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Legionellen & Co.

Die Kon­ta­mina­tion einer Warm­was­ser­er­zeu­gungs–/–ver­teil­ungs­anlage mit Legionel­len­kolonien ist eine eben­so un­an­ge­nehme, wie auch ge­sund­heits­gefähr­dende An­ge­legen­heit. Die De­kon­ta­mina­tion ist fast im­mer mit sehr hohem Auf­wand ver­bun­den. In vielen Fäl­len sind Des­in­fektions­versuche, wie bspw. thermische oder chemische Des­infek­tion oder die Be­strah­lung mit intensivem UV–Licht nicht ziel­führend. In diesen Fäl­len bleibt nur die Sub­stitu­tion des Rohr­lei­tungs­systems als Ultima Ratio.

Was sehr oft über­sehen wird ist die Tat­sache, dass die Kon­ta­mina­tion einer Warm­was­ser­er­zeu­gungs–/–ver­teilungs­anlage mit Legionel­len­kolonien nur die letzte Stufe einer langen Ent­wicklung dar­stellt. Der Befall einer Anlage mit Legionel­len erfolgt nicht über­ Nacht.

Für die Kolonie­bil­dung von Legionel­len müs­sen erst einmal die Vor­aus­setz­ungen vor­han­den sein. Primär ist es wichtig, dass in einem Rohr­lei­tungs­system für das Legionel­len­wachs­tum adäquate Temperaturen vor­her­rschen. Am besten ge­dei­hen die Bak­terien bei Temperaturen zwischen 25 °C und 50 °C. Eine weitere, wichtige Vor­aus­setz­ung stel­len stehende Ge­wäs­ser dar. Wird bspw. die Zir­ku­lations­pumpe in einer schlecht iso­lierte Warm­was­ser­ver­tei­lungs­anlage auf­grund eines mehr­wöchigen Ur­laubes der Be­wohner ab­ge­schal­tet, kann es ins­be­son­dere wäh­rend der Som­mer­mon­ate auf­grund der er­höhten Außen­temperaturen dazu kommen, dass das stehende Was­ser in­ner­halb des Rohr­lei­tungs­systems so­weit auf­ge­heizt wird, dass Was­ser­temperaturen über 25 °C dauer­haft er­reicht werden.

Eine weitere, we­sent­liche Vor­aus­setzung für das Wachs­tum von Legionel­len ist das Vor­handen­sein einer adäquaten Nahrungs­quelle. Hierzu ist ein sog. Biofilm bestens ge­eig­net. Dieser Biofilm be­steht aus einer dünnen Schleim­schicht (Film), in welcher Mikro­or­ganismen unter­schied­licher Arten ein­gebet­tet sind. Diese Mikro­or­ganismen stel­len die Lebens­grund­lage der Legionel­len dar. Ein Biofilm ent­steht in was­serführenden Rohr­leitungen meistens durch An­lagerung ein­heit­licher oder ge­mischter Kolonien von Mikro­or­ganismen an In­krustationen, welche im Rohr­lei­tungs­system vor­handen sind.

Bevor es zur Kon­tamination einer Warm­was­ser­er­zeugungs–/–ver­tei­lungs­anlage mit Legionel­len kommt, ist es also ein weiter Weg, an dessen An­fang die In­krustationen im Rohr­lei­tungs­systems stehen. Nach der An­siedel­ung von Mikro­or­ganismen ent­stehen Biofilme, welche in Ver­bindung mit der ent­sprech­enden Was­ser­temperatur die Lebens­grund­lage der Legionel­len bilden. Es ist ein schleichender Prozess, der in den ersten Phasen nur schwer zu er­ken­nen ist und der am Ende der Prozess­kette zu einem er­heb­lichen Ge­sund­heits­risiko für alle Be­nutzer einer kon­taminierten Warm­was­ser­er­zeugungs–/–ver­tei­lungs­anlage führen kann.

In den fol­genden Kapitel werden die einzelnen Phasen dieses Kon­taminations­prozes­ses näher be­schrieben. Außer­dem werden Mög­lich­keiten der Ur­sachen­ver­mei­dung in den einzelnen Phasen dar­gestellt.

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Entstehung von Inkrustationen

Unter In­krustationen eines Rohr­lei­tungs­systems ver­steht man Ver­eng­ungen in­ner­halb eines Rohr­lei­tungs­systems, welche durch die An­lagerung eines Ver­bundes aus Schmutz und Mineralien an den Innen­wänden des Rohres ent­stehen. Ins­be­sondere in Ge­bieten, in welchen kalk­haltiges Trink­wasser ge­nutzt wird, ist die Gefahr von In­krustationen sehr hoch. Die im Wasser ge­lösten Mineralien – diese werden land­läufig als „Kalk“ be­zeich­net – fal­len bei Was­ser­temperaturen unter 12 °C aus und lagern sich an den Innen­wänden von Rohr­lei­tungs­systemen an. Dies ist ein wesent­licher Grund dafür, dass die Methode der thermischen Des­in­fektion von Warm­was­ser­er­zeugungs–/–ver­tei­lungs­anlagen nicht in allen Ge­bieten Deutschlands ohne weiteres an­wend­bar ist. Die Methode der thermischen Des­in­fek­tion sieht neben der inten­siven Spülung der gesamten Anlage mit heißem Was­ser auch die an­schließende Spülung der Anlage mit kaltem Wasser einer Maximal­temperatur von 12 °C vor. Gerade bei diesen Spül­vor­gän­gen besteht die Gefahr von Aus­fäl­lungen der im Wasser ge­lösten Mineralien. In Gebieten mit besonders mineral­haltigem Trink­wasser über­steigt mit­unter die Gefahr der Bil­dung von In­krustationen den Nutzen, der mit einer thermischen Des­in­fektion ver­bunden ist. In diesen Gebieten kommen alter­native Methoden der Des­in­fektion zur An­wendung, wie bspw. die chemische Des­in­fektion oder die inten­sive Be­strah­lung mit UV–Licht.

Im Wesent­lichen hängt das Maß der Bil­dung von In­krustationen von dem ein­ge­setzten Material ab, aus dem das Rohr­lei­tungs­system besteht. Die Ver­wendung von Stahl­rohren – ins­be­sondere in­ner­halb von Kalt­was­ser­ver­teilungs­anlagen – stellt auch heute noch auf­grund der ein­fachen Montage und des preis­lichen Vor­teils (leider) die erste Wahl vieler „Häusle­bauer“ dar. Einer der größten Nach­teile von Stahl be­steht in der rauhen Ober­fläche der Rohr­in­nen­wände. Diese bieten eine ideale An­griffs­fläche für Ab­lagerungen und be­güstigen somit die Bil­dung von In­krustationen.

Ob­gleich Kupfer­rohre eine wesent­lich glat­tere Ober­fläche als Stahl­rohre auf­weisen, besteht auch bei Kupfer­rohren die Gefahr der Bil­dung von In­krustationen. Aufgrund des hohen Preises (gegen­über Stahl­rohren), der sich ins­be­sondere bei Rohr­lei­tungen einer Kalt­was­ser­ver­teilungs­anlage be­dingt durch die Anforder­ungen an größere Rohr­durch­messer ergibt, bevor­zugen et­liche In­stal­lations­betriebe auch heute noch aus wirt­schaft­lichen Gründen den Ein­satz von Stahl­rohren in Kalt­was­ser­ver­tei­lungs­anlagen.

Moderne Kunst­stoff­verbund­rohre bieten aufgrund ihrer äußerst glat­ten Ober­flächen den besten Schutz vor In­krustationen. Viele Her­stel­ler garantieren, dass auch nach Jahr­zehnten des Ein­satzes die Gefahr der Bildung von In­krustationen gering ist. Der Einsatz von Kunst­stoff­verbund­rohren sowohl in Kalt– wie auch in Warm­was­ser­ver­teilungs­anlagen stellt aus hygienischer Sicht die beste Alter­native dar. Aller­dings ist die Ver­wendung von Kunst­stoff­ver­bund­rohren aufgrund des Spezial­werk­zeuges, welches zur Montage be­nötigt wird, und auf­grund der zumeist recht teuren Fit­tings – ver­glichen mit den Preisen für Kupfer– oder Stahl­rohre – recht teuer.

Fazit:
  • Das Maß der Bil­dung von In­krustationen hängt in erster Linie von der Ober­flächen­struktur des ein­ge­setzten Rohr­materials ab. Während Stahl­rohr die gröte An­griffs­fläche für Ab­lager­ungen bietet, stellen Kunst­stoff­verbund­rohre aus hygienischer Sicht die beste Alter­native dar.

  • Inkrustationen bieten Mikro­or­ganismen aller Arten beste Lebens­räume und be­günstigen so die den Befall von Rohr­lei­tungs­systemen durch Krank­heits­erreger. Diese Mikro­or­ganismen stel­len letzt­end­lich die Vor­aus­setzung für die Bildung von Biofilm dar (siehe Kapitel „Bildung von Biofilm“).

  • Von der Bildung von In­krustationen sind Kalt– und Warm­was­ser­ver­teilungs­anlagen gleicher­maßen be­troffen.

 

Inkrustationen
Quelle: permatrade
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Bildung von Biofilm

Biofilm ent­steht durch die Ab­la­gerung von zu­nächst un­ge­fähr­lichen Mikro­or­ganismen, die aus dem öffent­lichen Ver­sor­gungs­netz in die sanitären Rohr­lei­tungs­systeme von Ge­bäu­den ge­langen. Diese Popula­tionen be­sie­deln die was­ser­be­netz­ten In­nen­ober­flächen des In­stal­lations­systems und wachsen sich im Laufe der Zeit zu Biofilm aus.

Biofilm ent­steht aus einer dün­nen Schleim­schicht (Film), in welcher Mikro­or­ganismen (wie bspw. Bakterien, Pilze, Algen, Protozoen) ein­ge­bet­tet sind. Biofilm ent­steht, wenn sich Mikro­or­ganismen an Grenz­flächen an­sie­deln. Sie bilden sich über­wie­gend in wäs­srigen Systemen ent­weder auf der Was­ser­ober­fläche oder an einer Grenz­fläche zu einer festen Phase. In Rohr­lei­tungs­systemen stel­len Inkrustationen ideale Be­ding­ungen für die Bil­dung von Biofilm dar.

Ein Biofilm ent­hält außer Mikro­or­ganismen haupt­sächl­ich Was­ser. Von den Mikro­or­ganismen aus­ge­schie­dene extra­zelluläre poly­mere Sub­stanzen (EPS) bilden in Ver­bin­dung mit Was­ser Hydro­gele, so dass eine schleim­artige Matrix ent­steht, in welcher Nähr­stoffe und andere Sub­stanzen ge­löst sind. Die EPS bestehen aus Bio­poly­meren, die in der Lage sind, Hydro­gele zu bil­den und die somit dem Biofilm eine stabile Form ge­ben. Dabei handelt es sich um ein Spek­trum von Poly­sacchariden, Proteinen, Lipiden und Nuklein­säuren.

In Biofilmen leben normaler­weise ver­schie­dene Mikro­or­ganismen ge­mein­sam. Neben den ur­sprüngl­ichen Biofilm–Bildnern kön­nen auch andere Ein­zeller (Amöben, Flagellaten u. a.) inte­griert werden. Im Abstand von wenigen hundert Mikro­metern kön­nen aerobe[1] und anaerobe[1] Zonen vor­kom­men, sodass aerobe und anoerobe Mikro­or­ganismen eng neben­ein­ander leben kön­nen. Die Grenz­fläche, auf der sich der Biofilm bil­det, wird „Substratum“ genannt.

Die weit­aus über­wie­gende Zahl an Mikro­or­ganismen lebt in der Natur in Form von Biofilmen. Biofilme kön­nen aus tech­nischer Sicht positive wie auch negative Wir­kungen aus­üben. Als vor­teil­haft gilt der Biofilm zur Selbst­rei­ni­gung von Ge­wäs­sern. Negative Wirkungen folgen, wenn Biofilme z.B. Material­zer­störung (bio­gene Kor­rosion) ver­ur­sachen. Darüber hinaus dienen Biofilme als Lebens­räume für schäd­liche Bakterien aller Art. Als der­artige Nahrungs­liefer­anten tragen sie maß­geb­lich zur Ver­brei­tung von Krank­heiten (wie bspw. die Le­gionärs­krank­heit) bei.

Biofilme wachsen in ganz unter­schied­licher Weise auf. In manchen Fäl­len bil­den sich dichte und ge­schlos­sene Biofilme mit einer relativ ebenen Grenz­fläche zum über­strömenden Fluid hin. Die Grenz­fläche kann aber auch sehr un­regel­mäßig ge­formt sein. Dies ist bei­spiels­weise dann der Fall, wenn Bakterien­arten faden­förmig[2] in das Fluid hin­ein­wachsen oder wenn das Substratum mit Protozoen (z.B. Glocken­tier­chen) oder höheren Or­ganismen­arten be­sie­delt ist. Hierbei spie­len die Strömungs­zu­stände um den Biofilm eine ein­fluß­reiche Rolle.

An der Ober­fläche von Biofilmen, die mit Was­ser über­strömt wird, entsteht eine Wand­schub­span­nung, deren Größe von den Strömungs­be­ding­ungen im Was­ser­körper ab­hängt. Die dadurch er­zeug­ten Scher­kräfte führen dazu, dass Mikro­or­ganismen und Bakterien aus dem Biofilm heraus­geris­sen und ab­trans­portiert werden. Dieser Vorgang wird als Erosion be­zeich­net. In Rohr­lei­tungs­systemen steigen diese Scher­kräfte, wenn durch das Biofilm­wachstum oder die Aus­brei­tung der In­krustationen der durch­strömte Quer­schnitt ein­ge­engt und dadurch die Strömungs­ge­schwindig­keit an­ge­hoben wird. Durch die Zu­nahme der Erosions­rate wird die Dicke der Biofilme be­grenzt. Zu­sätz­lich wird die Tiefen­aus­dehnung des Biofilms durch Be­wuchs­ab­lösungen begrenzt. Ganze Teile des Biofilms lösen sich ab, wenn der Biofilm durch zu­nehmende Dicke zu schwer wird, wenn in den tie­feren Schichten des Biofilms lang­an­haltende Mangel­situationen (z.B. Mangel an Substrat oder Sauer­stoff) auf­treten, oder wenn sich im Biofilm Gas­blasen bil­den (bspw. durch De­nitrifikation) und dadurch der Zusam­men­halt der Biofilm­teile ver­loren geht.

 

Biofilm
Nadelelektrodenmessung an einer mit Biofilm besiedelten Membran. Quelle: Wasser-Wissen
 
Fazit:

Biofilme sind in Was­ser­ver­tei­lungs­anlagen nur sehr schwer nach­weis­bar. Auf­grund der ein­ge­setzten Strahl­regler[3], welche in der Regel über ein Sieb ver­fügen, wer­den zu­sam­men­häng­ende Teile des im Was­ser ent­haltenen Biofilms aus­ein­ander­ge­ris­sen und sind daher als Ganzes nicht mehr wahr­nehm­bar. Biofilm wird auch von bio­chemischen Tests nur teil­weise er­faßt. Dies liegt daran, dass Biofilm zum über­wie­genden Teil aus un­gefähr­lichen Mikro­or­ganismen und Schleim be­steht, welche von den meisten Tests nicht er­faßt werden.

Biofilm ist nur dann als Ganzes er­kenn­bar, wenn ein größeres Gebilde un­mittel­bar im Fluid bspw. von einer Endoskop­kamera er­faßt wird. Solche Rohr­lei­tungs­unter­suchungen sind aller­dings technisch sehr auf­wendig und damit kosten­intensiv.

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Koloniebildung von Legionellen

Legionellen sind stab­förmige Bakterien, die vor allem in stehenden, warmen Ge­wäs­sern leben. Hierbei bilden Ge­wäs­ser mit Temperaturen zwischen 25 °C und 50 °C ideale Lebens­räume für die Bil­dung von Legionellen­kolonien. Legionellen sterben erst bei Was­ser­temperaturen ab, welche deutlich über 60 °C liegen. Das „Arbeitsblatt W 551“ des DVGW aus April 2004 sieht zur Sanierung kontaminierter Rohr­lei­tungs­systeme mittels thermischer Des­infektion Was­ser­temperaturen von ≥ 70 °C vor [4].

Deshalb treten diese Bakterien in Schwimm­bädern, Whirl­pools oder öf­fent­lichen Duschen auf. Auch Was­ser­speicher von Warm­was­ser­er­zeu­gungs­anlagen sowie wenig durch­flos­sene Was­ser­lei­tungen kön­nen Legionellen ideale Ver­breitungs­räume bieten. Einmal ein­ge­atmet kön­nen die in den Was­ser­tröpfchen ver­bor­genen Bakterien zur Infektion mit Legionellose führen. Die be­kannteste Form dieser Krankheit, die land­läufig unter der Be­zeich­nung „Legionärs­krank­heit“ be­kannt ist, sowie die damit ver­bundene Lungen­ent­zündung nimmt in der Regel einen lebens­gefähr­lichen Ver­lauf. Weit seltener ist die Form des Pontiac–Fiebers, bei dem die Krankheit einen milderen Ver­lauf hat und nur mit grippe­ähnlichen Symptomen ein­her­geht. Seit der erst­maligen Be­schrei­bung der Legionärs­krank­heit 1976 hat es welt­weit viele Todes­fälle auf­grund dieser Krank­heit ge­ge­ben. In Deutsch­land werden jähr­lich etwa 400 Infektions­fälle ge­meldet, von denen rund 15% einen töd­lichen Ver­lauf nehmen. Man kann aller­dings davon aus­gehen, dass die Dunkel­ziffer weitaus höher liegt.

Geschützt werden die Legionellen in den Rohr­lei­tungen meist durch einen stabilen Biofilm, welcher den stab­förmigen Bakterien einen optimalen Lebens­raum und Nähr­boden bietet. Wenig benutzte Haus­lei­tungen, still­ge­legte Leitungen oder auch was­ser­ge­kühlte Klima­an­lagen bergen deshalb große Gefahren für die Gesund­heit.

Eine Über­tragung von Legionellen auf den Menschen ist prinzipiell durch den Kontakt mit Lei­tungs­was­ser mög­lich, wenn die Legionellen in die tieferen Lungen­regionen ge­langen. Doch nicht jeder Kontakt mit legionellen­haltigem Was­ser führt zwangs­läufig zu einer Ge­sund­heits­gefährdung. Erst das Ein­atmen bakterien­haltigen Was­sers als Aerosol (Aspiration bzw. In­halation) kann zu Er­krankungen führen.

Bereits ab einem Gehalt von 100 KbE[5] pro 100 ml gilt Trink­was­ser als kon­taminiert. Es besteht allerdings nur ein geringes Infektions­risiko. Hand­lungs­be­darf ist geboten ab einer Kontamination > 100.000 KbE pro 100 ml. In diesen Fäl­len spricht das DVGW-Arbeits­blatt W 551 von einer „extrem hohen Kontamination“ und fordert Sofort­maß­nahmen wie bspw. die Des­infektion der Warm­was­ser­er­zeu­gungs–/–ver­tei­lungs­anlage oder die Verhängung eines Dusch­verbots.

Fazit:

Ist eine Was­ser­ver­tei­lungs­anlage erst einmal ge­sund­heits­gefährdend mit Legionellen kon­taminiert, hilft nur noch eine technisch auf­wendige und kost­spielige Des­infektion durch einen Fach­betrieb.

Aller­dings existieren Vor­boten, die es zu er­ken­nen und zu deuten gilt. Sinkt bspw. der Was­ser­druck dauer­haft ab oder schwankt dieser temporär, so kann das auf eine über­mäßige Bil­dung von In­krustationen hin­deuten. Die gründ­liche Reinigung des haus­internen Rohr­lei­tungs­systems stellt eine Lösungs­möglich­keit dar. Wurde eine mäßige Kontamination fest­ge­stellt, kann eine chemische Reinigung des Rohr­lei­tungs­systems ziel­führend sein.

In jedem Fall ist das regel­mäßige Durch­spülen des gesamten Rohr­lei­tungs­systems die beste Methode, um der Ansiedelung von Krank­heits­erregern wirksam vor­zu­beugen. Die radikale Re­du­zierung der Be­triebs­zeiten der Zir­ku­lations­pumpe spart zwar eine Menge Energie, erhöht jedoch die Stand­zeiten des Was­sers im Rohr­lei­tungs­system, was wiederum die Gefahr einer Kolonie­bildung von Krank­heits­erregern er­höht.

Eine moderne Warm­was­ser­er­zeu­gungs–/–ver­teilungs­anlage sollte derart konzipiert sein, dass auch während längerer Ab­wesen­heits­zeiten der Be­wohner das Rohr­lei­tungs­system zyklisch mit heißem Brauch­wasser durch­spült wird. Dies ist ins­be­sondere bei Warm­was­ser­ver­teilungs­anlagen wichtig, da hier die höheren Temperaturen das Wachstum der Krank­heits­erreger be­günstigen.

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[1]

Aerobie ist das Gegen­teil von An­aerobie. Es be­zeich­net Leben, für das elementarer Sauer­stoff (O2) be­nötigt wird. Weitere In­formationen siehe: WIKIPEDIA

[2]

filamentös: fadenförmig; Mikro­filamente sind faden­förmige Protein–Struk­turen in eukaryotischen Zel­len. Weitere Informationen siehe: WIKIPEDIA

[3]

Ein Strahl­regler, auch Luft­sprudler oder Misch­düse, befindet sich häufig am Was­ser­aus­lauf eines Was­ser­hahns und ist maß­geb­lich an der Bil­dung des Was­ser­strahles be­teiligt. Der Strahl­regler besteht aus einem Mund­stück, einem Innen­teil und einer Dich­tung. Weitere Informationen siehe: WIKIPEDIA

[4]

Arbeitsblatt W 551 des DVGW aus April 2004, Kap. 8.2.1 „Thermische Desinfektion“ Seite 10 f.: Die thermische Des­in­fektion soll das ge­samte System ein­schließ­lich aller Ent­nahme­armaturen er­fas­sen. Bei einer Temperatur von ≥ 70 °C werden Legionellen in kurzer Zeit ab­ge­tötet. ... Jede Ent­nahme­stelle ist bei ge­öf­fnetem Aus­lass für min­destens 3 Minuten mit min­destens 70 °C zu be­auf­schlagen. Daher muß das Was­ser im Trink­was­ser­er­wärmer über 70 °C auf­ge­heizt werden. Temperaturen und Zeit­dauer sind un­be­dingt ein­zu­hal­ten. Die Aus­lauf­temperatur ist an jeder Ent­nahme­stelle zu über­prüfen. ...

[5]

KbE = kolonie­bil­dende Ein­heiten

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Letztes Update am 28.01.2020 10:22:53