Klimawandel erhöht Risiko durch abwasserassoziierte Viren

Wenn wir an den Klimawandel denken, kommen uns oft Extremwetterereignisse in den Sinn – rekordverdächtige Hitzewellen, Starkregen und verheerende Überschwemmungen.

Doch diese Veränderungen könnten auch das Risiko erhöhen, bestimmten Viren ausgesetzt zu sein.

Wir leben inzwischen in einer Welt, in der Extremwetter häufig vorkommt. Weil lang anhaltende Regenfälle und Hitzewellen zunehmen, könnte der Klimawandel die Wahrscheinlichkeit steigern, in Flüssen, Seen und Küstengewässern mit abwasserassoziierten Viren in Kontakt zu kommen.

Heftige Regenfälle können zudem städtische Kanalisationssysteme überlasten. In der Folge gelangt unbehandeltes Rohabwasser in Flüsse, Seen und Küstengewässer.

Neue Forschungsergebnisse, an denen ich mitgewirkt habe, zeigen: Unter bestimmten Wetterbedingungen können abwasserassoziierte Viren mehrere Tage überdauern. Dadurch steigen die Gesundheitsrisiken für Menschen, die unbehandelten Einleitungen ausgesetzt sind.

Abwasserassoziierte Viren in Gewässern

Rohabwasser enthält menschlichen Urin und Fäkalien sowie zahlreiche abgestorbene Zellen, Lebensmittelreste, Arzneimittel, Bakterien und Viren. Die meisten von Menschen ausgeschiedenen Viren sind zwar vergleichsweise harmlos. Infizierte Personen können jedoch bei krankheitsauslösenden Viren wie Enteroviren und Noroviren bei jedem Toilettengang Milliarden von Viruspartikeln ausscheiden.

Auch nachdem die Krankheitssymptome abgeklungen sind, können Menschen beim Toilettengang weiterhin große Mengen dieser Viren ausscheiden. Sie gelangen dann in die Kanalisation und fließen durch das Netz bis zur Kläranlage.

Die in Großbritannien üblichen Verfahren zur Abwasserbehandlung entfernen Viren zu mehr als 99 Prozent. Trotz dieser hohen Wirksamkeit bleibt ein gewisses Risiko, wenn gereinigtes Abwasser in die Umwelt eingeleitet wird. Deshalb gelangen an jedem Tag des Jahres potenziell schädliche Viren in Flüsse, Seen und Meere.

Die Einleitung von unbehandeltem Rohabwasser stellt jedoch ein deutlich schwerwiegenderes Risiko dar.

Gesundheitsrisiken durch Extremwetter

Neben längeren Regenphasen in Großbritannien sagen Klimaprojektionen auch mehr Hitzewellen voraus, wie jene des Jahres 2022, als die Temperaturen Rekordwerte erreichten.

Für Forschende ist es wichtig zu verstehen, wie sich diese Extremwetterereignisse auf abwasserassoziierte Viren auswirken, die in die Umwelt gelangen.

Bereits bekannt ist, dass Menschen, die Gewässer zur Erholung nutzen, schädlichen Krankheitserregern ausgesetzt werden können, wenn Abwasser eingeleitet wird oder landwirtschaftliche Abflüsse in Gewässer gelangen.

Unklar bleibt, wie Wetterbedingungen die Fähigkeit eines Virus beeinflussen, Menschen zu infizieren – und ob der Klimawandel diese Risiken verschärfen könnte. Dieses Verständnis ist entscheidend, um den wachsenden gesundheitlichen Herausforderungen durch Extremwetter und Abwasserverschmutzung zu begegnen.

Um diese Fragen zu untersuchen, benötigen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zuverlässige Methoden zum Nachweis potenziell infektiöser Viren in der Umwelt.

Das ist nicht einfach. Umweltproben enthalten häufig Verunreinigungen, darunter verschiedene Chemikalien und Bakterien, die übliche Labortestverfahren beeinträchtigen können. Dadurch lässt sich das Vorkommen schädlicher Viren in Wasserquellen und ihr mögliches Risiko nur schwer präzise bewerten.

Um diese Schwierigkeiten zu bewältigen, entwickelten meine Kolleginnen, Kollegen und ich Verfahren, die Viren herausfiltern, welche zu stark geschädigt sind, um Infektionen auszulösen. So konzentrierten sich unsere Daten ausschließlich auf die potenziell infektiösen Viren in jeder Probe. Unsere Methoden ermöglichten außerdem, mehrere Virustypen gleichzeitig zu identifizieren, wodurch der Prozess effizienter und umfassender wurde.

Experimente zu Temperatur und Sonnenlicht

Wir führten eine Reihe von Experimenten durch, um zu untersuchen, wie der Klimawandel abwasserassoziierte Viren und die von ihnen ausgehenden Risiken für die menschliche Gesundheit beeinflusst. Die Versuche sollten sowohl kurzfristige Wetterereignisse wie Stürme als auch langfristige Veränderungen einschließlich steigender Temperaturen nachbilden.

Wir gaben abwasserassoziierte Viren wie Adenoviren und Noroviren in Proben aus Flusswasser, Ästuarwasser und Meerwasser und verfolgten über zwei Wochen, wie sie abgebaut wurden.

In einem Versuch setzten wir die Proben unterschiedlichen Temperaturen aus, in einem weiteren simulierten wir die Einwirkung von Sonnenlicht. In verschiedenen Zeitabständen maßen wir die Mengen intakter, potenziell infektiöser Viren, um ihren Rückgang zu beobachten.

Aus diesen Daten berechneten wir „T90-Abbauraten“. Sie geben an, wie viel Zeit vergeht, bis die Viruslast um 90 Prozent gesunken ist. Diese Werte wurden getrennt für Viren ermittelt, die noch Infektionen verursachen konnten, und für Viren in sämtlichen Abbaustadien.

Interessanterweise hatte die Art des Wassers – Fluss-, Ästuar- oder Meerwasser – in unseren Analysen nur geringe Auswirkungen darauf, wie lange Viren infektiös blieben oder nachweisbar waren.

Enterische Viren, die Magen-Darm-Beschwerden verursachen, blieben in Meerwasser bei Temperaturen von bis zu 30 Grad Celsius bis zu drei Tage lang infektiös. Bei niedrigeren Temperaturen hielten sie sich noch länger und überdauerten bis zu eine Woche.

Bei Sonnenlichteinwirkung überlebten Viren im Wasser an einem sonnigen Tag weniger als 24 Stunden. An bewölkten Tagen blieben sie hingegen etwa 2,5 Tage lebensfähig. Diese Ergebnisse verdeutlichen die erheblichen Gesundheitsrisiken, die von abwasserassoziierten Viren im Abwasser ausgehen.

Empfehlungen für Freizeitaktivitäten im Wasser

Unsere Forschung legt nahe, dass Menschen zur Verringerung des Infektionsrisikos Freizeitaktivitäten in Gewässern vermeiden sollten, die von Abwassereinleitungen betroffen sind: bei bewölktem Wetter für mindestens 2,5 Tage und nach sonnigen Tagen für mindestens 24 Stunden.

Der Klimawandel könnte das Problem zusätzlich verschärfen: In manchen Sommern kann die Abwasserverschmutzung zunehmen, besonders wenn nach Trockenperioden starker Regen fällt.

Das Thema beschränkt sich selbstverständlich nicht auf Großbritannien. In vielen Ländern werden weiterhin unbehandelte oder nur teilweise gereinigte Abwässer in natürliche Gewässer eingeleitet, weshalb es sich um ein globales Gesundheitsproblem handelt.

Unsere Forschung unterstreicht den dringenden Bedarf an besseren Verfahren zur Abwasserbehandlung weltweit. Sie zeigt außerdem, dass Regierungen und Gesundheitsbehörden gezielte Strategien zum Risikomanagement entwickeln müssen, um den zunehmenden Bedrohungen durch den Klimawandel zu begegnen.

Jessica Kevill, wissenschaftliche Mitarbeiterin nach der Promotion an der School of Environmental and Natural Sciences der Bangor University

Dieser Artikel wird unter einer Creative-Commons-Lizenz von The Conversation erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.