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Krankheitserreger

Keime in Trinkwasser-Installationen von Kliniken wirksam bekämpfen

Das Aufspüren von Krankheitserregern in den komplexen Trinkwasser-Installationen der Krankenhäuser ist nicht einfach. Eine Beprobung, die zu aussagekräftigen Ergebnissen führt, wird durch eine Reihe von Faktoren beeinflusst. Dies belegen umfangreiche statistische Auswertungen und hygienisch-mikrobielle Untersuchungen. 

Virus, Bakterien

Foto: Pixabay

Legionellen sorgen immer wieder für Schlagzeilen: Im Trinkwasser stellen sie besonders für Menschen mit einem geschwächten Immunsystem, wie zum Beispiel Krankenhauspatienten, eine reale Gefahr dar. Die Patienten können die Erreger bei einer Vernebelung – wie sie beim Duschen auftritt – einatmen. Dies kann eine schwere Lungenentzündung zur Folge haben. Die Mortalitätsrate dieser „Legionärskrankheit“ liegt bei 10 bis 15 Prozent. In weniger schwerwiegenden Fällen löst Legionella pneumophilae grippeähnliche Symptome – das „Pontiac-Fieber“ – aus.

In Kaltwassernetzen ist die Kontamination mit Pseudomonas aeruginosa am problematischsten. Pseudomonaden gelangen hauptsächlich über Wunden oder Schleimhäute in den menschlichen Körper und rufen dort Entzündungen hervor. Die mikrobielle Kontamination mit Pseudomonas aeruginosa ist ein Indikatorparameter für den Gesamtzustand einer Trinkwasser-Installation.

Trinkwasser warm am ehesten betroffen

In der 2011 überarbeiteten Trinkwasserverordnung (TrinkwV) wurde erstmals die Untersuchungspflicht von Legionella pneumophila auf gewerblich genutzte Trinkwasseranlagen ausgeweitet. Die Notwendigkeit dieser Maßnahme wurde innerhalb der Fachgemeinschaft der technischen Gebäudeausrüstung unterschiedlich beurteilt. Unter Hygienikern hingegen ist die Gesundheitsgefährdung durch Legionella pneumophila und Pseudomonas aeruginosa im Warm- und Kaltwasser von Gebäudeinstallationen unumstritten. Eine wissenschaftliche Auswertunge tausender Probenahmen bestätigte das Risiko.

Im Zeitraum von 2003 bis 2009 hatten deutsche Gesundheitsbehörden 30 000 Wasserproben in 4 400 öffentlichen Gebäuden entnommen. Die Untersuchung ergab, dass in rund 13 Prozent der Proben der technische Maßnahmenwert für Legionellen von 100 koloniebildenden Einheiten (KBE) pro 100 Milliliter (ml) überschritten wurde. In erster Linie war Trinkwasser warm (PWH, Potable Hot Water) davon betroffen.

Doch auch 5 Prozent der Proben Trinkwasser kalt (PWC, Potable Water Cold) überschritten den technischen Maßnahmenwert. Pseudomonas aeruginosa wurde in 3 Prozent der Wasserproben in einer Konzentration nachgewiesen, die über dem festgesetzten Maßnahmenwert lag – sowohl in PWH als auch in PWC.

 

Bundesweite Statusanalyse bestätigt Gefährdungspotenzial

Eine Statusanalyse von Probenahmen an Zapfstellen von Trinkwasser-Installationen aller Gebäudearten in den Jahren 2012 bis 2015 bestätigte das Gefährdungspotenzial zu hoher Legionellenkonzentrationen. Fünf deutsche Trinkwasserkontrolldienstleister haben dem Institut für Hygiene und Öffentliche Gesundheit der Universität Bonn über eine Million Datensätze zur Verfügung gestellt.

Die Auswertung durch die Bonner Forscher ergab, dass Pseudomonas besonders häufig im Trinkwasser von Krankenhäusern nachgewiesen wurde. Im Untersuchungszeitraum trat in 31,1 Prozent der untersuchten Krankenhäuser ein Befall auf. In circa jedem fünften Gebäude wurde der technische Maßnahmenwert überschritten. Zum Vergleich: Der durchschnittliche Wert aller Gebäude lag bei 5,2 Prozent.

Phänomene bei Probenahmen

Die ausgeweitete Beprobung führte zu vielen Daten, die neue Fragestellungen aufwarfen. So wurde beispielsweise das Phänomen beobachtet, dass bei der systemischen Untersuchung einer Trinkwasseranlage die Probenahmen vor der Pumpe im Rücklauf der Warmwasserzirkulation keine Auffälligkeiten zeigten, an unterschiedlichen peripheren Probenahmestellen aber der technische Maßnahmenwert von Legionellen zum Teil deutlich überschritten wurde.

Bei der weitergehenden Untersuchung fielen die Befunde an den gleichen Probenahmestellen jedoch teilweise negativ aus. Das Verbundprojekt „Biofilm-Management“ hat untersucht, warum in Beprobungsergebnissen manchmal kein nachvollziehbares Muster zu erkennen ist, das eine eindeutige hygienische Beurteilung der Trinkwasseranlage erlaubt. In einem 2014 abgeschlossenen Teilprojekt wurden dazu neun Gebäude mit bekanntem systemischem Vorkommen von Legionella pneumophila räumlich und zeitlich engmaschig beprobt.

Dabei traten große Schwankungen in der Legionellenkonzentration auf – sogar wenn die Probenahmestellen nahe beieinander lagen. Selbst bei ein und derselben Entnahmestelle variierte das Vorkommen von Legionellen innerhalb eines Tages um 4 log-Stufen. Bei einer Messung um 10 Uhr wurde zum Beispiel ein Wert von 11 900 KBE/100 ml festgestellt, bei einer weiteren Messung um 20 Uhr waren es an derselben Stelle nur 18 KBE/100 ml.

Biofilme bilden Nährmedien

In keinem der untersuchten Gebäude ließ sich jedoch eine Periodik oder sonstige Systematik des Kontaminationsgeschehens erkennen.In größeren Gebäuden mit komplexen Einflüssen auf die mikrobielle Kontamination, wie beispielsweise Krankenhäuser, ist die richtlinienkonforme Beprobungsstrategie unzuverlässig. In der Gesamtschau aller untersuchten Gebäude wurden über den Zeitraum eines halben Jahres mit richtlinienkonformer Beprobung nur 28,9 Prozent aller insgesamt bekannten Kontaminationen aufgedeckt.

Forscher sehen die Ursache darin, dass die Bakterien den Biofilm in Trinkwasser-Installationen als Nährboden sowie als Refugium nutzen. Biofilme bilden sich, wenn Mikroorganismen mit Trinkwasser benetzten Oberflächen in Kontakt kommen. Außerdem ist bekannt, dass es bei Bakterien wie Legionellen und Pseudomonaden auch einen „vorübergehend unkultivierbaren Zustand“ (VBNC, viable but nonculturable) gibt.

Im VBNC-Zustand vermehren sich die Zellen nicht, sie betreiben nur noch einen Erhaltungsstoffwechsel. Mit den klassischen Methoden sind sie dann nicht mehr nachweisbar. Deshalb bleiben sie bei den üblichen Untersuchungsmethoden (Zählung von koloniebildenden Einheiten) unentdeckt. Unter bestimmten Bedingungen können die Bakterien wieder in den kultivierbaren Zustand übergehen und so das Trinkwasser kontaminieren.

 

Phänomene nach Desinfektionen

Der VBNC-Zustand von Bakterienzellen erklärt auch ein weiteres Phänomen, welches vielfach nach thermischen oder auch chemischen Desinfektionen von kontaminierten Trinkwasseranlagen auftritt: Die unmittelbar anschließende Beprobung weist zunächst keine Kontamination auf. Doch nach wenigen Monaten ist der technische Maßnahmenwert erneut erheblich überschritten.

Forschungsarbeiten legen nahe, dass sowohl Legionellen als auch Pseudomonaden die Fähigkeit besitzen, Zellbestandteile oder Schäden an der Erbsubstanz, die durch unzureichende chemische und thermische Desinfektionsmaßnahmen oder durch Einwirkung toxischer Stoffe entstanden sind, zu erneuern respektive zu reparieren. Anschließend können sich die Bakterien wieder vermehren und auch wieder infektiös werden.

 

Erkenntnisse für die Installationspraxis

Die Erkenntnisse des Projekts Biofilm-Management haben unmittelbaren Einfluss auf die Installations- und Betriebspraxis in Krankenhäusern. So konnten die Forscher feststellen, dass es einen signifikanten Zusammenhang zwischen der PWH-Konstanztemperatur an den Entnahmestellen und eines überhöhten Legionellenbefalls gibt. Denn in den untersuchten Gebäuden mit bekannter systemischer Legionellenkontamination, bei denen die Temperaturkonstanz über 60 °C lag, überschritten nur drei Proben den technischen Maßnahmenwert.

Ein weiteres Ergebnis der statistischen Auswertung: Eine Stagnation in der Trinkwasser-Installation durch zu geringe Wasserentnahme erhöht das Risiko einer gesundheitsschädigenden Legionellenkontamination um den Faktor drei. Stehendes Wasser kann beispielsweise bei längerer Teilbelegung einer Station auftreten. Das erhöhte Risiko ist nicht zuletzt darauf zurückzuführen, dass sich Legionella pneumophila und Pseudomonas aeruginosa in vorhandene Trinkwasser-Biofilme einnisten und bei Stagnation wieder in das Trinkwasser übergehen können. Aus diesen Erkenntnissen folgt für die Installationspraxis und den Betrieb von Trinkwasseranlagen:

Liegt die Mindesttemperatur des Warmwassers unter 55 °C, besteht ein erhöhtes Kontaminationsrisiko mit Legionellen. Möglichst kurze Installationsstrecken mit geringem Leitungsvolumen und regelmäßig genutzten Verbrauchern wirken der Stagnation und somit einer Kontamination entgegen. Schlank dimensionierte Trinkwasserleitungen erhöhen die Durchströmungsgeschwindigkeit. Der Biofilm im Leitungssystem ist dann weniger dick. Dies wirkt einem Übergang der Bakterien aus dem Biofilm ins Trinkwasser direkt entgegen.

Erkenntnisse für die Beprobungspraxis

Die statistischen Auswertungen von Probenahmen und die Erforschung der Mikrobiologie im Trinkwasser zeigen darüber hinaus, dass die systemische Hygienequalität einer Trinkwasseranlage mit den derzeit angewandten Beprobungsstrategien nicht in jedem Fall festgestellt werden kann. Denn selbst wenn die zentralen Beprobungen am Trinkwassererwärmer einen negativen Befund zeigen, schließt das eine Kontamination der entfernten Leitungsstrecken und Entnahmestellen mit Legionellen nicht aus.

Hinzu kommmt, dass die aktuelle Beprobungspraxis auf der Zählung koloniebildender Einheiten basiert. Bakterien können jedoch in einem nicht kultivierbaren Zustand (VBNC) im Biofilm überdauern und wieder in den Zustand zurückkehren, der eine Vermehrung und damit Verkeimung des Trinkwassers zur Folge hat.

Da zwischen den Probenahmen je nach Indikation Zeitabstände von Wochen, Monaten oder Jahren liegen, ist die hygienisch-mikrobiologische Untersuchung koloniebildender Einheiten nach Desinfektionsmaßnahmen nicht ausreichend.Auch Messungen der Wassertemperaturen im Trinkwasser kalt können wichtige Hinweise auf betriebs- und bautechnische Mängel der Trinkwasser-Installation mit Blick auf eine Legionellen-Kontamination liefern.

Die im März 2017 erschienene DVGW-Information „Wasser Nr. 90“ (DVGW, Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches) empfiehlt, an peripheren Entnahmestellen auch die Kaltwassertemperatur zu bestimmen. Werden dabei Temperaturen über 25 °C gemessen, muss auch das Trinkwasser (kalt) auf Legionellen untersucht werden.

Fazit

Die Tendenz zu hydraulisch immer komplexeren Rohrleitungssystemen kann das Kontaminationsrisiko von Trinkwasseranlagen mit pathogenen Erregern wie Legionella pneumophila und Pseudomonas aeruginosa erhöhen. Es wird einmal mehr deutlich: Temperaturhaltung, turbulente Durchströmung und der regelmäßige sowie vollständige Wasseraustausch in allen Teilstrecken sind die Eckpfeiler einer konstant genusstauglichen Trinkwasserqualität.

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