Behördenbezeichnung mit Staatswappen: Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit

Bioaerosole

Bioaerosole sind alle im Luftraum befindlichen Ansammlungen von Partikeln, denen Pilze (Sporen, Konidien, Hyphenbruchstücke), Bakterien, Viren und/oder Pollen sowie deren Zellwandbestandteile und Stoffwechselprodukte (z. B. Endotoxine, Mykotoxine) anhaften bzw. diese beinhalten oder bilden (VDI 4253 Blatt 2).

Die im Bioaerosol enthaltenen Mikroorganismen kommen in der Außenluft in unterschiedlichen Konzentrationen vor und können nach inhalativer Aufnahme entsprechender Dosen sehr unterschiedliche teils humanpathogene Wirkungen haben. Sie können, je nach Zusammensetzung des mikrobiell kontaminierten Aerosols, die Gesundheit des Menschen durch allergische, toxische oder infektiöse Wirkmechanismen beeinträchtigen:

  • Im Bioaerosol enthaltene Allergene, die über den Luftpfad verbreitet werden, sog.. Inhalationsallergene, können natürlicherweise in Pollen, Hausstaubmilben, Tierepithelien oder Schimmelsporen vorkommen.
  • Bakterien und Schimmelpilze können durch ihre aerogen übertragbaren Zellwandbestandteile und Stoffwechselprodukte (Endotoxine bzw. Mykotoxine) auch reizend und toxisch wirken.
  • Bestimmte Bakterien und Schimmelpilze sowie Viren in der Einatemluft können Infektionen auslösen.

An bestimmten Arbeitsplätzen beispielsweise in der Landwirtschaft, im Abfallbereich oder Abwasserbereich kann bei erhöhten Konzentrationen im Bioaerosol eine aerogene Belastung gegeben sein.
Erkenntnisse über ein gehäuftes Auftreten von Atemwegserkrankungen bei entsprechend exponierten Beschäftigten liegen aus der Arbeitsmedizin vor (Herr, Bittighofer et al. 1999; Radon and Nowak 2003; Bunger, Schappler-Scheele et al. 2007). Aus der Umweltmedizin sind beispielsweise auch Atemwegserkrankungen bei Anwohnern im Umfeld von großen Tierhaltungsanlagen (Heederik et al., 2011; O´Connor et al., 2017; Douglas et al., 2018) und Verdunstungsrückkühlanlagen bekannt. Bei Letzteren kann eine Infektionsgefährdung durch Einatmen von Legionellen-haltigem Aerosol aus der Abluft solcher Anlagen gegeben sein.

Neben Atemwegserkrankungen wie Asthma, einer exogen allergischen Alveolitis, chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen (COPD) sowie Lungenentzündungen wie einer Legionellose kann es in Einzelfällen auch zu schweren systemischen Infektionen kommen wie beispielsweise bei einer Aspergillose und einer seltenen, als Berufskrankheit anerkannten Hantavirus-Infektion (Herr, Endrich et al. 2011).

Die Bewertung der gesundheitlichen Risiken bei Exposition gegenüber mikrobiell kontaminierten Aerosolen in der Umwelt stellt ein relevantes medizinisches aber auch methodisches Problem dar. Die vielfältigen Bemühungen um Orientierungshilfen bei der Beurteilung des Gefährdungspotentials von Bioaerosolimmissionen zeigen, dass aktuell ein großer Handlungsbedarf besteht, insbesondere im Rahmen von Genehmigungsverfahren von bioaerosol-emittierenden Betrieben wie Abfall-, Kompostierungs- und Entsorgungsanlagen oder Tierhaltungsanlagen.
Bislang sind keine gesundheitsbezogenen Grenzwerte für Bioaerosolimmissionen verfügbar. Es wird in absehbarer Zeit nicht möglich sein, geeignete umweltepidemiologische Studien und Untersuchungen durchzuführen, die es ermöglichen, Expositions-Wirkungsbeziehungen für anlagenspezifische Bioaerosole zu beschreiben.

Die Ermittlung von Expositions-Wirkungs-Beziehungen und Wirkungsschwellen für Bioaerosole aus wissenschaftlichen Studien war Ziel des Projektes GABi (Gesundheitsbasierte Ableitungswerte für Bioaerosole) am LGL. Im Rahmen eines systematischen Reviews folgte eine Zusammenführung der Gesundheits- und Expositions-Messparameter aus bisherigen Studien. Die wirkungsbezogenen Beurteilungswerte wurden nach anerkannten Kriterien und Standards abgeleitet, die z. B. in der Toxikologie zur Abschätzung eines gesundheitlichen Risikos Anwendung finden. Da für viele Krankheitserreger oft nicht genügend geeignete umweltepidemiologische Studien vorliegen, musste für die Ableitung von wirkungsbezogenen Werten für die Allgemeinheit (Außenluft oder Innenraumluft) auf Untersuchungen an Arbeitsplätzen zurückgegriffen werden. Ein solches Vorgehen ist in der Toxikologie für Gefahrstoffe üblich. Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit verschiedenen Experten durchgeführt.
Eine klare Dosis-Wirkungsbeziehung zwischen der Luftkonzentration von spezifischen humanpathogenen Bestandteilen eines Bioaerosols, der Expositionsdauer und gesundheitsrelevanten Effekten ergab sich weder für den Bereich der Arbeitsmedizin noch für den der Umweltmedizin. Dies liegt im Wesentlichen an drei Fallstricken:

  1. an fehlenden (sehr aufwändigen) spezifischen umweltmedizinischen Studien
  2. der Vielfalt der in Frage stehenden Mikroorganismen und gesundheitlichen Endpunkten
  3. der Relevanz der individuellen Prädisposition für die Auslösung des gesundheitlichen Effekts.

Letzteres betrifft z. B. bzgl. der Allergieauslösung einen nicht geringen Teil der Bevölkerung.

Die möglichen gesundheitlichen Wirkungen von Bioaerosolen rechtfertigen es aus Sicht der Vorsorge, im Umfeld von Anlagen für die entsprechenden humanpathogenen Arten von Mikroorganismen im Aerosol Maximalkonzentrationen in der Außenluft zu fordern, die nicht wesentlich über der natürlichen ortsüblichen Hintergrundkonzentration liegen, an die der Mensch üblicherweise angepasst ist. In Deutschland existieren bereits Richtlinien, wie die VDI-Richtlinie 4250 Blatt 1 sowie der Bioaerosol-Leitfaden der Länderarbeitsgemeinschaft Immissionsschutz (LAI), die Empfehlungen bzw. Orientierungshilfen für eine umweltmedizinische Bewertung von Bioaerosolimmissionen geben.