Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Verschiedene Methoden zur Emissionsermittlung an Bioabfallbehandlungsanlagen werden verglichen und solche ausgew\u00e4hlt, mit denen sich umwelthygienisch relevante Parameter einfach und differenziert erfassen lassen. Die Bestimmung chemischer und physikalischer Parameter (Geruchsstoffe, MVOC, Mykotoxine und Partikelzahlen) wird modellhaft mit Erhebungen luftgetragener Fadenpilze verglichen. Die Erfassung von Emissionsdaten bei Anlagen verschiedener Verfahrenstechnik liefert Erkenntnisse \u00fcber die umwelthygienische Relevanz von Abfallbehandlungsanlagen, sowie die hygienische Beschaffenheit des Kompostes. Ziel ist die Erarbeitung eines Methodenkatalogs, der unter Ber\u00fccksichtigung aller verfahrenstechnischer Gegebenheiten die jeweils geeignete Methode nennt.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie geplanten Untersuchungen wurden modellhaft an vier verschiedenen Anlagentypen jeweils zweimal pro Jahr (feuchte und trockene Jahreszeit) durchgef\u00fchrt (Wiederholung im zweiten Jahr). Die Luftkeimuntersuchungen umfassten eine weitgehende Identifizierung von Schimmelpilzen, eine Charakterisierung von partikul\u00e4ren Emissionen mit Hilfe eines Partikelz\u00e4hlger\u00e4tes und gravimetrischer Verfahren, sowie die Erfassung von MVOC und anderen mikrobiellen Sekund\u00e4rmetaboliten (Mykotoxine). Mykotoxine wurden auch mittels immunologischer Verfahren nachgewiesen. Die Betreiber der Anlagen (Projektpartner) erheben alle verf\u00fcgbaren Messwerte \u00fcber Prozessf\u00fchrung und Verfahrensverlauf, damit diese als Bezugswerte zu den Daten der chemischen und mikrobiologischen Daten genutzt werden k\u00f6nnen. Neue Methoden sind vor allem im Hinblick auf die chemischen Parameter wie VOC und MVOC (Geruchsstoffe), sowie ausgew\u00e4hlte relevante Mykotoxine zu erwarten. Diese sollen dabei als Indikator f\u00fcr das Vor-handensein verschiedener Arten von Schimmelpilzen in den Bioaerosolen herangezogen werden und damit als Marker f\u00fcr die hygienische Beschaffenheit des Kompost dienen. Gerade im Bereich der Stoffwechselprodukte ist eine qualitative und quantitative Erhebung notwendig, um die umwelthygienische Relevanz der Emissionen ermitteln zu k\u00f6nnen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Schimmelpilze
\nDeutliche Unterschiede im Spektrum der freigesetzten Fadenpilze konnten bei Anlagen verschiedener Verfahrenstechnik nicht festgestellt werden. Die verschiedenen Verfahrenstechniken (unbel\u00fcftete Trapezmieten, bel\u00fcftete Trapezmieten, Tunnelkompostierung, Tafelmieten), und baulichen Gegebenheiten f\u00fchren offenbar nur zu geringf\u00fcgigen qualitativen Unterschieden im Spektrum der emittierten Fadenpilze, die Quantit\u00e4t der freigesetzten Bioaerosole unterscheidet sich jedoch erheblich. Die Menge der freige-setzten Bioaerosole h\u00e4ngt wesentlich vom Grad der Einhausung (Kapselung) und von der Kompostqualit\u00e4t (Rottegrad) ab.
\nDie Zusammensetzung der Arten unterscheidet sich jedoch erheblich in den verschiedenen Bereichen innerhalb des Kompostierungsprozesses (im Verlauf der verfahrenstechnischen Schritte). Im Bereich der Anlieferung dominieren die mesophilen Arten, die thermotoleranten Arten treten w\u00e4hrend der w\u00e4rmeren Jahreszeiten in erh\u00f6hten Mengen auf. In der Praxis ist eine Freisetzung von Bioaerosolen von untergeordneter Bedeutung, wenn diese Bereiche vollst\u00e4ndig eingehaust sind. Im Bereich der Intensivrotte dominieren die thermotoleranten Arten, da sie durch h\u00f6here Umgebungstemperaturen gef\u00f6rdert werden. Auch aus diesem Bereich werden nicht direkt Bioaerosole emittiert, da dieser meist vollst\u00e4ndig eingehaust ist. Lediglich im Bereich der Nachrotte treten erhebliche Emissionen von Schimmelpilzen auf, die in ihrer Qualit\u00e4t und Quantit\u00e4t wesentlich vom Rottegrad des Kompostes beeinflusst werden. Vor allem w\u00e4hrend kurzfristiger Arbeitsprozesse wie der Umsetzung von Kompostmieten, dem Transport des Kompostes durch Radlader in andere Anlagenteile und andere mechanische Einwirkungen, beeinflussen die Emission deutlich.
\nInsgesamt kann davon ausgegangen werden, dass die H\u00f6he der Emissionen vor allem von der Aktivit\u00e4t innerhalb der Anlagen abh\u00e4ngt und weniger von der angewandten Verfahrenstechnik. Dadurch ist die Freisetzung von partikul\u00e4ren Bioaerosolen eher diskontinuierlich und erhebliche Schwankungen der KBE-Zahlen in der Luft der Anlagen sind zu erwarten.
\nMVOC
\nIm Rahmen der Untersuchungen konnten die mikrobiellen Stoffwechselprodukte zur Charakterisierung der Anlagen und ihrer verfahrenstechnischen Bereiche eingesetzt werden. Eine Unterscheidung der einzelnen Anlagenteile wie Anlieferung, Hauptrotte und Lagerbereich durch das emittierte (M)VOC-Spektrum ist bedingt m\u00f6glich, wobei der Einfluss des eingebrachten Bioabfalls und seine Zusammensetzung zu ber\u00fccksichtigen ist, da die Bildung von MVOC und Geruchsstoffen substratabh\u00e4ngig ist. Die Anlagen oder Anlagenteile weisen keine (M)VOC-Spektren im Sinne eines spezifischen Fingerprints auf, der sie klar unterscheidet. Vielmehr liegen die Unterschiede auch im quantitativen Bereich. Die qualitative und quantitative Analyse der (M)VOC-Daten hat gezeigt, dass sich die leicht fl\u00fcchtigen organischen Verbindungen gut als Bioindikator f\u00fcr den Rottezustand und die biologische Aktivit\u00e4t der Mikroorganismen im Kompost eignen. Mit zunehmendem Rottegrad nehmen auf der einen Seite die (M)VOC-Konzentrationen ab. Auf der anderen Seite verkleinert sich mit steigendem Rottegrad auch das Spekt-rum der detektierten Verbindungen. Wenn die Zahlen an stoffwechselaktiven Mikroorganismen durch Mangel an verwertbarem Substrat abnehmen und gr\u00f6\u00dftenteils nur noch tote \u00dcberdauerungsstadien (Sporen) vorhanden sind, reduziert sich das Spektrum auf holzb\u00fcrtige Terpene wie a-Pinen, Camphen, (+)-3-Caren und Limonen. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnte der Messparameter (M)VOC im Rahmen der Qualit\u00e4tssicherung zur \u00dcberwachung der Kompostg\u00fcte und Geruchsemissionen eingesetzt werden, um die Abgabe eines einwandfreien kommerziellen Produktes zu gew\u00e4hrleisten.
\nMykotoxine
\nEs besteht offenbar keine direkte Korrelation zwischen den Konzentrationen von in luftgetragenen St\u00e4uben nachgewiesenen Mykotoxinen und den Sporenkonzentrationen der Fadenpilze. Somit eignet sich der Nachweis der Mykotoxine (hier Aflatoxin) nicht als Indikator f\u00fcr das Vorhandensein von Schimmelpilzen des entsprechenden Taxons (hier Aspergillus flavus und A. parasiticus). Andererseits zeigt die fehlende Korrelation aber auch, dass mikrobiologische Verfahren nicht dazu herangezogen werden k\u00f6nnen, um die Toxizit\u00e4t von St\u00e4uben oder Bioaerosolen aus Kompostierungsanlagen zu bewerten. Da die meisten Mykotoxine als thermostabil gelten, muss davon ausgegangen werden, dass sich diese im Verlauf des Kompostierungsprozesses im Kompost anreichern. Wie im vorangegangenen Abschnitt gezeigt wurde, war in den Nachrottekomposten aller Anlagen Aflatoxin nachweisbar, obschon in fast allen F\u00e4llen keine potentiellen Aflatoxinbildner in diesem verfahrenstechnischen Bereich nachgewiesen werden konnten. Zur Bewertung des toxikologischen Gef\u00e4hrdungspotentials der Emissionen von Bioabfallbehandlungsanlagen ist eine Mykotoxinanalytik<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Publikationen:
\nFischer, G., M\u00fcller, T., Schwalbe, R., Ostrowski, R. und Dott, W. Species-specific profiles of mycotoxins produced in cultures and associated with conidia of airborne fungi derived from biowaste. Int. J. Hyg. Environ. Health 203 (2), pp. 105-116 (2000). (IF 0,3)
\nFischer, G., M\u00fcller, T., Schwalbe, R., Ostrowski, R. und Dott, W. Exposure to airborne fungi, MVOC and mycotoxins in biowaste-handling facilities. Int. J. Hyg. Environ. Health 203 (2), pp. 97-104 (2000). (IF 0,3)
\nPoster:
\nFischer, G., M\u00fcller, T., Thi\u00dfen, R., Schwalbe, R., Ostrowski, R and Dott, W. Mycotoxins of compost-derived airborne fungi in pure culture and in native bioaerosols from compost facilities. Proceedings of 22. Mycotoxin – Workshop, Mycotoxin Research Vol. 16A, No. 1, pp. 94-98 (2000).
\nThi\u00dfen, R., M\u00fcller, T., Braun, S., Schwalbe, R., Dohms, E., Dott, W., and Fischer, G. Mykotoxine von luftgetragenen Fadenpilzen und ihre Relevanz f\u00fcr die Arbeitsplatz- und Umwelthygiene. Proceedings of 22. Mycotoxin – Workshop, Mycotoxin Research Vol. 16A, No. 1, p. 99 (2000).
\nDott, W., M\u00fcller, T., Thi\u00dfen, R., Braun, S., Dohms, E., and Fischer, G.: Exposure to airborne fungi and their secondary metabolites in biowaste-handling facilities. 101 General Meeting of the American Society for Microbiology, 20th – 24th May, 2001, Orlando.
\nThi\u00dfen, R., Braun, S., M\u00fcller, T., Dohms, E., Dott, W., and Fischer, G.: Aflatoxin in conidia of airborne fungi and its relevance for occupational hygiene. The Ninth Conference of the\u0082 Gesellschaft f\u00fcr Hygie-ne und Umweltmedizin, 6th – 8th September, Garmisch-Partenkirchen, 2001.
\nVortr\u00e4ge:
\nFischer, G., M\u00fcller, T., Thi\u00dfen, R., Schwalbe, R., Ostrowski, R., and Dott, W.: Mykotoxine von kompostb\u00fcrtigen, luftgetragenen Fadenpilzen aus Reinkulturen und nat\u00fcrlichen Bioaerosolen aus Kompostierungsanlagen, Mykotoxin Workshop, Institut f\u00fcr Pflanzenkrankheiten der Universit\u00e4t Bonn, 5. – 7.6.2000, Bonn.
\nFischer, G., M\u00fcller, T., Schwalbe, R., Ostrowski, R., and Dott, W.: Relevanz luftgetragener Fadenpilze und deren Sekund\u00e4rmetabolite in der Umwelt- und Arbeitshygiene. 34. Tagung der Deutschsprachigen Gesellschaft f\u00fcr Mykologie – Myk 2000, 14. – 16.09.2000, Berlin, Mycoses 43(6), 2000.
\nFischer, G., Schwalbe, R., M\u00fcller, Th., Ostrowski, R., and Dott, W.: Comparison of microbiological and chemical methods for assessing the exposure to airborne fungi in composting plants. Microbiology of Composting, 18. – 21.10.2000, Universit\u00e4t Innsbruck.
\nFischer, G., Braun, S., Dohms, E., M\u00fcller, T., Thi\u00dfen, R., Dott, W. Assessment of bioaerosols (fungi, MVOC, and mycotoxins) in composting plants and their emission into the environment. The Ninth Conference of the\u0082 Gesellschaft f\u00fcr Hygiene und Umweltmedizin, 6th – 8th September, Garmisch-Partenkirchen, 2001.
\nFischer, G., Thi\u00dfen, R., Braun, S., M\u00fcller, T., Dohms, E., Dott, W. Mycotoxins associated with airborne spores of pathogenic microfungi and their relevance for air hygiene. Proceedings of the \u008235. Wissenschaftliche Tagung der Deutschsprachigen Mykologischen Gesellschaft e.V., 13th – 15th September, Marburg, Mycoses 44 (6), p. 242, 2001.
\nF\u00fcr die Praktische Anwendung wurde im Rahmen der Abschlu\u00dfberichtes ein Schema erstellt, das einen \u00dcberblick \u00fcber die erarbeiteten methodischen Ans\u00e4tze gibt und ihre Eignung und praxisorientierte Bedeutung f\u00fcr die Expositionserfassung der verschiedenen Messparameter herausstellt (noch zu publizieren).<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die in diesem Forschungsprojekt erarbeiteten Daten zeigen, dass sich neben den klassischen mikrobiologischen Methoden auch andere physikalisch-chemische Verfahren eignen, um eine Expositionserfassung von luftgetragenen Bioaerosolen durchzuf\u00fchren oder diese zu charakterisieren. Es wurden Verfahren etabliert, die zeit- und kosteng\u00fcnstige Alternativen zu klassischen Methoden darstellen und die im Rahmen von Voruntersuchungen oder als Screening-Tests Entscheidungshilfen bei einer Gef\u00e4hrdungsabsch\u00e4tzung bieten. Die erarbeiteten Methoden bedingen einen geringeren personal- und labortechnischen Aufwand und stellen eine entscheidende Vereinfachung bestehender Untersuchungskonzepte dar. Dar\u00fcber hinaus wurden neue Messparameter erarbeitet, die im Rahmen einer zuverl\u00e4ssigen Gef\u00e4hrdungsabsch\u00e4tzung von luftgetragenen Bioaerosolen im Rahmen der Bioabfall-Behandlung eingesetzt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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