In der vorliegenden Arbeit wurde der Zusammenhang zwischen der Einleitung von kommunalen Kläranlagen und der Menge an Antibiotikaresistenzgenen (ARG) in Flusssedimenten des Vorfluters untersucht. Eine wesentliche Frage war dabei, was der Treiber für die Akkumulation der ARG ist. Zur Auswahl standen dabei die Einleitungen von Antibiotikarückständen (ABs) auf der einen Seite oder die partikuläre Fracht auf der anderen Seite. Letztere ist dafür bekannt, pathogene Organismen aber auch ARG mit sich zu führen.
Die Ergebnisse einer Feldstudie zeigten zunächst, dass die Selektion von ARG durch Antibiotikarückstände möglicherweise weniger entscheidend ist, als allgemein angenommen wird. Stattdessen wiesen sie auf die zweite der oben benannten Optionen für die Verbreitung von ARG hin: ARG (ermB, blaTEM, tetM, qnrS) assoziieren zum Teil stark mit den partikulären Bestandteilen im Abwasser und gelangen damit über die Sedimentation in das Sediment der Vorfluter.
Die ARG-Menge in der sedimentierbaren Fraktion von Abwasser (Genkopien pro g Schwebstoffe, engl. total suspended solids, TSS) korrelierte dabei positiv mit der Änderung der ARG-Menge im Flusssediment des Vorfluters (Differenz der Genkopien pro g Sediment unterhalb und oberhalb der Einleitungsstelle) (R² = 0,93; p < 0,05).
Jährlich werden mehrere hundert Tonnen an partikulären Bestandteilen aus dem untersuchten Klärwerk in den Vorfluter eingeleitet. Ca. 50 % davon kann sich unmittelbar hinter der Einleitungsstelle absetzen. Scheinbar ist die Sedimentation dieser Masse entscheidend für die Verbreitung von ARG im Flusssediment und führt zu einer Erhöhung um 0,5 – 2 Zehnerpotenzen.
Um die Dynamik des oben beschriebenen Sedimentationsprozesses besser zu verstehen, wurde im nächsten Schritt eine Partikelfraktion aus kommunalem Abwasser extrahiert (durch Sieben und Filtration) und in Batchreaktoren gegeben, welche zuvor mit natürlichen Flusssedimenten und Leitungswasser befüllt wurden. Parallel hierzu wurden ABs (Erythromycin, Tetrazyklin, Ciprofloxacin, Roxithromycin, Penicillin V und Sulfamethoxazol) hinzugegeben, um sie auf ihre Fähigkeit zur Selektion von ARG zu testen. Die Entwicklung der Häufigkeit von sechs ARGs (ermB, tetM, blaTEM, sul1, CTX-M-32 und qnrS) und die Gesamtzahl an Bakterien (16S rDNA) wurde in der Wasserphase und im Sediment über einen Zeitraum von zwei Monaten verfolgt. Trotz der relativ hohen Konzentration an ABs, welche über den gesamten Zeitraum auf konstantem Niveau gehalten wurde (5 μg/L), blieb die Häufigkeit der ARG unverändert. Die Zugabe von Abwasserpartikeln führte zu einem sofortigen, starken Anstieg an ARG in der Wasserphase (3 – 5 Zehnerpotenzen) und im Sediment (1 – 4 Zehnerpotenzen). Erhöhte ARG-Mengen gingen allerdings mit einem bestimmten und vollständigen Zerfall einher.
Die Ergebnisse sowohl aus dem Feldversuch als auch aus den gezielten Versuchen im Labor zeigen, dass die erhöhte Häufigkeit an ARG in Vorflutern durch den kontinuierlichen Eintrag von ARG aus Klärwerksabläufen verursacht wird. Sie lassen zudem vermuten, dass ARG nicht persistieren, wenn dieser Eintragspfad unterbrochen wird
