Bei Starkregen kann derselbe Zulauf deutlich mehr Wasser führen, während die absolute Zahl der ausgeschiedenen Viruspartikel kurzfristig unverändert bleibt. Die gemessene Konzentration sinkt dann durch Verdünnung.
Das ist keine Störung der PCR und kein analytischer Totalausfall. Es ist eine Frage der Bezugsgröße. Wer nur Genkopien pro Liter betrachtet, kann ein Niederschlagsereignis mit einem scheinbaren Rückgang der Viruslast verwechseln. Erst die Kombination aus 24-Stunden-Mischprobe, Durchflussdaten und mathematischer Normalisierung erlaubt eine belastbare Einordnung.
Der Verdünnungseffekt: Warum Regenwasser die Viruskonzentration beeinflusst
Abwassermonitoring erfasst nicht direkt erkrankte Personen, sondern molekulare Spuren, die über den Abwasserstrom in eine Kläranlage gelangen. SARS-CoV-2-RNA wird aus einer definierten Probe extrahiert und mit einem molekularbiologischen Verfahren quantifiziert. Das Ergebnis kann als Genkopien pro Liter oder als Genkopien pro Tag angegeben werden.
Diese Einheiten beschreiben unterschiedliche Aspekte:
- Genkopien pro Liter geben die Konzentration im untersuchten Abwasser an.
- Genkopien pro Tag beziehen zusätzlich die Abwassermenge ein und nähern sich damit der gesamten RNA-Fracht im Tageszeitraum an.
- Normalisierte Werte korrigieren Einflüsse, die nicht aus einer veränderten Infektionsdynamik stammen, etwa Schwankungen des Durchflusses oder der Zusammensetzung des Abwassers.
Bei Starkregen erhöht sich in vielen Entwässerungssystemen das Wasservolumen. Die molekulare Analyse erkennt dann weiterhin SARS-CoV-2-RNA, sofern ausreichend Material vorhanden ist. Die Anzahl der Viruspartikel pro Milliliter kann jedoch sinken. Der Effekt entsteht vor der eigentlichen PCR: Nicht die Nachweisreaktion wird durch Regenwasser grundsätzlich unbrauchbar, sondern die Konzentration des Zielsignals verändert sich in der Probe.
Ein vereinfachtes Beispiel verdeutlicht das Messproblem. Bleibt die tägliche Virusfracht konstant und steigt gleichzeitig das Abwasservolumen, verteilt sich dieselbe RNA-Menge auf mehr Flüssigkeit. Der Konzentrationswert fällt. Ohne Informationen zum Durchfluss ist nicht feststellbar, ob tatsächlich weniger Virus ausgeschieden wurde oder ob lediglich eine stärkere Verdünnung vorlag.
Starkregen verändert nicht zwingend das biologische Signal. Er verändert zunächst die Konzentration, in der dieses Signal im Abwasser ankommt.
Für die Surveillance ist diese Unterscheidung entscheidend. Ein einzelner niedriger Messwert nach einem Niederschlagsereignis hat eine andere Aussagekraft als ein über mehrere Proben anhaltender Rückgang unter vergleichbaren hydrologischen Bedingungen. Die Messreihe muss deshalb immer gemeinsam mit dem Probenahmezeitraum, der Abwassermenge und möglichen Mischwasserereignissen interpretiert werden.
Warum ein Einzelwert nicht genügt
Die Viruslast im Abwasser ist ohnehin eine aggregierte Größe. Sie hängt unter anderem davon ab, wie viele Personen an das jeweilige Einzugsgebiet angeschlossen sind, wie stark die Ausscheidung schwankt und wie schnell das Abwasser die Kläranlage erreicht. Niederschlag kommt als zusätzlicher Einflussfaktor hinzu.
Ein Rohwert ohne Kontext beantwortet daher nur eine eng begrenzte Frage: Wie viele Genkopien wurden in genau dieser Probe pro Volumeneinheit gemessen? Er beantwortet nicht automatisch:
- wie viele Personen infiziert sind,
- wie viele Infektionen neu hinzugekommen sind,
- wie hoch die klinische Belastung in einem Bundesland ist,
- oder ob eine epidemiologische Welle tatsächlich abklingt.
Das gilt auch dann, wenn der Laborwert mit hoher analytischer Präzision bestimmt wurde. Sensitivität und Spezifität des Nachweisverfahrens beschreiben die Leistungsfähigkeit der Analyse. Sie korrigieren jedoch keine Veränderung des Probenvolumens. Die analytische Messunsicherheit und die Unsicherheit der epidemiologischen Interpretation sind zwei getrennte Ebenen.
Die 24-Stunden-Mischprobe als methodische Grundlage
Eine Einzelprobe bildet den Abwasserstrom nur zu einem bestimmten Zeitpunkt ab. Das ist bei einem dynamischen System problematisch. Zufluss, Tageszeit, Niederschlag und Entleerungszeiten können die Zusammensetzung innerhalb weniger Stunden verändern. Deshalb werden für die nationale Überwachung 24-Stunden-Mischproben eingesetzt.
Bei einer solchen Probe werden über den Tagesverlauf Teilmengen gesammelt und zu einer gemeinsamen Probe zusammengeführt. Der konkrete Messwert repräsentiert damit nicht nur einen kurzen Ausschnitt, sondern den integrierten Zeitraum eines Tages.
Die Vorteile liegen in der zeitlichen Glättung:
1. Kurzfristige Schwankungen verlieren an Gewicht. Einzelne Zuflussspitzen dominieren die Probe weniger stark.
2. Der Tagesverlauf wird besser abgebildet. Die Probe erfasst unterschiedliche Eintragszeiten aus dem Einzugsgebiet.
3. Vergleiche zwischen Proben werden stabiler. Die Messwerte basieren auf einem einheitlicheren Zeitfenster.
4. Hydrologische Informationen können zugeordnet werden. Niederschlag und Durchfluss lassen sich dem Probenahmezeitraum gegenüberstellen.
Die Mischprobe beseitigt den Verdünnungseffekt durch Regen nicht. Sie verhindert aber, dass ein sehr kurzer Abschnitt des Tages überproportional in die Bewertung eingeht. Bei einem Starkregenereignis bleibt deshalb relevant, wann der Niederschlag eingesetzt hat, wie lange er dauerte und welcher Anteil des 24-Stunden-Zeitraums davon betroffen war.
Auch die 24-Stunden-Mischprobe ist keine vollständige Rekonstruktion der Infektionslage. Sie stellt eine standardisierte Probenahme dar, nicht eine direkte Zählung von Infektionen. Ihr Wert entsteht durch die Kombination aus wiederholter Anwendung, einheitlicher Analytik und zusätzlicher Normalisierung.
Virusfracht statt Konzentration
Für die Einordnung eines Verdünnungseffekts ist die Unterscheidung zwischen Konzentration und Fracht zentral. Eine Konzentration wird typischerweise als Genkopien pro Liter angegeben. Die Fracht berücksichtigt zusätzlich den Durchfluss. Mathematisch wird aus einer Konzentration und dem entsprechenden Abwasservolumen eine Tagesmenge abgeleitet.
Das bedeutet nicht, dass Genkopien pro Tag automatisch die exakte Ausscheidungsmenge aller infizierten Personen darstellen. Zwischen Ausscheidung und Messung liegen Transportzeit, Abbauprozesse, unterschiedliche Einleitungswege und die Zusammensetzung des Einzugsgebiets. Die Fracht ist aber unter geeigneten Bedingungen eine robustere Bezugsgröße als ein nicht korrigierter Konzentrationswert.
Die fachliche Frage lautet daher nicht, welcher Messwert grundsätzlich der richtige ist. Entscheidend ist, ob die verwendete Größe zum Störfaktor passt. Bei wechselndem Wasservolumen muss die Konzentration um Informationen zum Volumen oder um geeignete Normalisierungsmarker ergänzt werden.
Normalisierung: Wie Abwasserdaten vergleichbar werden
Normalisierung bezeichnet die rechnerische Anpassung eines Messwerts an Einflussgrößen, die nicht unmittelbar mit der Viruszirkulation zusammenhängen. Im Abwassermonitoring betrifft das vor allem die Abwassermenge und die Zusammensetzung des Zuflusses.
Fachbehörden wie das Umweltbundesamt und das Robert Koch-Institut verwenden dafür unterschiedliche Parameter und methodische Ansätze. Auch in Österreich wird der ungesicherte Messwert bei sogenannten Mischwasserereignissen in Wien durch einen errechneten Wert ersetzt. Das ist keine nachträgliche Schönung der Daten, sondern die Kennzeichnung eines Zeitraums, in dem der Rohwert ohne Korrektur epidemiologisch nicht ausreichend belastbar wäre.
Die Normalisierung kann unter anderem auf folgenden Informationen beruhen:
- mittlere Durchflussrate während des Probenahmezeitraums,
- elektrische Leitfähigkeit des Abwassers,
- Ammoniumkonzentration,
- Quantifizierung von Surrogatviren,
- bestimmte Spurenstoffe,
- zeitliche Zuordnung von Regen- und Schmelzwasserereignissen.
Jeder Parameter beschreibt einen anderen Teil der Abwassermatrix. Die Durchflussrate liefert eine direkte Information zur Wassermenge. Leitfähigkeit und Ammonium können Hinweise auf die Zusammensetzung und Verdünnung geben. Surrogatviren und Spurenstoffe dienen als zusätzliche Bezugsgrößen, wenn sie im jeweiligen Einzugsgebiet und unter den jeweiligen Messbedingungen ausreichend stabil interpretierbar sind.
Die Auswahl ist deshalb keine rein technische Routine. Ein Marker muss messbar sein, sich im Einzugsgebiet plausibel verhalten und darf nicht selbst durch denselben Störfaktor unkontrolliert verändert werden. Die Aussagekraft entsteht aus der Kombination von Laborwert, hydrologischer Information und Referenzparameter.
| Messgröße | Was sie beschreibt | Problem bei Starkregen | Rolle in der Interpretation |
|---|---|---|---|
| Genkopien pro Liter | SARS-CoV-2-Konzentration in der Probe | Sinkt bei zusätzlicher Wassermenge durch Verdünnung | Direkter molekularer Messwert, aber ohne Volumenbezug begrenzt interpretierbar |
| Genkopien pro Tag | Geschätzte tägliche Virusfracht | Abhängig von korrekter Durchflussmessung | Kann den Einfluss wechselnder Wassermengen teilweise ausgleichen |
| Durchflussrate | Menge des ankommenden Abwassers | Kann bei Starkregen stark schwanken | Grundlage für die Berechnung der Fracht |
| Leitfähigkeit | Physikalischer Hinweis auf die Zusammensetzung des Abwassers | Wird durch zusätzliches Regen- oder Schmelzwasser beeinflusst | Kann zur Erkennung und Korrektur von Verdünnung beitragen |
| Ammonium | Chemischer Bezugsparameter der Abwassermatrix | Konzentration kann bei erhöhtem Fremdwasserzufluss sinken | Unterstützt die Normalisierung bei geeigneter Datenqualität |
| Surrogatviren oder Spurenstoffe | Referenzsignale aus dem Abwasser | Verhalten ist abhängig von Quelle und Transport | Ergänzen die hydrologische Bewertung |
Normalisierung ersetzt keine Qualitätskontrolle
Ein normalisierter Wert ist ein berechnetes Ergebnis. Er hängt daher nicht nur vom PCR-Signal ab, sondern auch vom verwendeten Modell, den Eingangsdaten und den Annahmen zur Abwassermenge. Das Konfidenzintervall eines Trends muss diese Unsicherheiten berücksichtigen.
Bei stark schwankenden Bedingungen kann die Unsicherheit der Korrektur größer sein als die Veränderung, die epidemiologisch bewertet werden soll. Ein kleiner Anstieg nach einem Niederschlagsereignis ist dann nicht automatisch ein realer Anstieg der Viruszirkulation. Umgekehrt darf ein korrigierter Rückgang nicht mit einer exakten Zahl neu verhinderter oder hinzugekommener Infektionen gleichgesetzt werden.
Die methodische Konsequenz ist eindeutig: Trends sind belastbarer als Einzelwerte, wenn sie auf vergleichbaren Proben beruhen und durch hydrologische Parameter gestützt werden. Ein Trend über mehrere Messintervalle kann zufällige Schwankungen und einzelne Wettereffekte besser von einer anhaltenden Veränderung trennen.
Von 48 Kläranlagen zur nationalen Referenzzentrale
Das österreichische Abwassermonitoring begann am 17. Jänner 2022 mit 48 strategisch ausgewählten Kläranlagen. Diese Anlagen deckten zu Beginn mehr als 58 Prozent der österreichischen Bevölkerung ab. Die Auswahl zielte darauf, eine möglichst breite regionale Beobachtung der SARS-CoV-2-Zirkulation zu ermöglichen.
Dem nationalen Monitoring ging in den Jahren 2020 und 2021 das Forschungsprojekt Coron-A voraus. In dieser Phase wurden methodische Grundlagen für die Nutzung von Abwasser als epidemiologische Datenquelle entwickelt. Der Übergang von einem Forschungsansatz zu einer laufenden Surveillance verändert die Anforderungen an die Datenqualität. Für eine einzelne Studie kann eine begrenzte Zahl von Proben ausreichen. Für eine fortlaufende Lagebeobachtung sind dagegen standardisierte Zeitreihen, dokumentierte Störfaktoren und reproduzierbare Auswertungen erforderlich.
Seit dem 19. November 2025 betreibt die Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit die Nationale Referenzzentrale für Abwassermonitoring. Das Monitoring wurde dabei auf SARS-CoV-2, Influenza A/B und RSV ausgeweitet. Regelmäßig analysiert werden 24-Stunden-Mischproben aus 20 Kläranlagen.
Die Änderung ist fachlich relevant, weil mehrere respiratorische Erreger anhand einer vergleichbaren Überwachungsinfrastruktur erfasst werden. Die Messgrößen bleiben jedoch nicht ohne Weiteres austauschbar. SARS-CoV-2, Influenza und RSV unterscheiden sich unter anderem in Ausscheidungsmustern, zeitlicher Dynamik und molekularer Nachweisbarkeit. Eine gemeinsame Probenahme bedeutet daher nicht, dass die Viruslasten direkt miteinander verglichen werden können.
Für die SARS-CoV-2-Surveillance bleiben insbesondere folgende Komponenten entscheidend:
- standardisierte Probenahme über 24 Stunden,
- dokumentierte Durchfluss- und Wetterbedingungen,
- konsistente molekularbiologische Analytik,
- nachvollziehbare Normalisierungsverfahren,
- regionale und zeitliche Vergleichbarkeit,
- getrennte Bewertung von Rohsignal und epidemiologischem Trend.
Die historische Abdeckung von 48 Kläranlagen und die heutige Struktur mit 20 regelmäßig untersuchten Anlagen sind dabei nicht unmittelbar als Qualitätssteigerung oder Qualitätsverlust zu interpretieren. Unterschiedliche Programme können unterschiedliche Ziele, Standorte und Auswertungsdesigns haben. Die Zahl der Anlagen allein beschreibt weder Sensitivität noch Repräsentativität. Entscheidend ist, welche Bevölkerung einbezogen wird, wie die Anlagen verteilt sind und wie stabil die Zeitreihe erhoben wird.
Die Qualität einer Surveillance ergibt sich nicht aus der Zahl einzelner Messwerte, sondern aus ihrer Vergleichbarkeit unter dokumentierten Bedingungen.
Mischwasserereignisse und ungesicherte Messwerte
Besonders anspruchsvoll sind sogenannte Mischwasserereignisse. Dabei gelangt bei Starkregen oder Schmelzwasser ein erhöhter Anteil von Wasser in ein System, dessen Abfluss nicht ausschließlich aus häuslichem oder gewerblichem Schmutzwasser besteht. Die Zusammensetzung der Probe weicht dann von den Bedingungen ab, unter denen ein Rohwert normalerweise interpretiert wird.
Für die molekularbiologische Analyse bedeutet das nicht automatisch, dass keine RNA mehr nachweisbar ist. Die PCR kann weiterhin ein Signal liefern. Die Frage ist, ob dieses Signal noch mit Messwerten aus niederschlagsarmen Zeiträumen verglichen werden kann.
In Wien wird bei solchen Ereignissen der ungesicherte gemessene Wert im epidemiologischen Abwassermonitoring durch einen errechneten Wert ersetzt. Diese Vorgehensweise markiert eine zentrale Grenze zwischen Laborresultat und Surveillance-Datenpunkt. Ein Labor kann einen Wert technisch bestimmen. Die epidemiologische Überwachung muss zusätzlich entscheiden, ob dieser Wert unter den gegebenen Bedingungen für eine Trendbewertung verwendet werden darf.
Was bei Starkregen nicht behauptet werden kann
Ohne Vor-Ort-Messdaten der jeweiligen Kläranlage lassen sich keine exakten Verdünnungsfaktoren für ein einzelnes Starkregenereignis angeben. Auch extreme Überläufe von Mischwasserkanälen sind gesondert zu bewerten, insbesondere wenn Abwasser die reguläre Kläranlagenzufuhr teilweise umgeht. Für solche Fälle reicht die Kenntnis des Niederschlags allein nicht aus.
Nicht zulässig sind deshalb pauschale Aussagen wie:
- Starkregen mache eine PCR-Analyse im Abwasser grundsätzlich unmöglich.
- Ein niedriger Rohwert beweise unmittelbar einen Rückgang der Infektionen.
- Ein einzelnes Niederschlagsereignis könne ohne weitere Daten exakt herausgerechnet werden.
- Eine normalisierte Viruslast entspreche direkt der Zahl infizierter Personen.
- Jede Abweichung vom Trend sei eine biologische Veränderung.
Die korrekte Formulierung ist enger. Regenwasser kann die Viruskonzentration durch zusätzliches Wasservolumen verringern. Dieser Einfluss muss anhand von Durchflussdaten, Referenzparametern und der Probenahmesituation berücksichtigt werden. Wenn die Datenlage keine belastbare Korrektur erlaubt, ist der Messwert als unsicher zu kennzeichnen.
Welche Daten für die Lagebewertung zusammengehören
Ein einzelner Abwasserwert sollte nicht isoliert neben klinischen Kennzahlen stehen. Für eine robuste Einschätzung der Infektionslage müssen mehrere Beobachtungsebenen zusammengeführt werden. Dazu zählen Abwassermonitoring, virologische Lageberichte, Sentinel-Systeme, laborbasierte Nachweise und Hospitalisierungsdaten.
Keine dieser Quellen misst exakt dasselbe:
- Das Abwasser zeigt molekulare Ausscheidung im Einzugsgebiet.
- Sentinelpraxen liefern Informationen aus ausgewählten medizinischen Einrichtungen.
- Labordaten hängen von Testverhalten, Testangebot und Meldestrukturen ab.
- Hospitalisierungsraten bilden schwere Verläufe mit zeitlicher Verzögerung ab.
- Varianten-Monitoring untersucht die genetische Zusammensetzung nachgewiesener Viren.
Diese Unterschiede sind kein methodischer Mangel. Sie ermöglichen vielmehr eine zeitversetzte Betrachtung verschiedener Stufen der Infektionsdynamik. Ein Signal im Abwasser kann vor klinischen Indikatoren sichtbar werden, muss aber hydrologisch und analytisch abgesichert sein. Umgekehrt kann ein klinischer Anstieg bei stabiler Abwasserkonzentration verschiedene Ursachen haben, etwa eine veränderte Test- oder Einweisungsstruktur.
Für die Bewertung eines Starkregenzeitraums ist deshalb eine kurze Datenprüfung sinnvoll:
1. Probenahmezeitraum feststellen. Entscheidend ist, ob das Niederschlagsereignis in die 24-Stunden-Mischprobe fällt.
2. Durchfluss und Abwasservolumen zuordnen. Eine Konzentrationsänderung ohne Volumeninformation bleibt begrenzt interpretierbar.
3. Mischwasserereignis kennzeichnen. Der Rohwert darf nicht wie ein regulärer Messpunkt behandelt werden, wenn die Matrix deutlich verändert war.
4. Normalisierte und nicht normalisierte Werte trennen. Beide Größen beantworten unterschiedliche Fragen.
5. Mehrere Zeitpunkte vergleichen. Erst die zeitliche Folge zeigt, ob ein Signal vorübergehend oder dauerhaft ist.
6. Andere Surveillance-Indikatoren heranziehen. Abwasser-, Labor-, Sentinel- und Krankenhausdaten müssen nicht identisch verlaufen, sollten aber gemeinsam betrachtet werden.
7. Unsicherheiten offenlegen. Ein Konfidenzintervall und die Dokumentation der hydrologischen Bedingungen gehören zur Interpretation.
Diese Schritte sind keine formale Checkliste, sondern die notwendige Trennung von Messung, Korrektur und Schlussfolgerung. Wer diese Ebenen vermischt, überinterpretiert den Rohwert. Wer sie getrennt hält, kann auch bei unvollständigen Bedingungen eine belastbare Aussage formulieren.
Fazit: Regenwasser ist eine messbare Störgröße, kein Gegenargument zum Monitoring
Starkregen gehört zu den relevanten Fehlerquellen im Abwassermonitoring, weil er die Abwassermenge und damit die Konzentration von SARS-CoV-2-RNA verändert. Die molekularbiologische Analyse wird dadurch nicht automatisch unbrauchbar. Das Problem liegt in der Vergleichbarkeit der Probe mit anderen Messzeitpunkten.
24-Stunden-Mischproben reduzieren kurzfristige Schwankungen. Durchflussraten, Leitfähigkeit, Ammonium, Surrogatviren und Spurenstoffe liefern zusätzliche Informationen für die Normalisierung. Bei Mischwasserereignissen können ungesicherte Rohwerte durch berechnete Werte ersetzt oder aus der unmittelbaren Trendbewertung herausgenommen werden.
Die entscheidende Größe ist daher nicht der niedrigste oder höchste Einzelwert. Relevant ist eine dokumentierte Zeitreihe, in der Probenahme, Abwassermenge, Wetterbedingungen, molekularbiologische Analytik und Unsicherheit gemeinsam ausgewertet werden. Das österreichische Monitoring hat sich von einem 48-Anlagen-Programm mit breiter Bevölkerungsabdeckung zu einer nationalen Referenzstruktur unter Leitung der AGES weiterentwickelt. Seine Aussagekraft hängt weiterhin an derselben methodischen Bedingung: Ein Messwert muss nicht nur präzise bestimmt, sondern auch korrekt eingeordnet werden.