wunden, Druckgeschwüren, Gehirn und Harntrakt.

Multiresistenter staphylococcus aureus (MRSA) in Abhängigkeit von Tierkontakten

B. Bisdorff, J. Scholhölter, K. Claußen, M. Pulz, D. Nowak, K. Radon (2011): Prävalenz von MRSA-ST398 bei Tierwirten und Stall-Anwohnern, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011

Fazit Bakterielle Resistenz (vor allem MRSA) In der Geflügel-Massentierhaltung sind alle Voraussetzungen für die Entstehung von resistenten Bakterienstämmen gegeben • viele Individuen leben auf engstem Raum zusammen (Übertragbarkeit von Resistenzgenen) • der Einsatz von Antibiotika ist die Regel • durch den ebenfalls regelhaften Einsatz verschiedener Antibiotikaklassen wird die Entstehung von Multiresistenzen begünstigt.

Gliederung • Eigenschaften von Bioaerosolen • Belastung im Stall

• Belastung außerhalb des Stalles • Epidemiologische Daten • Abhilfen (Filter) • Zusammenfassung

Belüftung Tierschutz-Nutztierhaltungsverordnung § 18 Abs. 3 Nr. 5: Luftaustausch von 4,5m³/h pro kg Lebendgewicht → Versorgung der Tiere mit Sauerstoff → Entsorgung des Stalls von Partikeln und Giftstoffen → Kühlung bei entsprechenden Außentemperaturen Beispiel Schmachtenhagen: Stalleinheit mit 21.000 Legehennen: Stundenvolumen von 211.200 m³ = Luftsäule von 2,7 m Höhe in einem Umkreis von 500 m in 1 Stunde = Luftsäule von 64,4 m Höhe in einem Umkreis von 500 m in 24 Stunden = Luftsäule von 1,6 m Höhe in einem Umkreis von 1000 m in 24 Stunden

Die bewegte Luftmenge ist mithin erheblich. In der Luft sind die o.a. Komponenten enthalten und werden dementsprechend verfrachtet.

Staphylokokken Studie SCHULZ et al. (2011) Staphylokokken = idealer Indikatorkeim für die Ausbreitung von Bioaerosolen außerhalb der Mastanlage aufgrund ihrer hohen Überlebensfähigkeit außerhalb des gewohnten Lebensraumes (Tenazität). Untersucht wurden zwei Hähnchenmastanlagen mit unterschiedlicher Belüftung. Stall A = freibelüftete Ställe letzte Messstation: Abstand 333 Metern bis zu 7000 KBE/m3 Stall B = zwangsbelüftete Ställe die letzte Messstation: Abstand 477 Metern bis 4260 KBE/m3 Außenluft in ländlichen Regionen: nicht mehr als 500 bis 1000 KBE/m3

J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover,

Überlebensfähigkeit verschiedener Aerosolkeime

J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover,

Ausbreitung in Abhängigkeit von der Windstärke

260 m

J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover,

Ausbreitung in Abhängigkeit von der Windstärke

400 m

J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover,

VWind = 6,3 m/sec r = 200 m

Bereich der 10-fach über der Nachweisgrenze gelegenen s.-aureus-Konzentration in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit VWind=1,5 m/sec r = 550 m

Endotoxine Dissertation ECKARDT (2008) • „Eine Untersuchung potentieller Bioaerosolquellen, wie Kot, Futter und Einstreu, zeigte, dass der Kot der Tiere nachweislich eine der stärksten Quellen für luftgetragene Endotoxine darstellt“ ( Düngung mit Hühnerdung)

ZUCKER und MÜLLER (2000): • Aktivität von Endotoxinen in ausgebrachtem Dung bleibt für eine lange Zeit erhalten • Akkumulation von Endotoxinen möglich • Windeinflüssen: hohe Wahrscheinlichkeit einer weiträumigen Belastung der Umgebung mit Endotoxinen RULE et al. (2008): Transport der Tiere nach Ablauf der Mastzeit. • Transportfahrzeuge bei Tiertransportes hochgradig mit Ausscheidungen und Bakterien kontaminiert • erhöhte Konzentrationen dieser Bakterien in PKWs, die hinter den Transportfahrzeugen (zwölf Isolate resistent gegen drei auch in der Humanmedizin benutzte Antibiotika. Diese Antibiotika werden ebenfalls zur Therapie in der Geflügelmast eingesetzt.

Endotoxine – biophysikalische Eigenschaften sehr widerstandsfähig gegenüber äußeren Einflüssen 1. ihre biologische Aktivität kann über viele Jahre erhalten bleiben 2. Können lange in einem schwebefähigen Zustand bleiben 3. können noch lange nach der Emission in der Umgebung von Mastanlagen nachgewiesen werden.

Gliederung • Eigenschaften von Bioaerosolen • Belastung im Stall • Belastung außerhalb des Stalles

• Epidemiologische Daten • Abhilfen (Filter) • Zusammenfassung

Epidemiologische Studien

Epidemiologische Studien AABEL: Atemwegserkrankungen und Allergien bei Einschulungskindern in einer ländlichen Region (Hoopmann et al., 2004)

NiLS: Niedersächsische Lungenstudie Atemwegsgesundheit und Allergiestatus bei jungen Erwachsenen in ländlichen Regionen Niedersachsens (Radon et al., 2004)

Hoopmann M., Hehl O., Neisel F. und Radon K, Ehrenstein V, Praml G, Schulze A, van Strien R, Nowak D. (2006):2 Ergebnisse der umweltepidemiologischen Studien AABEL und NiLS aus dem niedersächsischen Untersuchungsprogramm zur gesundheitlichen Bewertung von Bioaerosolen aus der Intensivtierhaltung 2000 – 2005, Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, Hannover und Institut und Poliklinik für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin, Klinikum der Universität München (LMU). Aus: Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011

5 – 100 EU/m³

[email protected]

Hoopmann M., Hehl O., Neisel F. und Radon K, Ehrenstein V, Praml G, Schulze A, van Strien R, Nowak D. (2006):2 Ergebnisse der umweltepidemiologischen Studien AABEL und NiLS aus dem niedersächsischen Untersuchungsprogramm zur gesundheitlichen Bewertung von Bioaerosolen aus der Intensivtierhaltung 2000 – 2005, Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, Hannover und Institut und Poliklinik für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin, Klinikum der Universität München (LMU). Aus: Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011

Bioaerosolbelastung und Hintergrundwerte

S. Michael, W. Dott (2014): Bestimmung der Humantoxizität von Emissionen und ihre umweltmedizinische Bedeutung, http://www.vivis.de/phocadownload/2014_is/2014_IS_249_266_Dott.pdf

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Eigenschaften von Bioaerosolen Belastung im Stall Belastung außerhalb des Stalles Epidemiologische Daten

• Abhilfen (Filter) • Zusammenfassung

Wolfgang J. Müller (2011): Möglichkeiten der Modellierung der Ausbreitung von Mikroorganismen und Gerüchen bei der Anlagenplanung, Kommission Reinhaltung der Luft, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011

Wolfgang J. Müller (2011): Möglichkeiten der Modellierung der Ausbreitung von Mikroorganismen und Gerüchen bei der Anlagenplanung, Kommission Reinhaltung der Luft, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011

Wolfgang J. Müller (2011): Möglichkeiten der Modellierung der Ausbreitung von Mikroorganismen und Gerüchen bei der Anlagenplanung, Kommission Reinhaltung der Luft, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011

Wolfgang J. Müller (2011): Möglichkeiten der Modellierung der Ausbreitung von Mikroorganismen und Gerüchen bei der Anlagenplanung, Kommission Reinhaltung der Luft, Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011

Dipl.-Ing. Andreas Schlichting (2011): Abluftreinigung in der Tierhaltung, TÜV NORD Umweltschutz, Erörterungstermin Westerweiterung des CT Hamburg

Für den Bereich der Geflügelhaltung zeigen die eigenen Erhebungen, dass die Entwicklung von Abluftreinigungstechniken mit erst 179 Anlagen (Stand 2013) noch am Anfang steht. Viele der Anlagen für die Geflügelhaltung wurden vor Einführung der DLG*-Prüfung errichtet, so dass keine vergleichbar umfassenden Informationen über sie vorliegen. Bislang erfüllen zwei Anlagen für die Hähnchenmast die DLG-Anforderungen an die Ammoniak- und Staubabscheidung, eine allerdings nur für den Bereich der Kurzmast. Eine weitgehende Geruchsreduzierung, die gewährleistet, dass im Reingas der Anlage kein rohgastypischer Geruch mehr wahrgenommen wird, erfüllen die Anlagen jedoch nicht. Im laufenden Jahr werden drei weitere Anlagen verschiedener Hersteller für die Hähnchenmast anerkannt werden *Deutsche Landwirtschafts Gesellschaft Clauß, Marcus; Hahne, Jochen; Munack, Axel; Vorlop, Klaus-Dieter: Aktuelle Entwicklung im Bereich der Bioaerosole und der Abluftreinigung. In: Frerichs, Ludger (Hrsg.): Jahrbuch Agrartechnik 2014. Braunschweig: Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge, 2015. S. 1-10

Clauß, Marcus; Hahne, Jochen; Munack, Axel; Vorlop, Klaus-Dieter: Aktuelle Entwicklung im Bereich der Bioaerosole und der Abluftreinigung. In: Frerichs, Ludger (Hrsg.): Jahrbuch Agrartechnik 2014. Braunschweig: Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge, 2015. S. 1-10

Dipl.-Ing. Andreas Schlichting (2011): Abluftreinigung in der Tierhaltung, TÜV NORD Umweltschutz, Erörterungstermin Westerweiterung des CT Hamburg

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Eigenschaften von Bioaerosolen Belastung im Stall Belastung außerhalb des Stalles Epidemiologische Daten Abhilfen: Grundannahmen; Filter

• Zusammenfassung

Folgerungen: 1. Massentierhaltungsställe für Legehennen sind eine erhebliche Quelle für Bakterien wie Staphylokokken, für Endotoxine sowie für Schimmelpilze, die mit der Stallabluft in die Umgebung abgegeben werden. 2. Es gibt eine starke Abhängigkeit der Keimemissionen vom Tierbesatz. Die höchsten Emissionen werden ab dem 10. Lebenstag der Tiere erreicht und bleiben dann ein etwa konstant. 3. Die Messergebnisse zeigen, dass Keime über mehr als 500 Meter verfrachtet werden können. Endotoxine reichern sich bei Daueremmissionen an. 4. Die geplante Anlage befindet sich an der Grenze zu einem Reiterhof, in einem Abstand von 360 Metern zur ersten Wohnbebauung und befindet sich direkt in einem Vogelschutzgebiet und. Eine Akkumulation ist nicht nur wahrscheinlich, sondern nahezu sicher. → Damit besteht die Möglichkeit der Kontamination von Zugvögeln (und umgekehrt) mit daraus resultierender überregionaler Verbreitung von Krankheitserregern. → Daneben besteht die Gefahr übertragbarer MRSA-Infektionen auf Anwowhner, Besucher und Bewohner des Reiterhofes und die Gefahr allergischer (asthmatischer) Reaktionen von Kindern mit atopischer Disposition. 5. Die geplante Düngung mit Hühnerkot führt zu kontinuierlichen und (wahrscheinlich) akkumulierenden Endotoxinbelastungen der gesamten Region mit der Folge potentiell zunehmender Atemwegsschädigung .

6. Neben den langlebigen Endotoxinen gelangen Veterinärantibiotika über den Trockenkot auf Felder und Weiden, von dort durch partielles Abschwemmen mit dem Regen in Oberflächengewässer und über Versickern im Boden teilweise auch bis ins Grundwasser. Eine Akkumulation von Veterinärantibiotika in den oberen Bodenschichten mit Verbleiben über mehrere Jahre wurde in Studien nachgewiesen. 7. Eine dauerhafte Belastung der gesamten Umgebung durch Geruch ist durch die Entlüftung der Ställe bei fehlenden Filteranlagen, den Freilauf der Hennen und das Ausbringen des Hühnerkots sicher. Das subjektive Krankheitsempfinden vom Menschen unter Geruchsbelastung nimmt drastisch zu. 8. Durch die teilweise hohen Windgeschwindigkeiten der Außenluft kommt es zu erheblichen Verdriftungen des Bodenstaubes (Sandböden!) und der dort eingebrachten Endotoxine

Sandboden

Sandboden

Winderosion, Bodenverdriftung

Legehennenauslauf Kinderspielbereich

Verwandte Literatur B. Bisdorff, J. Scholhölter, K. Claußen, M. Pulz, D. Nowak, K. Radon (2011): Prävalenz von MRSA-ST398 bei Tierwirten und Stall-Anwohnern. In: Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011 J. Bünger (2011): Gesundheitliche Beeinträchtigung der Nachbarschaft? Arbeitsmedizinische Krankheitsbilder. In: Fachgespräch Bioaerosole aus Hühnerställen, Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011 Wolfgang J. Müller (2011): Möglichkeiten der Modellierung der Ausbreitung von Mikroorganismen und Gerüchen bei der Anlagenplanung, Kommission Reinhaltung der Luft. In: Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011 Andreas Schlichting (2011): Abluftreinigung in der Tierhaltung, TÜV NORD Umweltschutz, Erörterungstermin Westerweiterung des CT Hamburg J. Hartung und J. Schulz (2011): Emissionen, Quellstärken, Ausbreitung, Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover. In: Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011, Marcus Clauß; Jochen Hahne; Axel Munack; Klaus-Dieter Vorlop (2014): Aktuelle Entwicklung im Bereich der Bioaerosole und der Abluftreinigung. In: Frerichs, Ludger (Hrsg.): Jahrbuch Agrartechnik 2014. Braunschweig: Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge, 2015. S. 1-10 H.-P. Amman (2009): Bioaerosole aus der Geflügel-Intensivhaltung – Eine Gesundheitsgefahr für Mensch und Tier, Provieh Magazin Gesundheut, 03/2009 Th. Fein, L. Kursch, D. Kaiser (2011): Gesundheitsgefährdung durch Hähnchenmastanlagen der Intensivtierhaltung Evelyn Ullrich (2010): Bioaerosole im Umfeld von Tierhaltungsanlagen, Landesamt für Umwelt, Landwirtshaft und Geologie, Freistaat Sachsen, Vortrag A. SPILLER, M. GAULY, A. BALMANN, J. BAUHUS, R. BIRNER, W. BOKELMANN, O. CHRISTEN, S. ENTENMANN, H. GRETHE, U. KNIERIM, U. LATACZLOHMANN, J. MATINEZ, H. NIEBERG, M. QAIM, F. TAUBE, B.-A. TENHAGEN, P. WEINGARTEN (2015): Wege zu einer gesellschaftlich akzeptierten Nutztierhaltung. Berichte über Landwirtschaft. Sonderheft Nr. 221.

Hoopmann M., Hehl O., Neisel F. (1) und Radon K, Ehrenstein V, Praml G, Schulze A, van Strien R, Nowak D. (2) (2006): Ergebnisse der umweltepidemiologischen Studien AABEL (1) und NiLS (2) aus dem niedersächsischen Untersuchungsprogramm zur gesundheitlichen Bewertung von Bioaerosolen aus der Intensivtierhaltung 2000 – 2005, Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, Hannover und Institut und Poliklinik für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin (1), Klinikum der Universität München (LMU) (2). Aus: Fachgespräch Bioaerosole Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, August 2011

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Ergebnisse (statistisch signifikant) AABEL: • bei atopischen Kindern in der Umgebung von Mastanlagen deutliche Zunahme der asthmatischen Symptomatik • frühkindliche Stallaufenthalt, der Verzehr von unbehandelter Kuhmilch und der Stallaufenthalt der Mutter während der Schwangerschaft sind bedeutende Schutzfaktoren gegen Allergien

NiLS: • bei erhöhter Exposition schwellenwertabhängig nachteilige Effekte (Lungenfunktionsminderung)

Aerosole in der Atemluft von über 20 μm Größe werden bereits in Nase, Mund und Rachen abgefangen. Sind die Partikel kleiner als 20 μm, werden viele von ihnen von der Wand der Luftröhre und der Bronchien abgefangen und zurück in den Rachenraum geflimmert. Die kleinsten Partikel jedoch können ins Lungengewebe gelangen, setzen sich dort fest, werden resorbiert oder ins umliegende Gewebe transportiert. Beides kann die Lungenfunktion beeinträchtigen. Sind die feinsten Partikel Bioaerosole, können sie Entzündungen, spezifische Infektionskrankheiten, allergische und toxische Reaktionen verursachen. Die Konzentration von Bioaerosolen ist in Hühnermastställen höher als in anderen Tierställen. Das gilt vor allem für die Zeit zwischen dem 30. und 40. Tag der Hühnermast, also kurz vor dem Ausstallen der Tiere. Dann kann z.B. die Konzentration an Endotoxinen 30-mal höher als in einem Rinderstall und sechsmal höher als in einem Schweinestall sein. Unter den Bakterien, die sich als Bioaerosole in der Luft befinden können, bereitet Staphylococcus aureus besondere Sorge, denn er kommt wegen seiner hohen Überlebens und Anpassungsfähigkeit fast überall vor. Als Bioaerosol verliert er nach fünf Minuten bei 22°C und 50% Luftfeuchtigkeit erst 1% seiner Vermehrungsfähigkeit, kann also lange in der Luft schwebend überleben. Das Bakterium ist auch auf der menschlichen Haut zu finden. Wegen seiner Anpassungsfähigkeit kann S. aureus überall Varianten bilden, die resistent gegen Antibiotika und Desinfektionsmittel sind und sich dann bei der Reinigung des Hühnerstalls während des Belegungswechsels nicht mehr zuverlässig entfernen lassen. In der Geflügel-Intensivhaltung ist der vorbeugende Einsatz von Antibiotika die Norm. Sie dürfen zwar nicht mehr als „Leistungsförderer“ den Futtermitteln beigemischt werden, wohl aber zur Behandlung und Prophylaxe bakteriell Amman, H.-P. (2009): Bioaerosole aus der Geflügel-Intensivhaltung – Eine Gesundheitsgefahr für Mensch und Tier, Provieh Magazin Gesundheut, 03/2009

Das Phänomen der Antibiotikaresistenz bei Bakterien ist auch von anderen Orten bekannt, wo diese Substanzen viel und oft eingesetzt werden. Als besonders gefährlich gilt die Staphylococcus-Variante MRSA (MethicillinResistenterStaphylococcusAureus). Zunächst waren Infektionen mit diesem Erreger nur aus Krankenhäusern, Alten- und Pflegeheimen bekannt. Mittlerweile steigt aber die Zahl der Erkrankten, die ohne jeden Aufenthalt in einer solchen Einrichtung mit MRSA-infiziert sind. Dies kann z.B. durch die ambulante Übertragung von MRSA durch Personen geschehen, die sich in einer der Einrichtungen infizieren, die Keime nach draußen tragen und dann durch Tröpfchen auf andere Menschen übertragen. Fahrlässiger Einsatz von Antibiotika in der Intensiv-Tierhaltung erhöht das Risiko für die Entstehung und weitere Ausbreitung solcher Infektionen. 2001 wurden noch 1,1% der MRSA–Erkrankungen ambulant verursacht, 2006 waren es bereits 2,7%, und die Tendenz steigt noch immer. In den USA, dem Land mit dem höchsten Geflügelfleischkonsum, gehört die ambulant übertragene MRSA Erkrankung inzwischen zu den häufigsten entzündlichen antibiotika-resistenten Haut- und WeichteilInfektionen (Infoblatt für Ärzte des LUA Sachsen). Wenn man die Intensität von Staphylococcus-Emissionen aus den Mastställen betrachtet, verwundert das nicht. Bedenkt man dann noch, dass diese Ställe oft in weniger als einem Kilometer Entfernung zu anderen Ställen oder zu menschlichen Ansiedlungen, Krankenhäusern, Altenheimen, Schulen oder Kindergärten errichtet werden, dann kann einem Angst und Bange werden, denn je nach Windrichtung können die Staphylococcen in verschiedene Richtungen verdriftet werden und unter geeigneten Wetterbedingungen auch noch mehr als 1 km von der Emissionsquelle entfernt vermehrungsfähig bleiben (siehe Grafik

Spezielle Mikroorganismen