Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie

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1 Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie Gesundheitliche Risiken durch Staub-, Gas- und Keimbelastung an Arbeitsplätzen in der Geflügelhaltung Bioaerosols as health risks at the workplace in poultry houses J. Hartung, M. Saleh, J. Seedorf, J. Schulz Institute for Animal Hygiene, Welfare and Behaviour of Farm Animals Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, Bünteweg 17p, Hannover

2 Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie GLIEDERUNG 1. Einleitung und Herausforderungen 2. Art der Luftverunreinigungen in Geflügelställen 3. Bioaerosole 4. Umfang von Luftverunreinigungen in der Geflügelhaltung 5. Grenzwerte am Arbeitsplatz 6. Haltungssystem und Höhe der Luftbelastung am Arbeitsplatz 7. Zusammenfassung 8. Schlussfolgerungen und Ausblick

3 Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie Einleitung Introduction Herausforderungen der NUTZTIERHALTUNG Spannungsfeld von ökonomischen Erfordernissen gesellschaftlichen Ansprüchen, zu denen insbesondere Tierschutz, Verbraucherschutz und Umweltschutz zählen. Future Challenges in Animal Production: Economy Societal demands: -Animal Welfare -Consumer protection -Protection of environment Occupational Health Aspects are rare. Der Arbeitsschutz des im Stall arbeitenden Menschen kommt dabei kaum.

4 Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie Farmers with respiratory symptoms after work in animal houses Anteil Landwirte mit Klagen über Atemwegsbeschwerden im Zusammenhang mit Stallarbeit (Nowak, 1998) Tierart Landwirte Landwirte mit Animal befragt Symptomen (%) Legehennen layers Masthühner broilers Schwein: Sauen Mast Absetzer Kühe: Milchkühe Mast Kälber

5 Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie Anteil Tierhalter (%) mit Klagen über Atemwegsbeschwerden im Zusammenhang mit Stallarbeit (Radon et al. 2003) Symptome Tierhalter (7496, gesamt) giemende Atemgeräusche 14,1 (864) Kurzatmigkeit 5,1 (311) Asthma 2,8 (171) allergischer Schnupfen 12,4 (758) Auswurf 16,8 (988)

6 Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie Art der Luftverunreinigungen air pollutants Die Luftverunreinigungen im Stall sind komplex zusammengesetzt und enthalten im wesentlichen die folgenden Stoffgruppen: Gase gases Bakterien bacteria Staub dust Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid, Methan, Distickstoffoxid, 136 Spurengase, Osmogene 100 to 1000 KBE pro Liter Luft 80 % Staphylococcaceae/Streptococcaceae z.b. 10 mg/m³ Gesamtstaub, Feinstaub organische Komponenten bis 90 %, Antibiotika Endotoxine z.b EU/m³ (Masthähnchen/broiler)

7 Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie Definition BIOAEROSOL Aerosol Mehrphasige Systeme von Gasen, insb. Luft und darin dispers verteilten partikelförmigen Feststoffen oder Flüssigkeiten. Staub organisch anorganisch Bioaerosol Mikroorganismen z.b. Bakterien, Pilze Staub Inhaltsstoffe z.b. Endotoxine, Gase, NH 3 Bioaerosol Partikel mit biologischer Aktivität und dem Potential zur Infektion Allergie Toxizität oder pharmakolog. Wirkung. Partikelgröße: µm. (nach DFG 2004) (nach Hirst 1995)

8 Potentiell gefährdende Komponenten im Bioaerosol von Nutztierställen Futterpartikel Proteine (Urin, Zellen) Faeces # Pilze Pollen Milben, Insektenteile Asche Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie : Grain dust, antibiotics, growth promoters, #: Gut, microbial flora, gut epithelium, undigested feed Gram-negative Bakterien Endotoxin ß-1,3-glucan-histamine Mikrobielle Proteasen Ammoniak adsorbiert an Partikel Infektionserreger Herkunft: Tiere, Futter, Einstreu, Fäkalien, (Außenluft)

9 Modell Atemwege/Model Airways man Staubpartikel, Gase, Keime werden im Atemtrakt von Mensch und Tier an verschiedenen Orten gemäß ihrem aerodynamischen Durchmesser deponiert. Partikel größer als etwa 20 µm (einatembar/inhalable) werden in Mund und Rachen deponiert, kleinere Partikel werden in der Trachea, die feinen Partikel (alveolengängig/respirable) erreichen die Lunge.

10 Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie Wirkung der Bioaerosole/Stäube Health effects of bioaerosols/dust mechanisch mechanical entzündlich inflammation infektiös Infectious allergisch/tox. toxic-allergic Atemwege, Augen, Haut, z.b. Lungen clearance vermindert Partikel <5 µm, Alveolen spez. Infektionserreger allergisch-toxische Reaktionen

11 Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie QUANTITATIVE BEFUNDE quantitativ results Einfluss des Tieralters (Beispiel Masthähnchen) age Vergleich zwischen Mastgeflügelarten (Huhn, Pute, Ente) Vergleich Legehennenställe: (laying hens) Ausgestalteter Käfig furnished cage konventioneller Käfig conventional battery cage Voliere aviary

12 Luftgetragene KbE im Masthühnerstall (Louisiana) 1,00E+08 1,00E+07 KbE/Kubikmeter 1,00E+06 1,00E+05 1,00E+04 1,00E+03 1,00E+02 1,00E+01 1,00E Alter der Tiere in Tagen Staphylococcen Keime gesamt Schimmelpilze/Hefen Abb. 3.1: Konzentrationen stallspezifischer Keime in der Luft eines Masthühnerstalles mit freier Lüftung (Louisianastall) über 40 Tage vom Tag 0 (vor der Einstallung) bis zum Mastende. Insgesamt 37 Messungen an 18 Messtagen aus 6 verschiedenen Mastdurchgängen. (Schulz, 2006). Concentration of airborne Staph/total bacteria/fungi in a broiler barn. 6 fattening periods.

13 EU / m³ Endotoxins in the air of a broiler barn Endotoxine in der Luft eines Broilerstalles Alter der Tiere in Tagen Age of broilers in days (Schulz 2006)

14 Quantitativ: Luftverunreinigungen in Mastgeflügelställen Stoff Broiler Pute Moschusente NH 3 ppm 6 (1-18) 8 (1-19) 5 (1-15) CO 2 ppm CH 4 ppm Allg. Keimg. KBE m ,5 5 Pilze KBE m ,8 einatemb. Staub mg m -3 6 (-10) 2,5 (-6) 1 alveoleng. Staub mg m -3 0,6 (-1,7) 0,7 (1,7) 0,2 einatemb. ETOX EU m alveoleng.etox EU m ETOX: Endotoxin, 1 ng entspricht etwa 10 EU (endotoxin units) KBE: Koloniebildende Einheit (nach Saleh, 2006)

15 Batteriekäfige für Legehennen - 4 Etagen tägliche Kontrolle Conventional battery Cages, 4 tiers, daily visual control

16 7,00 6,00 Inhalable dust 6,42 mg/m³ 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 c b 1,78 1,05 0,06 0,04 0,78 1,00 0,00 0,51 0,36 outside enriched cage conventional cage b Haltungssystem a 3,80 1,35 d 0,50 0,27 0,00 aviary scratching area Einatembarer Luftstaub (mg/m³) in drei verschiedenen Haltungssystemen für Legehennen, im Kaltscharraum und der Umgebungsluft in Stallnähe. 24 h Probenahme pro Monat in jedem Stall. n = 12. Verschiedene Buchstaben zeigen signifikante Unterschiede an. p = (Saleh et al., 2004)

17 4,00 3,50 3,00 Respirable dust 3,37 mg/m3 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 b 0,44 0,33 Ausgestalteter Käfig Furnished cage b 1,06 0,66 0,23 0,23 Batteriekäfig Conv. cage Haltungssystem Voliere Aviary Alveolengängiger Luftstaub (mg/m³) in drei verschiedenen Legehennenställen. 24 h Probenahme pro Monat. n = 12. Verschiedene Buchstaben zeigen signifikante Unterschiede an. p= (Saleh et al., 2004) a 1,93 0,90

18 Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie Wie kann der Mensch geschützt werden? How to protect man at the workplace? Grenzwerte? Occupational health thresholds? Bestimmung von Indikatoren? Identification of indicator substances? Ammoniak, Staub, Staphylokokken, Pilze, Endotoxine? Ammonia, dust, Staphylococcae, fungi, endotoxins? Atemschutz? filter masks

19 Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie Grenzwerte (MAK) am Arbeitsplatz Komponente Compound Ammoniak Ammonia MAK-Wert occupational threshold 20 ppm Staub dust einatembarer/inhalable alveolengängig/inspirable Keimzahl/total bacteria count Endotoxine 4 mg/m³ 1,5 mg/m³ ( KBE/m³) [50 bis 200 EU (5-20 ng/m³)]

20 Luftbelastungsindex/Risk Index (allgemein) LBI N s = n i= 1 C R x x i LBI N s Luftbelastungsindex für Nutztierställe der Spezies s. C x Gemessene Konzentration des spezifischen Luftinhaltsstoffes x im Stall R x Richtwertkonzentration des spezifischen Luftinhaltsstoffes x im Stall (aus Seedorf, 2003)

21 Luftbelastungsindex/Risk Index HÜHNER LBI N H = C NH 3 20 ppm + C IS 4mg m 3 LBI N S,H C NH3 C IS Luftbelastungsindex Hühnerstall Gemessene Ammoniakkonzentration im Stall Gemessene Konzentration an einatembarem Staub im Stall (nach Seedorf, 2003)

22 Ammoniak-Profil im Tagesverlauf NH3, ppm Meßposition 06:0008:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04: Uhrzeit

23 Einfache Atemmasken Simple masks in a broiler barn Mixing feed

24 Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie Zusammenfassung 1. Die Luft in Nutzgeflügelställen enthält eine Vielzahl komplexer Stoffe (Bioaerosole), die gesundheitliche Nachteile bei Mensch und Tier hervorrufen können. 2. Die höchsten Konzentrationen an Bioaerosolen wie Staub, Bakterien und Endotoxine werden in der Broiler- und Putenmast sowie in der Legehennenhaltung (Voliere) angetroffen. 3. In diesen Haltungen werden regelmäßig die MAK Werte für einatembaren und alveolengängigen Staub überschritten. 4. Gleichzeitig fällt aber die genaue Zuordnung schwer, welche Komponente welche Symptome oder Erkrankung auslöst.

25 Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie Schlußfolgerungen 1. Nutztierhaltung läßt sich nicht emissionsfrei betreiben. 2. Zum Schutz von Mensch und Tier ist daher die Weiterentwicklung emissionsarmer und tierfreundlicher Haltungssysteme notwendig. (Entstehung an Quellen bekämpfen. Lüftung. Zielgrößen vorgeben.) 3. Im Vordergrund muss die Reduzierung von Staub, Keimen, Endotoxinen und Gasen wie Ammoniak stehen. 4. Dabei kann als Zielgröße die Entwicklung eines Belastungsindex hilfreich sein.

26 Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie Schlußfolgerungen/Ausblick 6. TRBA 230 Landwirtschaft, in der Schutzmaßnahmen bei Tätigkeiten mit biologischen Arbeitsstoffen in der Landwirtschaft und angrenzenden Gebieten formuliert werden. 7. Der Arbeitnehmer kann sich mit Hilfe von z.b. Atemmasken schützen. 8. Die Unterweisung im Arbeitsschutz sollte für alle in der Tierhaltung Beschäftigten frühzeitig erfolgen. 9. Eine zukunftsorientierte Nutztierhaltung, die nachhaltig sein will, muß neben Tierschutz, Umweltschutz, Verbraucherschutz und Ökonomie auch den ARBEITSSCHUTZ einschließen.

27 Air pump, tube and aerated helmet

28 Air pump, tube and aerated helmet