Hygienisch-mikrobiologische Wasseruntersuchung in der Praxis

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1 Hygienisch-mikrobiologische Wasseruntersuchung in der Praxis Nachweismethoden, Bewertungskriterien, Qualitätssicherung, Normen Herausgegeben von Irmgard Feuerpfeil und Konrad Botzenhart

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3 Hygienisch-mikrobiologische Wasseruntersuchung in der Praxis Herausgegeben von Irmgard Feuerpfeil und Konrad Botzenhart

4 Beachten Sie bitte auch weitere interessante Titel zu diesem Thema Hein, H., Kunze, W. Umweltanalytik mit Spektrometrie und Chromatographie Von der Laborgestaltung bis zur Dateninterpretation 2004 ISBN: Koelle, W. Wasseranalysen richtig beurteilt Grundlagen, Parameter, Wassertypen, Inhaltsstoffe, Grenzwerte nach Trinkwasserverordnung und EU-Trinkwasserrichtlinie 2003 ISBN: Wasserchemische Gesellschaft, Fachgruppe in der GDCh, in Gemeinschaft mit dem Normenausschuss Wasserwesen (NAW) im DIN e.v. (Hrsg.) Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlamm-Untersuchung Physikalische, chemische, biologische und bakteriologische Verfahren. Aktuelles Grundwerk Loseblattwerk in Ordner ISBN:

5 Hygienisch-mikrobiologische Wasseruntersuchung in der Praxis Nachweismethoden, Bewertungskriterien, Qualitätssicherung, Normen Herausgegeben von Irmgard Feuerpfeil und Konrad Botzenhart

6 Herausgeber Dr. Irmgard Feuerpfeil Umweltbundesamt Fachgebiet II 3.5 Heinrich-Heine-Str Bad Elster Prof. Dr. Konrad Botzenhart Universität Tübingen Inst. für Med. Mikrobiologie Wilhelmstr Tübingen n Alle Bücher von Wiley-VCH werden sorgfältig erarbeitet. Dennoch übernehmen Autoren, Herausgeber und Verlag in keinem Fall, einschließlich des vorliegenden Werkes, für die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlägen sowie für eventuelle Druckfehler irgendeine Haftung Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form durch Photokopie, Mikroverfilmung oder irgendein anderes Verfahren reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden dürfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschützte Kennzeichen handeln, wenn sie nicht eigens als solche markiert sind. Printed in the Federal Republic of Germany Gedruckt auf säurefreiem Papier Satz Druck K+V Fotosatz GmbH, Beerfelden Betz-Druck GmbH, Darmstadt Bindung Litges & Dopf GmbH, Heppenheim Cover Design Schulz Grafik-Design, Fußgönheim ISBN

7 V Inhaltsverzeichnis Geleitwort XV Autorenverzeichnis XVII 1 Allgemeines 1 Konrad Botzenhart und Irmgard Feuerpfeil 1.1 Zielsetzungen 1 2 Methodische Grundlagen 5 Benedikt Schaefer Reinigen und Sterilisieren der Labormaterialien 5 Benedikt Schaefer Reinigung Heißluftsterilisation Lagerung von sterilen Labormaterialien Herstellung und Aufbewahrung von Nährböden 7 Benedikt Schaefer Fertignährböden Zubereitung Sterilisation Lagerung der gebrauchsfertigen Nährböden Konfektionierung Entsorgung 10 Benedikt Schaefer Literatur zu Kapitel 2 bis Entnahme und Transport von Proben 12 Peter Schindler Allgemeines Probenahmegefäße und Zubehör Probenahmebegleitschein Entnahme von Trinkwasser Entnahme von sonstigen Wasserproben Probentransport 18 Literatur 19

8 VI Inhaltsverzeichnis 2.5 Mikrobiologisches Messen 19 Steffen Uhlig Einführung Modellierung des Messfehlers Gussplattenverfahren Membranfilterverfahren Most Probable Number-Methode (MPN-Verfahren) Titer-Methode 30 Literatur Vergleichbarkeit mikrobiologischer Messmethoden 30 Steffen Uhlig Literatur Nationale/internationale Normung 32 Regine Szewzyk Nationale Normung Internationale Normung 33 Literatur 37 3 Qualitätssicherung 39 Benedikt Schaefer 39 Literatur Laborakkreditierung Haribert Schickling und Jürgen-M. Schulz Ablauf der Akkreditierung Antragsverfahren Begutachtungsverfahren Akkreditierung Überwachungsverfahren Anforderungen nach ISO/IEC Schwerpunkte der Begutachtung Interne Audits und Managementbewertungen Zuverlässiger Umgang mit Referenzstämmen Methodenvalidierung Eignungsprüfung Probenahme Unparteilichkeit Unterauftrag Hinweis Mikrobiologische Ringversuche zur externen Qualitätskontrolle im Rahmen der Trinkwasserverordnung Ernst-August Heinemeyer und Katrin Luden Einleitung Qualität der Präparation im Vergleich Präparation der Proben, Versendung, Auswertung Ergebnisse der teilnehmenden Labore 64

9 Inhaltsverzeichnis VII Probleme Coliforme Bakterien und E. coli Clostridium perfringens Legionella Diskussion Ringversuche und Messunsicherheit Top-down-Ansatz (Beispiel: Nachweis von Legionella) Bottom-up Ansatz Messunsicherheit nach VAM Messunsicherheit nach EUROLAB Folgerungen 76 Literatur 77 4 Bakteriologische Wasseruntersuchung Koloniezahl 79 Irmgard Feuerpfeil Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Nährböden Nähragar Hefeextraktagar (nach DIN EN ISO 6222, 1999) Untersuchungsgang Störungsquellen Auswertung Angabe der Ergebnisse 84 Literatur E. coli-coliforme Bakterien (einschließlich pathogener Varianten) 85 Peter Schindler Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Nährböden und Reagenzien Nährböden und Reagenzien für Trinkwasser Nährböden und Reagenzien zur Untersuchung von Mineral-, Quell- und Tafelwasser Nährböden und Reagenzien für Schwimmbeckenwasser Nährböden und Reagenzien für Oberflächenwasser Nährböden und Reagenzien für sonstige Untersuchungen Untersuchungsgang Untersuchung von Trinkwasser nach TrinkwV 2001 mit dem Referenzverfahren mit Lactose-TTC-Agar durch Membranfiltration (nach DIN EN ISO , 2001) Untersuchung von Trinkwasser (TrinkwV 2001) mit dem anerkannten Alternativverfahren Colilert -18/Quanti-Tray mittels MPN-Flüssiganreicherung Untersuchung von Mineral-, Quell- und Tafelwasser 103

10 VIII Inhaltsverzeichnis Untersuchung von Schwimmbeckenwasser (nach DIN 19643, 1997) Untersuchung von Badegewässern auf E. coli nach der EG-Richtlinie 2006/7/EG Untersuchung von Oberflächengewässern auf Coliforme Weitere Untersuchungsverfahren Untersuchung sonstiger Proben Störungsquellen Auswertung Angabe der Ergebnisse Künftige Methoden 114 Literatur Weitere Enterobakterien 116 Peter Schindler Salmonellen Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Nährmedien und Reagenzien Untersuchungsgang Weitere Methoden Störungsquellen Auswertung Angabe der Ergebnisse 130 Literatur Yersinia 132 Irmgard Feuerpfeil Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Nährböden und Reagenzien Untersuchungsgang Störungsquellen Auswertung Angabe der Ergebnisse 140 Literatur Enterokokken 142 Irmgard Feuerpfeil Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Nährböden Untersuchungsgang Nachweisverfahren nach Mineral- und Tafelwasserverordnung Membranfiltration (Untersuchung von Trinkwasser) Störungsquellen Auswertung 154

11 Inhaltsverzeichnis IX Angabe der Ergebnisse 154 Literatur Clostridien 156 Annette Hummel Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Nährmedien und Reagenzien Nachweismethode Nachweisverfahren für sulfitreduzierende sporenbildende Anaerobier: Flüssigkeitsanreicherung und Membranfiltration Nachweisverfahren für C. perfringens nach Trinkwasserverordnung 2001 (m-cp-agar) 164 Literatur Pseudomonas aeruginosa 168 Konrad Botzenhart Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Nachweisverfahren nach DIN EN (2002) Grundlagen Nährmedien und Reagenzien Untersuchungsgang Zählung Angabe der Ergebnisse und Untersuchungsbericht Nachweisverfahren nach Mineral- und Tafelwasserverordnung Grundlagen Nährböden und Reagenzien Untersuchungsgang Störungsquellen, zusätzliche Hinweise 179 Literatur Aeromonas 182 Irmgard Feuerpfeil Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Nährböden und Reagenzien Untersuchungsgang Flüssigkeitsanreicherungsverfahren Membranfiltrationsverfahren Störungsquellen Auswertung Angabe der Ergebnisse 189 Literatur Campylobacter 190 Annette Hummel Begriffsbestimmung Anwendungsbereich 191

12 X Inhaltsverzeichnis Nährmedien und Reagenzien Untersuchungsgang Störungsquellen Auswertung und Angabe der Ergebnisse 200 Literatur Legionellen 203 Benedikt Schaefer Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Nährböden und Reagenzien Untersuchungsgang Probenahme Direktausstrich Membranfiltrationsverfahren Inkubation und Auswertung Zentrifugationsverfahren Störungsquellen Auswertung und Angabe der Ergebnisse 213 Literatur Atypische Mykobakterien 214 Roland Schulze-Röbbecke Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Nährböden und Reagenzien Reagenzien für die Dekontamination Löwenstein-Jensen-Medium (LJ) Middlebrook-7H10-Agar mit OADC-Anreicherung und Glycerin (7H10) Reagenzien für die Ziehl-Neelsen-Färbung Untersuchungsgang Dekontamination des Probenmaterials Anreicherung des Probenmaterials durch Filtration Kulturelle Anzüchtung Abgrenzung von anderen Bakteriengattungen und Differenzierung Störungsquellen Auswertung Angabe der Ergebnisse 223 Literatur Nachweis von Vibrio cholerae, Vibrio vulnificus und anderen Vibrio-Arten 224 Martin Exner, Gerhard Hauk und Andrea Rechenburg Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Geräte, Nährmedien und Reagenzien 225

13 Inhaltsverzeichnis XI Benötigte Geräte Nährböden und Reagenzien Weitere Medien Untersuchungsgang Probenansatz zum Nachweis von V. cholerae Probenansatz zum Nachweis von V. vulnificus Auswertung Differenzierung Nachweis von V. cholerae Nachweis von V. vulnificus Biochemische Reaktionen Angabe der Ergebnisse Qualitätssicherung 232 Literatur Virologische und protozoologische Wasseruntersuchungen Bakteriophagen 233 Stefanie Huber Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Nährmedien und Reagenzien Medien für den Nachweis von FRNA-Phagen Medien für den Nachweis somatischer Coliphagen Untersuchungsgang Nachweis von FRNA-Bakteriophagen Nachweis von somatischen Coliphagen Proben mit sehr geringen Phagenzahlen Störungsquellen Auswertung und Angabe der Ergebnisse 244 Literatur Enterale oder enteropathogene Viren 246 Jens Fleischer Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Viruskonzentrationen im Abwasser Anreicherung von Viren aus Wasserproben Filtration durch elektropositive Filter (Virosorb-1 MDS) Filtration über Glaswolle-gepackte Säulen Quantifizierungsmethoden auf Zellkultur Plaque-Forming-Units (PFU)-Test für den direkten Nachweis von Enteroviren oder anderen enteropathogenen Viren auf Zell-Monolayern Quantifizierung nach dem Most-Probable-Number (MPN) Verfahren Quantifizierung nach Tissue Culture Infective Dose 50 (TCID 50 ) 258

14 XII Inhaltsverzeichnis Nukleinsäure-Extraktion mittels Silicapartikeln Nukleinsäure-Extraktion mittels Silicapartikeln Polymerase-Kettenreaktion (PCR) PCR-Beispiele Agarose-Gel-Elektrophorese stufiges Untersuchungsschema Wasservirologie Störungsquellen Angabe der Ergebnisse 270 Literatur Cryptosporidien und Giardien 274 Albrecht Wiedenmann Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Auswahl einer geeigneten Methode Prüfung der Sinnhaftigkeit einer Untersuchung auf Cryptosporidien und Giardien Prinzipielle Verfahrensschritte Spezielle Geräte und Reagenzien Ermittlung der Wiederfindungsrate Probennahme Filtration Transport Filterelution Eluatkonzentrierung Separation Detektion Reinigung und Desinfektion der Geräte Untersuchungsgang Ermittlung der Wiederfindungsrate Probengewinnung und Transport Filterelution Eluatkonzentrierung Immunomagnetische Separation FITC-MAB Markierung und mikroskopischer Nachweis Desinfektion und Reinigung der Geräte Auswertung Störungsquellen Angabe der Ergebnisse Interne Qualitätskontrolle Externe Qualitätskontrolle Laborakkreditierung Alternativ-Verfahren, weitergehende Diagnostik und Methoden-Entwicklungen 292 Literatur 293

15 Inhaltsverzeichnis XIII 6 Molekularbiologische Methoden 297 Konrad Botzenhart 6.1 Molekularbiologische Verfahren mit praktischer Bedeutung (nach Köster et al. 2003) Nachweis von Antigenen der gesuchten Mikroorganismen durch spezifische Antikörper Immunfluoreszenzmikroskopie Durchflusszytometrie, Fluorescent Activated Cell Sorting (FACS) Immunomagnetische Separation (IMS) Molekulare Hybridisierung (MH) Restriktionsfragmentkartierung, Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus (RFLP) Polymerase-Kettenreaktion (PCR) DNA Chip Array, Biochips Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) Praktische Bedeutung 304 Literatur Spezifische Kriterien Untersuchung des Einflusses von Werkstoffen auf die Vermehrung von Mikroorganismen im Trink- und Badewasserbereich in der Praxis und im Laborversuch 305 Dirk Schoenen Einleitung Untersuchungen der Besiedlung bzw. Bewuchsbildung in der Praxis Exposition von Testkörpern und Untersuchung der Bewuchsbildung unter Laborbedingungen Beurteilung nach dem DVGW Arbeitsblatt W Andere Beurteilungsverfahren Ausblick 313 Literatur Bakterienvermehrungspotential 315 Beate Hambsch und Peter Werner Begriffsbestimmung Anwendungsbereich Geräte und Chemikalien Geräte Chemikalien Untersuchungsgang Allgemeines Vorbereitung der Wasserproben Herstellung des Inokulums und Animpfung der vorbereiteten Wasserprobe 320