Mikroorganismen im Wasser. J.J. Mattes

Transkript

1 Mikroorganismen im Wasser J.J. Mattes

2 Mikroorganismen: kleine, in der Regel nur mikroskopisch sichtbare Lebewesen Viren Bakterien Pilze Einzeller

3 Viren im Wasser? Viren: Größe nm, Erbinformation in Proteinhülle Es gibt Virusinfektionen über Wasser (Durchfallserreger, hepatitis) Mit dem Trinkwasser können humanpathogene Viren verteilt werden Herkunft: menschliche Ausscheidungen Humanpathogene Viren können sich aber nicht im Wassersystem vermehren Die Untersuchung von Wasser auf Viren ist keine Routineuntersuchung

4 Bakterien Procaryonten: noch kein Zellkern, noch keine Mitochondrien Größe: 0,5 bis 5 µm

5 Bakterien im Lichtmikroskop Gramnegative Stäbchenbakterien Grampositive Kokken

6 Bakterien: Vermehrung durch Zweiteilung führt zu exponentiellem Wachstum KBE

7 1mm Durch rasche Vermehrung auf Nährböden entstehen Kolonien

8 Bakterien in Wasser Anlagen? Wasser ist ein hervorragendes Medium für Bakterien Die Trinkwasserverordnung gibt Grenzwerte vor

9 Pilze / fungi Pilze sind Eucaryonten: Zellkern Mitochondrien

10 Schimmelpilze Aspergillus fumigatus

11 Schimmelpilze mikroskopisch Aspergillus fumigatus: typische sporenbildende Köpfchen

12 Pilze im Wasser? Pilze kommen zwar in Wassersystemen vor Die Pathogenität ist jedoch im Regelfall gering Untersuchung von Wasser auf Pilze ist keine Routineuntersuchung

13 Wimpern- und Rädertierchen

14 Cryptosporidien Chlorresistente Enteritiserreger Milwaukee outbreak Erkrankte

15 Hygiene im Trinkwasser Gesundheitsgefährdungen durch hygienisch ungeeignetes Wasser zur VDI 6023 J.Mattes

16 Typhus in Neuötting Nov. Dez Fälle 31 Tote Mai Fälle 97 Tote

17 Ein großer Teil der Weltbevölkerung hat nur mit Mühen Zugang zu Trinkwasser

18 Ein Drittel der Weltbevölkerung hat gar keinen Zugang zu gesundheitlich unbedenklichem Wasser Herbst 2005: Wasserstelle für eine 1500 Einwohner Siedlung in der Nähe von Kpalime / Togo. Folge: Typhus

19 Gesundheitlich unbedenkliches Wasser bedeutet: Mikrobiologisch unbedenklich: frei von infektiösen Mikroorganismen Chemisch unbedenklich : keine toxische, keine cancerogene, keine mutagene Wirkung Die Anforderungen sind in der Trinkwasserverordnung festgelegt

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21 Mikrobiologische Anforderungen aus der Trinkwasserverordnung Keimzahl niedrig: unter 100 KBE/ml gemessen bei 20 C und bei 36 C Keine Faekalindikatoren in 100ml : kein E.coli, keine Enterokokken Keine Indikatoren für Kontakt mit Oberflächenwasser in 100ml : keine Coliformen, keine Clostridien

22 Gesundheitsgefährdungen durch Mikroorganismen im Trinkwasser Im wesentlichen Infektionen: Durchfallserkrankungen (Faekalkeime) Hepatitis (Faekalkeime) Haut / Wundinfektionen (z.b. Pseudomonas) Lungenentzündungen (Pseudomonas, Legionellen) Typhus

23 Herkunft gesundheitsgefährdender Keime im Trinkwasser Faekalkeime können über die Wassergewinnung eindringen, werden über das Leitungssystem verbreitet, vermehren sich aber nicht oder kaum im Netz Umweltkeime gelangen über die Wassergewinnung/ Aufbereitung oder auch retrograd ins Netz und können sich bei günstigen Bedingungen dort zu problematischen Keimzahlen vermehren

24 Gesundheitsgefährdende Keime im Wasser Eintrag durch Faekalien Vibrio cholerae Shigella Salmonella typhi Toxinbildende E.coli Campylobacter Hepatitis E Virus Hepatitis A Virus Norwalkviren Enteroviren Adenoviren Cryptosporidien Lamblien Sekundäre Vermehrung im System Pseudomonas aeruginosa Aeromonas Plesiomonas Acinetobacter Flavobakterium Legionellen Mycobakterien Amöben

25 Cryptosporidien Chlorresistente Enteritiserreger

26 Typischer Wasserkeim : Pseudomonas aeruginosa Haut und Gehörgangsinfektionen Wundinfektionen Lungenentzündungen bei Immunschwäche Antibiotikaresistenz!

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28 Pseudomonaden und ähnliche Keime gelangen oft retrograd in die Installation Der aus dem Hahn fließende Wasserstrahl verursacht eine Luftwalze an der Austrittsöffnung Keimhaltige Aerosole, z.b. aus dem Abfluss, werden am Perlator niedergeschlagen Dort finden die Bakterien an den großen Oberflächen der Ablagerungen vorbereitete Biotope Vom Perlator aus gelangen die Organismen gegen die Fließrichtung in die armaturnahe Installation

29 Wasser aus der Leitung ist keimarm, aber nicht keimfrei In der Installation kann es zur Keimvermehrung kommen

30 Keimvermehrung in Wasseraufbereitungsanlagen Rohwasser nach Enthärtung Nach Enthärtung, 2 Tage Stagnation

31 Vermehrung von Bakterien in Wasserinstallationen Begünstigt durch Behindert durch Stagnation Temperaturen zwischen 15 und 40 C Komplexe Leitungssysteme Fe++, Phosphat Raue Oberflächen Temperaturen < 15 C Die meisten relevanten Bakterien sterben bei Temperaturen >60 C ab Hohe Fließgeschwindigkeiten Glatte Oberflächen

32 Biofilm: Ansiedelung von Mikroorganismen an Leitungs- und Behälterwänden Mikroorganismen bilden zusammen mit von ihnen ausgeschiedenen Eiweiß- und Zuckermolekülen sowie mit anorganischen Ablagerungen eine dichte Schicht

33 Problem : alternde Installationen Das Leitungsnetz und angeschlossene Systeme / Anlagen schaffen künstliche Biotope zur Keimvermehrung Insbesondere bei Temperaturen zwischen 25 und 45 C Systemen mit geringem Durchfluß/Stagnation Systemen mit großer Oberfläche (Ionentauscher)

34 Problem : Chlorzugabe schützt nicht immer vor Erregern im Wasser Organischer Schmutzeintrag führt zur Chlorzehrung Zysten von Parasiten sind resistent gegen Chlor ( Cryptosporidien!) Erreger, die in Amöben intrazellulär leben, sind vor Desinfektionsmitteln im Wasser weitgehend geschützt

35 Problem : zunehmend infektanfällige Bevölkerung Hohes Alter Chronische Erkrankungen Immunschwäche Invasive medizinische Maßnahmen Folge: Infektionen mit weniger pathogenen Erregern gewinnen damit an Bedeutung

36 Legionellen Sommer 1976 Philadelphia Treffen der Amerikan. Legion, 4400 Teilnehmer 221 Pneumonien, 34 Todesfälle 1977 McDade im New England Journal Beschreibung des Erregers: Legionella pneumophila

37 Legionella Erstbeschreibung 1977

38 Legionellosen sind nicht selten BRD: Fälle/Jahr ( RKI-Schätzung, gemeldet werden ca 500 Fälle p.a. mit steigender Tendenz ) USA: 2-15% aller CAP durch Legionella, Legionella gehört zu den 5 häufigsten Pneumonie Erregern ( Yu, Pittsburgh 1997 ) nur 3% der Legionellosen korrekt diagnostiziert ( Marston, Pittsburgh, 1993 )

39 Legionellen Gramnegative Stäbchenbakterien Typische Umweltorganismen Nasskeime in fast jedem Süßwasser Bestandteile von Biofilm in Leitungen Temperaturoptimum C Intrazellulär in Amöben

40 Taxonomie : 46 Legionella-Spezies in 63 Serogruppen Legionella pneumophila Serotyp 1, Serotyp 2-14 Andere Legionellen L.micadei L.bozemanii L.longbeachae... Infektionen durch 17 dieser Legionellenarten beschrieben

41 Erkrankungen durch Legionellen Legionellose Lungenentzündung mit hohem Fieber Risikofaktor: Raucher Hohe Sterblichkeit Hohe Dunkelziffer Geringer Manifestationsindex Pontiac Fieber Ähnlich grippaler Infekt Hoher Manifestationsindex Keine Todesfälle

42 Legionellose Symptome Inkubationszeit 2-10 Tage Hohes Fieber Husten, Atembeschwerden Oft Durchfälle und Erbrechen Kopfschmerzen, Verwirrtheit Sterblichkeit bis zu 15-30%

43 Legionellose Risikosituation Rauchen Höheres Lebensalter, männliches Geschlecht recent overnight travel

44 Aerosole Aspiration Legionellen Übertragungswege Befeuchtungsanlagen ( auch in RLT ) Kühltürme Duschen, Schwimmbäder, Whirlpool Attraktionsbrunnen Trinkwasser ( insbes. Krankenhauspatienten )

45 VDI-Fachbereich Technische Gebäudeausrüstung Richtlinienreihe VDI 2047 "Hygiene bei Rückkühlwerken" Die Richtlinienreihe VDI 2047 befasst sich mit dem hygienisch sicheren Betrieb von Verdunstungskühlanlagen. Die Richtlinie definiert Begriffe und ist maßgebend für den Stand der Technik hinsichtlich des Immissionsschutzes für Verdunstungskühlanlagen. Kleinanlagen (< 200 MW thermische Leistung) und Großkühltürme werden aufgrund der unterschiedlichen Emissionscharakteristiken separat in den Richtlinien VDI 2047 Blatt 2 und Blatt 3 behandelt. Der Betreiber einer Verdunstungskühlanlage hat nach der 42. BImSchV bestimmte Pflichten. Die Anlage ist zum einen bei der zuständigen Überwachungsbehörde zu melden (siehe Zu anderen ist der Betreiber aufgrund des von den Anlagen ausgehenden Risikos in besonderem Maße verpflichtet Sorge zu tragen, dass nur geeignet qualifiziertes Personal zum Betrieb der Anlagen eingesetzt wird. Der VDI schafft hier die Grundlage zum Nachweis der geeigneten Qualifikation in Form von qualitätsgesicherten Partnerschulungen. Die Richtlinie VDI 2047 ist in drei Blätter gegliedert: VDI 2047 Blatt 1 "Kühltürme; Begriffe" VDI 2047 Blatt 2 "Rückkühlwerke; Sicherstellung des hygienegerechten Betriebs von Verdunstungskühlanlagen (VDI-Kühlturmregeln)" VDI 2047 Blatt 3 "Hygiene bei großen Naturzug-Kühltürmen (VDI-Kühlturmregeln)"

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47 Legionellen aus Kühltürmen seit 1978 beschrieben

48 Legionellenrisiko in Leitungen Stagnation, Blindleitungen Überdimensionierte Leitungen, zu geringer Fluss Leitungen mit Biofilm Warmwasser zwischen 25 C und 50 C Stagnation und Erwärmung von Kaltwasser

49 Legionellenrisiko Boiler Ältere, v.a. elektrisch beheizte Boiler Schichtbildung mit Schichten < 55 C Temperatur <60 C im Auslauf und < 55 C im WW Rücklauf Hoher Ca ++, Mg ++ Gehalt, Sedimentbildung

50 Legionellen in Wasser - Diagnostik Standard ist die Kultur: ISO Methode, relativ langwierig u.u. Probleme bei Begleitflora akkreditiertes Labor erforderlich! Antigennachweis nur Serogruppe 1, wenig sensitiv DNA-Nachweis technisch aufwendig, hochsensitiv, u.u. schwierig zu interpretieren

51 Legionella in Kultur Legionella pneumophila auf BCYE-α Agar