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Welche Risiken gibt es bei der Nutzung von Abwasser in der Landwirtschaft?

Ein deutsch-mexikanischer Forschungsverbund erforscht am Beispiel eines Abwasserbewässerungssystems die Interaktionen von Schadstoffen, Krankheitserregern und Antibiotikaresistenz.
Abwasserkanal/Mexiko. Bildquelle: J. Siemens/JLU Giessen
16.07.2021 − 

Ein deutsch-mexikanischer Forschungsverbund will am Beispiel des weltweit größten zusammenhängenden Abwasserbewässerungssystems nördlich von Mexiko-Stadt die Interaktionen von Schadstoffen, Krankheitserregern und Antibiotikaresistenz erforschen. „In dem rund 900 Quadratkilometer großen Gebiet finden wir einmalige Bedingungen vor“, erklärt Prof. Kornelia Smalla vom Julius Kühn-Institut (JKI), Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen.

Sie leitet ein Teilprojekt innerhalb des Verbundes, in dem untersucht wird, ob Antibiotikarückstände in Böden und Pflanzen das Pflanzenmikrobiom beeinflussen und so zur Anreicherung übertragbarer Antibiotika-Resistenzen beitragen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Projekt in den nächsten vier Jahren mit insgesamt rund 2,5 Mio. Euro.

In der mexikanischen Modellregion wurden Agrarflächen in den vergangenen 100 Jahren mit einer Mischung aus unbehandeltem Abwasser und Regenwasser bewässert, heißt es in einer Mitteilung des JKI. Dadurch konnten sich die Rückstände von Arznei- und Desinfektionsmitteln, Metallen und auch antibiotikaresistenten Bakterien in den Böden der Felder anreichern. Inzwischen wurde im Valle Mezquital die weltweit drittgrößte Kläranlage in Betrieb genommen. Nun gelangt das Abwasser von Mexiko-Stadt nicht mehr ungeklärt auf die Felder.

Die Forschenden befürchten jedoch, dass jetzt mehr antibiotikaresistente Bakterien auf die landwirtschaftlichen Flächen und in die Nahrungskette gelangen könnten. Sie vermuten, dass zwar insgesamt weniger Bakterien im geklärten Abwasser enthalten sind, dafür aber multiresistente Bakterien einen Selektionsvorteil haben, wenn das behandelte Abwasser zu einer Mobilisierung der in der Vergangenheit im Boden akkumulierten Schadstoffe führt.

„Diese vermutete Selektion von Antibiotikaresistenzen und die Ausbreitung von Krankheitserregern in Agrarsystemen und ihren Transfer wollen wir untersuchen“, beschreibt Smalla den Beitrag des Teilvorhabens. Zunächst wird geprüft, ob die Umweltkonzentrationen von Schadstoffen, die aus dem Boden freigesetzt und von Pflanzen aufgenommen werden, hoch genug sind, um Antibiotikaresistenzen zu selektieren und horizontalen Gentransfer, also der Austausch von Genen zwischen verschiedenen Bakterienarten, in Böden und Pflanzen zu stimulieren.

Inwiefern verändert der Bodentyp die Freisetzung von Schadstoffen?

Dann soll am JKI herausgearbeitet werden, inwiefern der Bodentyp die Freisetzung von Schadstoffen und die damit verbundene Selektion von Antibiotikaresistenzen verändert. Dazu wird in Topf-Experimenten die Zusammensetzung des Mikrobioms, die Häufigkeit von Antibiotikaresistenz-Genen sowie von mobilen genetischen Elementen, die mit gramnegativen Bakterien assoziiert sind, in drei Bodentypen aus Mexiko verglichen. Alle drei Bodentypen wurden seit über 80 Jahren mit unbehandeltem Abwasser bewässert.

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