BIOLOGISCHE SCHADSTOFFE: BESTANDTEILE, ARTEN UND FOLGEN - UMGEBUNG - 2025

Die biologischen Kontaminanten sind jene lebenden Organismen oder Produkte, die aus diesen eindringenden Mitteln stammen und vom Menschen unerwünschte Wirkungen hervorrufen. Organismen, die Teil aller bekannten taxonomischen Gruppen sind, wie Bakterien, Archaeen, Protisten, Pilze, Pflanzen und Tiere, können als biologische Kontaminanten wirken.

Diese Schadstoffe wirken sich im Allgemeinen auf die Umwelt aus und verursachen Probleme für Boden, Wasser, Luft, Lebensmittel, Infrastruktur und Arbeitsräume. Unkrautpflanzen, pathogene Pilze und Nematoden kommen in landwirtschaftlichen Böden vor, während pathogene Bakterien und Protisten eine ernsthafte Bedrohung für die öffentliche Gesundheit im Wasser darstellen.

Struktur des Influenzavirus (Grippe), einer weit verbreiteten biologischen Kontaminante.

Luft ist auch ein Medium, das anfällig für biologische Kontamination ist, sowie ein effizientes Mittel zum Transport von Schadstoffen. In der Luft befindliche Viren, Bakterien und Pilzsporen werden über weite Strecken transportiert.

Andererseits kontaminieren Organismen wie Bakterien, Protozoen, Pilze, Insekten und Säugetierausscheidungen Lebensmittel und Trinkwasser. Ebenso gibt es biologische Kontaminanten in Arbeitsumgebungen, Bildungszentren, Gesundheitszentren und Heimen.

Das Vorhandensein biologischer Schadstoffe führt zu Problemen der öffentlichen Gesundheit, die wirtschaftliche Verluste bei der Prävention und Sanierung bedeuten. Die Lebensmittelproduktion wird auch durch biologische Schadstoffe beeinflusst, die die Ernte beeinträchtigen oder bereits verarbeitete Lebensmittel beeinträchtigen.

Bestandteile biologischer Verunreinigungen

Biologische Schadstoffe bestehen aus lebenden Organismen und aus Produkten, die aus ihrem Stoffwechsel stammen. Unter den lebenden Organismen sind alle biologischen Königreiche vertreten, und bei Stoffwechselderivaten fallen Toxine und Stoffwechselabfälle (Kot und Urin) auf.

- Lebende Organismen

Virus

Obwohl Viren im engeren Sinne nicht zur Definition des Lebens passen, werden sie normalerweise in diesem Bereich berücksichtigt. Viren sind daher aufgrund ihrer Fortpflanzungs- und Invasionsfähigkeit hochwirksame biologische Kontaminanten.

Virale Pandemien treten immer häufiger auf, wie dies bei der jüngsten Krise mit Lungenentzündung durch das 2019-nCoV-Coronavirus der Fall ist. Abhängig von der Art des Virus können sich diese durch die Luft, durch Kontakt oder durch Vektoren wie Mücken (Mücken) ausbreiten.

Bakterien und Archaeen

Bakterien sind ein weiterer der wichtigsten biologischen Schadstoffe, die bei Menschen, Tieren und Pflanzen gesundheitliche Probleme verursachen. Sie werden durch Wasser, Nahrung, durch die Luft oder durch direkten Kontakt verbreitet. Sie können alle Umgebungen kontaminieren: Boden, Wasser, Lebensmittel, Infrastruktur und Gegenstände.

Protozoen

Protozoen können aquatische Umgebungen und den Boden kontaminieren und sogar in atmosphärischem Staub transportiert werden. Einige bilden Zysten, die sie gegen hohe Temperaturen, Austrocknung und sogar Desinfektion resistent machen.

Protozoen verursachende Meningoenzephaliten (Naegleria fowleri) (Quelle: Bildnachweis: Inhaltsanbieter: CDC / Dr. Govinda S. Visvesvara

Protozoen wie Acanthamoeba verursachen Enzephalitis und Hornhauterkrankungen, andere wie Naegleria fowleri verursachen schwere Krankheiten wie die primäre amöbische Meningoenzephalitis. Viele andere Arten sind Darmpathogene, die durch Kot kontaminieren.

Pilze

Es gibt viele Arten pathogener Pilze, die die Umwelt verschmutzen und die Gesundheit von Mensch, Tier und Pflanze beeinträchtigen. Durch die Ausbreitung durch Sporen werden sie effizient in der Luft verteilt und verschmutzen auch Boden und Wasser.

Pflanzen

Viele Pflanzenarten wirken als Unkraut, kontaminieren landwirtschaftliche Böden und beeinträchtigen die Pflanzenproduktivität. Sie sind auch ein Reservoir für andere Schadorganismen wie Viren, Pilze, Bakterien und Insekten. Unkräuter befallen Pflanzen im Boden und in Gewässern, wo sie am Eutrophierungsprozess beteiligt sind.

Tiere

Verschiedene Tierarten sind Schädlinge von Nutzpflanzen und Tieren sowie Menschen und können Überträger von Krankheiten sein. Insekten sind in dieser Hinsicht die problematischste Gruppe mit blutsaugenden Arten wie Läusen, Zecken, Flöhen und Mücken.

Ebenso sind Nagetiere, insbesondere einheimische wie Ratten und Mäuse, wichtige Schädlinge. Die Ausscheidungen und der Urin dieser Tiere kontaminieren wiederum die Nahrung und übertragen Krankheiten.

- Stoffwechselderivate

In vielen Fällen ist der Erreger der biologischen Kontamination nicht direkt der lebende Organismus, sondern Produkte, die aus seinem Stoffwechsel stammen.

Toxine

Arten von Bakterien, Pilzen, Algen, Pflanzen und Tieren produzieren zur Abwehr Giftstoffe, die in der Umwelt zu Schadstoffen werden. Sie können entlang trophischer Netze übertragen werden, was sich auf die biologische Vielfalt und den Menschen auswirkt.

Rote Flut. Quelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:La-Jolla-Red-Tidejpg.780.

Ein Beispiel sind giftige Algenblüten (Red Tides), bei denen es sich um Bevölkerungsexplosionen giftiger Phytoplanktonalgen aufgrund ökologischer Ungleichgewichte handelt. Die Populationen bilden Flecken, die ausgedehnte Meeresgebiete bedecken. Sie vergiften verschiedene Wasserorganismen, die sie beim Verzehr durch Menschen beeinflussen.

Kot und Urin

Der häufigste Fall in dieser Linie ist die Kontamination von gelagerten Lebensmitteln durch Nagetierkot und Urin. Zum Beispiel wird Leptospirose, eine Krankheit, die durch das Bakterium Leptospira interrogans verursacht wird, durch Kontakt mit dem Urin von Ratten oder anderen Tieren verbreitet.

Protein

Obwohl selten, können bestimmte strukturelle Komponenten von Lebewesen auch Schadstoffe sein. Dies ist der Fall bei Prionen, die eine spongiforme Rinderenzephalopathie oder eine „Rinderwahnsinnskrankheit“ verursachen.

Es ist ein defektes Protein, das ein degeneratives Bild des Zentralnervensystems hervorruft und zum Tod führt. Es betrifft sowohl Tiere als auch Menschen, indem es durch den Verzehr von infiziertem Fleisch übertragen wird.

- Genetische Kontaminanten

Mit der Entwicklung der Gentechnik, insbesondere von gentechnisch veränderten Organismen, tritt eine neue Art von biologischem Schadstoff auf. Dies sind Gene, die ungeplant in das Genom eines anderen Organismus als seiner Spezies integriert sind und Probleme für den Menschen verursachen können.

Unerwünschte Ergebnisse

Über die menschliche Manipulation hinaus nimmt die Natur ihren Lauf und Gene, die in eine Art eingefügt werden, können auf eine andere unerwünschte übertragen werden. Zum Beispiel ein Herbizidresistenzgen, das in einer kultivierten Art enthalten ist und auf eine mit Unkraut verwandte Art übertragen wird.

Ein weiteres potenzielles Problem ist der Einschluss eines Gens einer Art, das bei einer anderen Art eine Allergie gegen ein Populationssegment verursacht. Wenn die Person nicht über ausreichende Informationen verfügt, kann dies zu ernsthaften Gesundheitsproblemen führen.

Arten von biologischen Kontaminanten

Biologische Schadstoffe können sowohl vom Schadorganismus als auch vom Schadstoffmedium klassifiziert werden. Im letzteren Fall dringen diese Schadstoffe in alle Umgebungen ein, in denen sich der Mensch entwickelt.

Biologische Verunreinigung. Quelle: Centers for Disease Control, Vereinigte Staaten

- Biologische Bodenschadstoffe

Die Böden sind unter anderem mit Pilzen, Bakterien, Protozoen, Unkräutern und Tieren wie Nematoden kontaminiert. Diese Organismen verursachen Gesundheitsprobleme in Kulturpflanzen, Tierproduktionssystemen und in der menschlichen Gesundheit.

Bodenpilze, Bakterien und Nematoden sind die Ursache für landwirtschaftliche Verluste, indem sie das Wurzelsystem von Pflanzen beeinflussen.

Darmerkrankungen

Der Kontakt mit durch Protozoen und Plattwürmer kontaminiertem Boden ist eine der Hauptursachen für Darmkrankheiten bei Kindern. Diese Art von Krankheit ist die Hauptursache für Kindersterblichkeit in der Welt.

- Biologische Wasserschadstoffe

Wasser ist ein Medium, das sehr anfällig für Kontaminationen ist, insbesondere durch biologische Schadstoffe, die eine angemessene Vitalumgebung und ein angemessenes Ausbreitungsmedium erreichen. Bakterien, Protozoen und Tiere kommen in Gewässern in verschiedenen Zusammenhängen als biologische Kontaminanten vor.

Humanpathogene

Bakterien, Protozoen und humanpathogene Tiere wie Plattwürmer (Bandwürmer und andere) gelangen hauptsächlich über kontaminierte Ausscheidungen ins Wasser.

Toxine und Ausscheidungen im Wasser

Das Wasser kann mit biologischen Toxinen kontaminiert sein, beispielsweise solchen, die in giftigen Algen des Phytoplanktons in giftigen Algenblüten enthalten sind. Ein Beispiel ist das Dinoflagellat Gymnodinium catenatum, das ein lähmendes Saxitoxin produziert.

Erreger der Toxoplasmose (Toxoplasma gondii). Quelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Toxoplasma_gondii.jpg

Tierische Ausscheidungen und Fäkalien im Wasser sind auch Träger von Krankheitserregern wie dem Protozoon Toxoplasma gondii (Toxoplasmose). Bilharziose oder Bilharziose ist eine Krankheit, die in Gewässern auftritt, die mit menschlichen Ausscheidungen infiziert sind und durch Plattwürmer der Gattung Schistosoma verursacht werden.

- Biologische Luftschadstoffe

Luft ist ein Mittel zur Verteilung biologischer Schadstoffe, wobei Viruspartikel, Bakterien, Pilzsporen und Pollenkörner in Suspension sind. Der Fall von Pollenkörnern und Sporen ist besonders relevant, da sie Allergien und Atemwegserkrankungen verursachen.

- Biologische Verunreinigungen in Lebensmitteln

Da lebende Materie das natürliche Substrat für viele lebende Organismen ist, sind Lebensmittel anfällig für biologische Kontaminationen.

Bakterien und Pilze sind die Hauptkontaminanten in Lebensmitteln, von denen viele beim Menschen Krankheiten verursachen können.

Bakterielle Lebensmittelvergiftung

Die meisten Fälle von Lebensmittelvergiftungen werden durch Bakterien in Lebensmitteln oder Wasser verursacht. Zu den häufigsten gehören solche, die durch Escherichia coli, Salmonella-Arten und Staphylococcus verursacht werden.

Mikroskopische Ansicht von Escherichia coli-Bakterien

Toxine und organische Abfälle

In einigen Fällen können biologische Kontaminanten in Lebensmitteln tödliche Toxine wie das Bakterium Clostridium botulinum absondern. Die Bakterien, die Botulismus verursachen, können jedes Lebensmittel kontaminieren und sind sehr widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen. Es ist in der Lage, Botulinumneurotoxin zu produzieren, das als das stärkste überhaupt existierende gilt.

Clostridium botulinum Quelle: EAS

Pilze können bei der Kontamination von Lebensmitteln auch Mykotoxine wie Aflatoxine ausscheiden, die krebserzeugende und mutagene Wirkungen haben. Lebensmittel können auch durch Ausscheidungen und Urin von Schädlingen wie Nagetieren kontaminiert sein.

Bei der Kontamination von Lebensmittellagern auf der Suche nach Nahrung verteilen Nagetiere ihren Kot und Urin und kontaminieren Lebensmittelprodukte. Insbesondere der Urin von Mäusen und Ratten trägt Hantavirus, Leptospirose und Salmonellen.

- Biologische Kontaminanten von Infrastrukturen, Haushalten und Arbeitsumgebungen

Biologische Kontaminanten wie Bakterien, Pilze, Insekten, Nagetiere und andere sind ein Hauptproblem in der menschlichen Umwelt. Sie sind nicht nur Krankheitsüberträger, sondern verschlechtern auch die Infrastruktur, machen nutzlose Räume und behindern die Arbeitsaktivitäten.

Medizinische Zentren

In medizinischen Zentren stellt die Kontamination mit Bakterien und Pilzen ein ernstes Problem dar, insbesondere in Bereichen, in denen eine vollständige Asepsis erforderlich ist, wie z. B. Operationssälen. In Gesundheitszentren ohne ausreichende Hygiene kommt es häufig zu nosokomialen Lungenentzündungen, bei denen es sich um Lungenentzündungen handelt, die im Gesundheitszentrum selbst auftreten.

Es wurde darauf hingewiesen, dass etwa 40% der gesundheitlichen Komplikationen im Krankenhaus auf die biologische Kontamination des Zentrums zurückzuführen sind. Dies ist eine wichtige Todesursache, insbesondere bei Bakterien, die gegen Antibiotika wie Pseudomonas aeruginosa 35 multiresistent sind.

Krankheitsbildendes Syndrom

Das Konzept des Sick-Building-Syndroms führt dazu, dass verschlechterte Infrastrukturen chronische Probleme der biologischen Kontamination darstellen. Zu den charakteristischsten biologischen Kontaminanten dieses Syndroms zählen Viren, Pilze, Bakterien und Milben.

Folgen

Gesundheitswesen

Die Hauptfolge und die größten Auswirkungen sind die durch biologische Schadstoffe verursachten Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Infektiöse ansteckende Krankheiten sind eine der Hauptkrankheiten und werden durch biologische Arbeitsstoffe verursacht, die alle Arten von Umgebungen und Lebensmitteln kontaminieren.

Bereitstellung von Lebensmitteln

Biologische Kontaminanten in Form von Schädlingen und Unkräutern beeinträchtigen den Ertrag und die Produktivität von Kulturpflanzen und Nutztieren. Ebenso verringern sich die Lebensmittelreserven, wenn sie bei Lagerung verbraucht oder kontaminiert werden.

Wasser trinken

Wasser ist ein lebenswichtiges Element und die darin enthaltenen biologischen Schadstoffe machen es für den Verzehr gefährlich. Derzeit ist die Menschheit mit einem Trinkwassermangel konfrontiert, so dass die Kontamination der wenigen verfügbaren Quellen ein globales Problem darstellt.

Ökologische Ungleichgewichte und Verlust der biologischen Vielfalt

Biologische Schadstoffe sind an einem großen Teil der Umweltveränderungen beteiligt, die zu ökologischen Ungleichgewichten führen. Dies führt wiederum zum Verlust der biologischen Vielfalt, indem Populationen reduziert und sogar Arten ausgestorben werden.

Die Kontamination von Gebieten mit exotischen Arten ist eine wichtige Ursache für das Verschwinden lokaler Arten durch Raub oder vorteilhaften Wettbewerb. Die Eutrophierung ist ihrerseits eines der Hauptprobleme in aquatischen Ökosystemen, das durch einen übermäßigen Eintrag von Nährstoffen in die Umwelt verursacht wird.

Wohnen, Arbeitsumfeld und Infrastruktur

Die Bereiche Wohnen, Grundversorgung und menschliche Arbeit werden durch biologische Schadstoffe verschlechtert und sogar behindert.

Verweise

1. Weltgesundheitsversammlung. (2001). Bodenübertragene Bilharziose und Helminthiasis. 54. WELTGESUNDHEITSVERSAMMLUNG WHA54.19 Tagesordnungspunkt 13.3 22. Mai 2001.
2. Chu, FS (1991). Mykotoxine: Lebensmittelkontamination, Mechanismus, krebserzeugendes Potenzial und vorbeugende Maßnahmen. Mutationsforschung / Gentoxikologie.
3. Codex Alimentarius. Internationale Lebensmittelstandards. (Wie am 25. September 2019 zu sehen). http://www.fao.org/fao-who-codexalimentarius/es/
4. Elika. Baskische Stiftung für Lebensmittelsicherheit. Arten der Lebensmittelkontamination (gesehen am 25. September 2019). https://alimentos.elika.eus/wp-content/uploads/sites/2/2017/10/6.Tipos-de-contaminaci%C3%B3n-alimentaria.pdf
5. Gadgil, A. (1998). Trinkwasser in Entwicklungsländern. Jahresrückblick auf Energie und Umwelt.
6. Hernández-Calleja, A. und Martí-Solé, M. del C. (1989). NTP 203: Biologische Kontaminanten: Bewertung in Arbeitsumgebungen. Nationales Zentrum für Arbeitsbedingungen. Nationales Institut für Sicherheit und Hygiene am Arbeitsplatz. Ministerium für Arbeit und Soziales.
7. Hernández-Calleja (1993). NTP 409: Biologische Kontaminanten: Endpunkte. Nationales Zentrum für Arbeitsbedingungen. Nationales Institut für Sicherheit und Hygiene am Arbeitsplatz. Ministerium für Arbeit und Soziales.
8. Hung, L., Miller, JD und Dillon, HK (2005). Feldleitfaden zur Bestimmung biologischer Kontaminanten in Umweltproben. Ausschuss für biologische Sicherheit und Umweltmikrobiologie. 2. Auflage.
9. Morey, PR, Feeley, JC Sr. und Otten, JA (Herausgeber, 1990). Biologische Verunreinigungen in Innenräumen. ASTM.
10. Weltgesundheitsorganisation. Beschreibende Anmerkungen: Infektionskrankheiten. (Gesehen am 8. Februar 2020). https://www.who.int/topics/infectious_diseases/factsheets/es/
11. Universität der Balearen (2003). Prävention von Berufsgefahren.