Die Grenzen des Messbaren

Die Ergebnisse chemischer Analysenmethoden dienen in unserem Alltag ständig als Entscheidungsgrundlage und haben schwerwiegende Konsequenzen in Rechts-, Medizin- und Umweltfragen. Ob ein Tatverdächtiger ein Verbrechen verübt hat, ob eine Infektion vorliegt oder ob eine Umweltbelastung als relevant gilt - in einem Labor wird zwischen Schuld und Unschuld, zwischen Krankheit und Gesundheit, zwischen gefährlich und ungefährlich getestet.

Dabei entsteht leicht der Eindruck solche Ergebnisse seien eindeutig. Tatsächlich unterliegen chemische Analysen aber gewissen Limitationen. Eine der wichtigsten ist die Nachweisgrenze. Sie ist definiert als die Konzentration einer Substanz, unterhalb der nicht mehr von dem Resultat einer Blindprobe unterschieden werden kann, also einer Probe, die die Substanz gar nicht enthält.

Diese technische Definition hat für uns Konsequenzen. Sie bestimmt nicht nur was gemessen werden kann, sondern auch, was wir als existent betrachten. Drei Beispiele aus Medizin und Umwelt zeigen, wie stark die Nachweisgrenze unser Leben beeinflusst. Aber was hat die Nachweisgrenze denn nun mit dem ovulierenden Frosch zu tun?

Ein Frosch prägte die Frauengesundheit

Das Zitat stammt aus „Dornröschen“, einem Märchen von den Brüdern Grimm. Tatsächlich aber wurden Frösche zwischen den 1940ern und 1960ern standardmäßig zur Feststellung von Schwangerschaften verwendet. Was klingt, als wäre es meilenweit von einem modernen Schwangerschaftsschnelltests entfernt, ist in Wahrheit die Basis davon. Ein entscheidender Unterschied: die Nachweisgrenze.

Der Froschtest ist ein sogenannter biologischer Schwangerschaftstest. Märchenhaft daran ist nur die Grausamkeit, die der Frosch dabei erfährt. Denn dabei wird einem weiblichen Krallenfrosch der Urin einer schwangeren Frau injiziert. Laicht dieser innerhalb von 18 Stunden, so ist die Frau schwanger. Die Grundlage des Testverfahrens besteht, darin, dass das Hormon hCG, welches im Urin von Schwangeren enthalten ist, bei Fröschen eine Ovulation auslöst. (MUVS, n.d)

Moderne Schwangerschaftstest folgen demselben Prinzip: Ab einer gewissen hCG-Konzentration fällt der Test positiv aus. Unterhalb einer gewissen Konzentration erhält man bei vorliegender Schwangerschaft ein falsch negatives Ergebnis. Moderne Tests sind aber deutlich empfindlicher. Sie detektieren bereits hCG-Werte von 10 mIU/mL. Damit kann ein Nachweis bereits 6 Tage vor der ausbleibenden Periode möglich werden. Gleichzeitig entstehen neue Graubereiche: Sehr niedrige hCG-Konzentrationen können nämlich auch andere Ursachen wie Rest-hCG oder bestimmte Krankheiten haben (Cole, 2020). Sehr frühe Schwangerschaften, die sich nicht weiterentwickeln werden, werden dadurch erst sichtbar.

Zusätzlich zur Nachweisgrenze gibt es in der analytischen Chemie die Bestimmungsgrenze. Darunter versteht man die Konzentration einer Substanz, unterhalb der keine Quantifizierung des Stoffes mehr möglich ist. Ein einfacher Schwangerschaftstest ist in der Regel ein qualitativer Nachweis: Das Ergebnis lautet: schwanger oder nicht schwanger, hCG über dem Schwellenwert oder darunter. Es gibt aber auch analytische Tests, die nicht nur aussagen, ob eine Substanz vorhanden ist, sondern auch genau angeben, wie hoch die Konzentration ist, also quantifizieren. Das erklärt auch, warum es neben der Nachweisgrenze noch die Bestimmungsgrenze braucht. Ausnahmsweise ist die englische Sprache hier präziser und unterscheidet das Limit of Detection („LOD“, also die Nachweisgrenze) vom Limit of Quantification („LOQ“, der Bestimmungsgrenze).

In anderen Fällen kann die Nachweisgrenze aber auch dazu dienen, eine Toleranzgrenze für einen für uns gefährlichen Virus zu definieren. Dem widmen wir uns im nächsten Kapitel.

Nicht nachweisbar = nicht übertragbar

Die in den 80er und 90er Jahren als unheilbar geltende HIV-Infektion, kann seit der Etablierung moderner Therapien erfolgreich behandelt werden. Das setzt natürlich die Grundregeln von „Safer Sex“ nicht außer Kraft. Liegt die Viruslast aber unterhalb der Nachweisgrenze, ist das klinisch relevant: da das durch die Therapie unterdrückte Virus den Fortschritt der Erkrankung verhindert und das Risiko der Übertragung verringert. Das ist auch unter dem Begriff „U=U“ (undetectable = untransmittable) bzw. „N=N“ (nicht nachweisbar = nicht übertragbar) bekannt. Entscheidend für dieses Statement waren groß angelegte Studien wie HPTN 052 (2011) und PARTNER-2 (2018). In HPTN 052 wurde zum Beispiel formuliert, dass die Übertragungswahrscheinlichkeit durch Sex bei HIV-Therapie um 96 Prozent gesenkt wird. Im Vergleich dazu senkt die Benützung eines Kondoms das Übertragungsrisiko um 95 Prozent. Dennoch dauerte es von den ersten Studienergebnissen etwa zehn Jahre, bis die Präventionsbotschaft „N=N“ auf der Welt-Aids Konferenz in Amsterdam verkündet wurde (HIV Magazin, 2024).

DDer Wissensstand in der Allgemeinbevölkerung dazu scheint uneinheitlich und ist oft noch von Stigmatisierung geprägt. Dennoch ist „N=N“ von der WHO anerkannt. Diese definiert für die Interpretation von HIV-Testergebnissen drei Situationen: (1) nicht nachweisbar (2) Werte. Die Viruslast wird mit PCR-Tests gemessen und als Kopien pro Milliliter Blut angegeben. Liegt die Zahl unter 1000, gilt das Virus als stark unterdrückt und die Infektion ist kaum noch übertragbar (WHO, 2023).

Es ist aber auch klar, dass bei Formulierung einer Präventionsbotschaft wie „N=N“ letztlich entscheidend ist, wie niedrig die Nachweisgrenze ist, also wie sensitiv die entsprechenden Testkits sind. Die Nachweisgrenze von in Deutschland eingesetzten Tests liegt im Vergleich zu dem Wert von 1000 Kopien/ mL, der als Schwellenwert für die Supprimierung gilt, bei 20-50 Kopien/mL, also nochmal um ein Vielfaches niedriger.

Die Nachweisgrenze ist im Beispiel der HIV-Diagnostik nicht nur eine technische sondern dient auch als praktische Schwelle: Sie entscheidet hier nämlich, ab wann ein Befund als relevant gilt. In anderen Fällen kann sich diese Logik aber verschieben. Im nächsten Beispiel geht es um einen besonders gefährlichen Stoff und seine Freisetzung in die Umwelt. Dort wird Gefahr nicht allein durch die Nachweisgrenze bestimmt, sondern durch gesetzlich definierte Grenzwerte. Aber von Anfang an…

Krebserregend und nadelförmig

Im Burgenland wurden im Jänner 2026 vier Steinbrüche auf Grund von hohem Asbest-Gehalt behördlich geschlossen. Das Material kam zuvor im Bau und Winterdienst zum Einsatz. Daraufhin veranlasste Greenpeace die Untersuchung von mehreren Materialproben aus der Gegend, darunter Abschabungen von Asphaltoberflächen, Schotter und Streusplitt. Das beauftragte Labor kam zum Ergebnis, dass die Mehrheit der Proben einen Anteil über 50 Gewichts-Prozent Asbest aufwies. Die angegebene Nachweisgrenze der Methode: 0,1 Gewichts-Prozent (Greenpeace Österreich, 2026).

Eine Taskforce führte daraufhin eigene Untersuchungen an den selben Standorten durch. Anfang Februar wurden erste Ergebnisse präsentiert. In der medialen Berichterstattung war dabei von Werten „im Bereich der Nachweisgrenze“ die Rede, ohne dass zunächst konkrete Zahlen veröffentlicht wurden.

Auf den ersten Blick scheint hier ein Widerspruch vorzuliegen: Wie können zwei Untersuchungen zu so unterschiedlichen Ergebnissen gelangen? Betrachten wir das genauer:

Die von Greenpeace beauftragte Analyse untersuchte einen Feststoff. Mithilfe eines Rasterelektronenmikroskops (REM) wurden typische nadelförmige Fasern identifiziert und durch energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) die Art des Asbests anhand der enthaltenen chemischen Elemente festgestellt. Solche Analysen erlauben einen qualitativen Nachweis sowie eine grobe, semiquantitative Abschätzung des Anteils.

Der Taskforce hingegen ging es vor allem darum die Exposition durch die Umgebungsluft zu beurteilen, also wie viel über die Atemluft aufgenommen werden kann.

Dazu wird ein definiertes Luftvolumen durch einen Filter eingesaugt, auf dem sich die Fasern ablagern. Dieser wird dann im REM charakterisiert. Anschließend wird die Anzahl der Fasern am Filter mikroskopisch gezählt und als Konzentration in Fasern pro Kubikmeter angegeben (Universität Konstanz, n.d.).

Seit Ende März liegen diese Ergebnisse vor und die ermittelten Werte bewegen sich überwiegend unterhalb von 1000 Fasern pro Kubikmeter. (Zum Vergleich: Seit etwa drei Monaten gilt in Österreich ein Arbeitsplatzgrenzwert von 10.000 Fasern pro Kubikmeter, der 2029 auf 2000 Fasern pro Kubikmeter verringert werden soll.) Für solche Analysen gibt ein deutscher Asbestsachverständiger eine Nachweisgrenze von 300 Fasern pro Kubikmeter an. Tatsächlich liegen einige der von der Taskforce veröffentlichten Werte in diesem Bereich der Nachweisgrenze, einige aber deutlich darüber.

Entscheidend ist, „im Bereich der Nachweisgrenze“ bedeutet hier nicht, dass quasi kein Asbest vorhanden ist. Gleichzeitig ist zu berücksichtigen, dass die Ergebnisse der beiden Untersuchungen nicht vergleichbar sind, da sie unterschiedliche Größen erfassen, nämlich Materialanteile und in der Luft enthaltene Faserkonzentrationen. Unabhängig von der Nachweisgrenze der Luftmessungen ist Asbest nach europäischem Chemikalienrecht als krebserzeugender Stoff der Kategorie 1A eingestuft, also als Stoff, für den eine krebserzeugende Wirkung beim Menschen als nachgewiesen gilt. Diese Einstufung gilt als unabhängig von der Konzentration im Material. (European Parliament & Council of the European Union, 2008) „Im Bereich der Nachweisgrenze“ bedeutet hier also auch nicht „Entwarnung“.

Hinzu kommt, dass es gar keinen gesetzlich definierten Grenzwert für Außenbereiche gibt. Der Wert von 1000 Fasern pro Kubikmeter gilt eigentlich für Innenbereiche und ist nicht übertragbar, denn im Freien verteilen sich Fasern in einem deutlich größeren Volumen. Der Grenzwert müsste folglich im Freien niedriger sein. Außerdem ist bei trockenem Wetter noch mit deutlich höheren Werten zu rechnen (ORF, 2026).

Das Beispiel zeigt: „Im Bereich der Nachweisgrenze“ ist nicht automatisch eine Entwarnung, sondern lediglich ein Hinweis darauf, dass die Messmethode an ihre analytische Grenze gelangt.

Ob Froschtest, HIV-Diagnostik oder Asbest – die Nachweisgrenze entscheidet darüber, was wir als vorhanden wahrnehmen, aber nicht immer, was als gesichertes Ergebnis oder als gefährlich gilt. Die Nachweisgrenze ist die Linie zwischen sichtbar und nicht sichtbar und genau dort, an dieser unscharfen Grenze, beginnt unsere Interpretation.