Forschung und Beratung über toxische Cyanobakterien - Risikobewertung, Analytik, Management

Cyanobakterien kommen in Oberflächengewässern häufig vor. Viele von ihnen produzieren Giftstoffe – Cyanotoxine – die eine Gesundheitsgefährdung bei der Freizeitnutzung von Gewässern darstellen und manchmal auch besondere Aufmerksamkeit in der Trinkwasseraufbereitung erfordern. Ziel des Umweltbundesamtes ist es, Maßstäbe für eine sichere Trinkwasserversorgung und Badegewässernutzung zu schaffen. Basis dafür ist eine langjährige Forschungstätigkeit über das Vorkommen von toxischen Cyanobakterien und Cyanotoxinen, Möglichkeiten ihrer Entfernung in der Trinkwassergewinnung sowie ihrer Vermeidung durch Ressourcenschutz.

Als CyanoCenter berät und unterstützt das Umweltbundesamt bei der Analyse und der gesundheitlichen Bewertung des Vorkommens möglicherweise toxischer Cyanobakterien, bei der Entwicklung und Optimierung von situationsangepassten Überwachungsprogrammen sowie bei der Entwicklung von Strategien zur Beherrschung ihres Vorkommens.

Normungsorientierte Leistungen

• Mitwirkung an der kontinuierlichen Fortentwicklung der WHO-Leitlinien für Trinkwasserqualität (Guidelines for Drinking-water Quality) zum Thema Cyanotoxine
• Mitwirkung an methodischen Normierungen (z. B. ISO Methode zur Microcystinbestimmung)
• Fortschreibung von Empfehlungen zu Cyanotoxinen (u.a. durch Beratung in den Trink- und Badewasserkommissionen des Umweltbundesamtes)

Wissenschaftliche Leistungen

• Forschung zur Klärung offener Fragen über toxische Cyanobakterien in Deutschland, z. B. zum Vorkommen des bislang in Deutschland weniger untersuchten Cyanotoxins Cylindrospermopsin, zur Bewertung weiterer, toxikologisch wenig charakterisierter Cyanobakterienstoffe (PEPCY) und zur Wirksamkeit der Langsamsand- und Uferfiltration bei  der Entfernung von Cyanotoxinen (NASRI, NOSTOTOX)
• wissenschaftliche Koordination von WHO-Fachmonographien, zurzeit zu den Themen „Toxic Cyanobacteria in Water” und „Protecting Surface Water for Health”

Nationale und internationale Zusammenarbeit

• Fachliche Beratung und wissenschaftlich-technische Unterstützung von Wasser- und Gesundheitsbehörden in Deutschland und in weniger entwickelten Ländern zum Vorkommen und Bewertung von Cyanotoxinen, zum Beispiel in Bangladesch
• Beteiligung an regelmäßig stattfindenden internationalen Konferenzen über toxische Cyanobakterien

Regularien zur Überwachung von Gewässern und Trinkwasser auf Cyanotoxine

Im Unterschied zu anderen Ländern (s.u.) hat Deutschland keine gesetzlichen Grenzwerte für einzelne Cyanotoxine festgelegt, denn hier genügen die geltenden allgemeinen Regularien in Kombination mit den WHO-Empfehlungen:

• Im Trinkwasser dürfen Stoffe nicht in Konzentrationen vorkommen, die ggf. gesundheitsschädlich sein könnten (siehe Trinkwasserverordnung, § 6); für Microcystine definieren die WHO Leitlinien für Trinkwasserqualität diese Konzentration mit dem vorläufigen Leitwert von 1 µg/L, und für Cylindrospermopsin lassen die vorhandenen toxikologischen Daten einen GOW von 1 µg/L ableiten.
• Für Badegewässer regelt § 8 die EU Badegewässerrichtlinie, dass bei Hinweisen auf Cyanobakterien eine „geeignete Überwachung” durchzuführen ist, um Gefahren für die Gesundheit „rechtzeitig zu erkennen” und unverzüglich „angemessene Bewirtschaftungsmaßnahmen zur Vermeidung einer Exposition” von Menschen zu ergreifen. Diese Anforderung setzen die Länder im Rahmen ihrer Badegewässerprofile um.

Die allgemein gehaltenen Aussagen dieser Regularien lassen hinreichenden Spielraum, um vor Ort die für die jeweilige Situation wirksamsten Maßnahmen zu treffen. Die Bausteine dafür sind Risikobewertung, Risikomanagement sowie ggf. eine gezielte Überwachung, insbesondere wenn im Gewässer Schlieren oder „Wasserblüten“ sichtbar werden bzw. in der Jahreszeit, zu der sie typischerweise auftreten.

Die Risikobewertung beginnt mit Screening-Untersuchungen um festzustellen, ob aufgrund der Bedingungen in dem Gewässer eine hohe Cyanobakterienbiomasse möglich oder wahrscheinlich ist und falls ja, welche Cyanobakterien im jeweiligen Gewässer vorkommen, ob sie Cyanotoxine produzieren und falls ja, ob Konzentrationsbereiche oberhalb der oben genannten Leitwerte zu erwarten sind. Ergeben sich daraus Hinweise auf ein Risiko, so gilt es, ein für die jeweilige Situation angepasstes Programm zur Überwachung auf Cyanobakterien und Cyanotoxine zu etablieren und ggf. für Akutsituationen kurzfristige Schutzmaßnahmen zu treffen – z. B. die vorübergehende Sperrung von Badestellen oder die Überprüfung und ggf. Optimierung der Trinkwassergewinnung und –aufbereitung. Zu einem nachhaltigen Risikomanagement gehören jedoch Maßnahmen, die an der Ursache des Problems ansetzen, d.h. Schutz und Bewirtschaftung der Gewässer so, dass ein Auftreten der (toxischen) Cyanobakterien minimiert wird.

Leistungen des CyanoCenters

Beratung

• zum Vorkommen von Cyanobakterien, insbesondere bei Vermutung von Cyanotoxinen,
• zur Bewertung des Gesundheitsrisikos,
• zum Risikomanagement und zu Maßnahmen zur Beherrschung des Risikos,
• zu Überwachungsstrategien, Screening-Programmen und analytischen Methoden.

Cyanotoxinanalytik und Bestimmung toxinproduzierender Cyanobakterien

• Qualitative und quantitative mikroskopische Bestimmung der Cyanobakterien,
• Cyanotoxinanalytik (Microcystine, Cylindrospermopsin und Anatoxin-a).

Informationen und Materialien

Weiterführende Informationen

• Leitfaden der Weltgesundheitsorganisation zu toxischen Cyanobakterien Toxic Cyanobacteria in Water

Risikobewertung, Risikomanagement, Regularien

• UBA-Empfehlung zum Schutz von Badenden vor Cyanobakterientoxinen
• PC-gestützte Anleitung zur Bewertung des Risikos

Internationale Bewertungen, Leitlinien und Regelungen

• Current Approaches to Cyanotoxin Risk Assessment, Risk Management and Regulations
  • 2012 edition
  • 2005 edition

Informationsmaterialien

• Was sollte ich wissen über: Giftige Cyanobakterien? - What should I know about Toxic Cyanobacteria? Vorlage für ein Faltblatt zur Aufklärung der Badegäste:
  
  • Deutsch: im Word-Format als Grundlage zur eigenen Gestaltung; im PDF-Format
  • Englisch: im Word-Format als Grundlage zur eigenen Gestaltung; im PDF-Format
• Flyer for health professionals and information centers in case of suspected poisoning
• Poster über Maßnahmen zur  wirksamen Reduktion des Cyanobakterienvorkommens durch Seensanierung

Analytik

• ISO 20179 (2005): Water Quality – Determination of microcystins – Method using solid phase extraction (SPE) and high performance liquid chromatography (HPLC) with ultraviolet (UV) detection
• Ringversuchsergebnisse zur Microcystinbestimmung