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Untersuchung von Badegewässern auf Blaualgentoxine – Untersuchungsergebnisse 2016

Anlass und Hintergründe der Untersuchungen

Warme Temperaturen in den Sommermonaten und Nährstoffeinträge in Badegewässer führen zu günstigen Vermehrungsbedingungen für Blaualgen. Tritt eine Massenvermehrung von Blaualgen auf, dann schwimmen diese auf der Oberfläche auf und werden als „Algenblüte“ bezeichnet. Im Rahmen von solchen Algenblüten steigt beim Absterben der Zellen die Ausscheidung von zum Teil stark toxischen sekundären Stoffwechselprodukten, den Cyanotoxinen, sprunghaft an. Kommen Badende mit Cyanobakterien in Kontakt, sind Hautreizungen, Atemwegs- und Magen-Darmerkrankungen möglich¹⁾.

Das LGL untersucht Wasserproben von Badegewässern in den Sommermonaten mit dem Ziel, Blaualgen durch ein mikroskopisches Verfahren nach Gattung und Anzahl nachzuweisen. In Wasserproben, bei denen diese potenziellen Toxinproduzenten in relevanter Menge mikroskopisch identifiziert werden, bestimmt das LGL die Konzentration an Cyanotoxinen chemisch-analytisch.

Ziel der Untersuchungen

Ziel der mikroskopischen und der chemisch-analytischen Untersuchungen ist es, dem Einsender der Proben zeitnah eine Information über die vorhandenen Blaualgen-Gattungen zu geben und anhand der nachgewiesenen Konzentrationen an Toxinen eine Abschätzung von möglichen gesundheitlich nachteiligen Effekten des Badens im betroffenen Gewässer mitzuteilen. Dies kann dazu führen, dass das Badegewässer für das Publikum gesperrt werden muss.

Planung und Durchführung der Untersuchungen

Als Untersuchungsparameter wählte das LGL mehrere Microcystine sowie Nodularin als sogenannte „konstitutionelle Toxine“ aus, die in der Regel immer entstehen, wenn die Cyanobakterien das entsprechende Gen für ihre Bildung besitzen¹⁾.

Badegewässer werden gemäß Bayerischer Badegewässerverordnung hinsichtlich hygienisch-mikrobiologischer Parameter sowie einem möglichen Massenvorkommen von Blaualgen überwacht. Bei Verdacht auf hohe Konzentrationen von Blaualgen in einem Badegewässer werden von den örtlichen Gesundheitsämtern Proben entnommen und vom LGL untersucht. Das Ergebnis der Untersuchung dient dem Gesundheitsamt dazu, Maßnahmen festzulegen, um eine Gesundheitsgefahr durch den Kontakt mit toxinhaltigem Badegewässer abzuwenden.

Um diese Untersuchung effizient durchführen zu können, hat sich eine dreistufige Kaskade bewährt, bei der zunächst das federführende Sachgebiet des LGL eine mikroskopische Untersuchung vornimmt und dabei die Blaualgen-Gattungen halbquantitativ erfasst. Wenn diese in relevanten Konzentrationen vorhanden sind, quantifiziert das LGL die eigentlichen Toxine mit chemisch-analytischen Verfahren. Im Jahr 2016 untersuchte das LGL insgesamt 52 Proben auf ihren Gehalt an Blaualgentoxinen.

Untersuchungsergebnisse

Screening mit ELISA

Bei den 52 Proben hatte die mikroskopische Untersuchung bereits die Anwesenheit von mindestens einer der folgenden Gattungen erbracht: Anabaena, Aphanizomenon, Microcystis, Oscillatoria und Planktothrix. Alle diese Gattungen sind potenziell in der Lage, Cyanotoxine zu bilden. Zur ersten Orientierung setzt das LGL eine schnell durchführbare immunologische Methode (eine microcystinbasierte ELISA-Methode) ein. Mit dieser kann das LGL schon nach kurzer Zeit Proben ausschließen, bei denen keine oder nur eine geringe Wahrscheinlichkeit gesundheitlich nachteiliger Effekte besteht. Die Ergebnisse und ihre Bewertung sind in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1: Microcystingehalt der untersuchten Badewässer (ELISA-Methode)

Microcystin­Gehalt	< 1 µg/l	bis 2 µg/l	bis 10 µg/l	bis 30 µg/l	bis 100 µg/l	bis 1000 µg/l
Zahl der Proben	28	7	7	7	1	2
Bewertung (Wahrscheinlichkeit einer gesundheitlichen Beeinträchtigung)	keine	keine	gering	Absicherungs­untersuchung erforderlich	Absicherungs­untersuchung erforderlich	Absicherungs­untersuchung erforderlich*)

*) Wegen zu geringer Probenmenge konnte hier nur eine Probe abgesichert werden.

Differenzierung mit HPLC

Bei Proben mit einer moderaten bis hohen Wahrscheinlichkeit von unerwünschten Effekten nach dem ELISA-Verfahren erfolgt eine Absicherungsuntersuchung. Dazu trennt das LGL die einzelnen Toxine mit Hilfe eines HPLC-Verfahrens und quantifiziert sie. Mit diesen Ergebnissen trifft das LGL eine Bewertung hinsichtlich einer moderaten oder hohen Wahrscheinlichkeit gesundheitlich nachteiliger Effekte.

Tabelle 2: Microcystingehalt der untersuchten Badewässer (HPLC-Methode)

Summe der Microcystine	bis 10 µg/l	bis 30 µg/l	bis 100 µg/l	bis 1000 µg/l
Zahl der Proben	6	2	1	1
Bewertung (Wahrscheinlichkeit einer gesundheitlichen Beeinträchtigung)	gering	moderat	hoch	hoch

Es zeigte sich, dass weitere 6 Proben und damit insgesamt 13 Proben in die Kategorie mit einer geringen Wahrscheinlichkeit für gesundheitliche Beeinträchtigungen einzuordnen waren. Grund dafür ist, dass der mittlere Wert der Ergebnisse aus dem HPLC-Verfahren nur bei etwa 69 % des mit der ELISA-Methode erzielten Analysenwertes lag. Dieser Wert entsprach auch dem langjährigen Erfahrungswert. Als moderat bzw. hoch belastet stufte das LGL jeweils 2 Proben (entsprechend 4 % der insgesamt eingesendeten Proben) ein. Das LGL berücksichtigte eine Badegewässerprobe nicht, obwohl sie mit dem ELISA-Verfahren einen Gehalt von 513 µg/l aufwies. Wegen einer zu geringen Probemenge konnte das LGL diesen Wert nicht durch das HPLC-Verfahren absichern.

Fazit

Die dreistufige Kaskade der Untersuchungsverfahren (Mikroskopie – ELISA – HPLC-Verfahren) ermöglicht es, den Einsatz von arbeitsintensiven Analysenverfahren für gering belastete Badewässer einzuschränken. Für den Konzentrationsbereich ab 30 µg Algentoxine/l sind die Ergebnisse beider Analysenverfahren verfügbar. Insgesamt zeigten 5 Proben (ELISA-Methode) Werte auf, die hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit ihrer gesundheitlich nachteiligen Wirkung als moderat oder hoch belastet einzustufen sind. Dies bedeutet, dass in etwa 10 % der Fälle, bei denen Cyanotoxin-bildende Blaualgen vorhanden sind, kritische Toxinkonzentrationen zu erwarten sind. Insgesamt dienen die mitgeteilten Ergebnisse als Grundlage für das weitere Vorgehen der Gesundheitsämter vor Ort.

Da neben den konstitutionellen Toxinen auch noch Toxine zu erwarten sind, die nur unter bestimmten Wachstumsbedingungen in das umgebende Wasser abgegeben werden¹⁾, ist es geplant, die Untersuchungen auf weitere Toxine auszudehnen. So wird z. B. das Vorkommen von lähmenden Algentoxinen beschrieben, die bisher überwiegend in marinen Gewässern vor allem bei der Kontamination von Muscheln Bedeutung besitzen, die aber auch von Blaualgen im Süßwasserbereich gebildet werden können. Aus diesem Grund könnten auch diese Toxinarten von Interesse für zukünftige Untersuchungen sein.

¹⁾ Empfehlung des Umweltbundesamts zum Schutz von Badenden vor Cyanotoxinen; Bundesgesundheitsbl. 58:908-920 (2015)