Humane Enteroviren können in Klärschlamm aus Kläranlagen und in Meeresablagerungen nachgewiesen werden. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über die vier häufigsten Viren, die im Wasser vorkommen.
I. Enteroviren
Enteroviren gehören zur Familie der Picomaviridae, zu der auch das Poliovirus, das Coxsackievirus A, das Coxsackievirus B und das ECHOvirus (Enteric Cytopathogenic Human Orphanvirus) gehören.Enteroviren sind die am häufigsten vorkommenden Viren in aquatischen Umgebungen und die am intensivsten untersuchten Viren in der aquatischen Virologie. Aufgrund mehrerer wichtiger Eigenschaften werden sie häufig als repräsentative Krankheitserreger zur Bewertung der Sicherheit von Viren im Wasser herangezogen: hohe Virusausscheidungsraten und lange Ausscheidungszeiten bei infizierten Personen; starke Umweltresistenz und lange Überlebenszeiten; Potenzial für eine Übertragung über andere Wege als Wasser; und relativ einfache Nachweisbarkeit im Vergleich zu anderen Viren.
Enteroviren weisen die folgenden gemeinsamen Merkmale auf: ① Die Virionen sind kugelförmig mit ikosaedrischer Symmetrie, haben einen Durchmesser von 22–39 nm und keine Hülle; ② Die Nukleinsäure besteht aus einzelsträngiger positiv orientierter RNA; ③ Enteroviren sind resistent gegen Äther und Säuren (pH 3–5) sowie gegen Galle und gängige Desinfektionsmittel wie 70 %igen Alkohol und 5 %iges Lysol;Sie sind empfindlich gegenüber Oxidationsmitteln wie 1 %iger Kaliumpermanganatlösung, 1 %igem Wasserstoffperoxid und chlorhaltigen Desinfektionsmitteln. Darüber hinaus sind sie anfällig für hohe Temperaturen, Austrocknung und ultraviolettes Licht; eine 30-minütige Einwirkung von 56 °C inaktiviert das Virus. Viren können mehrere Monate lang in Fäkalien und Abwässern überleben; ④ Alle können sich im Darmtrakt vermehren und in die Blutbahn eindringen, wo sie eine Virämie verursachen, die zu verschiedenen klinischen Syndromen führt.
1. Poliomyelitis-Virus
Dieses Virus ist ein kugelförmiges, winziges Virus mit einem Durchmesser von 8–30 nm, das zur Gattung der Enteroviren gehört. Poliomyelitis ist eine akute Infektionskrankheit. Die Infektion äußert sich häufig durch Fieber und Gliederschmerzen, wobei die primären Läsionen das Nervensystem betreffen. Infolgedessen können einige Patienten Lähmungen entwickeln, und schwere Fälle können zu bleibenden Lähmungen führen.Die Krankheit betrifft vor allem Kinder, daher auch ihr alternativer Name „Kinderlähmung”.
Infizierte Personen scheiden das Virus über Nasen-Rachen-Sekrete und Fäkalien aus. Lebensmittel und Wasser können durch fäkale Übertragung kontaminiert werden, sodass die orale Aufnahme der primäre Übertragungsweg ist. Kontaminierte Wasserquellen können zu erheblichen Ausbrüchen führen.
Das Virus ist außerhalb des menschlichen Körpers sehr widerstandsfähig und überlebt monatelang in Wasser und Fäkalien. Es bleibt bei niedrigen Temperaturen über längere Zeiträume bestehen, ist jedoch empfindlich gegenüber Hitze und Trockenheit. Durch Erhitzen auf 60 °C oder Bestrahlung mit ultraviolettem Licht wird es innerhalb von 0,5 bis 1 Stunde inaktiviert. Verschiedene Chlorierungsmittel, 2 %ige Jodtinktur, Formaldehyd und Quecksilberchlorid besitzen alle desinfizierende Eigenschaften.Eine Desinfektion mit 0,3–0,5 mg/l Restchlor bei einer Einwirkzeit von einer Stunde kann dieses Virus inaktivieren. 2. Andere Enteroviren Neben dem Poliovirus gehören auch Coxsackie- und Echoviren zu den Enteroviren. Diese beiden Viren sind ebenfalls weltweit verbreitet und befallen vor allem Kinder.Sie zirkulieren in der Regel häufiger im Sommer und Herbst. Beide Viren weisen die Eigenschaft auf, sich vorübergehend im menschlichen Darmtrakt anzusiedeln. Diese Viren sind relativ klein, haben in der Regel einen Durchmesser von weniger als 30 nm und sind sehr widerstandsfähig, da sie Ether, 70 % Ethanol und 5 % Kohlenteerseifenlösung standhalten, obwohl sie sehr empfindlich gegenüber Oxidationsmitteln sind.
Die durch diese Viren hervorgerufenen klinischen Symptome sind komplex und variabel. Viren desselben Serotyps können unterschiedliche Syndrome verursachen, während Viren unterschiedlicher Serotypen ähnliche klinische Symptome hervorrufen können. Häufige Symptome sind: aseptische Meningitis, Enzephalitis, akute Myokarditis und Perikarditis, epidemische Pleurodynie, herpetische Pharyngitis, exanthematische Erkrankungen, Atemwegsinfektionen und pädiatrische Diarrhoe.
II. Hepatitis-Viren
Die virale Hepatitis wird im Allgemeinen in Hepatitis A (infektiöse Hepatitis oder Hepatitis mit kurzer Inkubationszeit) und Hepatitis B (Serumhepatitis oder Hepatitis mit Inkubationszeit) unterteilt, die weitgehend identische pathologische Veränderungen und klinische Manifestationen aufweisen.Zu den primären klinischen Symptomen gehören Appetitlosigkeit, Übelkeit, Beschwerden im Oberbauch (oder Schmerzen in der Leberregion) und Müdigkeit. Einige Patienten entwickeln Gelbsucht und Fieber, wobei die meisten eine Hepatomegalie mit eingeschränkter Leberfunktion aufweisen.
Das Hepatitis-A-Virus (HAV) ist ein Picornavirus, das sich morphologisch deutlich von anderen Mitgliedern seiner Gattung unterscheidet. Es wurde 1981 als Enterovirus 72 klassifiziert und kürzlich aufgrund seiner in vielerlei Hinsicht deutlichen Unterschiede zu Enteroviren in die Familie der Hepamaviridae umklassifiziert.
Das HAV wird hauptsächlich über den Stuhl ausgeschieden und oral übertragen. Eine Kontamination von Wasserquellen oder Lebensmitteln kann epidemische Ausbrüche auslösen.
Das Hepatitis-Virus weist eine starke Resistenz gegen gängige chemische Desinfektionsmittel auf und überlebt unter trockenen oder gefrorenen Bedingungen monatelang oder sogar jahrelang. Zur Inaktivierung ist eine Bestrahlung mit ultraviolettem Licht für eine Stunde oder ein Kochen für mehr als 30 Minuten erforderlich. Die Desinfektion mit Chlor zeigt eine gewisse inaktivierende Wirkung.
III. Rotavirus
Das Rotavirus gehört zur Gattung Rotavirus innerhalb der Familie Reoviridae. Es wurde erstmals 1973 von Bishop et al. in Australien aus den Epithelzellen des Zwölffingerdarms von Patienten mit Durchfall isoliert. Das Viruspartikel ist kugelförmig mit einem doppelschichtigen Kapsid, wobei jede Schicht ein Ikosaeder bildet.Die inneren Kapsidpartikel sind radial entlang der Virusperipherie angeordnet und ähneln Speichen eines Rades. Das intakte Virus misst etwa 70–75 nm, während die rauen Partikel ohne äußeres Kapsid eine Größe von 50–60 nm haben. Nur das doppelschichtige Kapsidvirus ist infektiös.
Rotaviren zählen weltweit zu den häufigsten Ursachen für akuten Durchfall bei Kindern. Schätzungen zufolge erkranken jährlich über 140 Millionen Kinder weltweit an einer Rotavirus-Gastroenteritis, die zu Hunderttausenden Todesfällen führt. Die höchste Inzidenz tritt vorwiegend im Herbst und Winter auf, weshalb sie gemeinhin als Herbstdurchfall bezeichnet wird.
Rotaviren weisen eine beträchtliche Resistenz gegenüber verschiedenen physikalischen und chemischen Faktoren auf und bleiben tagelang oder sogar monatelang im Stuhl erhalten.Das Virus bleibt auch nach Behandlung mit Äther, Chloroform, wiederholten Gefrier-Auftau-Zyklen, Ultraschallbehandlung, Inkubation bei 37 °C für 1 Stunde oder bei Raumtemperatur (25 °C) für 24 Stunden infektiös. Es ist säure- und alkalibeständig und behält seine Infektiosität in einem pH-Bereich von 3,5 bis 10,0 bei. 95 %iges Ethanol ist für die Inaktivierung am wirksamsten, ebenso wie eine Erhitzung auf 56 °C für 30 Minuten.
Rotaviren werden in erster Linie über den fäkal-oralen Weg übertragen und verbreiten sich durch die Aufnahme von kontaminiertem Wasser oder Lebensmitteln oder durch Kontakt mit kontaminierten Gegenständen. Ein Ausbruch in Colorado, USA, im Jahr 1981 stand im Zusammenhang mit einer Kontamination der kommunalen Wasserversorgung. Seit 1982 gab es in China mehrere großflächige Ausbrüche von Rotaviren der Gruppe B, von denen Hunderte von Menschen betroffen waren und die durch mit Abwasser kontaminiertes Trinkwasser verursacht wurden.
IV. SARS-Coronavirus (SARS-CoV)
Der erste Fall des schweren akuten respiratorischen Syndroms (SARS, allgemein bekannt als atypische Lungenentzündung) wurde Ende 2002 in der chinesischen Provinz Guangdong festgestellt. Bis Juni 2003 hatte sich SARS auf 380 Länder und Regionen ausgebreitet, mit über 8.000 bestätigten Fällen und mehr als 800 Todesfällen.Zu den ersten Symptomen gehörten in der Regel Fieber über 38 °C, begleitet von Schüttelfrost oder Kopfschmerzen, Müdigkeit und Muskelschmerzen. In späteren Stadien traten trockener Husten ohne Auswurf und Atemnot auf. Die Übertragung erfolgte in erster Linie durch Tröpfcheninfektion im Nahbereich, aber auch durch Kontakt mit Atemwegssekreten über die Hände und anschließende Exposition von Mund, Nase oder Augen.
Aktuelle Forschungen identifizieren den SARS-Erreger als SARS-Coronavirus, das zur Ordnung Nidovirales und zur Familie Coronaviridae gehört und zur Gruppe der einzelsträngigen RNA-Viren zählt. Das Virus hat einen Durchmesser von 80–140 nm.
Über 100 Arten von Viren, die in unbehandeltem Abwasser nachgewiesen wurden, wurden in menschlichen Fäkalien identifiziert.Jedes Gramm menschlicher Fäkalien kann über eine Million Viren enthalten, während infektiöse Viruspartikel in Abwasser Konzentrationen von bis zu 500.000 pro Liter erreichen können. Diese Viren sind die Hauptursache für die Übertragung von Krankheiten. Um die Infektionsraten zu senken, muss nicht nur auf persönliche Hygiene und Lebensmittelsicherheit geachtet werden, sondern vor allem auch auf die Beseitigung der Ursache, indem Gewässer gereinigt und die Einleitung von häuslichem Abwasser und Industrieabwässern in Gewässer minimiert wird.