Aus dem
Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
„Untersuchungen zur Luftqualität in verschiedenen Syste- men der Geflügelhaltung mit besonderer Berücksichtigung
von Staub und Luftkeimen“
PhD-THESE
Zur Erlangung des Grades eines DOCTOR OF PHILOSOPHY
(PhD)
Vorgelegt von Maher Saleh aus Lattakia in Syrien
Hannover 2006
Wissenschaftliche Betreuung:
1. Gutachter: Prof. Dr. Jörg Hartung
Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
2. Gutachter: Prof. Dr. Martina Hoedemaker Klinik für Rinder
Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
3. Gutachter: Prof. Dr. Wolfgang Koch
Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin, Hannover
Externer Gutachter: Prof. Dr. Reinhard Böhm
Institut für Umwelt und Tierhygiene Universität Hohenheim
Tag der mündlichen Prüfung: 20.09.2006
Vorabveröffentlichungen von Teilergebnissen dieser Arbeit:
SALEH, M., SEEDORF, J., HARTUNG, J. (2003):
Zum Umfang des allgemeinen Luftkeimgehaltes in drei verschiedenen Legehennen- haltungsssystemen.[Total count of bacteria in the air of different laying hen housing systems.] Dtsch. tierärztl. Wschr., 110, 394-397.
SALEH, M., SEEDORF, J., HARTUNG, J. (2004):
Inhalable and respirable dust in work place atmospheres of laying hen houses. In:
Madec, F., Clement, G. (eds.): Proceedings In-Between Congress of The ISAH (Int.
Society for Animal Hygiene) Animal Production in Europe: The way forward in a changing world. Vol. 1, Saint-Malo, France, 11.-13.10.04, 211-212
SALEH, M., SEEDORF, J., HARTUNG, J. (2005):
Influence of animal age and season on bio-aerosol concentrations in a broiler house.
In: Krynski, A., Wrzesien, R. (eds.): Proceedings, Volume 2, XIIth International Con- gress on Animal Hygiene of the ISAH (International Society for Animal Hygiene)
“Animals and Environment”, Warsaw, Poland, 04.-08.09.05, 37-40
1 Einleitung... 1
2 Literaturübersicht... 4
2.1 WICHTIGE DEFINITIONEN ZUR STALLLUFT... 4
2.1 LUFTVERUNREINIGUNGEN IN GEFLÜGELSTÄLLEN... 5
2.1.1 Qualitative Zusammensetzung der Stallluft (Komponenten der Stallluft)... 5
2.1.1.1 Chemische Stallluftkomponenten (Stallluftgase) ... 6
2.1.1.1.1 Ammoniak (NH3) (Reizgas) ... 7
2.1.1.1.2 Kohlendioxid (CO2)... 8
2.1.1.2 Biologische Stallluftfaktoren... 9
2.1.1.2.1 Staub ... 9
2.1.1.2.1.1 Partikelzahlen ... 10
2.1.1.2.1.2 Grenzwerte für Stallstaub... 11
2.1.1.2.2 Luftkeime (Belebte Partikel) ... 12
2.1.1.2.3 Endotoxine in der Stallluft... 12
2.2 QUANTITATIVE ANGABEN ZU GASEN UND BIOAEROSOLKOMPONENTEN IN DER LUFT VON GEFLÜGELSTÄLLEN... 13
2.3 ZUR EMISSION VON BIOAEROSOLEN UND IHRE AUSBREITUNG AUßERHALB DES STALLES... 16
2.4 ZUR WIRKUNG VON LUFTVERUNREINIGUNGEN IN GEFLÜGELSTÄLLEN AUF MENSCH UND TIER... 17
2.5 STOFFLICHE ZUSAMMENSETZUNG DES STALLSTAUBES... 18
3 Material und Methoden... 19
3.1 SAMMLUNG UND AUSWAGE DES LUFTSTAUBES... 19
3.2 ENDOTOXINANALYSE ... 20
3.3 BENUTZTE SAMMELVERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER LUFTKEIME... 21
3.3.1 Filtration ... 21
3.3.2 Impingement... 21
3.3.3 Sedimentationsstaub... 22
3.3.4 Kulturelle Verfahren und weitere Laboranalysen... 22
3.3.5 Zusammensetzung und Gebrauch der Nährböden... 23
3.3.6 Ermittlung der Keimzahlen in den Luftproben ... 24
3.4 AUFBAU UND FUNKTION DES MEß- UND ANALYSESYSTEMS IN DEN LEGEHENNENSTÄLLEN UND IN DER AUßENLUFT... 24
3.5 ZÄHLUNG DER LUFTGETRAGENEN PARTIKEL... 25
3.5.1 Vorgehensweise bei der Probenahme für die Korrelierte
Partikelzählung (KPZ) ... 25
3.6 BEGLEITMESSUNGEN... 26
3.6.1 Messung von Kohlendioxid (CO2)und Ammoniak (NH3)... 26
3.6.2 Messsystem für Temperatur und relative Feuchte der Luft ... 27
3.7 DATENVERARBEITUNG UND STATISTIK... 29
3.8 BESCHREIBUNG DER UNTERSUCHTEN STÄLLEN... 30
3.8.1 Die Legehennenställe ... 30
3.8.2 Beschreibung des untersuchten Broilerstalls... 31
4 Befunde... 32
4.1 BEFUNDE IN DEN LEGEHENNENSTÄLLEN... 32
4.1.1 Temperatur und relative Feuchte in Stall- und Außenluft ... 32
4.1.2 Kohlendioxid und Ammoniak in der Luft der Legehennenställe .... 34
4.1.3 Einatembarer und alveolengängiger Staub ... 39
4.1.4 Luftgetragene Mikroorganismen ... 41
4.1.4.1 Gesamtkeime (GKZ) ... 41
4.1.4.2 Staphylokokken... 42
4.1.4.3 Schimmelpilze und Hefen ... 43
4.1.4.4 Escherichia coli ... 44
4.1.5 Luftgetragene Endotoxine (ET)... 45
4.1.6 Diskussion... 47
4.2 BEFUNDE IM ZWANGSBELÜFTETEN BROILERSTALL... 51
4.2.1 Temperatur und relative Feuchte der Stallluft... 51
4.2.2 Ammoniak und Kohlendioxid ... 52
4.2.3 Einatembarer und alveolengängiger Staub ... 53
4.2.4 Luftgetragene Mikroorganismen ... 56
4.2.4.1 Gesamtkeime ... 56
4.2.4.2 Staphylokokken... 58
4.2.4.3 Escherichia coli ... 59
4.2.4.4 Schimmelpilze und Hefen ... 61
4.2.5 Luftgetragene einatembare und alveolengängige Endotoxine ... 62
4.3 VERSUCHE MIT DER KORRELIERTEN PARTIKELZÄHLUNG (KPZ) IN NUTZTIERSTÄLLEN... 66
4.3.1 Einleitung ... 66
4.3.2 Zum Problem des Nachweises von Mikroorganismen aus Stallluft 66
4.3.3 Material und Methode ... 67
4.3.3.1 Erläuterungen zur korrelierten Partikelzählung... 68
4.3.3.2 Staubpartikelzählung und Keimprobenahme ... 70
4.3.3.3 Lineare Regression und Residuenplot ... 71
4.3.3.4 Bestimmung der Partikelgrößenverteilung im Staub ... 72
4.3.3.5 Erstellung der Keimkonzentrationsverläufe ... 72
4.3.3.6 Bestimmung von Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit... 73
4.3.4 Befunde mit der KPZ ... 73
4.3.4.1 Beziehung zwischen Partikelzahl und Keimgehalt in der Luft eines Broilerstalles... 73
4.3.4.2 Befunde im Moschusentenstall... 81
4.3.5 Diskussion... 84
5 Menge und Zusammensetzung des Sedimentationsstaubes in verschiedenen Geflügelställen sowie einem Schweine- und Milchviehstall... 86
5.1 SEDIMENTATIONSSTAUBMENGEN IN DEN STÄLLEN... 87
5.2 ENDOTOXINGEHALTE (ET) IM SEDIMENTATIONSSTAUB VON NUTZTIERSTÄLLEN.. 92
5.3 MIKROORGANISMENGEHALTE IM SEDIMENTATIONSSTAUB VON NUTZTIERSTÄLLEN 93 5.4 STOFFLICHE BESTANDTEILE DES SEDIMENTATIONSSTAUBES... 96
5.5 DISKUSSION... 98
6 Übergreifende Diskussion... 101
EINLEITUNG... 101
STAUB IN DER STALLLUFT... 102
MIKROORGANISMEN DER STALLLUFT... 105
SEDIMENTATIONSSTAUB... 108
ZUM EINSATZ DER KORRELIERTEN PARTIKELZÄHLUNG (KPZ) IN NUTZTIERSTÄLLEN.. 109
7 Zusammenfassung... 112
8 Summary... 115
9 Literaturverzeichnis... 119
10 Danksagung... 130
Abkürzungsverzeichnis
a
AKA
AKB
BK
Arithmetischer Mittelwert
Ausgestalteter Käfig Typ Aviplus Ausgestalteter Käfig Typ Eurovent Konventionelle Batteriekäfige E.Coli Escherichia coli
ET endotoxine
EU Endotoxin Unit
KBE Kolonie bildende Einheit
GKZ Gesamtkeimzahl
k.A Keine Angabe
KPZ Korrelierte Partikelzählung
KSR Kaltscharraum
MAK-Wert Maximalen Arbeitsplatz Konzentrationen
n Anzahl
n.n nicht nachweisbar N.F.E. N. freie Extraktstoffe
OG Obergrenze
PG Partikelfraktion Größe
R.A. Rohasche
R.F. Rohfett
R. Fa. Rohfaser
R.P. Rohprotein
S Standardabweichung
Staph. Staphylokokken
Ug Untergrenze
VOL Voliere
1 Einleitung
Die moderne Nutztierhaltung befindet sich heute in einem Spannungsfeld zwischen wirtschaftlichen Erfordernissen und gesellschaftlichen Wünschen (Gutachten des wissenschaftlichen Beirats des BMELV 2004). Dabei sieht sie sich einer Reihe von zum Teil nur schwer in Einklang zu bringender Herausforderungen gegenüber. Zum einen soll eine befriedigende Versorgung der Bevölkerung mit Lebensmitteln tieri- schen Ursprungs gesichert werden. Dies soll zu einem möglichst geringen Preis er- folgen (Kosteneffizienz). Gleichzeitig erwartet der Verbraucher hohe Qualität und Produktvielfalt sowie unbedingte Sicherheit der Lebensmittel. Die Haltungs- und Pro- duktionsverfahren sollen nicht nur effizient, sondern auch tierfreundlich sein, einen hohem Gesundheitsstatus der Bestände garantieren, den Erfordernissen des Ar- beitsschutzes genügen und in der Umwelt weder Atmosphäre, Boden, Wasser noch die Biosphäre verunreinigen und belasten.
Mit der Intensivierung der Geflügelhaltung in den fünfziger und sechziger Jahren, gelten diese Forderungen in besonderem Maße für die Legehennen- (Eierproduktion) und für die Puten-, Enten- und Masthühnerhaltung. Die Folge waren spezialisierte große Geflügelbetriebe, die oftmals mehr als 50.000 Legehennen oder mehrere 100.000 Masthähnchen halten. Gleichzeitig musste man erkennen, dass zur Beurtei- lung von Tiergesundheit und Wohlbefinden des Einzeltieres in den großen Bestän- den weitgehend die Kenntnisse über deren Lebensbedingungen, insbesondere auch hinsichtlich der Luftqualität, fehlten. Immer wieder kommt es auch bis auf den heuti- gen Tag in warmen Sommern zu erheblichen Verlusten bei Mastgeflügel durch Ü- berhitzung der Ställe. In einigen Fällen verstarben bis zu 50 % des Tierbestandes innerhalb weniger Stunden an Hyperthermie. Darüber hinaus erregten die großen Geflügelbestände in der Nachbarschaft Argwohn, da von vielen Anwohnern vermutet wurde, dass die von den Ställen ausgehenden luftgetragenen Emissionen wie Ge- ruch, Gase, Staub und Mikroorganismen eine Gefährdung für die Gesundheit der anwohnenden Bevölkerung darstellen könnten. Diese Befürchtungen wurden auch dadurch genährt, dass vermehrt über Atemwegserkrankungen und Allergien bei den im Stall arbeitenden Menschen berichtet wurde. Die allgemeinen Arbeitsschutzregeln und MAK-Werte beispielsweise für Ammoniak oder Schwefelwasserstoff gelten zwar auch im Stall, eine Technische Regel (TRBA) im Rahmen der Biostoffverordnung für den Arbeitsplatz Landwirtschaft oder in der Tierhaltung gibt es bislang nicht. Gesetz-
liche Regelwerke zum Schutz der Umwelt vor Emissionen aus der Nutztierhaltung beschränken sich vorrangig auf Geruch (TA Luft, VDI-Richtlinien 3471 und 3472) und Ammoniak (TA Luft, Bundesimmissions-schutzgesetz). Staub und Keime werden zwar in der TA Luft erwähnt, sind aber nicht speziell geregelt. Dies liegt wesentlich daran, dass besonders zu diesen belebten und unbelebten Partikeln in der Stallluft und im Abluftstrom aus Ställen (Emissionen) unsere Kenntnisse hinsichtlich Art, Konzentration und Zusammensetzung noch gering sind. Dies trifft in besonderem Maße für die modernen Geflügelställe zu, deren Vielfalt in Ausstattung, Technisie- rung und Größe besonders in der Eierproduktion aber auch in der Mast, erheblich zugenommen hat. Es ist daher dringend erforderlich, unsere Kenntnisse über die Zusammensetzung und Beschaffenheit der Luft in Geflügelställen zu verbessern, um daraus später gegebenenfalls gezielte Minderungsmaßnahmen für Luftverunreini- gungen im Stall ableiten zu können. Dies würde helfen, (1) die bestehenden Hal- tungsverfahren hinsichtlich ihrer Luftqualität besser einschätzen zu können, (2) aus diesen Kenntnissen später gegebenenfalls gezielte Minderungsmaßnahmen für Luft- verunreinigungen im Stall mit dem Ziel der Verbesserung der Tiergesundheit, des Tierschutzes und des Arbeitsschutzes zu entwickeln und (3) Anregungen für spezifi- sche Maßnahmen zur Abluftreinigung und Emissionsminderung zu geben. Insgesamt würde eine Erhöhung der Luftqualität und Minderung der Emissionen die Produktivi- tät und Wettbewerbsfähigkeit der Geflügelhaltung erhöhen helfen.
Die vorliegende Arbeit will dazu einen Beitrag leisten, indem die Zusammensetzung der Stallluft in verschiedenen Aufstallungsformen für Legehennen und in der Mastge- flügelhaltung (Masthühner, Enten) charakterisiert wird. Dazu wurden über zwei Jahre hinweg kontinuierlich Messungen in drei unterschiedlichen Legehennenställen (Volie- renhaltung, konventioneller Käfig, ausgestalteter Käfig), einem Masthühnerstall mit Zwangslüftung, und einem zwangsgelüfteten Mastentenstall durchgeführt. Im Mittel- punkt der Untersuchungen standen, neben der Erläuterung einer standardisierten Messmethodik für Stallluftkomponenten, die qualitative und quantitative Analyse der Gase Ammoniak und Kohlendioxid, von einatembarem und alveolengängigem Staub sowie mehrerer Gruppen von Mikroorganismen und die Bestimmung der Höhe der biologischen Aktivität der in der Stallluft gefundenen Endotoxine. Zusätzlich wurde Sedimentationsstaub aus den verschiedenen Haltungssystemen auf seine stoffliche Zusammensetzung untersucht. In einem eigenen Kapitel wird darüber hinaus die so- genannte korrelierte Partikelzählung, die für die Darstellung von Luftkeimkonzentrati-
onsverläufen in Bereichen der Biokompostierungsindustrie eingesetzt wird, auf seine Eignung für Nutztierställe geprüft.
2 Literaturübersicht
2.1 Wichtige Definitionen zur Stallluft
Der größte Teil der die Luftverunreinigungen betreffenden Definitionen ist internatio- nal abgestimmt und eindeutig. Für Begriffe wie Bioaerosole gibt es jedoch noch un- terschiedliche Sichtweisen.
Aerosole sind mehrphasige Systeme von Gasen, insbesondere Luft und darin dispers verteilten partikelförmigen Feststoffen oder Flüssigkeiten. Im Stall können Stäube, Rauche oder Nebel als Aerosole vorkommen (DFG 2004).
Stäube sind disperse Verteilungen fester Stoffe in Gasen, insbesondere Luft, ent- standen durch mechanische Prozesse oder durch Aufwirbelung.
Einatembarer Staub (Einatembare Fraktion): Partikel und Tröpfchen, die aufgrund ihres aerodynamischen Durchmessers eine mittlere Inhalationswahrscheinlichkeit erwarten lassen (einatembarer Anteil einer Staubfraktion).
Alveolengängiger Staub (Alveolengängige Fraktion): Partikel und Tröpfchen der tho- raxgängigen Fraktion, die aufgrund ihres aerodynamischen Durchmessers mit mittle- rer Wahrscheinlichkeit in den Alveolarbereich des Atmungsapparates gelangen kön- nen.
Die Definitionen „einatembare Fraktion“ und „alveolengängige Fraktion“ entsprechen den bis 1996 gebräuchlichen Definitionen für „Gesamtstaub“ und „Feinstaub“.
Bioaerosole sind luftgetragene Teilchen biologischer Herkunft (DIN EN 13098 2001). Darunter werden alle im Luftraum befindlichen Ansammlungen von Partikeln, denen Pilze (Sporen, Konidien, Hyphenbruchstücke), Bakterien, Viren und/oder Pol- len sowie deren Zellwandbestandteile und Stoffwechselprodukte (z. B. Endotoxine, Mykotoxine) anhaften bzw. diese beinhalten (VDI 4252 Blatt 2; VDI 4253 Blatt 2, 2004), verstanden.
HIRST (1995) bezieht den Begriff enger auf Wirkungen: Bioaerosole sind Aerosole, die Partikel biologischen Ursprungs oder biologischer Aktivität enthalten, die auf Le-
bewesen durch Infektiosität, allergische Eigenschaften, Toxizität und pharmakologi- sche oder ähnliche Vorgänge einwirken können.
Unter Stallklima wird die Summe aller physikalischen, chemischen und biologischen Faktoren der Stallluft verstanden (HILLIGER 1990).
Die Stallluftqualität wird durch ihre physikalischen (Temperatur, relative Feuchte, Luftgeschwindigkeit), chemischen (Spurengase) und biologischen Faktoren (Staub, Staubinhaltsstoffe, Mikroorganismen) beurteilt.
2.1 Luftverunreinigungen in Geflügelställen
Normale Außenluft enthält üblicherweise etwa 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff und 1
% Spurengase, zu denen auch Kohlenstoffdioxid mit 0,035 Vol% gezählt wird (HIL- LIGER 1990). Die Luft in Geflügelställen setzt sich aus der Außenluft, die über das Lüftungssystem in den Stall gelangt, und aus Stoffen zusammen, die im Stall gebildet werden. Zu diesen Stoffen zählen eine Vielzahl von Gasen und Partikeln, die unbe- lebt (Staub) oder belebt (z.B. Bakterien) sein können. Hauptquellen sind die Tiere selbst, ihre Ausscheidungen, die Einstreu soweit vorhanden und das Futter (HAR- TUNG 1988). Sie werden mit dem Luftstrom im Stall verteilt.
Mikroorganismen und Staub werden vorrangig von den Tieren abgegeben oder ge- langen aus Kot, Einstreu und Futter in die Luft. Stoffe wie Ammoniak, Schwefelwas- serstoff, erhöhte Konzentrationen an Kohlendioxid und weitere über 100 Spurenga- se, von denen viele auch Geruchsstoffe sind, gehen von den Tieren, den Fäkalien oder dem Futter aus.
2.1.1 Qualitative Zusammensetzung der Stallluft (Komponenten der Stallluft) Die wichtigsten Verunreinigungen der Stallluft sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Als Luftverunreinigungen werden diejenigen Komponenten der Stallluft bezeichnet, die üblicherweise nicht in der Luft von Ställen vorkommen oder in erhöhter oder stark erhöhter Konzentration regelmäßig oder zeitweilig auftreten. Zahlenmäßig im Vor- dergrund stehen die Gase, die sich aus wenigen gut messbaren Gasen und einer Vielzahl von Spurengasen zusammensetzen. Der Staub im Stall besteht überwie- gend auch organischen Bestandteilen und liegt in der Luft als Schwebstaub vor, der als einatembarer Staub (Gesamtstaub) oder als alveolengängiger Staub (Feinstaub)
bezeichnet wird. An Staubpartikel gebunden (überwiegend) oder frei kommt eine große Zahl verschiedener Bakterien, Pilze und Viren in der Stallluft vor, zu denen auch Infektionserreger gehören können. In Geflügelställen treten in hohem Maße Gesamtkeime und Staphylokokken auf. In wechselnden Mengen sind auch Entero- bakterien und Schimmelpilze vertreten. Bei Auftreten viraler Erkrankungen können auch Viren in erheblicher Zahl in der Stallluft vorhanden sein. Wegen der aufwendi- gen und schwierigen Sammlung und Analyse von Viren aus Luft gibt es dazu nur wenige spezifische Kenntnisse. Wenig untersucht ist die Zusammensetzung der in der Stallluft auftretenden Staubpartikel, die eine Vielzahl von Substanzen wie Medi- kamentenreste, z.B. Antibiotika, Desinfektionsmittelanteile und z.B. Stoffe wie Endo- toxine tragen können. Wegen ihrer komplexen Zusammensetzung und ihrer potentiell vielfältigen Wirkungen werden die partikelförmigen Stallluftverunreinigungen auch als Bioaerosole bezeichnet (HIRST 1995, SEEDORF und HARTUNG 2002). So können Stallstaubpartikel Bakterien, Pilze und Viren tragen, aber auch Geruch (HARTUNG 1986) und Gase wie Ammoniak (HAMMOND et al. 1981) sowie Rückstände von the- rapeutischen Anwendungen wie Antibiotika und andere Stoffe (HAMSCHER et al.
2003a, HAMSCHER et al. 2003b).
Tab. 1: Übersicht der wichtigsten Verunreinigungen der Stallluft
Komponenten
Gasförmige Stoffe Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid, Methan, Distickstoffoxid, 136 Spurengase, Osmogene (Geruchsstof- fe)
Staub (einatembarer- und alveolen- gängiger Staub)
z.B. 10 mg/m³ Gesamtstaub (Broilerstall), überwiegend organische Bestandteile
Mikroorganismen 100 to 1000 KBE/l 80 % Staphylococcaceae
auch Enterobakterien, Schimmelpilze und andere Andere Stoffe Endotoxine z.B. 5 µg/m³ (Broilerstall)
Antibiotikarückstände im Staub
2.1.1.1 Chemische Stallluftkomponenten (Stallluftgase)
Die zahlenmäßig größte Gruppe der Stallluftverunreinigungen stellen die Gase dar.
Neben den weit mehr als hundert Spurengasen (HARTUNG 1992), von denen viele osmogene (Geruch auslösende) Eigenschaften haben, kommen den Gasen Ammo- niak (NH3) als Reizgas und Schwefelwasserstoff (H2S), als Zellgift die größte Bedeu-
tung zu. Die häufig bei einigen Tierarten in bestimmten Haltungssystemen vermehrt frei gesetzten Gase Methan (CH4) und Distickstoffoxid (N2O) haben als klimarelevan- te Stoffe vorrangig umwelthygienische Bedeutung. Kohlendioxid (CO2) ist in den übli- cherweise in Ställen angetroffenen Konzentrationen nicht gesundheitlich nachteilig, hat aber eine wichtige Funktion als Lüftungsindikator, mit dessen Hilfe man über die Luftrate (DIN 18910, 1992) die Lüftungsintensität in einem Stall berechnen und damit dessen Luftqualität abschätzen kann.
2.1.1.1.1 Ammoniak (NH3) (Reizgas)
Ammoniak ist ein farbloses, stechend riechendes Gas mit einem Schmelzpunkt von - 77,7 °C und einem Siedepunkt von - 33,5 °C bei 1013 hPa. Die Dichte beträgt 0,77 kg/m³ bei 0 °C. Es ist somit leichter als Luft (1,29 kg/m3), sehr gut wasserlöslich und reagiert in wässriger Lösung basisch. Lebensgefährlich sind Konzentrationen von über 300 ppm, die jedoch unter üblichen Praxisbedingungen im Stall nicht erreicht werden. Ammoniak gilt als nicht krebserregend (HAPKE 1990). Die überwiegenden Emissionen von Ammoniak in der Landwirtschaft erfolgen aus Nutztierställen (HAR- TUNG u. PHILLIPS 1994), offenen Lagerbehältern für Gülle, sowie während und nach dem Austrag von Gülle auf landwirtschaftliche Nutzflächen (KLARENBEEK u.
BRINS 1991).
In den Tierställen wird Ammoniak aus der Harnsäure des Kotes durch bakteriellen und enzymatischen Abbau bebildet. Diese Vorgänge sind abhängig von der Tempe- ratur und der Feuchtigkeit des Kotes. Besonders aerobe Bedingungen im schwach- basischen Milieu (pH 7,8 - 8,8), erhöhte Luftgeschwindigkeit über der Gülle oder über Kotoberflächen, Lufttemperaturen etwas höher als 20 °C (ZHANG et al. 1994) und dünne Schichten flüssiger Kot - Harn - Gemische fördern die Bildung und Freiset- zung von NH3 (MEHLHORN 1987; GUSTAFSSON 1991).
Meist liegen die Konzentrationen im Sommer deutlich unter denjenigen im Winter.
Die Konzentrationsspanne in Stalluft liegt üblicherweise zwischen 5 und 50 ppm in der Praxis (HARTUNG 1990). Die Messung von Ammoniak kann einfach mit Gas- spürgeräten und skalierten Gasprüfröhrchen durchgeführt werden. Diese kolorimetri- schen Verfahren beruhen auf dem Farbumschlag eines Indikators in den Röhrchen, wenn das spezifische Gas in bekannter Menge durchgesaugt wird. Die Länge des Farbumschlags erlaubt eine semi-quantitative Bestimmung direkt am Messort durch
Ablesen der Skala. Allerdings können nur jeweils Einzelmessungen durchgeführt werden. Kontinuierliche Messverfahren sind deutlich aufwendiger, wie z.B. der NOx- Converter oder der Multigasmonitor, liefern aber kontinuierlich Messwerte und kön- nen zu längerfristigen Überwachungsaufgaben eingesetzt werden (SEEDORF et al.1998). Allerdings liegen in Geflügelställen nur wenige Messungen über längere Zeiträume vor. Dies erscheint jedoch sinnvoll, da die Bildung von Ammoniak in Ab- hängigkeit von dem Ausscheidungsverhalten der Tiere einer Tagesrhythmik unter- liegt und auch saisonale Schwankungen beobachtet werden können (HARTUNG 1990). Es werden daher zumindest 24 h – Profilmessungen zur Beurteilung einer Stallluftsituation empfohlen (GROOT KOERKAMP et al. 1998).
Für den Arbeitsschutz und für den Schutz der Tiere im Stall sind in der Vergangen- heit Richt- und Grenzwerte festgelegt worden, die die Gesundheit von Mensch und Tier schützen und das Wohlbefinden von Tieren sichern soll. Während in früheren Jahren noch unterschiedliche Richtwerten benutzt wurden, besteht heute weitgehend Einigkeit, dass 20 ppm nicht überschritten werden sollten (DIN 18910, 1992; CIGR- NORM, 1984; MAK-Wert, 2005).
2.1.1.1.2 Kohlendioxid (CO2)
Kohlendioxid (CO2) ist ein farbloses, unbrennbares und geruchloses Gas, das mit einer Dichte von 2,0 kg/m³ schwerer ist als normale Luft (1,3 kg/m³), in der es etwa in Konzentrationen um 350 ppm (0,035 Vol %) vorkommt. CO2 sublimiert bei minus 78,5 °C zu Kohlensäureschnee (Trockeneis) und lässt sich bei einem Druck von 55 bar und 20°C verflüssigen (EYER 1994).
Die wichtigste Kohlendioxidquelle im Stall stellt die Ausatmungsluft der Tiere dar, die 4 bis 4,5 % Kohlendioxid enthalten kann (CURTIS 1972). Darüber hinaus entsteht Kohlendioxid bei Gärungs- und Fäulnisprozessen, aus Heizungsanlagen mit offener Verbrennung im Raum, z.B. Gasstrahler (MEHLHORN 1987) und aus organischem Material (Exkremente, Futterreste). Die Menge des von den Tieren abgegebenen CO2 erhöht sich deutlich zu Fütterungszeiten (OUWERKERK u. PEDERSEN 1994) und ist durch vermehrte Stoffwechselaktivität bedingt, so dass es zu tagesabhängi- gen Schwankungen kommt. Neben diesen tagesabhängigen Schwankungen treten auch jahreszeitliche Schwankungen auf. Im Sommer sind regelmäßig kleinere und im Winter größere Mengen an CO2 in der Stallluft zu beobachten. Dies ist eine unmittel-
bare Folge der geringeren Luftraten bzw. Zuluftmengen im Winter. Der Beitrag der Gülle oder des im Stall gelagerten Mistes zum CO2 - Gehalt der Stallluft ist gering.
Lediglich beim Umrühren von Gülle vor dem Abpumpen können nennenswerte Men- gen entstehen. HILLIGER (1983) rechnet mit einer CO2 - Abgabe aus Kot und Harn, die zwischen 5 und 10 % der von den Tieren abgegebenen Menge liegt. Anderen Angaben nach SCHNEIDER (1988) zufolge liegt dieser Wert unter normalen Ver- hältnissen im Stall bei Güllewirtschaft unter 5 %. CO2 ist somit ein Stoffwechselpro- dukt, das weitgehend unabhängig von Hygiene und Aufstallungsart im Wesentlichen durch die Tiere anfällt (SIENCNIK 1992). Deshalb kann die CO2 - Konzentration als einfacher Indikator für die Intensität der Lüftung benutzt werden (HILLIGER 1990).
Die Richt- und Grenzwerte für CO2 in Ställen liegen bei 3000 ppm für Tiere und 5000 ppm für den im Stall arbeitenden Menschen. Sie sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Die deutlich niedrigere Festlegung in der Tierschutz-Nutztierhaltungsverordnung (2003) von 3000 ppm gegenüber der maximalen Arbeitsplatzkonzentration für den Menschen (MAK-Wert) mit 5000 ppm wird damit begründet, daß sich der Arbeitneh- mer nur etwa acht Stunden pro Tag in den betreffenden Arbeitsräumen aufhält, die Tiere jedoch ständig in den Ställen leben.
Tab. 2: Richt- und Grenzwerte für C02 in Geflügelställen
Literatur Kohlendioxidkonzentration ppm Kohlendioxidkonzentration mg/m³
DIN 18910 (1992) 3300 6400
Tierschutz- Nutztierhaltungsverord- nung (2003)
3000 5500
CIGR- Norm (1984) 3000 5500
MAK-Wert 2005 5000 9100
2.1.1.2 Biologische Stallluftfaktoren
Die biologischen Stallluftfaktoren beinhalten Staub und die in der Stallluft vorkom- menden Mikroorganismen, wie Bakterien, Hefen, Pilze und Viren. Hinzu kann eine Vielzahl von Staubinhaltsstoffen des Staubes mit biologischer Wirkung kommen.
2.1.1.2.1 Staub
Zum weitaus größten Teil entstammt der Stallstaub dem Futter (PEARSON u.
SHARPLES 1995), von den Oberflächen der Tiere in Form von Hautschuppen, Haa- ren, Federn und Schmutz, getrockneten Kot- und Harnpartikeln sowie gegebenen-
falls dem Einstreumaterial, zu kleinen Teilen vom Abrieb von Boden und anderen baulichen Einrichtungen des Stalles (AENGST 1984). Ein geringer Anteil an Staub gelangt auch über die Zuluft in den Stall. Auch die im Stall vorkommenden Mikroor- ganismen können als Staubpartikel betrachtet werden, wenn sie abgestorben sind (DONHAM 1989).
Die Staubmengen in der Stallluft können in weiten Grenzen schwanken. Dies hängt von der Tierart, dem Aufstallungssystem, der Fütterung, der Lüftungsart- und Intensi- tät, dem Vorhandensein von Einstreu, der Tageszeit, dem Tieralter und weiteren technischen wie biologischen Faktoren ab. Übersichten finden sich bei HARTUNG (1997) und bei TAKAI et al. (1998). Die Tabelle 4 zeigt eine Literaturübersicht zu ty- pischen Staubkonzentrationen in verschiedenen Formen der Geflügelhaltung.
Zur stofflichen Zusammensetzung des Staubes in Geflügelställen liegen nur wenige Befunde vor. In Geflügelstallstaub werden regelmäßig hohe Rohproteinmengen bis 50 % angetroffen (HARTUNG 1992). AENGST (1984) hat im Schweinstallstaub über 24 % Gesamtprotein, ZEITLER (1988) über 26 % Gesamtprotein im Pferdestallstaub, gefunden. Auf die Trägerfunktion der Staubpartikel wurde schon weiter oben hinge- wiesen.
2.1.1.2.1.1 Partikelzahlen
Die Anzahl der Staubpartikel in der Luft von Geflügelställen wurde bislang nur in ge- ringem Umfang gemessen. Es wird geschätzt, dass Stallluft (Geflügel) etwa 100.000 Partikel/l enthalten kann (HILLIGER 1990). Es wird gelegentlich postuliert, dass es eine Beziehung zwischen den Partikelzahlen in der Luft von Ställen und den luftge- tragenen Keimzahlen gibt, da der Staub eine wesentliche Trägerfunktion für Keime ausübt. Korrelationsberechnungen sind bislang allerdings wenig erfolgreich gewesen (ZUCKER u. MÜLLER 2000a).
MISSEL (1999) zeigte jedoch, dass es eine hohe Korrelation zwischen den Zahlen von Aktinomyzeten und Partikeln in der Luft der Anlieferungsbereiche von Biokom- postieranlagen gibt. Diese Keimart dominiert bei weitem das Spektrum der luftgetra- genen Keime in diesen Anlagen. Bei Auswahl für Aktinomyzeten relevanter Partikel- größenklassen wurden regelmäßig Bestimmtheitsmaße = R² (Korrelations-
koeffizienten) von besser als 0.8 erreicht (MISSEL 1999, MISSEL u. HARTUNG 2005).
In Nutztierställen wurde diese Technik bislang noch nicht eingesetzt, so dass es an- gebracht erschien, dies auch in Geflügelställen zu prüfen.
Besonders den feinen, alveolengängigen Staubpartikeln mit Durchmessern von unter 5 µm, die bis tief in die Lunge eindringen und dort Erkrankungen auslösen können, wird eine erhebliche gesundheitliche Bedeutung zugeschrieben, zumal die Staubpar- tikel Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze und Viren sowie weitere Stoffe wie z.
B. Endotoxine oder Antibiotikarückstände von Behandlungen erkrankter Tiere enthal- ten können. Während Antibiotikarückstände in Eiern oder im Fleisch eher für den Menschen als Verbraucher im Hinblick auf die mögliche Ausbildung von Antibiotika- resistenzen diskutiert werden, spielen diese für Gesundheit und Wohlbefinden der Tiere wohl kaum eine Rolle. Von größerer Bedeutung sind da die Endotoxine, die sowohl bei Tier und Mensch eine erhebliche gesundheitliche Wirkung erzielen kön- nen (RADON et al. 2001, 2003). Für Tiere findet sich eine Übersicht bei SEEDORF und HARTUNG (2002), und WANG et al. (2003).
2.1.1.2.1.2 Grenzwerte für Stallstaub
Es gibt derzeit keinen eigenen Staubgrenzwert für die Tierhaltung. Der für den Men- schen geltende MAK-Wert (DFG 2005) wird mit 4 mg/m³ Luft für Gesamtstaub und 1,5 mg/m³ Luft für Feinstaub angegeben. Er ist nur bedingt auf die Situation der Tiere übertragbar, da die Tiere nicht nur 8 Stunden der Stallatmosphäre ausgesetzt sind;
hinzu kommt, dass der Stallstaub, anders als an vielen Plätzen der industriellen Ar- beitswelt, zu etwa 90% aus organischem Material besteht (AENGST 1984, HAR- TUNG 1986).
Trotz zahlreicher Fortschritte bei der Untersuchung des Luftstaubes in verschiedenen Tierställen ist es bislang nicht gelungen einen Stallstaubgrenzwert zu definieren.
Auch Vorschläge von DONHAM (1989), ANONYM (1990), SEEDORF und HAR- TUNG (2002) sind bislang nicht über das Diskussionsstadium hinaus gekommen.
Dies liegt zum einen daran, dass die Bedingungen in der modernen Nutztierhaltung mit Aktivitäts- und Ruhephasen, verschiedenen Aufstallungs-, Lüftungs-, Fütterungs- und Entmistungsverfahren zu komplex sind, um sie in einer einzelnen Formel hinrei-
chend sicher abbilden zu können. Zum anderen liegt nicht genügend belastbares Datenmaterial aus Untersuchungen zur Höhe der Staubbelastung in Tierställen, und besonders in Geflügelställen, vor. Daher ist es notwendig, mit standardisierten Me- thoden solche Messungen über Jahreszyklen hinweg durchzuführen.
2.1.1.2.2 Luftkeime (Belebte Partikel)
Alle Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen und Pilze, die in der Luft vorkommen, werden als belebte Partikel der Luft bezeichnet, auch Viren werden darunter oft ein- geschlossen (HILLIGER 1990). Quellen der Mikroorganismen sind Haut und Federn der Tiere selbst, Fäkalien sowie Einstreu und Futter (HARTUNG u. WHYTE 1994).
Die Keimflora in der Stallluft setzt sich aus Staphylokokken (etwa 60%), Streptokok- ken (30 %), Pilzen, Sporenbildnern und wechselnden Zahlen anderer Mikroorganis- men wie z.B. Enterobakterien zusammen (HARTMANN 1980, HARTUNG u. WHYTE 1994).
Der größte Teil der Mikroorganismen befindet sich an Staubpartikel gebunden in der Luft (SEEDORF u. HARTUNG 2002).
2.1.1.2.3 Endotoxine in der Stallluft
Endotoxine sind Bestandteile der Zellwand Gram-negativer Bakterien wie z.B. E. coli, Salmonella, Pseudomonas, Shigella, Neisseria, Haemophilus und einiger anderer Bakterienarten. Sie bestehen aus einem Lipopolysaccharid - Komplex und werden nach dem Zerfall der Zellmembranen freigesetzt (RIETSCHEL et al. 1993, HAR- TUNG u. SEEDORF 1999a u.1999b, ZUCKER et al. 2000b). Im Stall kommen sie meist an Stäube gebunden vor. Über ihre gesundheitliche Bedeutung entscheidet ihre biologische Aktivität. Diese kann sehr unterschiedlich sein. Die chemisch- analytische Feststellung der Lipopolysaccharid-Konzentration ist nicht gleichbedeu- tend mit der Wirkung. Zur Feststellung der biologischen Wirkung wird daher der Li- mulus-Amöbozyten-Lysat-Test (LAL-Test, Biowhittaker, Maryland, USA) benutzt. Die ET sind gegenüber äußeren Einflüssen sehr widerstandsfähig und ihre biologische Aktivität kann über viele Jahre erhalten bleiben (ZUCKER u. MÜLLER 2004).
Eigene Erfahrungen zeigten, dass ET an Glasoberflächen auch Temperaturen von 250 °C über 10 Minuten überstehen können.
Bei Tieren lösen Endotoxinkonzentrationen in der Einatemluft ab 0,3 µg/m³ Atem- wegsveränderungen bei Ratten aus (GORDON u. HARKEMA 1994). Zumindest wird davon ausgegangen, dass zu hohe ET-Konzentrationen zu Lungenveränderungen beitragen können. DONHAM (1989) errechnete aus epidemiologischen Untersu- chungen einen Wert von 150 EU oder 18,75 ng/m³ Stallluft, der nicht überschritten werden sollte, um Lungenerkrankungen bei Schweinen zu vermeiden. Für Geflügel gibt es keine vergleichbaren Überlegungen, wenn man von dem Vorschlag von DONHAM et al. (1999) absieht, der einen Luftbelastungsindex für Geflügel vor- schlägt, in dem Ammoniak, Staub und Endotoxine gewichtet zu einer Indexzahl ver- rechnet werden, mit der man Ställe vergleichend beurteilen kann:
Vorschlag von DONHAM (1999) Gesamtstaub 2,4 mg/m³ Feinstaub 0,16 mg/m³
Gesamtendotoxin 614 EU/m³
Alveolengängige Endotoxin 0,35 EU/m³ Ammoniak 11ppm
2.2 Quantitative Angaben zu Gasen und Bioaerosolkomponenten in der Luft von Geflügelställen
Über die Messung von Luftverunreinigungen in Geflügelställen liegen aus den letzten Jahren eine Reihe von Berichten vor. Vorrangig wurden dabei Gase wie Ammoniak und Kohlendioxid, Staub, der allgemeine Luftkeimgehalt und Endotoxine untersucht.
Höhe und Verlauf dieser Komponenten werden von zahlreichen Faktoren beeinflusst wie Tierart, Tieralter, Haltungssystem und Management, Jahres- und Tageszeit. Aber auch die Messmethode spielt eine wichtige Rolle. Daher sollte besonders bei Keim- und Staubmessungen unbedingt die Sammelmethode angegeben werden, da nur so eine Einschätzung der Befunde erfolgen kann.
Zur besseren Übersichtlichkeit sind die Literaturdaten in den nächsten vier Tabellen nach Stoffarten gegliedert zusammengefasst.
Tab. 3: Literaturübersicht zu Gesamtstaub- (einatembarer Staub) und Fein- staubkonzentrationen (alveolengängiger Staub) beim Geflügel in verschiede- nen Aufstallungsformen k.A. = keine Angabe.
Geflügelart Haltungssystem Einatembarer Staub mg/m³
alveolengängig er Staub mg/m³
Land Autor(en)
Broiler Bodenhaltung 7 -9 0,7 – 1,9 Niederlande ELLEN et al.
(1999)
Broiler Zwangslüftung 2– 10 0,3 – 1,2 Frankreich WATHES et al.
(1997)
Entenmaststall Bodenhaltung 1,9 k.A. Deutschland SEEDORF et al. (1998b)
Konvent. Käfig Bodenhaltung
0,75 8,76
0,09 1,26
Niederlande Legehennen
Konvent. Käfig Bodenhaltung
0,97 4,49
0,03 0,63
Deutschland
TAKAI et al.
(1998)
Legehennen Konvent. Käfig 1 - 5 k.A. Deutschland MÜLLER u.
WIESER (1987) Legehennen Konvent. Käfig
Bodenhaltung
1 – 15 bis 35
k.A. Deutschland HILLIGER (1990)
Legehennen Käfighaltung 1,9 - 28,5 0,1 - 0,9 Deutschland HARTUNG (1994) Legehennen Konvent. Käfig
Bodenhaltung
1,5 - 2,7 2,6 – 4,2
0,08 - 1,04 0,08 – 1,13
Schweden MÄRTENSSON (1995)
Geflügel Bodenhaltung 7,01 k.A. Deutschland RADON et al.
(2002) Puten Bodenhaltung 4 – 9,3 k.A. Deutschland JANNI et al.
(1989) Puten Bodenhaltung 1,32 – 7,15 k.A. DEBEY et al
(1994) Puten Bodenhaltung 1,4 – 5,8 k.A. Deutschland HINZ et al.
(1999)
Tab. 4: Literaturübersicht zum Endotoxingehalt in Geflügelstallluft. (k.A.= keine Angabe)
Geflügelart Haltungssystem Einatembare Endotoxine ng/m³
Alveolengängige Endotoxine ng/m³
Land Autor(en)
Legehennen Konvent. Käfig 11,4 – 30,9*
338,9- 860,4**
1,5 – 3,1*
29,6 – 56,1**
Deutschland
Broiler 5566,2-6434,7*
784,2 – 785,7**
2188 - 260,4 * 71,8 – 35,1**
SEEDORF et al.
(1998a)
Legehennen Ausgestalteter Käfig
0,83 - 150 0,05 – 0,70 Deutschland ANGERSBACH- HEGER (2002) Legehennen Konvent. Käfig 18,3 – 42,9 k.A. Deutschland ZUCKER et al.
(2000b)
Geflügel 0,36 - 257,58 k.A. Schweiz RADON K et al.
(2002)
Geflügel 1 k.A. Frankreich WATHES et al.
(1997)
Geflügel 0,03 - 4896 0,04 - 87 DONHAM et al.
(2000)
Geflügel 10 - 1003 k.A. RYLANDER u.
CARVALHEIRO (2006)
Enten Auf Netzen 7,134 k.A. Deutschland SEEDORF et al.
(1998b)
Puten Bodenhaltung 3000 k.A. Deutschland HINZ et al. (1999)
* = Mittelwerte von Nacht- bzw. Tagesendotoxin-Konzentration in Deutschland
** = Mittelwerte von Nacht- bzw. Tagesendotoxin-Konzentration aus 4 europäischen Ländern (UK, NL., DK. und D)
Tab. 5: Literaturübersicht zum Keimgehalt in Geflügelstallluft
Tier Haltungssystem Mikroorganismen Konzentration KBE/m³
Autor(en) Legehennen Konvent. Käfig Gesamtkeime 4,2 x 105
Legehennen Konvent. Käfig Gramnegative 4,1 x 104 Legehennen Konvent. Käfig Pilze 500
CLARK et al. (1983)
Legehennen Konvent. Käfig Gesamtkeime 0,342 – 2 x. 106 KÖSTER u. MÜLLER (1970) Legehennen Konvent. Käfig Gesamtkeime 0,09 – 0,366 x 106 GEBHARDT (1973)
Legehennen Bodenhaltung Gesamtkeime 0,132 – 17,8 x 106 KÖSTER u. MÜLLER (1970) Legehennen Bodenhaltung Gesamtkeime 0,185 – 3,595 x106 GEBHARDT (1973)
Legehennen Bodenhaltung Gesamtkeime SARIKAS (1976) Legehennen Bodenhaltung Gesamtkeime 5,4 x 105 MÄRTENSSON (1995) Legehennen Konvent. Käfig Gesamtkeime 3,9 x 105
Legehennen Bodenhaltung Gesamtkeime 2,0 x 107 RADON et al. (2002) Legehennen Bodenhaltung Pilze 4,4 x 105
Enten Auf Netzen Gesamtkeime 3,342 x 106 SEEDORF et al. (1998b)
Tab. 6: Literaturübersicht zum Ammoniakgehalt in Geflügelstallluft
Tierart Bemerkungen Ammoniakkonzentration ( ppm) Autoren
Broiler 0,8 -32 GUIZION u. BELINE (2005):
Broiler 12,3 – 24 WATHES et. al. (2005)
Puten Zwangslüftung 1 -12 HINZ et al. (1999) Puten Zwangslüftung 3 -15 FEDDES et al. (1995)
Geflügel 5 -50 HARTUNG (1990)
Geflügel 5 – 30 GROOT KOERKAMP et al. (1998)
Tab. 7: Literaturübersicht zum Kohlenstoffdioxidgehalt in Geflügelstallluft
Tierart Bemerkungen Ammoniakkonzentration (ppm) Autoren
Broiler Natur belüfteter Stall 700 - 1300 FORMOSA (2005) Puten Zwangslüftung 1558- 3616 FEDDES et al. (1995) Puten Zwangslüftung > 2000 HINZ et al. (1999) Geflügel 600 – 3000 (und höher) RADON et al. (2002)
2.3 Zur Emission von Bioaerosolen und ihre Ausbreitung außer- halb des Stalles
Die im Stall gebildeten Stoffe werden mit dem Lüftungssystem in die Umwelt getra- gen, wo sie sich in Abhängigkeit von ihren Schwebeeigenschaften in Luft und der Meteorologie ausbreiten. Zur Begrenzung der Ausbreitung von Geruch und Gasen liegen einige Richtlinien (VDI Richtlinien 3472, 1986) und gesetzliche Bestimmungen (TA Luft) vor. Wenig bekannt ist über die Ausbreitung von Staub und Mikroorganis- men. MÜLLER und WIESER (1987) untersuchten die Verfrachtungsentfernung für Bakterien von einem Legehennenstall. Nach 200 bis 250 m in Windrichtung fanden sie keine Unterschiede mehr zum üblichen Luftkeimgehalt. Dabei setzten sie her- kömmliche Keimsammelverfahren mit üblichen Verdünnungsreihen und Koloniezäh- lung ein. Kürzlich konnten SCHULZ et al. (2005) zeigen, dass beispielsweise Staphy- lokokken mindestens 500 m weit von einem Broilerstall getragen wurden. Wenig be- kannt ist auch über die Emissionsmengen, die Größenklassenverteilung und die Ausbreitung der Staubpartikel aus Geflügelställen. Jüngste Berichte zeigen, dass der Gehalt an PM10 Partikeln in der Luft von Putenställen erheblich sein kann (SCHÜTZ et al. 2005). Bei allen Messungen und Berechnungen zur Ausbreitung von partikulä-
ren Stoffen aus Ställen sind stets die Meteorologie mit allen Faktoren wie Windstär- ke, Windrichtung und Regen usw. wie auch die örtliche Bebauung und Baumbestand zu berücksichtigen.
Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit erarbeiteten Befunde liefern quantitative An- gaben zu Stoffkonzentrationen in der Luft von Geflügelställen, die auch zur Berech- nung von Emissionsmassenströmen herangezogen werden können. Dies wird jedoch in dieser Arbeit nicht dargestellt.
2.4 Zur Wirkung von Luftverunreinigungen in Geflügelställen auf Mensch und Tier
Wegen ihrer vielfältigen Natur und komplexen Zusammensetzung werden die Luft- verunreinigungen der Stallluft auch summarisch als Bioaerosole bezeichnet. (HIRST 1995, SEEDORF u. HARTUNG 2002). Damit kommt zum Ausdruck, dass für die Be- wertung einer gesundheitlichen Wirkung durch die Stallluft in der Regel nicht nur eine Komponente, sondern stets die Gesamtheit der vorhandenen Stoffe betrachtet wer- den muss. So können Staubpartikel nicht nur toxische und allergisierende Eigen- schaften haben, an ihren meist komplex geformten Oberflächen lagern sich Gasmo- leküle ebenso an wie Bakterien, Pilze und Viren. Auf einem Staubpartikel aus einem Hühnermaststall mit einem Durchmesser von 10 µm wurden mit Hilfe einer speziellen Technik 12 lebende Bakterien gezählt (SCHULZ et al. 2006, persönliche Mitteilung).
Die Bedeutung der Stallluftfaktoren und Bioaerosole für die Atemwegsgesundheit der im Stall arbeiten Menschen wurde in den letzten Jahren auch von der Arbeitsmedizin vermehrt erkannt (DONHAM 1993, NOWAK 1998, RADON et al. 2003). Atemwegs- beschwerden werden bei Tieren, besonders beim Mastgeflügel und bei Schweinen beobachtet. Bereits ab 10 ppm Ammoniak in der Stallluft werden nach längerer Ein- wirkungszeit Schäden wie Verkleben von Zilien in der Trachea bei Mastputen beo- bachtet (NARAYAN 1982). Über 30 % der Schlachtkörper von Masthähnchen, die bei der Fleischbeschau beanstandet und verworfen werden, werden auf Grund von auf- fälligen Veränderungen an den Atemwegen verworfen (HARTUNG 1994). Vermutet wird, dass neben Stallgasen wie Ammoniak, besonders Staub und Mikroorganismen eine Rolle bei der Ausbildung der Atemwegsveränderungen spielen. Der Anteil der Tierhalter, die über Atemwegsbeschwerden im Zusammenhang mit Stallarbeit kla- gen, liegt bei 12 bis 20 %. Symptome wie giemende Atemgeräusche (14,1 %), Kurz-
atmigkeit (5,1 %), Asthma (2,8 %), allergischer Schnupfen (12,4 %) und Auswurf (16,8%) werden berichtet (NOWAK 2004).
In den letzten Jahren ist auch die Zahl der Beschwerden von Anwohnern aus der Nachbarschaft von Stallungen wegen möglicher gesundheitlicher Risiken durch die mit der Abluft in die Stallumgebung gelangenden Emissionen stetig angestiegen.
Dies hat zu zahlreichen Nachbarschaftsklagen vor Gerichten geführt und vielfach den Bau neuer Ställe verhindert oder zumindest verzögert.
2.5 Stoffliche Zusammensetzung des Stallstaubes
Der Trockensubstanzgehalt von Stallstaub liegt bei 90 %. Davon bestehen bis zu 90% aus organischem Material (AENGST 1984). Besonders proteinreich scheint der Hühnerstallstaub zu sein. Bei einer Untersuchung der Staubzusammensetzung aus einem Legehennenstall mit Batteriehaltung wurde festgestellt, dass der Rohprotein- gehalt im Staub mit etwa 50 % deutlich höher ist als im verwendeten Futter (HAR- TUNG 1983). Dies deutet auf einen erheblichen Beitrag der Tiere (Federn, Haut) zum Staubaufkommen hin.
Die stoffliche Zusammensetzung des Staubes ist wenig untersucht worden, da man relativ große Mengen an Staub benötigt, um eine sichere Analyse durchführen zu können. Solche Mengen werden i.d.R. nur über Sedimentation erreicht. Der Nachteil ist, daß zwar schonend gesammelt wird, aber keine Konzentrationsangabe z.B. in der Atemluft gemacht werden kann. Die Hochvolumensammelgeräte können dage- gen einen Volumenbezug liefern, sind aber im Betrieb sehr viel aufwendiger und be- nötigen lange Laufzeiten.
Für die Analyse der stofflichen Zusammensetzung des Stallstaubes wird üblicherwei- se die so genannte Weender Analyse benutzt, die zur Analyse der stofflichen Zu- sammensetzung von Futtermitteln eingesetzt wird (MEYER et al.1983)
3 Material und Methoden
3.1 Sammlung und Auswage des Luftstaubes
Die volumenbezogene Bestimmung des Gesamt- und Feinstaubgehaltes der Stallluft erfolgte gravimetrisch auf Glasfaserfiltern (Fa. Whatman, UK). Für die Gesamtstaub- fraktion (einatembarer Staub) wurden IOM (Institute of Occupational Medicine, Edin- burgh) Staubsammelkassetten und für den lungengängigen Anteil des Staubes (Feinstaub) SKC Zyklone (Fa. Blandfort Forum, UK) mit einer Abscheideeffektivität von 50% für eine Partikelgröße von 5 µm Durchmesser eingesetzt. Die Abbildungen 1 und 2 zeigen die Bestandteile der beiden Sammelköpfe. Der Volumenfluss wurde durch kritische Düsen bekannter Charakteristik zwischen Sammelgefäß und Pumpe (IOM: 2 I/min; SKC: 1,9 I/min) über die gesamte Messdauer sichergestellt. Gesamt- und Feinstaub wurden an den Messpositionen in allen Ställen über 24 Stunden ge- sammelt. Die Glasfaserfilter wurden in einer Klimakammer bei 23 °C ± 2°C und 45%±
5% Luftfeuchte nach der Probenahme gelagert. In dieser Klimakammer erfolgte auch die Ein- und Auswaage der Filter (Feinwaage, Firma Sartorius AG, Göttingen) und das Einlegen und Herausnehmen der Filter aus den Filterhaltern mit Hilfe einer Deckglaspinzette. Vor der Wägung wurden die Filter zwecks Akklimatisierung für ei- ne Nacht in der Klimakammer aufbewahrt. Durch Differenzbildung zwischen dem Einwage- und Auswagewert in Verbindung mit dem durch die kritischen Düsen be- kannten Volumenstrom wurden die Gesamt- und Feinstaubkonzentrationen der Stall- luft in mg/m³ errechnet. Als Kontrolle wurden für beide Sammler-Typen jeweils drei nicht beaufschlagte Filter gewogen und die Messergebnisse mit diesen Befunden korrigiert.
Abb. 1: Bestandteile der SKC Staubsammeleinheit (Zyklon) für alveolengängigen Staub
Abb. 2: Bestandteile der IOM Staubsammeleinheit für einatembaren Staub
Es wurde aus betriebs- und arbeitstechnischen Gründen in den Legehennenställen und im Putenstall eine einheitliche Messhöhe von 160 cm über dem Fußboden des jeweiligen Messplatzes gewählt. Eine Höhe von 150 bis 160 cm wird als mittlere Ein- atemhöhe eines erwachsenen Menschen angesehen. Im Masthähnchenstall betru- gen die Messhöhen 160 cm und 35 cm. Durch die Probennamedauer von einheitlich 24 h in allen Ställen sollte einmal der Messfehler an den Messpositionen gleich gehalten und der Einfluss kurzfristiger Schwankungen der Luftzusammensetzung an einer Position gering gehalten werden. Da vorrangig der direkte Vergleich zwischen den Ställen gesucht wurde, schien dieses Vorgehen vertretbar.
3.2 Endotoxinanalyse
Die Bestimmung der Endotoxine aus den mit beiden Sammelköpfen genommenen Staubproben (Glasfaserfilter) erfolgte mit dem Limulus-Amöbozyten-Lysat-Test (LAL- Test, Biowhittaker, Maryland, USA) nach dem chromogen-kinetischen Verfahren (Ki- netic-QCL). Das verwendete Kontroll-Standard-Endotoxin wurde am Referenz- Standard-Endotoxin E. coli-6 der amerikanischen Food and Drug Administration ka- libriert. Der Kinetic-QCL-Test eignet sich besonder gut zum Nachweis und zur quanti- tativen Bestimmung von Endotoxinen Gram-negativer Bakterien. Die Probe wird mit dem LAL-Substrat-Reagenz versetzt und in den Kinetic-QCL-Reader eingebracht.
Das Endotoxin katalysiert die Aktivierung eines Proenzyms. Das aktivierte Enzym katalysiert wiederum die Spaltung des p- Nitroanilin (pNA) von dem farblosen Sub- strat. Der dabei entstehende gelbe Farbstoff wird in definierten Abständen gemes- sen. Die Zeit bis zur Entstehung einer bestimmten Menge dieses gelben Farbstoffes (Reaktionszeit) ist umgekehrt proportional zu der vorhandenen Endotoxinkonzentra-
tion. In Gegenwart großer Mengen von Endotoxin läuft die Reaktion sehr schnell ab, kleine Endotoxinmengen hingegen führen zu längeren Reaktionszeiten. Die Konzent- ration wird mittels einer Standardkurve berechnet. Die Befunde werden in Endotoxin Units (EU) angegeben, eine Umrechnung in ng ist durch Division mit dem Faktor 8 näherungsweise möglich.
Die beaufschlagten Glasfaserfilter werden in ein Becherglas mit 10 ml pyrogenfreiem Wasser überführt und durch 60 minütiges Schütteln auf einem Horizontalschüttler bei 20 bis 22 °C extrahiert (pH 7-8). Im Anschluss wird die Lösung 10 min zentrifugiert (1000 g) und der Überstand einer dezimalen Verdünnungsreihe unterworfen. In jeder Verdünnungsstufe werden 100 µl Probe in einer Mikrotiterplatte vorgelegt, mit 100 µl Lysat versetzt und geschüttelt. Die Kinetik der Farbstoffbildung wird im Vergleich zum E. coli Standard-Endotoxin und Kontrollansätzen ohne Endotoxin bestimmt.
3.3 Benutzte Sammelverfahren zur Bestimmung der Luftkeime 3.3.1 Filtration
Für die Luftkeimmessung im Stall wurde das Filtrationsverfahren verwendet, bei dem mit Hilfe einer an einen IOM Sammelkopf und an einen SKC (Zyklon) Sammelkopf angeschlossenen Pumpe ein definiertes Luftvolumen durch einen Membranfilter ge- saugt wird. Eingesetzt wurde eine Pumpe mit einem konstanten Luftvolumenstrom von 2 l/min. Als Filtermaterialien wurden Polykarbonatfilter (Whatman, UK), verwen- det. Dieser Filtertyp weist eine Porenweite von 0,8 µm auf und besitzt einen Durch- messer von 25 mm. Die Probenahmezeit bei den Polykarbonatfiltern betrug 24 Stun- den.
3.3.2 Impingement
Für die Luftkeimmessung wurde zusätzlich der All-Glass-Impinger (AGI 30) mit 50 ml selbst hergestellter steriler 0,9 % NaCl-Lösung als Sammelmedium bei einem regel- mäßig kontrollierten Luftdurchsatz von 12,5 l/min eingesetzt. Die Probenahmezeit betrug 30 Minuten.
Die Sammelflüssigkeit wurde für 24 h bei 4 °C gelagert und am folgenden Tag vor der Aufarbeitung kurz auf dem Vortexer geschüttelt. Danach wurde je 1 ml der Aus- gangslösung auf drei Agarplatten (3fach Bestimmung) ausgespatelt. Dabei wurde darauf geachtet, dass keine Verdrängung an den Plattenrand erfolgte.
3.3.3 Sedimentationsstaub
Absetzstaub wurde auf definierten Oberflächen (Aluminiumfolien auf Sammelble- chen), die über einige Wochen im Stall aufgehängt wurden, gesammelt. Erfasst wird dabei der sedimentierfähige Staubanteil der Stallluft. Die Befunde werden in g/m²/24h angegeben. Der Absetzstaub wurde ausgewogen und auf die Sammelflä- che bezogen. Weiterhin wurde der Staub auf Keime und Endotoxine sowie auf Staubinhaltsstoffe mit der Weender Analyse untersucht.
3.3.4 Kulturelle Verfahren und weitere Laboranalysen
Der Mikroorganismennachweis erfolgte mit Hilfe der aeroben Kultivierungsmethode.
Untersucht wurde auf Gesamtkeime, Staphylokokken, E. coli als Vertreter der Ente- robakterien und mesophile und thermophile Pilze, die zusammengefasst dargestellt werden. Die Probenahmefilter (Polykarbonatfilter) wurden am Tag der Probenahme gekühlt ins Labor transportiert. Zur Keimzahlbestimmung wurde die in den Techni- schen Regeln für Biologische Arbeitsstoffe (TRBA 430, 2001) beschriebene Vorge- hensweise zur indirekten Bestimmung benutzt. Diese Vorschrift gilt eigentlich nur für den Nachweis von Schimmelpilzsporen bei Luftkeimmessungen, lässt sich jedoch mit bestimmten Modifikationen auch zum Nachweis anderer Keime verwenden. Auch die BIA- Vorschrift zum Nachweis luftgetragener Bakterien (BIA-Arbeitsmappe 9430, 1997) lautet ähnlich. Sie geht jedoch davon aus, dass die beprobten Filter noch am Ort der Messung in Lösung gebracht werden und sieht keinen Zusatz von Tween 80 (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Steinheim) vor. Durch den „trockenen Transport“ der Filter und relativ lange Probenahmezeiten von 24 h muss mit einer Reduzierung aus- trocknungsempfindlicher Keime gerechnet werden. Die Verluste bei der Sammlung von Aktinomyzeten und Schimmelpilzen dürften hingegen aufgrund ihrer ausgepräg- ten Austrocknungsunempfindlichkeit auch bei langen Probenahmezeiten gering sein.
Einige Bakterienspezies sind zur Sporenbildung (Dauer- oder Ruheformen) unter bestimmten Umweltbedingungen (z. B. Austrocknung, Nahrungsmangel) fähig
(HALLMANN u. BURKHARDT 1974, TRGS 908-14, 1998). Es muss also angenom- men werden, dass bei den Bakterien überwiegend Sporen gesammelt wurden.
Zur Ablösung der Partikel (Staub und Keime) von den Polykarbonatfiltern wurden die Filter am folgenden Tag morgens mit einer sterilen Pinzette in 10 ml einer 0,9 %igen Kochsalzlösung, die als Zusatz 0,01 % des Netzmittels Tween 80 (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Steinheim) enthielt, überführt und anschließend 30 Minuten bei 25°C im Wasserbad geschüttelt. Anschließend erfolgte ein vierminütiges Schütteln auf dem Vortexer. Danach wurden je 0,1 ml der Keimlösung auf je drei Petrischalen (3- fach Bestimmung) mit dem jeweils ausgewählten Nährboden mit einem Drigalski- Spatel unter kreisenden Bewegungen der Platte ausgespatelt. Die Keimlösung der Filter, die im Stall beaufschlagt worden waren, wurde einer dezimalen Verdünnungs- reihe mit Tween 80 Lösung unterworfen und die einzelnen Verdünnungsstufen auf die Nährmedien ausplattiert (0,1 ml) (3-fach Bestimmung je Verdünnungsstufe).
Nach dem Ausspateln wurden die Nährböden in einem Brutschrank bebrütet. Bei dem Einsatz der Impingementmethode wurde die Sammlerflüssigkeit am folgenden Tag der Probenahme vor der Aufarbeitung kurz auf dem Vortexer geschüttelt, und auf drei Agarplatten (3-fach Bestimmung) verteilt und ausgestrichen.
3.3.5 Zusammensetzung und Gebrauch der Nährböden
Als Nährmedium für die Bestimmung der Gesamtkeime wurde Blutagar-Basis Nr. 2 (Oxoid, Wesel) verwendet. Zum Nachweis und zur Isolierung von Staphylokokken diente Mannit-Kochsalz-Agar (Oxoid, Wesel) mit einem hohen Salzanteil, um das Wachstum anderer, nicht salztoleranter Mikroorganismen, zu hemmen. Koagulase- positive Staphylokokken bilden auf diesem Nährboden Kolonien mit einem hellgelben Hof, während Koagulase-negative von einem roten oder violetten Hof umgeben sind.
Die Bebrütung erfolgte bei 36 °C für 48 h. Zur Kontrolle, ob es sich bei den gewach- senen Kolonien auch um Staphylokokken handelt, wurden Keime aus einer reprä- sentativen Anzahl an Kolonien differenziert. Zur Untersuchung der Luft auf E. Coli wurde McConkey-Nährboden Nr. 3 (Oxoid, Wesel) benutzt. Dieser Agar ist zum Nachweis und zur Koloniezahlbestimmung coliformer Keime geeignet. Der Nährbo- den enthält eine spezielle Gallsalzmischung, die mit Kristallviolett eine verbesserte Differenzierung zwischen coliformen und Lactose-negativen Keimen ermöglicht, wäh- rend das Wachstum Gram-positiver Kokken vollständig gehemmt wird. Zudem ent-
hält er Pepton, Laktose, Natriumchlorid und Neutralrot. Laktose-fermentierende Ente- robakterien erscheinen rosa mit trüber Randzone, während nicht Laktose- metabolisierende Keime eine farblos bis transparente Kolonie bilden. Die Bebrütung erfolgte für 48 h bei 36 °C. Für die Bestimmung der Zahl der Pilzsporen wurde Dich- loran-Glyzerin-Agar (DG 18, Oxoid, Wesel) eingesetzt. Dieser wird in der TRBA 430 (2001) für die Schimmelpilzsporendiagnostik vorgeschrieben. Der Zusatz von Chlo- ramphenicol hemmt das bakterielle Wachstum, insbesondere Gram-negativer Bakte- rien. Glyzerin hemmt die Wasseraktivität und Dichloran hemmt die Ausbreitung der mit Myzelien wachsenden Pilze und verhindert ein Überwachsen langsamer wach- sender Kolonien. Die Kultivierungstemperatur beträgt 25 °C für den Nachweis me- sophiler Pilze und 40 °C für den Nachweis thermophiler Pilze über einen Zeitraum von 5 Tagen. Um ein Austrocknen der Platten während der langen Bebrütungsdauer zu vermeiden, wurde das Agarvolumen pro Platte erhöht und die Agarplatten wur- den mit Kunststofftüten umhüllt.
3.3.6 Ermittlung der Keimzahlen in den Luftproben
Die erhaltenen Koloniezahlen werden, unter Einrechnung der Verdünnungsfaktoren, der jeweiligen Teilmengen und des Probenluftvolumens in Keimkonzentrationen um- gerechnet. Das Ergebnis wird als koloniebildende Einheit (KBE) pro Kubikmeter Luft angegeben.
3.4 Aufbau und Funktion des Meß- und Analysesystems in den Le- gehennenställen und in der Außenluft
Für die Durchführung der Versuche in den Legehennenställen stand ein mobiler Messwagen zur Verfügung, in dem die Analyse und Registriersysteme für Tempera- tur, relative Feuchte, Kohlendioxid, Ammoniak und Staub untergebracht waren. Die- ser wurde jeweils neben dem zu untersuchenden Stall in Höhe der Stallmitte so auf- gestellt, dass die für die Messungen benötigten Leitungen und Schläuche auf kurzem Wege vom Messwagen in den Stall geführt werden konnten. Alle Messschläuche zwischen Stall und den Analysatoren im Messwagen wurden von einem flexiblen wärmegedämmten Plastikrohr (Durchmesser 15 cm) umgeben, um Beschädigungen zu vermeiden und Temperaturschwankungen auszugleichen. Im Stall verzweigten sich die Messschläuche jeweils zu den Messpositionen 1 bis 7. Eine separate Lei- tung führte zur Messposition 0 außerhalb des Stalles. Alle Rohre waren mit einem
Heizdraht ausgerüstet, der es ermöglichte die Temperaturen im Rohr, auch im Win- ter, konstant zu halten, um die Kondensation von Wasserdampf in den Messschläu- chen zu vermeiden.
Alle 8 Messpositionen befanden sich in einer Höhe von 1,60 m über dem Stallfußbo- den bzw. über dem Erdboden. In jedem Stall wurden an den Messpositionen 1 bis 7 die Parameter Temperatur (°C) der Luft, relative Luftfeuchtigkeit (%), Kohlendioxid (ppm), und Ammoniak (ppm) gemessen. An den Messpositionen 1,2, 3, 4, 5 und 6 wurden Feinstaub, Gesamtstaub (mg/m³) und Luftkeime (KBE/m³) gemessen, an den Messpositionen 0 und 7 wurde Luft für Gesamtstaub (mg/m³) und für die Keimbe- stimmung gesammelt. Außerhalb des Stalles(Position 0) wurden Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Windrichtung, Windgeschwindigkeit (m/s) sowie Kohlendioxid und Ammoniak erfasst.
3.5 Zählung der luftgetragenen Partikel
Für die Partikelzählung wurden direkt anzeigende tragbare Partikelzahlgeräte (Typ 1.108, Grimm, Ainring) verwendet. Diese Messgeräte messen die Staubpartikelzahl in einminütigen Intervallen nach dem Streulichtprinzip in 14 verschiedenen Partikel- klassen zwischen 0,3 bis 15 µm, und größer 20 µm Teilchendurchmesser, gesamt 15 Klassen.
3.5.1 Vorgehensweise bei der Probenahme für die Korrelierte Partikelzählung (KPZ)
Um Keim- und Partikelmessungen möglichst vergleichbar zu gestalten, wurden die Sammelköpfe des Partikelzählgerätes und des Keimsammelgerätes in gleicher Höhe (160 cm) in etwa 10 cm Entfernung nebeneinander positioniert. Die Keime und Parti- kelmessungen wurden zeitgleich durchgeführt. Die Messzeit war einheitlich auf 30 Minuten festgelegt. 7 bis 8 Keim- und Partikelmessungen konnten so parallel an je- dem Messtag durchgeführt werden. Dieses Vorgehen wurde bei allen Messungen in den Ställen soweit wie möglich beibehalten. Tabelle 8 gibt einen Überblick über die Meßzeitpunkte für die KPZ. Die Messergebnisse mit dem Partikelzählgerät wurden mit dem Tabellenkalkulationsprogramm Excel bearbeitet.
Tab. 8: Meßzeitpunkte bei den Untersuchungen der KPZ in Mastgeflügelställen
Alter Tierart
Erster Messtag
Zweiter Messtag
Dritter Messtag
Vierter Messtag
Fünfter Messtag Masthühnchen 1.Woche 2. Woche 3. Woche 4. Woche 5. Woche Moschusenten 2. Woche 4. Woche 6. Woche 8. Woche 10. Woche
3.6 Begleitmessungen
3.6.1 Messung von Kohlendioxid (CO2)und Ammoniak (NH3)
Zur Messung der Kohlendioxidkonzentration in Stall und Außenluft wurde ein Infrarot – Absorptionsmeter (Fa. ADC, Modell 7000, UK) eingesetzt. Das Messprinzip des Gerätes gründet sich darauf, dass CO2 in der Lage ist, spezifische Wellenlängen im infraroten Lichtbereich zu absorbieren. Vor und nach jeder Messperiode wurde eine Kalibrierung des Geräts vorgenommen. Der Nullpunkt wurde mit CO2 -freier atmo- sphärischer Luft und der Endpunkt mit Prüfgas (Stickstoff mit bekannter Kohlendi- oxidkonzentration) überprüft. Das Gerät ist in der Lage, einen Messbereich von 0 bis 5000 ppm (wahlweise bis 1 Vol %) CO2 abzudecken. Ein Problem beim Einsatz sol- cher Geräte besteht darin, dass Verfälschungen der Messergebnisse durch die zu- sätzliche Erfassung anderer Gase, deren Absorptionsbanden dicht bei denen von CO2 liegen, auftreten können. Das Gerät wurde jedoch so eingestellt, dass andere Gase der Stallluft bei der Messung keine Rolle spielten.
Für die Ammoniakmessung wurde eine NOx-Analyser (Fa. Thermo Environmental Instruments, Modell 42D, USA) mit integriertem Konverter eingesetzt. Der Konverter transformiert bei einer Betriebstemperatur von 750 °C NH3 zu Stickstoffmonoxid (NO). Anschließend reagiert dieses NO im Gerät mit Ozon zu Stickstoffdioxid (NO2) und Sauerstoff (O2) unter der Freisetzung von Lichtquanten: NO +O3 -> NO2 +O2
+hv.
Die Intensität dieser Chemilumineszenz wird von einem Photomultiplier registriert.
Sie ist proportional zu NO und damit auch zur Ammoniakkonzentration. Die Einpunkt – Kalibrierung wird mit einem NO-Prüfgas (NO in N2) vorgenommen. Diese wird so- wohl vor als auch nach abgeschlossener Messphase durchgeführt. Mit dem Gerät
