Staub & Keime Flashcards
Wie ist die chem. Zusammensetzung von Luft?
Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase (Co2..)
Was sind Bioaerosole?
sind Aerosole mit Partikeln biologischen Ursprungs bzw. mit
biologischer Aktivität, welche Lebewesen beispielsweise durch infektiöse,
allergene oder toxische Prozesse beeinflussen können
Nenne die Hauptwirkungen des Stallstaubes
• Belastung der Tiere und mechanische Reizung des Respirationstraktes und der
Lidbindehäute mit der Folge der Verringerung der Abwehr
-> z.B. Verschlechterung der Symptomatik bei Tieren mit Grunderkrankung unabhängig von Staubart
-> Wegbereiter für bakterielle und virale Infektionen
Hauptwirkungen des Stallstaubes
I.A.D. (inflammatory airway disease)
->
dauerhafte Entzündung der Atemwege durch
unspezifische Reize
• Träger von pathogenen Mikroorganismen bzw. einer
sehr hohen Menge nichtpathogener Mikroben
• chemische Staubwirkung über Allergisierung bzw.
Schadstofftransport im Staub
• Staub als Verschmutzungsfaktor der Haltungs- und
Lüftungseinrichtungen
• Staub als Emissionsfaktor aus der Tierproduktion (einschließlich Staub als Träger von Geruchsstoffen)
• Belastung des Stallpers
Wie unterteilt man die Stäube?
Einteilung der Stäube • nach ihrer Herkunft (organisch, anorganisch) • nach ihren stofflichen Wirkungen auf den Organismus (inert, allergen, pyrogen, toxisch, kanzerogen) • nach Partikelgrößen (lungengängig (< 5 µm), nicht lungengängig)
• Einteilung (Norm EN 481 (ISO 7708):
einatembarer Staub (E-Staub) alveolengängiger Staub (A-Staub)
Clearance Nenne Abwehrmechanismus(A) & dazugehörig Eliminierbare Noxe (EN)
Abwehrmechanismus(A) Eliminierbare Noxe (EN)
Haare am Naseneingang,Krümmung/Windungen der
Nasenmuschel (A) ->Partikel mit einem Durchmesser >10µm (EN)
Mukoziliäre Clearance (Trachea, Hauptbronchien) (A) ->
Unlösliche Partikel >5 µm (Staub) (EN)
Phagozytose durch Alveolarmakrophagen (A) ->
Alveolengängige Partikel < 5 µm (EN)
Absorption in bronchiale Blutgefäße (Lymphsystem, systemische Immunabwehr) (A) -> Lösliche Agenzien (z. B Gase) Infektionserreger, Partikel < 5 µm durch Diffusion (EN)
Freie Antikörper, Immunzellen und Mediatoren im tracheobronchialen Lumen (A) -> Abfangen von Infektionserregern und Allergenen vor einer pulmonalen
Resorption (EN)
Nenne Staubquellen in der Tierhaltung
Futter, v.a. Heu; Einstreu; Außenluft; Fäkalien; Tiere (Schuppen, Federn..)
Durchschnittlicher Stallstaub ist ein Gemisch aus?
- 70,8 % Proteinen
- 11 % Kohlenwasserstoffen
- 10 % Asche
- 4,8 % Fett
- 4 % Wasser und
- 3,4 % Zellulose
Nenne Faktoren der Staublast
Menge und Zusammensetzung des Staubes beeinflusst durch:
• Standortwahl
• Tierart
• Haltungsform (z.B. Offenställe vs Innenboxen)
• Belegdichte (z.B. pro Pferd mind. 35 m3 Luftraum)
• Art und Konsistenz des verwendeten Futtermittels (z.B. Heu, TrockenfütterungNassfütterung, Mehl-Schrot-Pellets)
• Art der Einstreumaterialien à Staubfreies Einstreumaterial (Torf oder ausgeblasene
Hobelspäne)
• Reinigungsmanagement à Staubintensive Arbeiten bei leerem Stall, täglich Misten,
Maschinen (z.B. Haferquetsche) außerhalb des Stalles
• Luftfeuchtigkeit à Feuchthalten der Stallgänge + Luftbefeuchtung
• Lüftungstechnik (gute Ventilation wichtigster Faktor der Staubeliminierung)
• Insekten und Vögel à Fernhalten von dem Stall
Womit ist die Stallstaubeleminierung zu ermöglichen?
• Andere Möglichkeiten:
Filterung
Ionisierung
Verbrennung
Nenne Methoden der Staubmessung
Hauptmessmethoden: • gravimetrische Messung • Berghoff-Methode: passives Sammeln • Kaskaden-Impaktor zur fraktionierten Sammlung von PM 10 und PM 2,5
Optische Verfahren
Filtration
Gravimetrische Auswertung Beladener Filter
belegter Filter
Nenne Staubinhaltsstoffe bzw. an Staub gebundene Stoffe
• Mikroorgansimen
• Endotoxine
• Mykotoxine
• Antibiotika
• Glucane
• Desinfektionsmittelreste
• MVOC (microbial, volatil organic compounds)
• Mikroorgansimen: Viren, Bakterien, Pilze, Parasiten (+Exkremente)
-> Staub entscheidender Vektor für verschiedene Krankheitserreger für Tiere und Stallpersonal, 80% an Partikel gebunden und bilden Cluster
Nenne Luftgetragene Bakterien in Tierställen
• überwiegend Staphylokokken (60%) und Streptokokken (30%) (Hartung 1998)
- > Rest: Pilze, Sporenbildner u.a.
- > Anteil von Enterobakterien < 1%, labil
Was muss man über Schimmelpilze in der Stallluft wissen?
• weit verbreitete Bodenbewohner
• sehr gutes Wachstum bei feuchter Umgebung und in breitem
Temperaturbereich
• vegetative und generative Phase
-> Sporenbildung (dicke Zellwände aus Chitin)
• anspruchslos
• Verbreitung über Sporen, Sporenaggregate und Hyphen -> meist an Staub gebunden
• Sporen unterschiedliche Flugfähigkeit
Nenne die Gesamtkeimzahlen in der Stallluft
Tierart KBE/m3 Stallluft Rind 103 – 106 Schwein 103 – 107 Broiler 105 – 107 Legehennen (Käfig/Boden) 104 – 107(9)
Nenne Luftgetragene Viren, sowie deren Material
Übertragung verschiedener Viren über die Luft bekannt
Bsp.: Maul-und-Klauenseuche
Vesiculäre Schweinekrankheit
Aujeszky-Krankheit
Porcines Respiratorisches Coronavirus
Influenza
Newcastle Disease
• können aus festem/flüssigem virushaltigem
Material oder direkt in die Luft abgeben werden
• häufig auch an Staub gebunden
behüllte Viren unbehüllte Viren
unterschiedliche Stabilität in der Luft
• im Allgemeinen behüllte Viren niedrigere Stabilität
• unterschiedliches Verhalten bei unterschiedlichen Luftfeuchten
• Stressfaktoren schädigen Infektiösität
• ABER: jedes Virus verhält sich individuell
Nenne Bsp. für Luftgetragene Erreger im Pferdestall
•Streptococcus equi: Druse (Entzündung der Schleimhäute, Vereiterung regionäre
Lymphknoten)
•Rhodococcus equi: eitrige Pneumonie Fohlen
Isolierung aus Einstreumaterialien
• andere bakt. Erreger Atemwegserkrankungen: Streptococcus zooepidemicus
Streptococcus pneumoniae
Actinobacillus equuli
• Influenza-A-Viren: hochkontagiöse Allgemeinerkrankung mit Manifestation
im Atmungstrakt
• Equines Arterivirus: respiratorische Symptome, „pink eye“, Ödeme, Abort
• Equines Herpesvirus: Rhinopneumonitis v.a. bei jungen Pferden
Nenne Erkrankungen durch luftgetragene Erreger im Pferdestall
• RAO (recurrent airway obstruction)
-> multifaktoriell: infektiöse Agenzien (Bakterien, Viren, Lungenparasiten)
Umweltantigen (Sporen, Pollen, Milben, Staub)
chemisch-physikalische (Schadgase, Staubpartikel)
-> vermehrt bei Pferden in Stallhaltung (Robinson 2001)
• Luftsackmykose
-> Entzündung des Luftsackes durch Aspergillus, Penicillium und Candida
-> diphteroid-nektrotisierend
• Lungenmykose
-> meist durch Aspergillus
-> oft bei Immunsuppression
• Mykotische Infektionen der Nasenhöhlen
Nenne Einflüsse auf die Überlebensfähigkeit von luftgetragenen Mikroorganismen
Stressfaktoren(S) Zelluläre Zielmoleküle (ZZ)
Relative Luftfeuchte und Temperatur(S) -> Membran-Phospholipide, Proteine (ZZ)
Sauerstoff (S) ->Phospholipide ,Proteine (ZZ)
Ozon (S)-> Phospholipide, Proteine, Nukleinsäuren (ZZ)
(Open air Factor)(S)-> (Phospholipide, Proteine,
Nukleinsäuren) (ZZ)
UV-, Röntgen- und y-Strahlung(S)-> Phospholipide, Proteine, Nukleinsäuren (ZZ)
Luftbeimischungen wie Nitrose Gase,
SO2, CO, Blei- und Schwermetallverbindungen, Öl- und Kraftfahrzeugabgase (S)
Staubinhaltsstoffe bzw. an Staub gebundene Stoffe
Nenne alles was du über Endotoxine wissen musst
• Endotoxine sind Bestandteil der äußeren Zellmembran (OM = outer membrane) von gramnegativen Bakterien oder Blaualgen • Zusammenhang zu COPD (Rade und Kamphues 1999) • antigenunabhängige Entzündungen • Verstärkung vorhandener Entzündungen Größe: 30-40nm v.a. an Staub gebunden Schweinestall: 100µg/g Staub Pferdestall: 285µg/g Staub
Staubinhaltsstoffe bzw. an Staub gebundene Stoffe
Nenne alles was du über Myotoxine weißt
• Mykotoxine
sog. sekundäre Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen
diese Substanzen nicht bei allen Organismen zu finden
Funktion der Mykotoxinbildung im Stoffwechsel der Pilze bisher nicht bekannt
Mykotoxine sind weitgehend hitzestabil
-> Wirkung bei Inhalation unbekannt, Beteiligung an Atemwegserkrankungen möglich
BEISPIEL: Bioaerosole in der Pferdehaltung - Maßnahmen
• v.a. Heu spielt in Praxis oft große Rolle als Emissionsquelle für Staub und
staubgebundene Stoffe
-> durch Wässern des Heus Reduktion der Staubinhalation um Faktor 30 (Raymond 1997)
-> komplette Durchnässung wichtiger als Länge (CLARKE und MADELIN 1987)
-> komprimierte Ballen müssen länger einweichen, ca. 30 min ausreichend (HAAKE 1992)
-> Alternativen zum eingeweichtem Heu: pelletiertes Rauhfutter, Silage
• Lagerung von Heu und Stroh in Abstand zu Stall, Abwurfhöhe
• bei Zerkleinerung von Futter (Schroten Getreide, Häckseln von Heu und Stroh)
höhere Staubentwicklung (Rade und Kamphues 1999)
• kurzfristig starker Anstieg der Feinstaubentwicklung bei Einschütten des Kraftfutters
à Zusatz von Wasser
à Haferreinigungsanlage (Staubreduktion bis 75% Haake 1992)
• Entfernen der Pferde beim Misten und Einstreuen (Haake 1992)
• (Ersatz von Stroh durch Späne) (Woods 1993)
• bei Nasskehren der Stallgasse Reduktion der Feinstaubentwicklung um Faktor 10
Silage als Alternative zum Heu?
- weniger inhalierbare Partikel als Heu (SCHÜTZ und SASSE, 1998)
- Höherer Feuchtigkeitsgehalt spielt Rolle (VANDENPUT et al. 1997)
- Schimmelgefahr nach Anbruch der Packung (Clarke 1987)
- bei erkrankten Pferden Verringerung des Tracheobronchialsekrets (Schütz 1999)
- Verträglichkeit???
Wann und wie wurden Erste Messungen zum Staub durchgeführt?
„Die in der Atmosphäre vorhandenen organisierten
Körperchen“
• erste Messungen mit Baumwollfilter 1861
• später (1882) mit Erfindung des Nähragars
Luftkeimsammlung durch Sedimentation
Welche Sammelmethoden für Staub gibt es?
- Sedimentation
- Impaktion
- Impingment
- Filtration
- Elektropräzipitation
Definiere : Physikalische Sammeleffizienz
Das Vermögen des Probenahmegerätes, in der Luft schwebende Teilchen mit einer spezifischen Größe zu sammeln.
Wird bestimmt aus dem Produkt des Erfassungsgrades des Einlasssystemes und dem Abscheidegrad des Abscheidesystems.
Definiere: Biologische Sammeleffizienz
Die biologische Sammeleffizienz charakterisiert den Einfluss der Sammelmethode auf die Überlebensfähigkeit sowie die qualitative
und quantitative Zusammensetzung der gesammelten
Zellen/Zellaggregate. Die biologische Sammeleffizienz ein und desselben Sammlers kann für verschiedene Mikroorganismenarten unterschiedlich sein.
Aus Statuspapier der VDI und DIN Arbeitskreise aus der Kommission Reinhaltung der Luft
-> Verhältnis luftgetragener vitaler Mikroorganismen
zu kultivierbaren Mikroorganismen nach Sammlung
Was passiert bei der Sedimentation?
• Ablagern von Teilchen unter dem Einfluss der Gewichtskraft
Was passiert bei der Impaktion?
Sammlung luftgetragener Teilchen, die durch eine Düse oder einen Schlitz beschleunigt und auf einer
Oberfläche durch die Massenträgheit abgeschieden werden.
• durch Düsen- bzw. Sieblochdurchmesser wird „cut-off-size“ bestimmt
Was passiert bei der Filtration?
Sammlung von in einem Gas oder einer Flüssigkeit schwebenden Teilchen
durch die Durchströmung eines porösen Mediums.
Definiertes Luftvolumen wird durch einen Filter gesaugt
Die Partikel werden durch Trägheitsabscheidung, Diffusion, Adsorbtion oder
elektrostatische Anziehung auf dem Filter abgelagert.
Was passiert beim Impingement ?
„Auswaschung“ à in Luft enthaltene Partikel werden in
Sammelflüssigkeit abgeschieden
- Definiertes Luftvolumen mit hoher Geschwindigkeit über eine Kapillare
(„kritische Drüse“) in die Sammelflüssigkeit
- Der Abscheidungsgrad hängt in charakteristischer Weise von der
Partikelgröße und der Luftgeschwindigkeit ab, mit der die Partikel auf
die Luft-/ Wasser- Grenzschicht auftreffen.
Nenne - Schritt 1 - des Indirekten Nachweisverfahren
- Sammlung in physiologischen Flüssigkeiten (Impinger)
- Sammlung auf auflösbaren Filtern (Gelatinefilter)
und Verbringung in geeignetes Medium (z.B. physiologische Kochsalzlösung:
0,9 %ige Saline mit 0,01 % Tween 80) - Sammlung mit Filtern von denen die Keime in Flüssigkeiten
„abgeschwemmt/gelöst werden können (Polycarbonatfilter)
Ablösung der Keime in geeignetes Medium (z.B. physiologische
Kochsalzlösung: 0,9 %ige Saline mit 0,01 % Tween 80)
Nenne - Schritt 2 - des Indirekten Nachweisverfahren
- Anlegen einer Verdünnungsreihe
- Ausplattieren auf Selektivnährmedien
- Zählung geeigneter Verdünnungsstufen und Berechnung der Keimzahl
bezogen auf (Luft-)Probenahmevolumen, Probenmenge (Flüssigkeit)
und Verdünnungsstufe
Indirekte Nachweisverfahren
Wie funktioniert der Virusnachweis ?
• Verbringen der Probenflüssigkeit auf ein geeignetes Zellmedium (für
jedes Virus individuell)
à je nach gesuchtem Virus muss Zellsystem vorher ausgewählt
werden
Wahl des Nährmediums Isolierung
Schimmelpilze: Dichloran-Glycerin (DG 18) Bakterien: CASO Agar Aktinomyceten: Aktinomycetendifferential-Agar Glycerin-Arginin-Agar
Wahl der Kultivierungstemperatur
Welche Temperatur brauchen welche Mikroorganismen?
psychrophile Mikroorganismen 5°C • mesophile Mikroorganismen 25°C (typische Umweltkeime) • (potentiell) humanpathogene 37°C Mikroorganismen • thermophile Mikroroganismen >45 °C (typisch für Charakterisierung von Kompostierungsanlagen)
Wie funktionieren Direkte Nachweisverfahren
- ohne Kultivierung -?
Sammlung auf Filter oder direkt auf Objektträger
Nachweis: Lichtmikroskopie
Fluoreszensmikroskopie (Acridin-Orange, DAPI)
„molekularbiologische Methoden“ (Gensonden)
„immunologische Methoden“
Vorteil: Nachweis lebensfähiger und toter biologischer
Partikel
Wie funktionieren Direkte Nachweisverfahren
- mit Kultivierung -?
- Belegte Filter werden direkt auf einen Nährboden aufgebrachte
(Bsp. MD-8/Sartorius,
Sammelkopf GSP
Zelluloseester-;
Zelluloseacetat-;
Zellulosenitratfilter) - Luftgetragene Partikel werden direkt auf den Nährboden abgeschieden
(Bsp. Andersen Kaskadenimpaktor, SAS, RCS, MAS)
Nenne Vor-& Nachteile vom Direkten& Indirekten Verfahren zur Messung von Staub
Direkte Verfahren (basierend auf Kultivierungstechniken)
Vorteile:
• Nachweis geringer Keimmengen möglich
• evtl. geringerer Sammelstress bei direkter Beaufschlagung der Nährbodenoberfläche
• (meist) geringere Sammelzeiten
Nachteile:
• maximaler Messbereich 104 KBE (105 mit Einschränkungen)
Indirekte Verfahren Vorteile: • unbegrenzte obere Nachweisgrenze • gleichzeitige Kultivierung verschiedener Mikroorganismen (Verwendung von Selektivnährmedien) Nachteile: • untere Nachweisgrenze bei 103 KBE (ohne Anreicherung) • bei differenzierter Auswertung werden seltene Arten auf niedrigen Verdünnungsstufen nicht erfasst
Nenne Einflüsse auf die Interpretation/Vergleich von Ergebnissen der „Bioaerosol“-Sammlung
• Art der Belastungssituation (worst case, Normalbetrieb)
• Unterschiede bei den meteorologischen Verhältnissen
• Verwendung verschiedener Sammeltechniken
-> Sedimentation: kein Bezug zur Zeit, größere Partikel bevorzugt
-> Impingement: sehr schonendes Sammelverfahren,
Mindestkeimgehalt
-> Impaktion: Sammelstress, Überladung
-> Filtration: Sammelstress
• Position im Stall
• Verwendung unterschiedlicher
Kultivierungsbedingungen
