SARS-CoV-2-Abwasser-Monitoring Tirol

Tirol misst...

… im Abwasser, wie weit SARS-CoV-2 im Land verbreitet ist – und so funktioniert’s:

Aktuelle Werte aus dem Tiroler Abwasser-Monitoring

(Stand: 16.9.2021)

Abwasser-Monitoring ohne signifikante Veränderung

Eine signifikante Änderung der Werte im SARS-CoV-2-Abwasser-Monitoring Tirol war auch vergangene Woche nicht zu verzeichnen: Die Anzahl der Personen, die SARS-CoV-2-Viren ausscheiden, blieb annähernd konstant auf vergleichbarem Niveau wie in der Vorwoche und entspricht damit auch im Wesentlichen dem Niveau seit Anfang August dieses Jahres

1. Hintergrund:

Behörden und politische EntscheidungsträgerInnen sind auf zuverlässige und umfassende Informationen über die Verbreitung von SARS-CoV-2 in der Bevölkerung angewiesen. Epidemiologische Daten stellen Grundlagen für das frühzeitige Erkennen von Ausbrüchen bereit. Sie unterstützen das Einschätzen der Situation und der Notwendigkeit von Maßnahmen, sie dienen aber auch dem Evaluieren der Wirksamkeit von Maßnahmen zum Bekämpfen der Pandemie.

2. Abwasser-Monitoring und Abwasserepidemiologie - Erläuterungen:

SARS-CoV-2-Abwasser-Monitoring ist eine Methode, die international erst seit etwas mehr als einem halben Jahr überhaupt zur Verfügung steht. Ziel des Abwasser-Monitorings ist es, möglichst frühzeitig Entwicklungen in ganzen Regionen, d.h. in den an eine Kläranlage angeschlossenen Gemeinden zu erkennen und darauf seitens der zuständigen Stellen im Land rasch reagieren zu können. Ein weiterer großer Vorteil des abwasserbasierenden Monitorings besteht darin, dass Entscheidungsgrundlagen gewonnen werden können, ohne in die Privatsphäre einzelner Personen eingreifen zu müssen – ganz nach dem Motto:

„Nicht alle gehen zum Test, aber alle müssen aufs Klo.“

2.1 Grundprinzip der Abwasserepidemiologie:

In der Abwasserepidemiologie werden Informationen über den Lebensstil und den Gesundheitszustand der Bevölkerung im Einzugsgebiet einer Kläranlage aus der Analyse von Abwasserproben gewonnen. Substanzen (z.B. Drogen, Genussmittel und Medikamente), aber auch Krankheitserreger gelangen mit menschlichen Ausscheidungen als Teil des Abwassers in die Kläranlagen. Bei SARS-CoV-2 erfolgt der Eintrag über den Stuhl. Mittels hochspezifischer und nachweisempfindlicher Analysenverfahren werden die Ausscheidungsprodukte nachgewiesen.

2.2 Stärken des Abwasser-Monitorings:

  • Mittels Abwasser-Monitoring lassen sich zeitnah Informationen über die örtliche Verteilung und die zeitliche Entwicklung von SARS-CoV-2-Infektionen in der Bevölkerung gewinnen.
  • Änderungen in der Fallzahl können im Abwasser zumeist drei bis sieben Tage früher als im epidemiologischen Meldesystem beobachtet werden.
  • In der Regel genügen einige wenige Fälle im Einzugsgebiet einer Kläranlage, um ein positives Abwasserergebnis zu bewirken.
  • Die Abwasserergebnisse korrelieren sehr gut mit den Zahlen des epidemiologischen Meldesystems (siehe COVID-19-Dashboard Land Tirol).

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3. SARS-CoV-2-Abwasser-Monitoring Tirol – nähere Informationen:

Für die tägliche Beurteilung der Lage durch die EntscheidungsträgerInnen des Landes Tirol wurde das SARS-CoV-2-Abwasser-Monitoring Tirol in der zweiten Jahreshälfte 2020 aufgebaut. Neben dem inhaltlich entscheidenden Hauptakteur, dem Institut für Gerichtliche Medizin (GMI) an der Medizinischen Universität Innsbruck (MUI), tragen von Landesseite insbesondere ExpertInnen der Abteilung Wasserwirtschaft und des Fachbereichs Landesstatistik sowie IT-ExpertInnen der DVT-Daten-Verarbeitung-Tirol GmbH zum Erfolg dieses Projektes bei.Den verlässlichen und pünktlichen Transport der Abwasserproben von den Kläranlagen in ganz Tirol übernehmen Fahrer des Landes Tirol aus Dienststellen in Innsbruck, aus Baubezirksämtern und Straßenmeistereien im ganzen Land sowie Fahrer der Stadt Innsbruck.

Das Land Tirol folgt mit seinem Abwasser-Monitoring nicht zuletzt auch Empfehlungen internationaler ExpertInnen, insbesondere jenen der Weltgesundheitsorganisation (WHO). Diese geben folgende Prinzipien vor:

  • Die Gesundheitsbehörden sind für die Organisation und Leitung eines Monitoringprogramms zuständig.
  • Aufgabe der Untersuchungseinrichtungen ist es, zeitnah zuverlässige Daten zu liefern und Konzepte für die Interpretation der Rohdaten bereitzustellen.
  • Abwasserdaten müssen unbedingt im Kontext mit anderen epidemiologischen Daten von ExpertInnen interpretiert werden.

3.1 Logistik:

Seit November 2020 werden die Abwässer von 43 Tiroler Kläranlagen regelmäßig auf das Vorhandensein von SARS-CoV-2-Viren untersucht. Damit können 98 % aller Personen, die sich in Tirol aufhalten (Bevölkerung und Gäste), hinsichtlich der möglichen Infektion mit dem COVID‑19‑Virus beobachtet werden.

Die Häufigkeit der Beprobung hängt von verschiedenen Kriterien ab, besonders von Größe und Lage der Anlagen, von logistischen Fragen und nicht zuletzt auch von verfügbaren Laborkapazitäten. Von den 43 beobachteten Tiroler Kläranlagen wird eine täglich beprobt, 12 Anlagen fünfmal pro Woche (Sonntag bis Donnerstag) und 30 Anlagen zweimal pro Woche (jeweils Sonntag und Dienstag oder Montag und Mittwoch). Die Ergebnisse der Analysen inklusive Auswertungen der Messwerte stehen den EntscheidungsträgerInnen des Landes Tirol in der Regel noch am Tag des Eintreffens der Proben am Institut für Gerichtliche Medizin zur Verfügung (für die intensiver beprobten Kläranlagen; sonst einen Tag später).

3.2 Laboranalytik und „fiktive Ausscheider“:

In Zusammenarbeit zwischen dem Land Tirol, dem Institut für Gerichtliche Medizin der Medizinischen Universität Innsbruck und den beteiligten Kläranlagen wurden geeignete Arbeitsabläufe für den Nachweis der Virus-RNA im Abwasser etabliert. Die Probennahme erfolgt in den Kläranlagen. Die tagespezifischen Mischproben werden noch am selben Tag gekühlt ins Labor transportiert. Dort erfolgt eine aufwändige Probenvorbereitung durch zwei Zentrifugationsschritte. Zuerst werden die Viren pelletiert, anschließend die Virus-RNA nach Lyse extrahiert und aufgereinigt. Der eigentliche Nachweis erfolgt mittels Reverse-Transkriptase-Quantitative-Polymerase-Kettenreaktion (RT-qPCR) entsprechend den Vorgaben des U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC).

Aus der gemessenen Viruskonzentration leiten die Experten des Instituts für Gerichtliche Medizin unter Berücksichtigung der im Probenahmezeitraum gemessenen Abwassermenge jene Menge an Viren ab, die pro Tag durch alle Personen im Einzugsgebiet der Kläranlagen ausgeschieden wird. In Verbindung mit Daten über die pro Infiziertem durchschnittlich ausgeschiedene Menge an Viren wird in der Folge die Zahl der im Einzugsgebiet der Kläranlage anwesenden Ausscheider näherungsweise ermittelt („Anzahl der fiktiven Ausscheider“).

In der Regel sind Trends anhand des Abwasser-Monitorings früher erkennbar als aufgrund der medizinischen Testungen. Zwischen den Anzahlen der aktiv Positiven und der fiktiven Ausscheider zeigen sich naturgemäß Abweichungen. Diese sind unter anderem dadurch begründet, dass die Zahl der aktiv Positiven vom Verlauf der Testungen abhängt (Test-Bereitschaft der Bevölkerung, Ergebnisse der Tests etc.). Außerdem scheidet nicht jede infizierte Person dieselbe Menge an Viren aus.

Für die Interpretation der Daten durch das Team des Landes sind aber die klar erkennbaren Trends wichtig, weniger die absolute Höhe der Werte.

3.3 Tirol ist mit Warnsystem Vorreiter:

Das SARS-CoV-2-Abwasser-Monitoring Tirol hat sich als Warnsystem für die EntscheidungsträgerInnen des Landes seit den ersten Schritten im August / September 2020 und insbesondere seit Aufnahme des praktisch flächendeckenden Regelbetriebs Mitte November 2020 hervorragend bewährt. Das Institut für Gerichtliche Medizin und das Land Tirol haben hier innerhalb Österreichs, aber auch darüber hinaus eine Vorreiterrolle übernommen und Entwicklungsarbeit geleistet. So beginnen inzwischen auch andere Bundesländer diesem Beispiel – teilweise mit Unterstützung der Tiroler Experten - zu folgen. Das Tiroler Projektteam verfolgt aber natürlich weiterhin auch die nationalen sowie internationalen Entwicklungen in diesem Bereich bzw. beteiligen sich die Tiroler Experten aktiv daran.

4. Leistungen der Tiroler Kläranlagen:

Ohne das professionelle Mitwirken der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf den kommunalen Tiroler Kläranlagen würde dem SARS-CoV-2-Abwasser-Monitoring Tirol die entscheidende Grundlage fehlen: die Probenahme erfolgt im Rahmen der Eigenüberwachung der Tiroler Kläranlagen - verlässlich und gesichert, Tag für Tag. Außerdem messen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Kläranlagen zusätzlich Parameter, die für die Auswertungen notwendig sind. Diese Messwerte werden dem Land Tirol automatisch digital übermittelt und gemeinsam mit den Ergebnissen aus dem Labor des Instituts für Gerichtliche Medizin verarbeitet.

Dabei stellt das einheitliche digitale Tiroler Kläranlagen-Betriebsprotokoll (DIGIPROT) eine äußerst hilfreiche Grundlage dar. Es wurde vor 25 Jahren von der Wasserwirtschaft des Landes Tirol mit allen Tiroler Kläranlagen in Betrieb genommen. Bereits vor einigen Jahren wurde DIGIPROT in das Kläranlagenportal übergeführt und ermöglicht aktuell einen reibungslosen Datenfluss von den Kläranlagen für das SARS-CoV-2-Abwasser-Monitoring Tirol.

Das Betriebspersonal der Abwasserentsorgungsanlagen im Land leistet übrigens in Pandemie-Zeiten unter besonderen Erschwernissen Hervorragendes zum Wohle aller Menschen im Land und auch im Sinne des Umweltschutzes: durch den anspruchsvollen, verantwortungsbewussten Betrieb der Kanäle und der Kläranlagen in Tirol schützen sie das Land nicht zuletzt auch vor zusätzlichen hygienischen und gesundheitlichen Risiken.

5. Projektteam und Autoren

Assoz. Prof. Dr. Herbert Oberacher

Institut für Gerichtliche Medizin
Medizinische Universität Innsbruck
Webseite der Gerichtsmedizin Innsbruck
Webseite der Bioanalytical Mass Spectrometry Group

Mag. Manfred Kaiser

Fachbereich Landesstatistik
Amt der Tiroler Landesregierung

Dr. Stefan Wildt

Abteilung Wasserwirtschaft
Amt der Tiroler Landesregierung

IT-Umsetzung

DVT-Daten-Verarbeitung-Tirol GmbH
DIGILOG Fimml & Osl OG, Kirchbichl: DIGIPROT und Kläranlagenportal (Entwicklung und Betrieb)

Letzte Änderung des Erläuterungstextes: 1.4.2021