Kalkumwandlung und Desinfektion
mit TwinOxide-Solutions als notwendige Maßnahme
zur Sicherung der Qualität des
Trinkwassers?
Folgt man den Berichten
zur Gewährleistung einer stabilen Trinkwasserversorgung, dann stellt man immer wieder fest, dass bei Defiziten der „Schwarze Peter“ bei den Wasserversorgungs-unternehmen gesucht
wird. Diese Suche ist aber ergebnislos,
da die Schachstellen bereits bei den Betreibern oder Besitzern der Wasser-Installationssysteme zu finden sind.
In den
wasserführenden Rohrsystemen lagert
sich „Kesselstein“ ab und auf
diesem wachsen dann die Biofilme, die
Quellen der mikrobiologischen Belastungen des Trinkwassers. Die
sich gebildeten Keime sind die dann die Ursache der mit dem Wasser verbundenen Krankheiten. Die
Kalkumwandlung hat die Priorität 1.
Vielfach werden dann Desinfektionsverfahren eingesetzt, um
die Keimbelastungen zu minimieren. Das ist aber eine nachrangige Maßnahme.
Die
Reinheit der wasserführenden Leitungen
und Behälter kann aber nur gesichert
werden, wenn man prioritär dafür sorgt, dass
die Kesselsteinbildung
verhindert bzw. reduziert wird.
Bei älteren Wasserleitungen wird eine effektive Rohrreinigung unumgänglich
sein, wobei sich das Impuls-Reinigungs-Verfahrung besonders empfiehlt. Nachfolgend zu der
Reinigung wird eine kontinuierliche Desinfektion erfolgen können,
wobei sich Chlordioxid als Desinfektionsmittel besonders
eignet.
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Die nachfolgend zitierte Studie spiegelt
den aktuellen Forschungsstand zur Biofilmproblematik in Hauswasseristallationen wider.( Hervorhebungen durch den Verfasser). Hier
werden auch die augenblicklichen Defizite herausgearbeitet. Nicht
berücksichtigt wurden die möglichen Vorteile der kontinuierlichen
physikalischen Kalkumwandlung. Hier ergibt sich ein augenscheinlicher
weiterführender Forschungsbedarf.
Die Möglichkeiten der Reduzierung des
Biofilmwachstums durch Chlordioxid werden angedeutet. Da es sich bei den
TwinOxide-Solutions um keine reinen Chlordioxid-Lösungen handelt, wäre es zu
untersuchen, ob damit ein beschleunigter Biofilmabbau ermöglichen lässt. Das
ist zu vermuten, da das Redoxpotential dieser Lösungen bei etwa 1100mV bis 1200 mV liegt. Die TwinOxide-Solutionen besitzen somit ein
höheres Oxidationspotenzial als reines Chlordioxid.
Es deutet sich somit an, dass die
Kombination der physikalischen Kalkumwandlung mit der Desinfektion durch
TwinOxide-Solutions eine vorrangige
Maßnahme zur präventiven
Biofilmreduktion ist.
Dr.-Ing. Wolfgang Storch
Research TwinOxide Int. BV
Quellen:
Studie
Vermeidung und Sanierung von Trinkwasser-Kontaminationen
durch hygienisch relevante Mikroorganismen aus Biofilmen der Hausinstallation
Koordination: Prof. Dr. Hans-Curt Flemming,
IWW Zentrum Wasser - Moritzstraße 26 - 45476 Mülheim,
Biofilm Centre - Universität Duisburg Essen - Geibelstraße 41 - 47057 Duisburg
IWW Zentrum Wasser - Moritzstraße 26 - 45476 Mülheim,
Biofilm Centre - Universität Duisburg Essen - Geibelstraße 41 - 47057 Duisburg
Die letzten Meter auf dem Weg zum Wasserhahn
Trinkwasser ist das
am besten überwachte Lebensmittel. Und die Qualität des Trinkwassers in
Deutschland ist weltweit vorbildlich – bis zur Wasseruhr. Dann aber beginnt eine Grauzone: die Hausinstallation.
Ihr galt die Aufmerksamkeit eines
Forschungsprojektes, an dem fünf Forschungseinrichtungen und 17 Industriepartner
vier Jahre lang geforscht haben, unter Koordination von Prof. Dr. Hans-Curt
Flemming (IWW Mülheim und Uni Duisburg-Essen) und gefördert vom Bundesministerium
für Bildung und Forschung. Die
Ergebnisse lassen aufhorchen. Eine landesweite Befragung der Gesundheitsämter
brachte zum Vorschein, dass höchstens die Hälfte der Gebäude, die sie zu
überwachen haben, seit Beginn der Überwachungspflicht untersucht worden sind.
Das liegt aber nicht daran, dass die Ämter inaktiv sind, sondern sie sind
einfach überfordert und unterbesetzt. Die Methoden, mit denen die
Untersuchungen durchgeführt
werden, sind sehr
unterschiedlich und führen daher auch nicht immer zu vergleichbaren
Ergebnissen. Aber selbst unter diesen Bedingungen zeigt die statistische Auswertung
von über 20.000 Messungen, dass 12 % der
Warmwasser-Proben Legionellen und fast 3 Prozent Pseudomonaden enthielten,
beide wurden aber auch wesentlich häufiger als erwartet im kalten Trinkwasser
gefunden. Eindeutig ist, dass bei strikter Einhaltung der Regeln der
Technik für das Betreiben der
Hausinstallation
keine Probleme auftreten. Aber da ist es ähnlich wie im Straßenverkehr: bei
strikter Einhaltung der Straßenverkehrsordnung gäbe es auch keine Unfälle. Die
Inspektionen zeigten nämlich, dass diese Regeln oft nicht eingehalten werden. Für die Hausinstallation ist der
Betreiber verantwortlich, und dort fehlen oft Fachwissen, Problembewusstsein
und langfristige Kontrolle. Epidemien brechen deshalb noch nicht aus, aber nicht
unterschätzen sollte man Erkrankungen, die zum Ausfall von Arbeitszeit und zum
Verlust an Lebensqualität führen und die auf Kontaminationen durch das
Trinkwasser zurückzuführen sind.
Wie
kommen diese Kontaminationen zustande? Trinkwasser ist nicht steril und muss es auch nicht sein. Die sehr
erfolgreiche Strategie der Wasserwerke beruht darauf, den verbleibenden
Bakterien die Nährstoffe zu entziehen und dadurch ein „stabiles“ Trinkwasser zu
erzeugen. So lässt sich die Chlorung vermeiden.
Wenn diese
Bakterien aber auf Werkstoffe treffen, die ihrerseits Nährstoffe abgeben,
setzen sie sich dort fest und bilden so genannte Biofilme. Übliche Verdächtige
für solche Fälle sind Kunststoffe, die keine Prüfung auf Zulassung im
Trinkwasser haben. Zum Beispiel können Duschschläuche oder selbst kleine Dichtungen
zum Paradies für Bakterien werden. In
diesen Biofilmen können sich auch potenzielle Krankheitserreger einnisten und
unter Umständen auch vermehren. Zum Teil werden sie dann wieder an das Wasser
abgegeben und stellen ein hygienisches Risiko dar. Dies wurde in
praxisnahen Modellsystemen untersucht und nachgewiesen. Gezeigt wurde auch,
dass Gegenmaßnahmen mit verschiedenen Desinfektionsmitteln die Situation zwar
verbessern, aber nicht
grundlegend
sanieren können. Deshalb ist die
Qualität der Werkstoffe in der Hausinstallation entscheidend. Und viele
Werkstoffe, die auf dem Markt angeboten werden – vor allem die besonders
preiswerten – führen geradeswegs zur verstärkten Biofilmbildung. In der
Hausinstallation ist die Verwendung geprüfter Werkstoffe nicht zwingend
vorgeschrieben – und wer könnte das auch überwachen?
Im Rahmen dieser
Forschungen zeigte sich aber auch noch ein anderes Problem, nämlich das der
Untersuchungsmethoden. Gold-Standard ist heute noch die Bestimmung von
Koloniezahlen. Allerdings kann man damit
nur solche Keime finden, die sich auch vermehren können, sonst gibt es keine
Kolonien. Wenn die Bakterien aber gestresst sind, z.B. durch
Desinfektionsmittel, UV-Bestrahlung oder Erhitzung, dann kann es sein, dass
eben nicht alle abgetötet werden, sondern
viele nur in einen vorübergehend
nicht-kultivierbaren Zustand übergehen. Dann sind sie keineswegs tot, aber vom
Radar der Standard-Überwachungs-Verfahrenverschwunden. Wenn sie sich erholt
haben, können sie sich wieder vermehren und u. U. auch wieder infektiös werden,
wie im Forschungsprojekt eindeutig gezeigt werden konnte. Dieses Phänomen dürfte die Erklärung für schwierige
Fälle sein, in denen die Sanierung in der Praxis immer wieder problematisch
ist, lang dauert und die Kontaminationen immer wieder aufflammen. Methoden, um
auch „schlafende“ Keime zu erkennen, sind verfügbar und sie wurden im
Forschungsprojekt ebenfalls angewandt und erprobt. Die entscheidende Frage ist aber nun: unter welchen
Umständen gehen die Mikroorganismen in den Dämmerzustand über und wann und
warum wachen sie wieder auf? Hier sind die Standard-Methoden überfordert, die sich für den Normalfall
seit über 100 Jahren bewährt haben. Hier empfiehlt es sich daher dringend, auch
die modernen molekularbiologischen Methoden zu nutzen, um Problemfälle
aufzuklären.
Anhand praktischer
Problemfälle konnte der Nutzen dieser Methoden bis hin zur erfolgreichen
Sanierung demonstriert werden – aber
hier sind noch grundlegende Fragen offen.
Eine Konsequenz
dieses erfolgreichen Forschungsprojektes war es, der Hausinstallation vermehrte
Aufmerksamkeit zu schenken, denn hier kann das beste Wasser seine Qualität
verlieren. Es wurden wichtige Hinweise auf Möglichkeiten gegeben, dies zu
verhindern. Es zeigte sich aber auch, dass hier noch ein großer Forschungs- und
Regulierungsbedarf besteht – nicht nur bei den Materialien, sondern auch bei
den Untersuchungsverfahren. Die letzten Meter bis zumWasserhahn sind entscheidend.
In einem
verständlich formulierten Thesenpapier wurden die wichtigsten Erkenntnisse aus
den Forschungsarbeiten zusammengefasst. Auf Anfrage ist es erhältlich beim IWW
Zentrum Wasser (a.postulka@iww-online.de). Die Vorträge sind zugänglich über
die Website des Projekts (biofilm-hausinstallation.de und iww-online.de). Der
Tagungsband, in dem die wissenschaftlichen Arbeiten dokumentiert sind, kann
ebenfalls beim IWW Zentrum Wasser bestellt werden.
Die wichtigsten Erkenntnisse des Forschungsprojektes in Thesen-Form
An diesem
Verbund-Forschungsprojekt haben fünf Forschungseinrichtungen und 17
Industriepartner vier Jahre lang gearbeitet. Ziel war es, die Bedeutung vonBiofilmen
in der Trinkwasser-Installation als Kontaminationsquellen für hygienisch
relevante Bakterien besser zu charakterisieren sowie die Möglichkeiten ihrer Vermeidung
und Beseitigung zu ermitteln.
In der
Trinkwasser-Installation innerhalb von Gebäuden gibt es - gegenüber dem gut regulierten und
kontrollierten öffentlichen Trinkwasserverteilungssystem - eine Vielzahl von
Werkstoffen, die bei verschiedenen Temperaturen und Durchfluss-Regimes
verwendet werden. Trinkwasser ist nicht steril und braucht es auch nicht zu
sein. Das bedeutet, dass ständig Mikroorganismen in Wasser führende Systeme
eingetragen werden, die sich auf allen wasserbenetzten Oberflächen anlagern und
zu Biofilmen entwickeln können. Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass sich
darunter auch hygienisch relevante Organismen befinden, die dann das
Trinkwasser kontaminieren. Normalerweise wird das Biofilm-Wachstum dadurch
begrenzt, dass durch die Wasseraufbereitung die Konzentration aller Stoffe, die
sie zum Wachsen brauchen, so weit wie möglich limitiert wird. Im Gegensatz zu
zentralen Trinkwasserverteilungssystemen werden in der Trinkwasser-Installation
u. U. auch Werkstoffe eingesetzt, die ihrerseits Nährstoffe abgeben und auf
diese Weise das Biofilm-Wachstum unterstützen. Außerdem kommt es im Vergleich
zum öffentlichen Wasserverteilungssystem zu häufigeren und oft längeren
Stagnationszeiten sowie zu unregelmäßiger Wasserabnahme.
Wasserauslässe von
Armaturen (z.B. Zapfhähne, Duschköpfe) können retrograde Kontaminationen
verursachen.
Prävention und
Kontrolle von Biofilmen müssen sich
daher nicht nur auf das öffentliche Verteilungsnetz, sondern auch auf
die Trinkwasser-Installation erstrecken. Das Forschungsprojekt hat gezeigt,
dass es hier noch ein erhebliches Präventions-Potenzial gibt, das bisher nur
sehr unzureichend genutzt wird.
In diesem Papier
werden die wichtigsten Erkenntnisse in Form von Thesen umrissen, in denen die
Kern-Aussagen formuliert werden und die von erklärendem Text begleitet werden.
Im Abschlussbericht zu diesem Projekt sind die zugrunde liegenden Daten
dokumentiert.
1. Alle wasserbenetzten Oberflächen in der Trinkwasser-Installation sind
von Biofilmen besiedelt
Unter dem Begriff
„Biofilm“ werden alle Ansammlungen von Mikroorganismen an Grenzflächen
verstanden. Im Biofilm sind die Organismen in eine Schicht aus extrazellulären
polymeren Substanzen (EPS) eingebettet. Sie können mikrobielle
Lebensgemeinschaften bilden, die Zell-Zell-Kommunikation zwischen ihnen wird
begünstigt, sie können Gene austauschen und weit höhere Konzentrationen an
Desinfektionsmitteln tolerieren als in Suspension. In der früheren deutschen
Trinkwasser-Literatur
und auch im DVGW-Arbeitsblatt W 270 wird unterschieden zwischen
„Oberflächenbesiedlung“, womit ein sehr dünner Biofilm gemeint ist,und
„Oberflächenbewuchs“, womit ein ausgeprägter, deutlich gewachsener Biofilm
gemeint ist. Vor dem Hintergrund der
obigen Definition ist aber deutlich, dass sowohl Besiedlung als auch Bewuchs
auf das gleiche Phänomen, nämlich den Biofilm, zurückgehen und hier nur ein
quantitativer Unterschied beschrieben wird.
2. Werkstoffe und Trinkwasser sind die „ersten Verdächtigen“ als
potenzielle Nährstoffquelle für verstärkte Biofilm-Bildung
Auch sehr
nährstoffarmes, biologisch stabiles Trinkwasser enthält Mikroorganismen. Wenn
sie auf Nährstoffe stoßen, können sie sich vermehren. Als NährstoffQuelle
dienen häufig polymere fabrikneue Werkstoffe in der Trinkwasser-Installation,
weil sie oft biologisch verwertbare Additive wie Weichmacher,
Antioxidationsmittel oder noch Reste von Trennmitteln enthalten, oder bei der
Herstellung bzw. Verarbeitung und Installation mit Substanzen verunreinigt
wurden, die
als Nährstoffe
dienen. Die in diesem Projekt berücksichtigten Werkstoffe sind in Tabelle 1
aufgeführt. Unter praxisnahen Bedingungen bildet sich auf fabrikneuen Werkstoffen
innerhalb von 1-2 Wochen bereits ein Biofilm, der nach weiteren 6-10 Wochen (je
nach Werkstoff und Nährstoffkonzentration im Wasser) bei allen im
Verbundprojekt untersuchten Werkstoffen, Wasserbeschaffenheiten und
Temperaturen einen mehr oder weniger quasi-stationären Zustand erreicht. Die Besiedlungsdichte
ist im Wesentlichen von der Werkstoffbeschaffenheit abhängig. Im Verbundprojekt
wurde dies bei einem Vergleich innerhalb der PolymerWerkstoffe und auch auf
Kupfer beobachtet. Besonders stark und sogar mit bloßem Auge sichtbar war
die Biofilm-Bildung auf dem
synthetischen
Gummi-werkstoff
Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) mit einer geringen Qualität, die weder den
Anforderungen nach DVGW-Arbeitsblatt W 270 noch denen der KTW-Empfehlung
entsprach. 7
Tabelle 1: Werkstoffe, die im Projekt untersucht wurden
Allerdings hat auch
die Trinkwasserbeschaffenheit eine wesentliche Bedeutung bei der Entwicklung
der Biofilme auf Werkstoffen. Durch das Trinkwasser können dem Biofilm z.B. limitierende
Nährstoffe zugeführt werden. Eine
Kombination aus schlechter Werkstoffqualität (EPDM ohne Empfehlung) und
ungünstiger Wasserbeschaffenheit (Trinkwasser mit z.B. 12 mg/L Nitrat und 1
mg/L Phosphat) führt zu starker Biofilm-Entwicklung.
3. Die Zusammensetzung der Biofilmgemeinschaften variiert und wird von
verschiedenen Einflüssen bestimmt
Die
Biofilmgemeinschaften in einer Trinkwasser-Installation können sich abhängig
von verschiedenen Einflussfaktoren (Werkstoffe, Trinkwasserbeschaffenheit, Wassertemperatur,
Desinfektionsmittel), unterschiedlich entwickeln. Zu den kritischsten Faktoren
gehören die in der Trinkwasser-Installation verwendeten Werkstoffe, Hilfsmittel
zur Installation (Dichtungen u. ä.), sowie u. U. auch Werkstoffe zur Restauration
bestehender Leitungen.
Abhängig von den
Nährstoffen entwickeln sich auf den Oberflächen Biofilmpopulationen, die sich
in Bezug auf Zusammensetzung und Diversität unterscheiden.
Werkstoffe, die
organische Substanzen abgeben, fördern nicht nur das Biofilmwachstum in Bezug
auf Biomasseentwicklung, sondern erhöhen auch das Spektrum an
Biofilmorganismen, die in nährstoffarmem Trinkwasser sonst nicht dominant
vorkommen können. Dies stellt dann auch eine Risikoerhöhung hinsichtlich
Einnistung und Austrag pathogener Mikroorganismen dar.
4. Thermo-oxidative Maßnahmen zur Anlagendesinfektion führen zu
Werkstoffalterung
Neu waren die
vergleichenden Untersuchungen zur Biofilmbildung auf neuen und „alten“, d.h.
unter dem Einfluss chemischer, speziell oxidativer Medien (Desinfektionsmittel)
und Temperatur, veränderter Polymerwerkstoffe. Durch die Anwendung von
Desinfektionsmitteln (z.B. bei Sanierungen oder Anlagendesinfektionen) und
erhöhten Temperaturen kommt es zu Reaktionen an den Additiven der
Polymerwerkstoffe und den Polymerketten selbst. Bekannt ist, dass das
Ausmaß der dadurch
bedingten Veränderung sowohl vom Desinfektionsmittel, dessen Einwirkzeit, der
Temperatur als auch dem Druck im System abhängt. Die Folgen sind generell
Änderungen der Werkstoff-Eigenschaften wie Hydrophobizität,
Oberflächenstruktur, Rauheit, bis zur
Rissbildung bei lang andauernder Einwirkung.
Versuche zur
Biofilmbildung auf neuen und gealterten Werkstoffen wurden exemplarisch
durchgeführt, wobei nach DVGW-Arbeitsblatt W 270 geprüfte Polymerwerkstoffe,
ein Kautschuk aus Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) und ein silanvernetztes
Polyethylen (HD-PEXb) eingesetzt wurden.
HD-PEXb und EPDM
wurden in einem speziellen Testsystem beschleunigt gealtert. Dazu wurden die
Werkstoffe bei einem Druck von 4 bar und einer Temperatur von 40 °C in
Gegenwart von Natriumhypoch lorit (2,5 mg/l) bzw. Chlordioxid (4 mg/l) über
einen Zeitraum von 4 Wochen ausgesetzt.
Dabei zeigte die Behandlung mit Chlordioxid eine stärkere Auswirkung.
Die Biofilmbildung
wurde im Rahmen eines Multifaktorenansatzes untersucht. Für die Auswahl der
Faktoren war deren Relevanz für die Biofilmbildung maßgeblich. Gleichzeitig
wurden unterschiedlicher Trinkwasserqualitäten simuliert.
4. Thermo-oxidative Maßnahmen zur Anlagendesinfektion führen zu
Werkstoffalterung
Bekanntermaßen
haben Faktoren wie Nährstoff-Abgabe des
Werkstoffes, Nährstoffgehalt des Wassers, Temperatur, Wasserhärte und
DOC-Gehalt einen
Einfluss auf die
Biofilm-Bildung (Abbildung 1). Neu war
die Erkenntnis, dass auch das Alter des Werkstoffes (Bauteils), also das Maß
der durch oxidative Reaktion bedingten Veränderung eine Rolle spielt. Die
Auswertung des Multifaktorenansatzes zur Biofilmbildung zeigte, dass im Sinne
der obigen Definition„altes“ und damit an niedermolekularen Additiven verarmtes
EPDM und HD-PEXb tendenziell ein geringeres Biofilmbildungspotential aufwiesen.
Es ist anzunehmen, dass vom gealterten Werkstoff geringere Mengen an biologisch
abbaubaren Nährstoffen den Mikroorganismen an der Werkstoffoberfläche abgegeben
werden. Die Folge für die Praxis wäre ein geringeres Potential der Biofilm-Bildung
auf älteren Kunststoffen und folglich geringerer Desinfektionsaufwand, was
sich nicht zuletzt
auch Material schonend auswirken würde.
9
Abbildung 1:
Faktoren mit Einfluss auf die Biofilmbildung
Die Ergebnisse der
Multifaktorenversuche zeigten, dass die Biofilmbildung zwar von allen Faktoren
beeinflusst wird, diese sich jedoch unterschiedlich stark
auswirken:
• Der zur Verfügung stehende biologisch verfügbare Nährstoffgehalt stellte
den wesentlichen Faktor bei der Biofilmbildung dar.
• Die Biofilmbildung war stark von der Temperatur, dem biologisch
verfügbaren Nährstoffgehalt des Wassers und dem Werkstoffalter, jedoch nur
gering von
Wasserhärte und DOC-Gehalt abhängig.
• Alte Werkstoffe (EPDM, HD-PEXb) wiesen ein geringeres Biofilmbildungspotenzial
auf.
• Wenn der Werkstoff wenig Nährstoffe abgab, kam der Nährstoffgehalt des
Wassers deutlich mehr zum Tragen.
• Die Temperatur hatte einen Einfluss; dieser war dann gegeben, wenn
Nährstoffe entweder aus dem Wasser oder dem Werkstoff zur Verfügung standen. Eine höhere Temperatur führt dann zu
einer stärkeren Biofilmbildung.
• Die Qualität des Werkstoffes wirkte sich bei Wässern mit niedrigem
Nährstoffgehalt stärker aus als bei einem Wasser mit hohem Nährstoffgehalt.
Die Rissbildung verringert vor allem die Funktionsdauer, Risse stellen
allerdings auch ein indirektes hygienisches Risiko dar, da Bakterien sich in
ihnen ansiedeln
und schlechter entfernt bzw. vom Desinfektionsmittel nicht genügend erreicht
werden (Abbildung 2).
6. Die prophylaktische Desinfektion der Trinkwasser-Installation ist
kritisch zu betrachten
Eine
prophylaktische Behandlung der Trinkwasser-Installation widerspricht dem
Minimierungsgebot der TrinkwV 2001 und kann folglich nur in begründeten Einzelfällen
empfohlen werden. In jedem Fall bedarf
eine Desinfektion einer klaren Indikation. Vorrangig ist, dass ein Trinkwasser von einwandfreier Beschaffenheit
vorliegt und dass sich die Trinkwasser-Installation in einem Zustand befindet,
der den allgemein anerkannten Regeln der Technik entspricht bzw.
in einen solchen Zustand versetzt werden
muss. Es muss hier auf §37 Abs. 1 des Infektionsschutzgesetzes (IfSG) hingewiesen
werden, in dem folgende Anforderung formuliert ist: „Wasser für den
menschlichen Gebrauch muss so beschaffen sein, dass durch seinen Genuss oder
Gebrauch eine Schädigung der menschlichen Gesundheit, insbesondere durch
Krankheitserreger, nicht zu besorgen ist.“
Die Ergebnisse des
Forschungsvorhabens haben eindeutig die Bedeutung der Einhaltung der allgemein
anerkannten Regeln der Technik bestätigt. Sie berücksichtigen das
durchschnittliche Verbraucherverhalten und bieten dem Verbraucher eine hohe
Sicherheit beim Genuss des Lebensmittels Trinkwasser.
Abweichungen von
diesen technischen Regeln erhöhen das Risiko einer hygienischen
Beeinträchtigung des Trinkwassers. Diese Risiken können nicht durch
eine
prophylaktische Desinfektion oder andere Maßnahmen, z.B. Wasserbehandlung,
beseitigtwerden. Solche Maßnahmen sollten erst nach sorgfältiger
Prüfung und
ständiger Überwachung zeitlich begrenzt eingesetzt werden.
7. Die Beurteilung des Biofilmwachstums ist abhängig von der angewandten
Methode
Die Wahl der
Methode zur Quantifizierung der Mikroorganismen beeinflusst das Ergebnis. In
der Trinkwasser-Überwachung werden ausschließlich kultivierungsabhängige
Methoden verwendet. Die Bestimmung der koloniebildenden Einheiten (ob als
Koloniezahl nach TrinkwV 2001, TrinkwV 1990, oder als HPC auf R2AMedium) gibt
daher nur die Anzahl vermehrungsfähiger Organismen unter bestimmten Bedingungen
wieder. Es ist aber bekannt, dass Mikroorganismen, die
keine Kolonien
bilden und nicht wachsen, also keinen Baustoffwechsel betreiben, deshalb nicht
tot sein müssen. Vielmehr können sie über lange Zeit hinweg11
reinen
Erhaltungsstoffwechsel betreiben. Dies trifft für den größten Teil der
Trinkwasser-Populationen zu. Sie tun dies oft als Antwort auf
Stress-Situationen
(Nährstoff-Mangel,
Desinfektionsmittel, Strahlung, Metall-Belastung etc.) und können bei Aufhebung
des Stresses in den kultivierbaren Zustand zurückkehren. In
diesen Fällen
handelt es sich nicht um eine Neu-Kontamination, sondern um die Erholung
bereits vorhandener Organismen. Durch die Bestimmung der
Gesamtzellzahl
(GZZ) mittels DNA-spezifischer Fluoreszenzfarbstoffe und mikroskopischer
Auszählung lässt sich die maximal vorhandene Menge an Zellen
ermitteln, wobei
allerdings nicht zwischen lebenden und toten Zellen differenziert werden kann.
Dennoch gibt das Verhältnis zwischen GZZ und Koloniezahl
bereits Hinweise
auf den physiologischen Zustand einer mikrobiellen Population.
In allen
Untersuchungen war die GZZ deutlich höher
als die Anzahl der koloniebildenden Einheiten nach TrinkwV 2001 und 1990 sowie HPC auf R2A. In
Abhängigkeit von
Temperatur, Biofilmalter und der Wasserbeschaffenheit variierte das Ergebnis
der KBE-Bestimmungen (Koloniezahl nach TrinkwV 2001 und
TrinkwV 1990, sowie
HPC auf R2A). Generell waren die EPDM-Werkstoffe dichter besiedelt als Kupfer,
HD-PEXc und HD-PEXb. Der Anteil der kultivierbaren
Bakterien an der
GZZ nahm mit zunehmendem Biofilmalter ab.
Als eine der
Konsequenzen aus dem Projekt wird empfohlen, in kritischen Fällen neben der
Koloniezahl auch die GZZ zu bestimmen. Wenn das Verhältnis
Koloniezahl zu
Gesamtzellzahl hoch ist, dann deutet dies auf eine gut wachsende Population und
damit auf das Vorhandensein günstiger Nährstoff-Bedingungen
hin.
8. Legionella pneumophila und Pseudomonas aeruginosa können sich in
vorhandene Trinkwasser-Biofilme einnisten und in stagnierendes Trinkwasser
ausgetragen werden
Werden fakultativ
pathogene Bakterien in eine Trinkwasser-Installation eingetragen, so kann es
unabhängig von Werkstoffqualität, Werkstoffalter, Wasserbeschaffenheit und
Temperatur zur Einnistung dieser Organismen in vorhandene Trinkwasserbiofilme
kommen. Die Organismen persistieren dort über Wochen bis Monate in kaltem und erwärmtem Trinkwasser. Unter günstigen Umgebungsbedingungen
ist auch eine Vermehrung möglich. Durch die Freisetzung aus den Biofilmen
gelangen sie in das Trinkwasser, so dass Biofilme eine Kontaminationsquelle und
somit eine potentielle Infektionsquelle darstellen. Zu den fakultativ
pathogenen Bakterien von medizinisch-hygienischer Bedeutung, die in der Praxis
in Biofilmen der Trinkwasser-Installation nachgewiesen wurden, gehören L.
pneumophila und P. aeruginosa.
Die Ergebnisse der
halbtechnischen Versuchsanlage zeigten, dass sich L. pneumophila in
Trinkwasser-Biofilme einnistete, besonders bei
erhöhten Temperaturen, unabhängig von der Werkstoffqualität oder der
Wasserbeschaffenheit. Eine Vermehrung fand besonders dann statt, wenn Amöben
als Wirte für die intrazelluläre Vermehrung zur Verfügung standen, und wenn
sehr dichte, aktive (wachsende) Biofilme vorlagen. Unter diesen Bedingungen ist
grundsätzlich zu erwarten, dass Legionellen aus dem Biofilm freigesetzt und in
das Trinkwasser ausgetragen werden. Die Konzentrationen an L. pneumophila in den Trinkwasserproben
(gemäß DIN EN ISO 19458 „Analyse der
Wasser-Beschaffenheit an einer Entnahme-Armatur im Haushalt“ (Zweck b)) können
bei allen
Werkstoffen über
dem technischen Maßnahmewert von 100 KBE/100 mL gemäß DVGW-Arbeitsblatt W 551
liegen. Auch in den Biofilmen, die sich im Kaltwasser (12 °C bis 15 °C)
entwickeln, konnte L. pneumophila mit
den kulturellen Standarduntersuchungsverfahren (ISO 11731) sporadisch
nachgewiesen werden. Die Konzentration von
L. pneumophila im Biofilm ist abhängig von der Besiedlungsdichte.
Werkstoffe, auf denen sich viel Biofilm bildet und sich viele Amöben
entwickeln (z.B.
EPDM-Werkstoffe ohne Empfehlung nach DVGW-Arbeitsblatt W 270), bieten das
Potential für sehr hohe Konzentrationen an L. pneumophila.
Hohe L. pneumophila-Konzentrationen
im Biofilm führen zu hohen Konzentrationen im stagnierenden Trinkwasser. Die
Temperatur spielt für die Vermehrung von L. pneumophila eine entscheidende
Rolle. Daher ist darauf zu achten, dass Warmwasseranlagen dem Stand des DVGW-Arbeitsblattes
W 551 entsprechen. Aber auch Kaltwasseranlagen können, wie im Rahmen des
Verbundvorhabens durchgeführte experimentelle Untersuchungen sowie die
bundesweite Erhebung und Risikoanalyse bestätigt haben, mit L. pneumophila kontaminiert sein und müssen
daher bei Sanierungen von L.
pneumophila Kontaminationsfällen bei der
Gefährdungsanalyse
mit berücksichtigt werden.
Auch P. aeruginosa
nistet sich in Biofilme auf allen neuen und gealterten Werkstoffen der
Trinkwasser-Installation ein und kann das umgebende stagnierende Wasser durch
Freisetzung aus den Biofilmen kontaminieren. Die Dauer der Persistenz sowie die
Konzentration der kulturell nachweisbaren
n P. aeruginosa können zwischen
den einzelnen Werkstoffen variieren.
Eine neue
Erkenntnis des Projektes ist, dass L. pneumophila und P. aeruginosa in
Biofilmen auf Werkstoffen der Trinkwasser-Installation außer in kultivierbarer Form
auch in einem nicht-kultivierbaren Zustand vorliegen können. In diesem als VBNC
(„viable-but-nonculturable“, siehe Glossar) bezeichneten Zustand sind die
Bakterien auf üblichen Nährmedien nicht mehr anzüchtbar, obwohl sie lebensfähig
sind. VBNC-Bakterien lassen sich mit kultivierungsunabhängigen
Verfahren
nachweisen. Bewährt haben sich Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) unter
Verwendung gattungs- bzw. artspezifischer Gensonden und PCRbasierte Methoden. Sowohl
auf neuen als auch auf gealterten Werkstoffen war die Konzentration von P.
aeruginosa, die mit der FISH-Methode bestimmt wurde, höher als jene, die kulturell
bestimmt wurde. Gleiches gilt auch im Fall der Einnistung von L. pneumophila in Trinkwasserbiofilme.
Während die Konzentration der
kultivierbaren Zielorganismen schwankte, blieb die Konzentration der
FISH-positiven Zielorganismen über den untersuchten Zeitraum relativ konstant.
Dies lässt den Schluss zu, dass sich ein Teil der Zielorganismen im Biofilm in
einem VBNC-Zustand befand. Darüber hinaus deutet es darauf hin, dass sich der
physiologische Zustand der Bakterien im Biofilm durch eine Vielzahl komplexer
Prozesse ändern kann. Dazu gehört die Wechselwirkung mit anderen Bakterien und
Protozoen, die Änderung der Temperatur oder des Nährstoffgehalts. Daraus wiederum würden sich schwankende
Befunde bei mikrobiologischen Routine- und Kontrolluntersuchungen von
Trinkwasser-Installationen schlüssig erklären.
9. Die Trinkwasser-Installation: eine Grauzone in der Überwachung
Um die
gesundheitliche Unbedenklichkeit des Trinkwassers in öffentlichen Einrichtungen
sicherzustellen, sind die Gesundheitsbehörden gesetzlich durch dieTrinkwasserverordnung
verpflichtet, am Austritt aus denjenigen Zapfstellen, die zur Entnahme von
Wasser für den menschlichen Gebrauch dienen, das Trinkwasser in regelmäßigen
Abständen untersuchen zu lassen. Obwohl die Grenzwerte und technischen
Maßnahmewerte an der Entnahmestelle des Verbrauchers eingehalten werden müssen,
findet eine Überwachung privater Trinkwasser-Installationen nur in Ausnahmefällen
statt. Die Überwachung der Trinkwasser-Installationen durch die
Gesundheitsbehörden stellt sich hinsichtlich verschiedener Aspekte als
lückenhaft und nicht einheitlich dar.
Folgende Punkte sollten daher unbedingt
bundesweit vereinheitlicht werden:
Priorisierung von zu untersuchenden
Einrichtungen
Umfang und Intensität der
Anlagenuntersuchung
Umfang und Frequenz der
Beprobungen
Informationsdokumentation und
-archivierung
Expertise im personellen Bereich
Auswertungen
umfangreicher Erhebungen deutscher Gesundheitsbehörden in über 4400
öffentlichen Gebäuden mit rund 30.000 Wasserprobenahmen aus 7 Jahren (2003 -
2009) zeigen, dass gesundheitsrelevante mikrobielle Kontaminationen in
Trinkwasser-Installationssystemen sowohl für Legionellen auftreten (Überschreitung
des technischen Maßnahmewertes in 13 % der Proben) als auch für Pseudomonaden
(Überschreitung der UBA-Empfehlung: Nachweis in 3 % der Proben). Legionellen
konnten vor allem in Warmwassersystemen nachgewiesen werden, jedoch zeigte die
Überschreitung des technischen Maßnahmewertes im Kaltwassersystem in 5 % der
Proben, dass sie auch außerhalb des
Warmwassersystems gute Wachstumsbedingungen vorfinden können.
Pseudomonaden
treten im Kalt- und Warmwassersystem ähnlich häufig auf. Die wichtigsten
Ergebnisse der Maßnahme- bzw. Grenzwertüberschreitungen für ausgewählte
mikrobiologische und chemische Parameter sind in Tabelle 2 dargestellt.
Zudem werden beim
Betrieb von Trinkwasser-Installationssystemen die allgemein anerkannten Regeln
der Technik sehr häufig nicht eingehalten. Dazu zählen z. B. fehlende,
regelmäßige Wartung der Trinkwasser-Installation (34 %, n = 498), nicht
rückgebaute Totstränge (65 %, n = 327) oder auch eine fehlende Spülung nach
längerer Nutzungsunterbrechung, wie z. B. nach den Sommerferien in Schulen (56
%, n = 290). Die statistische Prüfung
ergab, dass eine tägliche Erwärmung des Warmwasser-Hochheizspeichers auf
mindestens 60 °C das relative Risiko für den Nachweis von Legionellen um 30 %
senkt. Dieses Risiko wird durch jedwede Form der zusätzlichen
Wasseraufbereitung um mindestens das Doppelte erhöht.
10. Die Bestimmung der kultivierbaren Bakterien reicht allein nicht immer
aus, um den hygienischen Status von Trinkwasser zu erfassen
Mit Hilfe von
Standard-Kultivierungsverfahren nach TrinkwV ist man in der Lage, eine Vielzahl
von hygienisch relevanten Bakterien (z. B. E. coli, P. aeruginosa, L.
pneumophila) kostengünstig und einfach nachzuweisen. Diese standardmäßigen
Verfahren haben sich in der Vergangenheit in der Trinkwasseranalytik bewährt,
aber sie haben auch ihre Schwächen. Diese Methoden können die bereits erwähnten
VBNC-Organismen nicht erfassen und zeigen nur die „Spitze des Eisbergs“ –
VBNC-Organismen sind nämlich keineswegs tot. Dies könnte eine Erklärung für das
Phänomen sein, dass in der Praxis gelegentlich zeitlich schwankende Befunde
erhoben werden, da die Ziel-Organismen sich mal in einem kultivierbaren und
dann wiederum in einem nicht kultivierbaren Zustand
befinden.
Der Übergang vom
kultivierbaren in den VBNC-Zustand ist reversibel und wird durch Umweltfaktoren
(z. B. Wassertemperatur, Nährstoffsituation, Anwesenheitvon
Desinfektionsmitteln) kontrolliert. Für die Erfassung und Beurteilung
mikrobieller Kontaminationen in der Trinkwasser-Installation kann daher in
kritischen Fällen die kombinierte
Anwendung konventioneller Kulturverfahren und kultivierungsunabhängiger
molekularbiologischer Methoden Ziel führend und für die
Praxis hilfreich
sein.
Folgende
Empfehlungen für die mikrobiologisch-hygienische Beurteilung von Trinkwasser in
der Trinkwasser-Installation leiten sich aus diesen Gegebenheiten
ab:
Im Zweifel sollten nicht nur die Koloniezahlen
nach TrinkwV, sondern auch die Gesamtzellzahlen ermittelt werden. Aus dem Verhältnis Koloniezahl zu
Gesamtzellzahl lassen sich schon erste Rückschlüsse auf die Ernährungslage der
Mikroorganismen ziehen. Eine Zunahme des Verhältnisses der
Koloniezahl zur
Gesamtzellzahl deutet auf das Auftreten günstiger Nährstoffbedingungen hin.
Im Rahmen der Aufklärung von Kontaminations-
bzw. Infektionsquellen oder der Erfolgskontrolle nach Sanierungsmaßnahmen gibt
es die Möglichkeit, im Bedarfsfall ergänzend zu den konventionellen kulturellen
Verfahren auch kultivierungsunabhängige Verfahren (FISH, PCR-basierte Methoden)
zur Erfassung fakultativ pathogener Bakterien heranzuziehen.
Für die Lokalisation von Kontaminationsquellen
sollte die Pulsfeld-Gelelektrophorese zur Genotypisierung („genetischer
Fingerabdruck“) von Bakterienisolaten eingesetzt werden.
11. Die Untersuchungen auf mikrobiologische Parameter nach TrinkwV lassen
keine Rückschlüsse auf das Vorkommen von Legionellen und P. aeruginosa zu
Die bundesweite
Bestandsaufnahme der behördlichen Routineüberwachung in diesem Projekt hat
gezeigt, dass die Analyse der mikrobiologischen Parameter nach TrinkwV (E.
coli, coliforme Bakterien, Koloniezahlen) nicht geeignet ist, um
Kontaminationen mit den fakultativ pathogenen Krankheitserregern P. aeruginosa
oder L. pneumophila sicher zu erkennen. Die Auswertung von mehr als 100.000
Messwerten hat gezeigt, dass der Anteil der für Legionellen und P. zu
beanstandenden Wasseranalysen weit über dem der Werte für E. coli und coliforme
Bakterien liegt. Darüber hinaus zeigen die statistischen Analysen, dass kein
signifikanter Zusammenhang zwischen dem Nachweis von E. coli und coliformen
Bakterien und dem Vorkommen von Legionellen oder Pseudomonaden
besteht.
12.In Anwesenheit von Metallionen
kann der kulturelle Bakteriennachweis negativ sein, obwohl hygienisch relevante
Organismen noch lebensfähig vorhanden sind
Das Vorhandensein
von Metallionen (z.B. Cu2+) ist einer der Faktoren, die zur Unterdrückung des
Wachstums von Mikroorganismen in Trinkwasser und Trinkwasserbiofilmen führen
können. Darauf ist vermutlich zurückzuführen, dass in der Literatur so
unterschiedliche Befunde über die Biofilm-Bildung auf Kupfer zu finden sind,
wenn die Studien auf der Bestimmung der koloniebildenden Einheiten (KBE)
beruhen. Es ist damit zu rechnen, dass die Bakterien, wenn sie Kupfer (bzw.
Kupferionen) ausgesetzt sind, nur in einen vorübergehend nicht-kultivierbaren
Zustand (VBNC) übergehen und – je nach Umweltbedingungen – wieder in den
vegetativen Zustand zurückkehren. Erste Hinweise deuten darauf hin, dass
fakultativ pathogene Bakterien dann auch wieder infektiös werden können. Wie
schnell diese Übergänge sind, wann und wodurch sie im Einzelnen ausgelöst
werden, sollte Gegenstand weiterer Forschung sein.
13. Eine wirksame Reinigung ist die Voraussetzung für den Erfolg von
Desinfektionsmaßnahmen
Reinigen bedeutet,
Verunreinigungen, Ablagerungen und andere unerwünschte Substanzen aus der
Trinkwasser-Installation zu entfernen. Dadurch lässt sich einerseits die
geplante Hydraulik der Rohrleitungen wiederherstellen, andererseits die
Trinkwasserqualität während des Transportes durch die Rohrleitung sicherstellen.
Verunreinigungen enthalten Substanzen, die die Trinkwasserqualität direkt
beeinträchtigen, aber auch zur Vermehrung von Mikroorganismen auf
benetzten
Oberflächen und damit auch zur Kontamination des Wassers mit Mikroorganismen
führen können. Alle lockeren Ablagerungen sind bei der Reinigung zu entfernen.
Sie dürfen sich auf keinen Fall an anderer Stelle wieder ablagern und dadurch
erneut zu Beeinträchtigungen des
Trinkwassers führen. Fest anhaftende, anorganische
Beläge können als Deckschichten Korrosion hemmende Eigenschaften aufweisen,
sind andererseits aber kritisch zu betrachten, wenn ihre Rauhigkeit die
Ansiedlung von Mikroorganismen begünstigt. Das Entfernen von Ablagerungen
reduziert die Einnistungsmöglichkeit von Mikroorganismen und optimiert
den Betriebszustand der Trinkwasser-Installation.
14. Desinfektion ist nicht gleichbedeutend mit Reinigung
Vielfach wird
implizit von der Annahme ausgegangen, dass eine Desinfektionsmaßnahme auch eine
Entfernung der Biomasse bewirkt. Im Verbundprojekt wurde dies anhand eines
Biofilm-Modells überprüft, das auf der Ansiedlung und Vermehrung von
Mikroorganismen in Silikonschläuchen beruht. Diese Schläuche begünstigen durch
Abgabe von Nährstoffen (Additive des Silikons) die Biofilm-Entwicklung stark
und eignen sich daher als Testsystem für die Desinfektion und
Beseitigung von
Biofilmen. Es handelt sich hier um eine „worst case“-Situation, denn in diesem
System sind die Biofilme besonders schwer zu beseitigen. Mittel und Verfahren,
die den Biofilm im Biofilm-Modell bekämpfen, werden es mit großer
Wahrscheinlichkeit auch unter ungünstigen Praxis-Bedingungen tun.
Es wurde gezeigt, dass Desinfektionsmittel, die
in den Konzentrationen eingesetzt wurden, welche nach § 11 TrinkwV 2001 zur
Desinfektion zugelassen sind,erst nach einem Behandlungszeitraum von
mindestens 70 Tagen zu einer Abnahme der
Koloniezahlen der Biofilme bis zur Nachweisgrenze führten, wobei jedoch die
Abnahme der Gesamtzellzahlen nur gering war. Erheblich höhere Konzentrationen können bei notwendiger Sanierung
eingesetzt werden, um eine
Anlagen-Desinfektion
durchzuführen. Hier kamen Chlor,
Chlordioxid sowie Wasserstoffperoxid in Kombination mit Silberionen oder
Fruchtsäuren zum Einsatz.
Diese Maßnahmen
führten abhängig von der Art der Wirkstoffe ebenfalls zu Abnahme der
Koloniezahlen bis zur Nachweisgrenze. Die Verringerung der Gesamtzellzahl bis
zur Nachweisgrenze konnte jedoch nur vereinzelt (z.B. durch 25 mg/L freies
Chlor oder 0,1 mg/L Ozon sowie 10 % Wasserstoffperoxid + Fruchtsäuren +
Tenside) erreicht werden. Soll eine
nachhaltige Wirksamkeit erzielt werden, ist eine vorherige Reinigung der
Systeme – z.B. mit dem Impulsspülverfahren – zu empfehlen.
Der Biofilm-Monitor
– eine transportable Variante des Biofilm-Modells - wird inzwischen als
Bypass-Gerät in Trinkwasser-Installationen genutzt und erlaubt eine realistische
Überprüfung von Sanierungsmaßnahmen. Er wird auch als Bestandteil eines
3-Phasen-Prozesses bei der Überprüfung der Wirksamkeit von Desinfektionsmitteln
eingesetzt.
15. Desinfektionen können die Populationen verändern und schnellwüchsige
Bakterien begünstigen
Die langfristige
Wirkung von Desinfektionsmitteln auf Biofilmpopulationen wurde in verschiedenen
Ansätzen untersucht. Es zeigte sich, dass immer sofort nach Absetzen des
Desinfektionsmittels eine Regeneration des Biofilms erfolgt: Entweder durch
Erholung und Wachstum der noch vorhandenen Bakterien, oder durch Neubesiedlung
aus dem Wasser. Die Biofilmpopulationen, die sich nach Absetzen neu etabliert
hatten, unterschieden sich in Bezug auf Zusammensetzung und
Diversität von den
ursprünglichen Populationen. In
Abhängigkeit der Zusammensetzung und Konzentration des Desinfektionsmittels entstanden ein Selektionsdruck
und eine Populationsverschiebung in den Biofilmen. Die Population war nach der
Desinfektion deutlich verändert, was darauf zurückgeführt wird, dass abgetötete
Biofilme nicht entfernt wurden und neu wachsenden Bakterien als leicht
verwertbare Nährstoffquelle dienten. Damit besteht das Risiko, dass sich als
Folge einer Desinfektion schnellwüchsige und daher oft hygienisch relevante
Bakterien entwickeln.
16. Ein Übergang vom VBNC in das kultivierbare Stadium von P. aeruginosa
kann durch Desinfektionsverfahren möglicherweise beeinflusst werden
Auf allen
untersuchten Werkstoffen waren bei den verschiedenen Wasserqualitäten mehrere
Wochen nach der Kontamination Biofilme vorhanden, in denen P. aeruginosa für
mehrere Monate nur mit FISH aber nicht mit kulturellen Methoden nachweisbar
war, was auf einen VBNC-Zustand der Zellen im Biofilm hinweist.
Auch im
stagnierenden Wasser konnte P.
aeruginosa kulturell nicht nachgewiesen werden. Wurden diese Biofilme mit bis zu
20 mg/L Chlordioxid (auch mehrfach) desinfiziert, wurde P. aeruginosa in
einigen Fällen sofort oder 3 Wochen nach Desinfektion sowohl im Biofilm als
auch im stagnierenden Wasser wieder kulturell nachgewiesen. Die
FISH-Signale im Biofilm blieben nach der Desinfektion fast unverändert hoch.
Entweder wurde P. aeruginosa durch die Desinfektion
aus seinem VBNC-Zustand erweckt oder er war aus Zellzahlen im Biofilm, die
unterhalb der Nachweisgrenze mit den Kulturverfahren lagen, sehr schnell zu den
hohen Zellzahlen angewachsen. Letzteres ist jedoch innerhalb von 24 h sehr unwahrscheinlich.
Oxidativ wirkende Desinfektionsmittel erhöhen die Konzentration leicht
verfügbarer organischer Verbindungen im Biofilm und könnten somit die
Wiederbelebung von VBNC-Stadien von fakultativ Pathogenen ermöglichen (Benölken
et al., 2010). Hier besteht weiterer Forschungsbedarf
17. P. aeruginosa und L. pneumophila
können Reinigung und Desinfektion überleben
Ein kontaminiertes Trinkwassersystem nachhaltig
von Krankheitserregern zu befreien, ist nur mit sehr hohem Aufwand zu
erreichen. Bildet sich ein kompakter Biofilm auf einem Werkstoff aus, können
die fakultativ pathogenen Bakterien im Biofilm eine Kombination aus Reinigung
und chemischer Anlagen-Desinfektionselbst mit hohen Chlordioxid-Konzentrationen
überleben. Überlebende fakultativ pathogene Bakterien können sich in den
Biofilmen wieder vermehren und erneut das Trinkwassersystem kontaminieren. Der Nachweis dieser überlebenden Zellen ist,
wie schon erwähnt, von der Untersuchungsmethode abhängig.
Werkstoffe, die den allgemein anerkannten
Regeln der Technik entsprechen (KTW-Leitlinie UBA, 2008, DVGW-Arbeitsblatt W
270), verhindern zwar keine Kontamination der Biofilme mit fakultativ
pathogenen Bakterien, bieten jedoch im Fall einer Kontamination aufgrund der
nur dünnen Biofilme gute Voraussetzungen für eine erfolgreiche Reinigung und
Desinfektion (Benölken et al., 2010).
Bezug zu bestehenden Regelwerken und Gesetzen
Die
Trinkwasserverordnung, die die Basis für eine Versorgung der Bevölkerung mit Trinkwasser
einwandfreier Beschaffenheit ist, nimmt an vielen Stellen Bezug auf die
allgemein anerkannten Regeln der Technik. Obwohl die anerkannten Regeln der
Technik aus juristischer Sicht ein unbestimmter Rechtsbegriff sind, der in Gesetzen
nicht definiert ist, haben sie eine überragende Bedeutung bei der Bestimmung
des Inhaltes von Sorgfalts- und Verkehrssicherungspflichten. Man geht davon
aus, dass das Risiko einer mikrobiellen oder chemischen Kontamination einer
Trinkwasser-Installation und damit des Trinkwassers dann sehr gering ist, wenn
bei Planung, Bau, Inbetriebnahme und Betrieb die in Regelwerken, z.B. des DVGW,
DIN, VDI, festgelegten Regeln der Technik eingehalten werden.
Durch die rasante
technische Entwicklung von neuen Werkstoffen, Bauteilen und Verfahren, vor
allem im Bereich der Trinkwasser-Installation,
müssen die Regelwerke ständig an neue Entwicklungen und wissenschaftliche
Erkenntnisse angepasst werden. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens liefern
wertvolle Hinweise für die Ergänzung und Überarbeitung der technischen Regeln
mit dem Ziel, das Restrisiko einer Gefährdung der menschlichen Gesundheit auf
ein Minimum zu vermindern. Außerdem leistet das Vorhaben einen wesentlichen
Beitrag zum Verständnis der komplexen Verhältnisse und Vorgänge in einer
Trinkwasser-Installation. Damit bildet das Forschungsvorhaben die Grundlage für
die Innovation bei der Entwicklung neuer Werkstoffe, Bauteile und Verfahren.
Ganz
eindeutig ist: Die konsequente, fachgerechte Umsetzung der allgemein
anerkannten Regeln der Technik kann das Risiko für mikrobielle
Kontaminationen
mit Legionellen und Pseudomonaden deutlich verringern.
Schlussfolgerungen
Die Trinkwasser-Installation stellt eine
hygienisch-mikrobiologisch empfindliche Komponente in der Versorgungskette dar,
die zwar reguliert (DIN 1988, DVGWRegelwerk), aber unzureichend überwacht wird. Um das eingangs genannte Präventions-Potenzial
effektiv zu nutzen, erscheint es
besonders wichtig, eine erhöhte Aufmerksamkeit auf die Auswahl und Prüfung der
Werkstoffe zu richten. Die Methoden, die zur Beurteilung der hygienischen
Qualität der Werkstoffe sowie des Trinkwassers angewandt werden, spielen für
die Risikobewertung eine ganz entscheidende Rolle. Hier sollten neben den
klassischen auch kulturunabhängige Verfahren genutzt werden, mit denen die
tatsächlich vorhandene Biomasse sowie die hygienisch relevanten Organismen
erfasst werden können. Ihr Auftreten im VBNC-Zustand ist dabei von großer
Bedeutung, denn hierin könnte die Erklärung für zahlreiche hartnäckige
Kontaminations- und Wiederverkeimungsprobleme gefunden werden. Darüber hinaus
besteht noch ein deutlicher Forschungsbedarf, um zu verstehen, unter welchen
Bedingungen Bakterien in diesen Zustand eintreten, wann und warum sie ihn
wieder verlassen und kultivierbar werden und ob sie dann immer noch infektiös
sind - wofür erste experimentelle Befunde sprechen.
Aus den Ergebnissen
der bundesweiten Bestandsaufnahme der Überwachung von
Trinkwasser-Installationen in diesem Projekt ergibt sich die Frage, wie unter Nutzung
moderner Untersuchungsmethoden mikrobielle
Kontaminationen in Trinkwasser-Installation im Haushalt schnell, einfach
und sicher erkannt und lokalisiert werden können. Die Entwicklung eines
reproduzierbaren, evaluierten, standardisierten Verfahrens zur schnellen,
sicheren und kosteneffektiven Erkennung mikrobieller Kontaminationen in
Trinkwasser-Installationen erscheint notwendig.
Eine Vereinheitlichung hinsichtlich der Vorgaben für die Auswahl und
Anzahl repräsentativer Probenahmestellen ist erforderlich, die auch die
Frequenz der Beprobung, die Auswahl der Parameter sowie einer Evaluation der Anwendbarkeit
innovativer mikrobiologischer Nachweismethoden mit einschließt. Gerade für
Problemfälle sollte das Potenzial genutzt werden, mit dem die modernen
molekularbiologischen Verfahren die bewährten kulturellen Standardmethoden
ergänzen können.
Quellen:
