Was im Abwasser landet, erzählt mehr über eine Stadt, als man auf den ersten Blick vermuten würde. Infektionserreger gelangen unter anderem über Stuhl und Speichel ins Abwasser. Werden Proben regelmäßig untersucht, lassen sich daraus Hinweise auf die Verbreitung von Krankheitserregern in der Bevölkerung ableiten.

Genau darum geht es in einer Forschungsstudie des Kreises Mettmann und der Universität Duisburg-Essen. Sechs Wochen lang wurden regelmäßig Proben aus dem Abwasser der Kläranlage Monheim/Langenfeld entnommen. Beteiligt waren unter anderem das Kreisgesundheitsamt Mettmann, die Universität Duisburg-Essen und der Bergisch-Rheinische Wasserverband (BRW). Der Ort der wissenschaftlichen Einordnung: die Uni Duisburg Essen.

Erreger, bevor Fälle gemeldet werden

Im Mittelpunkt steht die abwasserbasierte Epidemiologie, auch abwasserbasierte Surveillance oder Abwassersurveillance genannt. Abwasserproben werden dabei auf Spuren von Erregern untersucht, um deren Verbreitung und Entwicklung in der Bevölkerung einzuschätzen. In Monheim und Langenfeld konnten sogar Erreger nachgewiesen werden, deren Erkennung mit herkömmlichen Methoden schwierig ist – darunter Masernviren und Tuberkulosebakterien.

Besonders relevant war der Nachweis antibiotikaresistenter Bakterienstämme. Sie wurden im Abwasser festgestellt, bevor entsprechende Krankheitsfälle über die reguläre Patientenüberwachung an das Gesundheitsamt gemeldet worden waren. Ein früher Anstieg bestimmter Erreger könnte Krankenhäusern und Arztpraxen Zeit verschaffen, etwa um bestimmte Medikamente zu beschaffen und sich auf mehr Patientinnen und Patienten einzustellen.

Die Ergebnisse der Studie wurden im internationalen Fachjournal „Frontiers in Public Health“ veröffentlicht. Die erhobenen Abwasserdaten können mit bestehenden Meldesystemen verglichen und gemeinsam ausgewertet werden. So können Expertinnen und Experten die Infektionslage vor Ort umfassender bewerten und Trends der Infektionsdynamik erkennen.

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Vom Zulauf ins Labor

Wie das praktisch aussieht, zeigt das bundesweite Projekt AMELAG – „Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung“. Seit 2022 wird es gemeinsam vom Robert Koch-Institut (RKI), Umweltbundesamt (UBA), Bundesministerium für Gesundheit (BMG), Bundesministerium für Umwelt, Klimaschutz, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMUKN), den 16 Bundesländern und ihren Landeslaboren sowie den Betreibenden der teilnehmenden Kläranlagen durchgeführt. Unterstützt wird AMELAG durch Logistik- und Labordienstleistende.

Im kommunalen Abwasser überwacht AMELAG die Viruslasten von SARS-CoV-2, Influenzaviren und Respiratorischen Synzytialviren (RSV), an einigen Standorten auch von Polioviren. Seit 2025 werden bis zu 70 ausgewählte Kläranlagen wöchentlich beprobt. Nach Angaben des UBA wurden im ersten Projektabschnitt 2023–2024 rund 170 Kläranlagen überwacht; seit 2025 werden Proben von etwa 50 Kläranlagen zweimal wöchentlich untersucht. Das reduzierte Monitoring erfasst weiterhin Abwasserdaten von etwa 25 % der Bevölkerung.

Die Proben werden am Zulauf der Kläranlagen genommen. Üblicherweise entsteht nach der mechanischen Reinigung durch Rechen und Sandfang automatisiert eine 24-Stunden-Mischprobe. Gekühlt geht sie ins Labor, wird dort angereichert und aufbereitet. Anschließend extrahieren Fachleute die Erbinformation der Erreger; Virusgenfragmente werden mithilfe der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) quantitativ bestimmt. Routinemäßig geht es um SARS-CoV-2, Influenzaviren und RSV.

Nach Qualitäts- und Plausibilitätsprüfungen landen die Daten in der UBA-Datenbank „Pathogene im Abwasser“ (PiA-Monitor). Dort werden sie verarbeitet und mit Blick auf witterungsbedingte Schwankungen des Rohabwasserstroms normalisiert. Das RKI stellt die normalisierten Werte als Verlaufskurven dar und berechnet Trends. Klingt trocken, ist aber entscheidend: Niederschläge sowie Einleitungen aus Industrie und Gewerbe können die Virus- und Erregerkonzentrationen verändern und damit die Suche nach echten Trends erschweren.

Viele Labore, viele Stellschrauben

Die Konzentrationen von SARS-CoV-2, Influenzaviren und RSV werden im AMELAG-Projekt von mehr als zehn Laboren bestimmt. Sie arbeiten mit unterschiedlichen Verfahren, etwa bei der Probenkonzentrierung, der Extraktion viraler RNA, den untersuchten Gensequenzen und der PCR-Analytik. Der Zufluss zur Kläranlage dient häufig als Parameter, um Schwankungen zu beschreiben. Je nach Kläranlage und Kanalsystem können jedoch andere Werte geeigneter sein. Das UBA entwickelt deshalb standortspezifische Verfahren, prüft verschiedene Plausibilisierungs- und Normalisierungsansätze und arbeitet an einem automatisierten Verfahren, das jeweils den geeignetsten Parameter auswählen soll.

Auch bei weiteren Erregern wird geforscht. Das UBA entwickelt und etabliert zusätzliche Nachweisverfahren für Infektionserreger, Antibiotikaresistenzen und weitere Public-Health-relevante Viren. Im Fokus stehen Enterobakterien mit klinisch wichtigen Antibiotikaresistenzen sowie Influenza A/B und weitere respiratorische und gastrointestinale Viren.

Ein mehrstufiges Screening verbindet den Nachweis lebender Bakterien mit der Untersuchung von Resistenzgenen, Sequenzinformationen sowie massenspektrometrischen, molekularbiologischen und sequenzbasierten Verfahren. Für Viren werden neue Aufbereitungs- und Extraktionsmethoden zur Isolierung und Anreicherung von Nukleinsäuren getestet. Dazu gehören die Entwicklung und Validierung von Konzentrationsverfahren, Versuche mit inaktivierten Viren oder viraler Nukleinsäure sowie die Bestimmung von Nachweis- und Bestimmungsgrenzen. Die Labormethoden sollen qualitätsgesichert und robust sein, fortlaufend optimiert, harmonisiert und in die Abwassersurveillance integriert werden.

Ein Wochenbericht für ein bewegliches Lagebild

Zu den Aufgaben von AMELAG gehören die Harmonisierung der Arbeitsabläufe, Qualitätskontrolle, Analyse und epidemiologische Bewertung der Daten sowie die Veröffentlichung von Daten und Berichten zu epidemiologischen Erkenntnissen. Das Projekt soll außerdem auf weitere Erreger und Krankheitsindikatoren ausgeweitet werden, auf die Einführung der Kommunalabwasserrichtlinie (KARL) vorbereiten und die Abwassersurveillance national wie international weiterentwickeln.

Es gibt einen Wochenbericht zur Abwassersurveillance. Die Ergebnisse erscheinen außerdem im AMELAG-Wochenbericht und im Infektionsradar von RKI und BMG. Seit Ende Januar 2025 werden die deutschen Daten auch im europäischen „European Wastewater Surveillance Dashboard“ veröffentlicht, gemeinsam mit Abwassermonitoringdaten anderer EU-Länder. Offene AMELAG-Daten stehen über Zenodo und GitHub bereit.

Abwasser bietet viele Möglichkeiten zur Überwachung von Krankheitserregern, doch etliche wissenschaftliche Fragen sind noch ungeklärt. Deshalb arbeiten UBA, RKI, Universitäten und weitere Forschungspartner innerhalb von AMELAG an zusätzlichen Projekten. Das Vorhaben verbindet Fachwissen aus Umwelt- und Naturwissenschaften, Gesundheitswissenschaften, öffentlicher Gesundheit, Data Science und Statistik – ein ziemlich breites Team für das, was durch Rechen, Sandfang und Labor läuft.

Das UBA entwickelt, optimiert, harmonisiert und dokumentiert technische Abläufe für Probenahme, Labormethoden, Logistik, Datenverarbeitung und Datenübermittlung an das RKI. Außerdem beteiligt sich die Behörde an der Normung. Die Daten fließen zusammen mit anderen Überwachungssystemen in die epidemiologische Bewertung sowie in Empfehlungen für Gesundheitsschutz und Politikberatung ein.

Das Projekt „Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung“ wird vom UBA und RKI durchgeführt; das BMG fördert es. Neben BMG, UBA und RKI sind das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV), die Gesundheits- und Umweltschutzbehörden der 16 Bundesländer und weitere Partner beteiligt. Das UBA-Projekt wurde zuletzt am 17. November 2025 aktualisiert.

Für Fragen zur Abwassersurveillance gibt das RKI die Kontaktadresse abwassersurveillance@rki.de an.