Coronavirus in Böden, Garten-, Ackerböden – Verhalten, Vorkommen, Verbreitung, Persistenz, Infektionspotential des Coronavirus SARS-CoV-2

Wie verhält sich das Coronavirus im Boden? Persistenz, InfektionsrisikoIm Zusammenhang mit der Infektion durch das Coronavirus stellt sich die Frage, in wie weit das Virus in Wiesenböden, Waldböden, Ackerflächen und anderweitig landwirtschaftlich genutzten Böden vorkommt. Fragen in diesem Zusammenhang sind: Eintragswege, Überlebensdauer und Infektionspotential des Coronavirus in Böden. Stellen verschiedene Bodenarten, (auch der Gartenboden) eine Senke und/oder eine Quelle für das Coronavirus SARS-CoV-2 dar. Wie hoch ist das Infektionsrisiko?

 

SARS-CoV-2 auf Ackerböden und Weideböden

Bisher liegen in Deutschland noch keine Hinweise auf Kontamination von landwirtschaftlich genutzten Böden durch SARS-CoV-2 vor. Dies liegt vermutlich daran, dass bisher keine Bodenproben untersucht wurden.

Potentielle Eintragswege, Klärschlamm von besonderer Bedeutung?

Coronaviren können durch Winde und andere Luftbewegungen transportiert und auf Boden- und Pflanzenoberflächen abgelagert werden. Dies trifft ähnlich für Radionuklide wie Cäsium-137 zu. Für Ackerböden und Weideböden könnte der bedeutendste Eintrag von SARS-CoV-2 über Klärschlamm erfolgen. In den Niederlanden wurde Virus-RNA in Abwässern von mehreren Städten gefunden. Der Eintrag von Viren über Abwässer und Klärschlamm auf Böden ist seit langem bekannt (Prado et. al. 2014).

Ein Eintrag des Coronavirus ist auch durch dessen Ausscheidung (Urin, Kot) von landwirtschaftlichen Nutztieren wie Rinder denkbar. Bisher ist nicht bekannt, dass Rinder mit dem Virus infiziert sind.

Als weiterer Eintragsweg kann die direkte Tröpfchen-Deposition von Boden durch Husten oder Niesen einer spazierengehenden, mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 infizierten Person erfolgen.

Einflussfaktoren auf Überleben und Dauer der Infektiosität des Coronavirus

Wie lange kann das Virus auf Boden und Pflanzenoberflächen überleben und wie lang ist die Dauer der Infektiosität. Als Virus kann sich SARS-CoV-2 nur vermehren, wenn es eine Wirtszelle findet. Abgesehen von kleinen Bodenlebewesen sind keine Wirtszellen vorhanden. Entsprechend dürfte das Coronavirus wie auf anderen unbelebten Oberflächen nur wenige Tage als infektiöse Struktur überleben. Das Virus ist ohne tierische oder menschliche Wirtszelle nur relativ wenig umweltresistent. Deshalb scheinen Infektionen mit dem Coronavirus durch Pflanzen keine Rolle zu spielen.

Temperatur und Feuchtigkeit im Boden

Temperatur und Feuchtigkeit beeinflussen die Persistenz des Virus: Rabenau et. al (2005) geben für das SARS-CoV seine Infektiosität bis zu 9 Tage in Suspension und Überlebenszeiten zwischen 1 Tag und 6 Tagen im getrockneten Zustand an.
Die Bodenfeuchte wird einen deutlichen Einfluss auf die Persistenz des Coronavirus SARS-CoV-2 haben: Sowohl Überlebensdauer als auch Dauer der Infektiosität dürften mit zunehmender Bodenfeuchte steigen.

Casanova et al. 2010 fanden eine deutliche Temperaturabhängigkeit der Infektionsdauer: Höhere Temperaturen verkürzten die Persistenz deutlich. Es handelt sich um eine Virus-Surrogate-Studie. Untersucht wurde auch die Abhängigkeit der Infektiosität von der Luftfeuchtigkeit, die allerdings einen im Vergleich zur Lufttemperatur komplexeren Verlauf ergab.

PH-Wert

Auch der pH-Wert des Bodens beeinflusst die Viruspersistenz. Nach einer Literaturstudie von Nezamabadi (2020) kann ein pH-Wert über 6 das Risiko der Persistenz und Stabilität des Coronavirus in der Umwelt von einigen Stunden auf einige Tage oder Wochen erhöhen.

Allgemein gilt für Viren: Studien der letzten Jahrzehnte zeigen, dass Viren in neutralen und alkalischen Böden keine Partikel binden und sich in der Bodenumgebung frei bewegen können (Cowen & Hitchner, 1975; Hurst et al., 1980; Sobsey und al., 1980; Gerba et al., 1981; Straub et al., 1992; Santamaría & Toranzos, 2003; Sobsey & Meschke, 2003; Rabenau et al., 2005; Bosch et al., 2006). Weiterhin ein pH-Wert über 6 kann das Risiko für Persistenz, Stabilität und Dauer der Infektiosität des Virus in der Umwelt von einigen Stunden auf einige Tage oder Wochen erhöhen (Wolff et al., 2005; Bosch et al., 2006). Diese allgemeinen Regeln könnten uns zu der Erkenntnis führen, wie wichtig es ist, den pH-Wert des Bodens an allen Orten mit hohem Kontaminationsrisiko zu berücksichtigen, insbesondere durch SARS-CoV-2.

Allgemeine Informationen zu Viren in Böden

Obwohl die Rolle des Bodens als Reservoir für bestimmte bakterielle Krankheitserreger nicht in Frage gestellt wird, zeigen neuere Erkenntnisse, dass der Boden eine größere Rolle bei der Übertragung enterischer Erkrankungen spielen kann als bisher angenommen. Viele der Krankheiten, die durch Erreger aus dem Boden verursacht werden, sind gut charakterisiert, obwohl enterische Krankheiten und ihre Verbindung zum Boden nicht so gut untersucht wurden. Gastrointestinale Infektionen sind die häufigsten Krankheiten, die durch enterische Bakterien verursacht werden. Einige Beispiele sind Salmonellose (Salmonella sp.), Cholera (Vibrio cholerae), Ruhr (Shigella sp.) Und andere durch Campylobacter jejuni, Yersinia sp. und Escherichia coli O157: H7 und viele andere Stämme. Viren sind am gefährlichsten und haben einige der niedrigsten infektiösen Dosen aller enterischen Krankheitserreger.

Covid-19 in Gartenboden

Die Wahrscheinlichkeit des Vorkommens des Coronavirus in Gartenboden ist bedingt durch die Nähe zur potentiellen Infektionsquelle Mensch höher als in zu natürlichen Böden wie Waldböden. Aktuell liegen noch keine Daten zu Bodenkontaminationen von Gartenböden mit dem SARS-CoV-2 vor.

Bisher keine Forschungen und damit auch keine Ergebnisse

Aktuell liegen weltweit noch kleine Forschungsergebnisse zu diesem Thema vor. Nötig wäre die Entnahme von Bodenproben und anschließendem Test auf SARS-CoV-2. Das Virus wurde bisher von Seiten der Politik weitgehend im Hinblick auf den menschlichen Übertragungsweg konzentriert. Eine fehlende Umweltanalyse, die auch andere ökosystemrelevante Kompartimente berücksichtigt, könnte sich später als gravierender Fehler herausstellen.

Selbst wenn sich bisher keine von Experten begutachteten veröffentlichten Arbeiten auf SARS-CoV-2 in Böden konzentriert haben, könnten die Verfahren, die für eine spätere Verwendung an Klärschlammproben (oder anderen spezifischeren) in Betracht gezogen werden, an Bodenproben in verwendet werden die kommende Zukunft.

Methodisches Vorgehen und standardisierte Probenentnahme nötig

Wie im Fall von Wasser und Abwasser müssten diese möglichen Verfahren und Techniken über das Vorhandensein des Virus, seine Quantifizierung und / oder seine Infektiosität Auskunft geben. Derzeit gibt es Techniken, mit denen diese Ziele für verschiedene flüssige und feste Substrate erreicht werden können, die auch auf Bodenproben übertragen werden könnten. Detaillierte bodenspezifische Studien sollten spezifische Besonderheiten der edaphischen Umgebung berücksichtigen. Beispielsweise die variable Verteilung eines porösen Bodensystems, das eine bestimmte Art von Netz mit porösen Kanälen unterschiedlicher Größe darstellt (Núñez-Delgado 2020).

Coronavirus SARS-CoV-2 in Waldboden?

In wieweit Waldboden als Senke oder Quelle für das Virus ist aktuell unbekannt. In Ökosystemen, auch in solchen von Menschen bearbeiteten wie Wälder, kommt das Virus natürlicherweise nicht vor. Ein möglicher Eintragsweg für das Virus auf natürliche Böden ist die luftgetragene Deposition: Mögliche Einträge sind über Aerosole oder andere luftgetragene Virusformen oder auch über Faeces von Menschen, Wildtieren bzw. Haustieren möglich. SARS-CoV-2 konnte in Wildschweinen bisher nicht nachgewiesen werden.
Untersuchungen werden vermutlich erst in einem späteren Zeitraum der Pandemie erfolgen.

Literatur

Bundesamt für Landwirtschaft der Schweiz – Coronavirus in der Landwirtschaft

Casanova L., M, Jeon S, Rutala WA, Weber DJ, Sobsey MD., 2010: Effects of Air Temperature and Relative Humidity on Coronavirus Survival on Surfaces. Applied and Environmental Microbiology. 76(9):2712-7. Link zum Artikel.

Nezamabadi, M., 2020: How could soil pH affect the survival and transport of SARS-CoV-2 in the environment? researchgate.net April 2020

Núñez-Delgado, A., 2020: SARS-CoV-2 in soils. Environ Res.; 190: 110045. Artikel hier.

Prado T., Prado T., Gaspar AM., Miagostovich MP. 2014:  Detection of enteric viruses in activated sludge by feasible concentration methods.
Braz J Microbiol. 45(1):343-9.

Rabenau HF, Cinatl J, Morgenstern B, Bauer G, Preiser W, Doerr HW., 2005: Stability and inactivation of SARS coronavirus. Med Microbiol Immunol. 194(1-2):1-6. Link