Novellierungen der gesetzlichen Grundlagen

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1 Landesumweltamt Nordrhein Westfalen Wirkungen von Bioaerosolen aus der Landwirtschaft Erste Ergebnisse der LUA Studie Bioaerosole aus Tierställen Dr. Barbara Köllner Dr. Andrea Gärtner Dipl.-Ökol. Dirk Heller

2 Anlass I Novellierungen der gesetzlichen Grundlagen Artikelgesetz Genehmigungspflicht bzw. Anzeigepflicht nach 67 BImSchG nach BImSchG zu genehmigende Anzahl von Tierhaltungsanlagen deutlich angestiegen TA Luft Nr : Die Möglichkeiten, die Emissionen an Keimen und Endotoxinen durch den Stand der Technik entsprechende Maßnahmen zu vermindern, sind zu prüfen

3 Anlass II Bioaerosole wirken auf das Atemwegssystem Epidemiologische u. arbeitsmedizinische Untersuchungen an LandwirtInnen ergeben Hinweise auf gehäuftes Auftreten von Atemwegserkrankungen Zunehmende Sensibilisierung der Bevölkerung hinsichtlich mgl. gesundheitlicher Wirkungen von Keimen aus der Stallluft Keine Informationen zur Belastungssituation in NRW (sehr hohe Viehdichte insbesondere im Norden, Münsterland)

4 Anlass III VDI 4251: Planung von anlagenbezogenen Messungen Blatt 1; Entwurf: Immissionsbestimmungen durch Fahnenmessungen VDI 4252: Probenahme von Bioaerosolen Blatt 2 (Juni 2004): Abscheidung von luftgetragenen Schimmelpilzen auf Gelatine/Polycarbonat-Filtern Blatt 3, Vorentwurf: Aktive Probenahme von Bioaerosolen Abscheidung von luftgetragenen Bakterien mit Impingern nach dem Prinzip der kritischen Düse VDI 4253: Analyse von luftgetragenen Mikroorganismen Blatt 2 (Juni 2004): Verfahren zum kulturellen Nachweis der Schimmelpilz- Konzentrationen in der Luft VDI 4255: Emissionsquellen und minderungsmaßnahmen Blatt 1, Entwurf: Emissionsquellen- und minderungsmaßnahmen Übersicht Defizite bzgl. standardisierter Messverfahren Handlungsbedarf bzgl. Expositionsquantifizierung und Wirkungsermittlung

5 Ziele Optimierung von Messtechnik und Analytik Expositionsquantifizierung für die im Umfeld von Betrieben lebende Bevölkerung Ermittlung von Zusammenhängen zw. Exposition und gesundheitlichen Effekten von AnwohnerInnen (Epidemiologische Untersuchungen) Vollzugshilfe

6 Durchführung: Testen und optimieren geeigneter Mess- u. Analyseverfahren zur Bestimmung der unterschiedlichen evt. wirkungsrelevanten Parameter (Pilze, Bakterien, Endotoxine). Teilprojekt A Epidemiologische Untersuchungen zur Abschätzung mgl. Gefahren/Beeinträchtigungen durch Keimemissionen aus Tierställen für AnwohnerInnen. Teilprojekt B Umsetzen der Ergebnisse mit dem Ziel eine wissenschaftlich fundierte, einheitliche Vorgehensweise im Vollzug zu gewährleisten. Teilprojekt C

7 Teilprojekt A: Vorgehensweise

8 Teilprojekt A: Auswahl geeigneter Anlagen im Münsterland (mit Landwirtschaftskammer und Genehmigungsbehörden) - Schweinemast (ca Tiere), Gekoppelte Pilotmessungen: Emission, Immission Messbeginn: 09/04 Messparameter: - Gesamtbakterienzahl (37 C) (E+I) - Gesamtpilzzahl (25 C) (E+I) - Staphylokokken (E+I), - Endotoxine (E+I) - Gesamtzellzahl (E+I) - Enterokokken (E) - Thermophile Actinomyceten (E) - Thermophile Pilze (E)

9 Teilprojekt A: - Emissionsmessungen - Verfahren: Planfilter (isokin. Probenahme), Polycarbonat, Best. Grenze: 1 KBE/Platte Impingement (AGI), incl. Tween 80, Best. Grenze: 1 KBE/Probe Probenahmezeit: min. 6 Messtage, 6 Messungen bzw. 3 (Endotox.) /Tag 3 Messtage zeitgleich mit den Immissionsmessungen

10 Teilprojekt A: - Immissionsmessungen - VDI-RL 4251 Bl. 1 (E): Erfassen luftgetragener Mikroorganismen u. Viren in der Außenluft; Planung von anlagenbezogenen Messungen - Immissionsbestimmung mittels Fahnenmessungen Vergleich: Immissionen in LEE - Hintergrund in LUV Messung in aktueller Windrichtung (Vor-Ort Messung meteorolog. Daten) Zeitgleiche Messungen an allen Messorten (5 MT, 5 Messreihen /Tag) Windrichtung 50m 75m 100m 200m Hintergrundkonzentration LUV Tierhaltungsanlage LEE

11 Messverfahren (Filtration) Teilprojekt A: Immissionsmessungen Parameter Pumpe Filter Methode Nachweisgrenze Sammelzeit (min) Bakterien MD8 Gelatine direkt 10 2 KBE/m³ Staphylokokken MD8 Gelatine direkt 10 2 KBE/m³ Pilze MD8 Gelatine VDI RL: 4252 Bl. 2, 4253 Bl KBE/m³ indirekt Endotoxine PAS Glasfaser BIA-Arbeitsmappe ,05 EU/m³ Gesamtzellzahl PAS Polycarbonat Camnea-Methode (Anfärbung) Zellen/m³

12 Teilprojekt A: Immissionsmessungen

13 Teilprojekt A: Erste Ergebnisse - Emissionen -

14 Emissionen Vergleich Filter/Impinger Filter Impinger Das Filtrationsverfahren scheint unter den geg. Bedingungen mehr Keime aufzuweisen (außer Endotoxine)? Bei Impinger ggf. geringere Werte durch Verluste der Absorptionslösung? 1 Pilze [KBE/m³] Bakt. [KBE/m³] Staph. [KBE/m³] Gesamtzellz. [GZZ/m³] Endotox. [EU/m³] n= 36 bzw. 18 (Endotox.), Median

15 Teilprojekt A: Erste Ergebnisse - Immissionen -

16 Immissionen Pilze (25 C) [KBE/m³] LUV 50 m 75 m 100 m 200 m Kein Anlagen spezifischer Gradient Kein Einfluss der Anlage n = 20; LUV: arithm. MW, Lee: Median

17 Immissionen - Bakterien (37 C) KBE/m³ MT 2. MT 3. MT 4. MT Unterschiede zw. Luv und Lee Abnahme der I-konz. mit zunehmender Entfernung Noch in 200 m Entfernung höhere Werte als in Luv LUV 50 m 75 m 100 m 200 m n = 5 je Messtag; LUV: arithm. MW, Lee: Median

18 Immissionen Staphylokokken 250 KBE/m³ MT 2. MT 3. MT 4. MT Unterschiede zw. Luv und Lee Abnahme der I-konz. mit zunehmender Entfernung Noch in 200 m Entfernung höhere Werte als in Luv 0 LUV 50 m 75 m 100 m 200 m n = 5 je Messtag; LUV: arithm. MW, Lee: Median

19 Immissionen - Bakterien (37 C)/Staphylokokken - [KBE/m³] Bakterien Staphlokokken Belastungsgradient: zeigt Anlagenbezug Max. Belastung in ca m Entfernung vom E-Schwerpunkt LUV 50 m 75 m 100 m 200 m n = 20; LUV: arithm. MW, Lee: Median

20 Immissionen Reichweitenermittlung - Reichweite nach Auswertung VDI 4251 Bl. 1 (Gründruck): 420 m C (x) = 174, 54 e -0,0016 x ; Korrelationskoeffizient R² = 0,92;

21 Tagesgang Immissionen ( ) m, Bakt. 75 m, Staph Änderung der Windrichtung bei Messreihe 3 KBE/m³ Wiederfindungsrate korreliert mit Abweichung der gewählten Messachse zur tatsächlichen Windrichtung

22 Teilprojekt A: - Zusammenfassung & Fazit -

23 Teilprojekt A: Zusammenfassung Pilze: Konz. in Lee gegenüber Luv (HG) nicht erhöht (kein Anlagenbezug) Endotoxine: Konz. in Lee heben sich gegenüber Luv (HG) nur wenig ab (sehr geringe Emissionskonzentrationen) Bakterien, Staphylokokken: Konz. in Lee gegenüber Luv (HG) erhöht - Höchste Konzentrationen in 50 m bzw. 75 m Entfernung vom E-schwerpunkt - Selbst in 200 m Entfernung noch erhöhte Werte Geeignete Leitparameter Bei weiteren Untersuchungen sollten - die Immissionsbelastung bis in mind. 400 m ermittelt werden - weitere Tierarten (Geflügel) einbezogen werden - Messungen bei höheren Temperaturen stattfinden - eine Auswertung gem. Fächermodell (LUA, VDI) möglich sein.

24 ...wie geht es weiter? Teilprojekt A - 2. Messphase: Optimierung der Messpläne ( Fächermodell ) Messungen im Sommer Messungen an einer Legehennenhaltung Durchführung von Tracermessungen (SF6): Modellentwicklung, Vollzugshilfe Teilprojekt B: Ggf. Entwicklung eines für Nordrhein-Westfalen geeigneten Studiendesigns für epidemiologische Untersuchungen (abhängig vom Ergebnis der Immissionsmessungen, iterativer Prozess!)

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26 RESERVE

27 Teilprojekt A1 - Immissionen Ergebnisse: Bakterien Gesamtzahl Bakterien (37 C) LEE (Medianwert); LUV (arithm. Mittel) 100 [KBE/m³] 10 1 LUV 50 m 75 m 100 m 200 m

28 Teilprojekt A1 - Immissionen Ergebnisse: Staphylokokken Staphylokokken LEE (Medianwert); LUV (arithm. Mittel) 100 [KBE/m³] 10 1 LUV 50 m 75 m 100 m 200 m

29 Teilprojekt A1 - Immissionen Ergebnisse: Endotoxine 0,5 Endotoxine LEE (Medianwert); LUV (arithm. Mittel) 0,4 [EU/m³] 0,3 0,2 0,1 0,0 LUV 50 m 75 m 100 m 200 m

30 Teilprojekt A1 - Immissionen Ergebnisse: Pilze (25 C) Gesamtzahl Pilze (25 C) LEE (Medianwert); LUV (arithm. Mittel) 100 [KBE/m³] 10 1 LUV 50 m 75 m 100 m 200 m

31 Teilprojekt A1 - Immissionen Ergebnisse: Gesamtzellzahl Gesamtzellzahl LEE (Medianwert); LUV (arithm. Mittel) [Zellen/m³] LUV 50 m 75 m 100 m 200 m

32 Teilprojekt A1 - Immissionen Ergebnisse: Gesamtzellzahl Bakterien Gesamtzellzahl Bakterien LEE (Medianwert); LUV (arithm. Mittel) [Zellen/m³] LUV 50 m 75 m 100 m 200 m

33 Teilprojekt A1 - Immissionen Ergebnisse: Gesamtzellzahl Pilze Gesamtzellzahl Pilze LEE (Medianwert); LUV (arithm. Mittel) [Zellen/m³] LUV 50 m 75 m 100 m 200 m

34 Teilprojekt A: Erste Ergebnisse - Gesamtauswertung -

35 Vergleich Emission-Immission Tagesmittelwerte (5 Messreihen) der E- u. I-messungen (75 m) Bakterien Emission Immission Staphylokokken Pilze Pilze: Emission ~ Immission Bakt., Staph.: Differenz Emission/Immission ca. 10³ bis 10 4 KBE/m³

36 Tagesgang ( , Staphylokokken): Emission Immission (75 m) Emission Immission Schwankungen in der Immissionskonzentration v.a. auf Ausbreitungsbedingungen zurückzuführen normale Änderungen der Betriebszustände (Füttern etc.) haben keinen maßgeblichen Einfluss auf die Emissionen