Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser bei den grösseren Wasserversorgungen in der Schweiz FOWA-Projekt, SVGW

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1 7. «Wassertechnologie» BaselArea.swiss FHNW/Hochschule für Life Science Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser bei den grösseren Wasserversorgungen in der Schweiz FOWA-Projekt, SVGW Richard Wülser Leiter Qualitätssicherung Wasser IWB

2 Agenda 1. Einführung 2. FOWA-Projekt und Ergebnisse 3. Zusammenfassung und Fazit Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 2

3 1. Einführung Antibiotika-Resistenz Die Zeit wird kommen, in der Penicillin von jedermann gekauft werden kann. Dadurch besteht die Gefahr, dass der Unwissende das Penicillin in zu niedrigen Dosen verwendet. Indem er die Mikroben nun nicht tödlichen Dosen aussetzt, macht er sie resistent. Alexander Fleming 1945, Nobelpreisträger und Entdecker von Penicillin Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 3

4 1. Einführung Wahrnehmungen in der Öffentlichkeit Studien in Deutschland (Schwartz et al. 2003) zur Antibiotikaresistenz im Trinkwasserverteilnetz erhebliches öffentliches Interesse Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 4

5 1. Einführung Vorkommen von Resistenzen in Gewässern der Schweiz Studien der EAWAG und der Universität Zürich belegen das Vorkommen von multiresistenten Bakterien in verschiedenen Gewässern In verschiedenen Schweizer Gewässern wurden hochgradig resistente Enterobakterien nachgewiesen (Zurfluh, K. et al AEM). Eine Studie der EAWAG konnte zeigen, dass mit behandeltem Abwasser multiresistente Keime und Resistenzgene in grosser Zahl in den Genfersee eingeleitet werden (Bürgmann H. 2014). Zurzeit liegen noch wenige Daten zur Situation im Trinkwasser vor. Insbesondere fehlt eine Risikobewertung im Hinblick auf die Verwendung von Trinkwasser als Lebensmittel. Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 5

6 1. Einführung Übertragungswege von antibiotikaresistenzen Bakterien? Trinkwasser modifiziert nach BRANDL, 2006 Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 6

7 1. Einführung Antibiotikaresistenz bei der Trinkwasseraufbereitung TZW, Karlsruhe Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 7

8 2. FOWA-Projekt und Ergebnisse FOWA-Projekt zur Antibiotikaresistenz Fragestellung Lassen sich gegen Antibiotika resistente nicht-pathogene Umweltbakterien im Trinkwasser nachweisen? Durchführung Proben 8 Wasserversorgungen in der Schweiz Rohwasser, aufbereitetes Trinkwasser, Netzwasser Proben aus drei Kampagnen Juni-August 2015 Methode (Eawag) Kultivierung resistenter / multiresistenter Bakterien (3 Wirkstoffe bzw. Kombinationen) Quantitative Bestimmung von 5 Resistenz-Genen Gesamtzellzahl (Durchflusszytometrie) Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 8

9 2. FOWA-Projekt und Ergebnisse Herkunft der Proben Multibarrierensystem Rohwasser Aufbereitung GWW 1 Grundwasser Chlorung GWW 1 GWW 2 BF GWW 3 BF Flusswasser und angereichertes Grundwasser Flusswasser Uferfiltrat (6 h; 20/30%)/ Grundwasser Bodenpassage (Wald) AK-Filtration UV Desinfektion (400 J/m 2 ) Vorozonung Schnellfiltration Zwischenozonung Aktivkohlefiltration Langsamsandfiltration Chlorung (0.1 mg/l) QWW 1 Karstquelle Flockungsfiltration Akivkohlefilter UV-Desinfektion Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 9

10 2. FOWA-Projekt und Ergebnisse Herkunft der Proben Multibarrierensystem (SWW) Typ Rohwasser Aufbereitung SWW 1 Seewasser Vorchlorung (< 0.1 mg/l) Sandfiltration Ozonung (0.4mg/L) Akivkohle-Sandfiltration Chlorung (< 0.1 mg/l) SWW 2 Seewasser Sandfiltration Ozonung (0.1 mg/l) Aktivkohlefiltration SWW 3 Seewasser Vorozonung Sandfiltration Ozonung Aktivkohlefiltration Chlorung (< 0.05 mg/l) Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 10

11 2. FOWA-Projekt und Ergebnisse Roh- und Trinkwasserbeschaffenheit (Totalzellzahl) Alle mittels Durchflusszytometrie erfassten Zellen pro ml Rohwasser: See- und Flusswasser stärker belastet wie Grundwasser Hohe Variablität der im Rohwasserbeschaffenheit Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 11

12 2. FOWA-Projekt und Ergebnisse FOWA-Projekt zur Antibiotikaresistenz Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 12

13 n.a KBE / L KBE / L 2. FOWA-Projekt und Ergebnisse Resultate Ausplattierung Grundwasserwerk, mehrstufige Aufbereitung Nur sehr geringe Zahl an resistenten Bakterien nachweisbar Rohwasser: gering belastet Leichte Zunahme bei der Aufbereitung und im Trinkwassernetz Norfloxacin/Ceftazidim: nicht nachweisbar Grundwasserwerk Basel - Sul/Trm/Str Sul/Trm/Str Resistenz Resistenz Grundwasserwerk Basel - Tet Resistenz Tet Resistenz Rohwasser Reinwasser Netzwasser 0 Rohwasser Reinwasser Netzwasser Probenahmen: 1: 14. Juli 2015, 2: 28. Juli 2015, August 2015 Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 13

14 KBE / L KBE / L 2. FOWA-Projekt und Ergebnisse Resultate Ausplattierung Seewasserwerk, 5-stufige Aufbereitung Nur sehr geringe Zahl an resistenten Keimen nachweisbar Tet & Sul/Trm/Str Resistenz nahezu ubiquitär Norfloxacin/Ceftazidim: nicht nachweisbar Hohe Variablität der Konzentration im Rohwasser Zunahme der Resistenzbildung im Netzwasser gegenüber Reinwasser Seewasserwerk St. Gallen - Sul/Trm/Str Resistenz Seewasserwerk St. Gallen - Tet Tet Resistenz Rohwasser Reinwasser Netzwasser Rohwasser Reinwasser Netzwasser Probenahmen: 1: 14. Juli 2015, 2: 28. Juli 2015, August 2015 Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 14

15 2. FOWA-Projekt und Ergebnisse Resultate Ausplattierung Grundwasserwerk, Chlorung (einfache Aufbereitung) Leicht höhere Anzahl an resistenten Bakterien nachweisbar Rohwasser: gering belastet Leichte Zunahme bei der Aufbereitung und im Trinkwassernetz Norfloxacin/Ceftazidim: nicht nachweisbar Grundwasserwerk Sul/Trm/Str Resistenz Grundwasserwerk Tet Resistenz Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 15

16 Resistente KBE / L Resistente KBE / L 3. Zusammenfassung und Fazit Zusammenfassung alle Resultate Kultivierung Norfloxacin/Ceftazidim: nicht nachweisbar Sul/Trm/Str Resistenz Tet Resistenz Rohwasser Reinwasser Netzwasser 0 Rohwasser Reinwasser Netzwasser Boxplot: 1. und 3. Quartil und den Median, Minimal- und Maximalwert. Zahlen sind Werte der Ausreisser ausserhalb des dargestellten Wertebereichs. Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 16

17 3. Zusammenfassung und Fazit Vergleich Rohwasser Trinkwasser Netzwasser Sample Sul/Trm/Str KBE/L Tet KBE/L Nor/Cef KBE/L sul1 # / L tet(w) # / L Rohwasser E6 0-7E5 Trinkwasser E4 0 Netzwasser E4 0 Allgemein verbreitete Resistenzen kommen auch in Trinkwasserbakterien vor Aufbereitetes Trinkwasser ist nicht oder nur in äusserst geringen Mengen mit Resistenzfaktoren belastet (wenige Keime pro Liter): Vergleich mit anderen Lebensmittel z.b. Käse KBE/g, Rohmilch: ca KBE/L. Pathogene antibiotikaresistente Keime sind im Trinkwasser nicht vorhanden Resistenzen gegen Antibiotika der dritten Generation konnten nicht gefunden werden Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 17

18 3. Zusammenfassung und Fazit Zu vertiefende Ergebnisse und offene Fragen Wiederbewuchs im Leitungsnetz kann zu deutlicher Zunahme der Resistenz nach der Aufbereitung führen Wo Aufbereitungstechnologie erneuert wird: Barrieren weiter stärken, Potential für Wiederbewuchs minimieren, Netze optimieren Sind die gefundenen tiefen Konzentrationen an resistenten nicht-pathogenen Umweltbakterien überhaupt relevant unter Beachtung der Nichtkultivierbarkeit vieler Umweltbakterien und im Vergleich mit den hohen Werten in Lebensmitteln? Ist die gefundene Situation auf kleinere Wasserversorgungen ohne Aufbereitung übertragbar? Gibt es bei der Aufbereitung eine Selektion zugunsten resistenten Organismen? Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 18

19 Herzlichen Dank Projektausführung: Funding: Helmut Bürgmann, Stefanie Imminger und dem ganzen Team Mikrobielle Ökologie (Eawag) für die Projekt-Realisierung Rolf Stettler, Stadtwerke St. Gallen für die Projektkoordination und der UK 4 Qualität und Aufbereitung des SVGW Markus Biner, Forschungsfond Wasser (SVGW) für die Finanzierung Richard.Wuelser@iwb.ch Richard Wülser Antibiotikaresistenzen im Roh- und Trinkwasser Seite 19