Bachelorarbeit, 2010
47 Seiten, Note: 1,7
1. Einleitung
1.1 Hintergrund
1.2 Viren
1.2.1 „Pepper mild mottle virus“
1.2.2 Adenovirus
1.2.3 Polyomavirus
1.3 Phagen
1.3.1 Somatische Coliphagen
1.4 Bakterien
1.4.1 E. coli.
1.4.2 Enterokokken
1.5 Abwasser und die Rolle der Kläranlagen
1.5.1 Die Kläranlage Bochum Ölbachtal
2. Ziel dieser Arbeit
3. Material und Methoden
3.1 Listen der verwendeten Laborausrüstung
3.2 Arbeitsmethoden
3.2.1 Analyse der Wasserproben
3.2.2 Analyse der Schlammproben
3.2.3 Analyse der Lebensmittelproben
3.2.4 Analyse der Stuhlproben
3.2.5 MPN-Test
3.2.6 Phagenplaquetest
3.2.7 Extraktion
3.2.8 Quantitative Real Time-PCR (qRT-PCR)
4. Ergebnisse
4.1 Abwasserproben
4.2 Lebensmittelproben
4.3 Stuhlproben
5. Diskussion
5.1 Abwasserproben
5.1.1 Humanpathogene Viren
5.1.2 somatische Coliphagen
5.1.3 E. coli und Enterokokken
5.2 Lebensmittelproben
5.3 Stuhlproben
Diese Arbeit untersucht die Effektivität der Abwasseraufbereitung in der Kläranlage Bochum-Ölbachtal hinsichtlich der Reduktion humanpathogener Viren, insbesondere des als Indikator diskutierten „pepper mild mottle virus“ (PMMoV), und analysiert dabei ergänzend bakterielle Parameter sowie die Interaktion der Viren mit Klärschlamm.
1.1 Hintergrund
Humanpathogene Viren, wie z.B. humane Adenoviren (HAdV) oder humane Polyomaviren (HPyV) konnten in den letzten Jahren in unterschiedlichen Arten von Oberflächengewässern, wie Flüssen, Seen (Hamza et al., 2009b) und Badegewässern (Abdelzaher et al., 2010; McQuaig et al., 2006; Silva et al., 2010) nachgewiesen werden Der Haupteintragspfad dieser Viren ist Abwasser (Pusch et al., 2005). Außerdem können humanpathogene Viren auch durch die auf den Feldern ausgebrachte Gülle und anschließende heftige Regenfälle in die Gewässer eingeschwemmt werden (Mattison et al., 2007; Rose et al., 2001). Der zuletzt erwähnte Aspekt ist nur schlecht zu erfassen bzw. zu kontrollieren. Von dem Abwasser jedoch ist bekannt, dass es hohe virale Konzentrationen von bis zu 10^4 Genomäquivalenten pro Liter enthalten kann (Bofill-Mas et al., 2000; Katayama et al., 2008).
Doch obwohl über die verschiedenen Reinigungsstufen der Kläranlagen die Konzentrationen an humanpathogenen Viren um bis zu fünf log-Stufen (Albinana-Gimenez et al., 2009a), durchschnittlich um 50 bis 90 % verringert werden können (Okoh et al., 2010) und obwohl die Methoden zur Abwasseraufbereitung über die Jahre stetig verbessert wurden, sind auch heutzutage angewandte Abwasseraufbereitungssysteme oft nicht leistungsfähig genug, um die große Anzahl an Bakterien und Viren aus dem Abwasser zu beseitigen. Dies wird von der Tatsache gestützt, dass Viren auch in Schönungsteichen (die letzte Stufe vor der Einleitung in den Fluss) nachgewiesen werden konnten (Fong et al., 2010; Locas, 2010; Petrinca et al., 2009; Victoria, 2010).
1. Einleitung: Beschreibt die Problematik humanpathogener Viren in Gewässern und diskutiert PMMoV als potenziellen Indikatorparameter.
2. Ziel dieser Arbeit: Formuliert die Untersuchung der viralen Reduktionsraten in der Kläranlage sowie die Analyse der Nachweiskette von PMMoV als zentrales Forschungsziel.
3. Material und Methoden: Detailliert die Laborausrüstung, die VIRADEL-Aufkonzentrierung, die Analytik mittels qRT-PCR sowie die Testverfahren für Bakterien und Phagen.
4. Ergebnisse: Präsentiert die quantitativen Daten zur Virenkonzentration in verschiedenen Klärstufen, Schlammproben und Lebensmitteln sowie statistische Auswertungen.
5. Diskussion: Interpretiert die Ergebnisse hinsichtlich der Kläranlageneffizienz, der Vireninteraktion mit Klärschlamm und der Eignung von PMMoV als Indikator.
Abwasseraufbereitung, Kläranlage, humanpathogene Viren, Pepper mild mottle virus, PMMoV, Adenovirus, Polyomavirus, somatische Coliphagen, Escherichia coli, Enterokokken, Viralschlammausbeute, qRT-PCR, Wasserqualität, Indikatorparameter, Lebensmittelsicherheit.
Die Arbeit untersucht, wie effektiv eine Kläranlage Viren und Bakterien aus Abwasser entfernt, und evaluiert, ob das Pflanzenvirus PMMoV als Indikator für fäkale Verunreinigungen dienen kann.
Die zentralen Themen umfassen die Viren-Analytik (HAdV, HPyV, PMMoV), bakterielle Indikatoren (E. coli, Enterokokken), die Rolle von Kläranlagen bei der Viruselimination und die Untersuchung von Lebensmitteln als mögliche Infektionsquelle.
Das Hauptziel ist die Untersuchung der Konzentrationsreduktion humanpathogener Viren in den Reinigungsstufen einer Kläranlage und der Nachweis der Nachweiskette von PMMoV von Lebensmitteln über den Menschen ins Abwasser.
Zur Aufkonzentrierung der Proben wird das VIRADEL-Verfahren genutzt. Die Quantifizierung erfolgt primär mittels quantitativer Real Time-PCR (qRT-PCR), ergänzt durch MPN-Tests für Bakterien und Phagenplaquetests.
Der Hauptteil gliedert sich in die methodische Beschreibung, die Darstellung der Messergebnisse für Abwasser-, Schlamm- und Lebensmittelproben sowie deren wissenschaftliche Diskussion und statistische Auswertung.
Wichtige Begriffe sind unter anderem PMMoV, Abwasseraufbereitung, humane Adenoviren, Klärschlamminteraktion und virale Indikatorparameter.
Die Studie zeigt, dass eine signifikante Menge der untersuchten Viren mit dem Klärschlamm interagiert, was erklärt, warum die Konzentrationen im gefilterten Abwasser im Vergleich zum Schlamm um mehrere log-Stufen niedriger ausfallen können.
In allen untersuchten Lebensmittelproben der Mensa konnte PMMoV nachgewiesen werden, wobei insbesondere Salatdressing und Schlangengurken hohe Viruskonzentrationen aufwiesen.
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