Expertise
Bioaerosole: Kleine Sache, große Wirkung
Marcus Clauß | 01.07.2022
In der Nutztierhaltung werden neben gasförmigen Emissionen auch luftgetragene Mikroorganismen wie Bakterien oder Schimmelpilze freigesetzt. Diese Bioaerosole stehen im Verdacht, die Gesundheit von Anwohnern im nahen Umfeld von Ställen zu beeinträchtigen. Dafür gibt es jedoch keine hinreichenden Belege, aber viele offene Fragen.
Während wir an der frischen Luft mit einem Atemzug lediglich einige wenige Bakterien einatmen, können es in großen Tierställen Millionen sein. Luftgetragene Bakterien sind aber nur ein kleiner Teil der sogenannten Bioaerosole. Diese bestehen aus einer komplexen Mischung verschiedener biologischer Komponenten, angefangen von einfachen organischen Molekülen mit Abmessungen im Nanometerbereich über Viren, Bakterien und Pilzsporen bis hin zu Pollen von 0,1 Millimeter Durchmesser sowie Tier- und Pflanzenresten unterschiedlicher Größe.
Dieser "biologische Staub" bildet meist größere Aggregate, in denen auch Geruchsstoffe oder Ammoniak gebunden sein können. Daher betrachten wir die Emissionen von Bioaerosolen immer "ganzheitlich" zusammen mit Staub, Ammoniak und Gerüchen.
Alte Aufzeichnungen aus dem antiken Ägypten oder dem mittelalterlichen Europa belegen ein frühes Wissen darüber, dass Bioaerosole die Atemwegsgesundheit von Tieren im Stall und den dort arbeitenden Menschen beeinträchtigen können. Zum Beispiel empfahl Olaus Magnus, Erzbischof von Uppsala, im Jahr 1555 den Landwirten, die Kehle mit Bier zu reinigen.
Über die Abluft gelangen die Bioaerosole auch nach außen und in die nahe Umgebung. Besonders bei Anlagen mit zehntausenden Tieren könnten diese Emissionen im nahen Umfeld der Ställe zu gesundheitlichen Problemen führen. Es gibt allerdings noch keine hinreichenden Belege, dass Anwohner gefährdet sind, dafür aber noch viele offenen Fragen, denen sich das Institut für Agrartechnologie auch zukünftig widmen wird.
Bilder sagen mehr als tausend Worte
Wir setzen verschiedene Methoden ein, um die Besonderheiten der Partikel sichtbar zu machen. Weil die meisten Bestandteile der Bioaerosole sehr klein sind, wie z. B. Bakterien, Pilzsporen und Pollen, arbeiten wir mit verschiedenen Mikroskopen. Uns interessiert nicht nur die äußere Erscheinung der Bioaerosole, die unter dem Rasterelektronenmikroskop besonders gut zu sehen ist. Wir haben auch fluoreszenzmikroskopische Methoden entwickelt, um quasi in die Partikel hineinschauen und deren inneren Aufbau sichtbar machen zu können.
REM-Aufnahmen
Mit dem Rasterelektronenmikroskop können Objektoberflächen mit hoher Tiefenschärfe abgebildet werden. Die maximale Vergrößerung beträgt hier bis zu 100.000-fach. Die Nachkolorierung der Graustufenbilder am Computer erlaubt es, die verschiedenen Partikel besser zu unterscheiden.
Der Farbcode:
Braun = Filtermaterial; Orange = Pilzsporen; Gelb = Pilzhyphen; Grün = Partikel pflanzlichen Ursprungs; Rot = Partikel tierischen Ursprungs; Magenta = Bakterien; Blau = Undefinierte Partikel
Durchlichtmikroskopie
Bei der Durchlichtmikroskopie strahlt das Licht durch die Probe hindurch. Dieses Verfahren ist besonders gut geeignet, um Schimmelpilze und Pollen zu identifizieren. Bakterien können damit nicht so gut betrachtet werden, da sie selbst fast durchsichtig erscheinen. Die maximal sinnvolle Vergrößerung liegt bei etwa 1000-fach.
Fluoreszenzmikroskopie
Bei der Fluoreszenzmikroskopie werden Farbstoffe selektiv in oder an Mikroorganismen gebunden. Bestrahlt man sie mit UV-Licht, leuchten diese von Innen heraus und heben sich von den umgebenden Partikeln ab. So kann man auch den inneren Aufbau von Bioaerosolpartikeln untersuchen.
