Quelle: https://www.nature.com/articles/s41598-020-68408-1
In ländlichen Regionen mit begrenzten Ressourcen bleibt die Versorgung mit sauberem Wasser eine Herausforderung. Die daraus resultierende Häufigkeit von Durchfallerkrankungen kann zu akuten Nierenschäden und zum Tod führen, insbesondere bei jungen und alten Menschen. Die Membranfiltration mit wiederverwendeten Hämodialysatoren ermöglicht die Wasserreinigung. Diese Studie quantifiziert die Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit. Zwischen 02/2018 und 12/2018 wurden 4 Dörfer im ländlichen Ghana mit einem hochvolumigen Membranfiltrationsgerät (NuFiltration) ausgestattet. Haushaltsbefragungen wurden monatlich mit Genehmigung der Ghana Health Services durchgeführt. Die Inzidenzraten von Durchfallerkrankungen in 5-monatigen Zeiträumen vor und nach der Einführung des Geräts wurden erhoben und mit den entsprechenden Raten in 4 benachbarten Dörfern verglichen, die noch nicht ausgestattet waren. Die Daten von 1 130 Dorfbewohnern aus den untersuchten Gemeinden wurden über einen Zeitraum von 10 Monaten untersucht. Die Inzidenzraten sanken nach der Einführung des Geräts von 0,18 auf 0,05 Fälle pro Personenmonat (ppm) im Vergleich zu den Kontrolldörfern (0,11 auf 0,08 ppm). Das Ratenverhältnis von 0,27 für die Studiendörfer wird auf 0,38 korrigiert, wenn man die nicht signifikante Ratenreduktion in den Kontrolldörfern berücksichtigt. Die Bereitstellung eines wiederverwendeten Hämodialysator-Membranfiltrationsgeräts verbessert die Gesundheitsergebnisse, gemessen an der Durchfallhäufigkeit in ländlichen Gemeinden, deutlich.
Einführung
Nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation und der Weltbank sind etwa 1,1 Milliarden Menschen weltweit gezwungen, unsicheres Wasser zu trinken. Wasser und sanitäre Einrichtungen, insbesondere der Zugang zu sauberem Wasser für die Weltbevölkerung, wurden von allen Mitgliedsstaaten der Vereinten Nationen als nachhaltiges Entwicklungsziel 6 (SDG 6) verabschiedet. Die verdiente, weit verbreitete Aufmerksamkeit unterstreicht die Bedeutung des Themas und den Bedarf an weiteren Verbesserungen. Die Industrieländer haben das Problem weitgehend gelöst, und ein Großteil ihrer Bevölkerung hat Zugang zu sauberem Trinkwasser. Dies ist vor allem den Bemühungen der Regierungen, strengen Gesetzen, regelmäßiger Überwachung, effizienter Handhabung und Reinigung von Abwässern, zentralisierter und überwachter Bereitstellung von sauberem Trinkwasser und schließlich einem allgemein höheren Hygieneniveau (einschließlich der Nutzung und Bereitstellung von sanitären Anlagen) zu verdanken. Aufgrund des hohen Bevölkerungswachstums, der mangelnden wirtschaftlichen Entwicklung und der unzureichenden politischen Bemühungen bleibt dies in vielen Ländern mit begrenzten Ressourcen ein großes Problem.
In den ländlichen Gebieten der Entwicklungsländer sind die Probleme am größten. Das Wasser wird immer noch hauptsächlich aus ständig verunreinigtem Oberflächenwasser wie Teichen und Flüssen bezogen. Das Wasser ist häufig durch coliforme Bakterien und virale Krankheitserreger verunreinigt. Faktoren wie fehlende sanitäre Einrichtungen, unzureichende Hygienepraktiken und starke Überschwemmungen während der Regenzeiten verschärfen das Problem. Nicht nur Oberflächenwasser, sondern auch zentralisiertes, aufbereitetes Wasser ist höchstwahrscheinlich verunreinigt1. Auch Brunnen können für Verunreinigungen anfällig sein, insbesondere wenn sie flach sind oder durch den steigenden Grundwasserspiegel zeitweise überflutet werden. Darüber hinaus gibt es in einigen Ländern mit niedrigem Einkommen ein florierendes Geschäft mit Wasser in Beuteln, das als sicher für den Verbrauch gilt. Wie Arbeiten aus Nigeria zeigen, sind jedoch auch diese Beutel in vielen Fällen aufgrund unsachgemäßer Verpackung und Lagerung oder unzureichender Hygiene bei der Verarbeitung verunreinigt. Die Häufigkeit von Durchfallerkrankungen und deren lebensbedrohlichen Komplikationen wie Dehydrierung und akute Nierenschäden korrelieren mit diesen Faktoren2. Nicht-infektiöse Verunreinigungen des Trinkwassers wie Blei und andere Schwermetalle, Arsen und auch Organophosphate aus Pestiziden und Insektiziden tragen zur Gesundheitsgefährdung bei, Probleme, mit denen sich unsere Arbeit derzeit nicht befasst.
Seit den ersten epidemiologischen Studien des Arztes John Snow im 19. Jahrhundert ist die schädliche Wirkung von mikrobiellen Krankheitserregern im Wasser gut belegt. Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation zufolge sind 88 % aller Durchfallerkrankungen auf den Konsum von unsicherem Trinkwasser und das Fehlen angemessener sanitärer Einrichtungen zurückzuführen3. In einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung der Initiative wurde festgestellt, dass die Mehrzahl der Fälle von akuter Nierenschädigung in den Entwicklungsländern (im Gegensatz zu den am häufigsten berichteten Pathogenesen in den Ländern der ersten Welt) mit in der Gemeinschaft erworbenen Krankheiten und zu einem großen Teil mit Durchfall in Verbindung gebracht werden4. Besonders deutlich wird dies bei Kindern im Alter von 2 bis 5 Jahren, bei denen die Sterblichkeit sehr hoch ist5. Insgesamt bestätigen diese Daten nachdrücklich, warum es ein vorrangiges Ziel der Weltgemeinschaft sein muss, gemeinsam auf die Erreichung des SDG-6 hinzuarbeiten.
Zu den gängigen Ansätzen zur Bekämpfung der mikrobiellen Verschmutzung gehören verschiedene Filtrationsgeräte: Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose. Die Membranfiltration gilt seit langem als wirksamer und wahrscheinlich effizienter Ansatz, um das Problem in ländlichen Regionen teilweise zu lösen. Allerdings sind Membranen und Filtrationsgeräte teuer, und die Filter neigen zur Verstopfung, wenn sie nicht ordnungsgemäß gespült werden. Der große Bedarf, der auch die Grundlage für das SDG-6 der Vereinten Nationen bildet, erfordert eine erschwingliche Lösung, die nicht allzu störanfällig ist, über einen langen Zeitraum hinweg funktioniert und keine allzu umfangreiche Wartung in Form von Teilen und Arbeit erfordert. Oberflächenwasser ist häufig mit Parasiten, Bakterien und Viren verunreinigt, die ernsthafte Gesundheitsprobleme verursachen können6. Alle diese Krankheitserreger sind größer als die Porengröße des Hämodialysators, die etwa 0,003 µm beträgt. Diese Porengröße ist deutlich kleiner als die der meisten handelsüblichen Reinigungsgeräte, deren Betrieb als praktikable Technik für die Wasseraufbereitung gilt2.
Bei der Hämodialyse handelt es sich um eine Nierenersatztherapie, bei der Hämodialysatoren bei Niereninsuffizienz eingesetzt werden, um den Folgen der fehlenden Nierenfunktion entgegenzuwirken und sie letztlich vor dem Tod zu bewahren. Diese Hämodialysatoren bestehen hauptsächlich aus Hohlfasern in einem Kunststoffgehäuse. Dies ermöglicht es, nach der Kanülierung des Patienten das Blut des Patienten in die Fasern und entlang der halbdurchlässigen Membran der Faser zu leiten, bis es den Hämodialysator verlässt und dem Patienten wieder zugeführt wird. Gleichzeitig fließt das Dialysewasser, das Anionen und Kationen in spezifisch definierten Konzentrationen enthält, im Gegenstrom auf der anderen Seite der Membran, was zu einer gradientengesteuerten Diffusion führt, die die Entfernung von Toxinen aus dem Blut ermöglicht, und durch die Erzeugung eines hydrostatischen Drucks wird dem Patienten durch volumetrische Ultrafiltration auch überschüssiges Wasser entzogen. Diese Hämodialysatoren wurden in der Regel nach der Sterilisation wiederverwendet, eine Praxis, die sich seit den früheren Tagen der Dialyse geändert hat, und in der heutigen klinischen Praxis werden Hämodialysatoren in der Regel nur einmal verwendet und nach Gebrauch entsorgt. Allein dadurch entstehen jährlich etwa 30 kg Abfall für jeden (von weltweit etwa 2 Millionen) Dialysepatienten7. Kürzlich wurde gezeigt, dass gebrauchte und wieder sterilisierte Hämodialysatoren (ein Verfahren, das für weniger als 2 $ pro Hämodialysator möglich ist) effektiv sauberes Wasser aus mikrobiologisch verunreinigtem Wasser herstellen können, wenn sie unter hohem hydrostatischem Druck durch diese Hämodialysatoren gepresst werden.
Wir, Easy Water for Everyone (EWfE), berichten hier über die Erfahrungen und einige vorläufige Daten aus dem Einsatz dieser relativ einfachen Technik zur Aufbereitung von Trinkwasser aus verschmutztem Flusswasser in ländlichen Dörfern in Ghana, die keinen Strom haben. Wir haben den Dörfern Geräte zur Verfügung gestellt, die wieder sterilisierte Hämodialysatoren enthalten, die aus der Hämodialysevergangenheit stammen und in der Lage sind, große Mengen bakterien- und virenfreies Wasser (bis zu 500 l/h) für den Hausgebrauch zu produzieren. Hier berichten wir über Ergebnisse im Bereich der öffentlichen Gesundheit, die auf prospektiv erhobenen Selbstauskünften über das Auftreten von Durchfallerkrankungen beruhen, die vor und nach der Einführung dieses Geräts in mehreren Dörfern gesammelt wurden.