Indikatorbakterien für Verunreinigungen des Trinkwassers

In § 5 Mikrobiologische Anforderungen der Trinkwasserverordnung heißt es „Im Trinkwasser dürfen Krankheitserreger im Sinne des § 2 Nummer 1 des Infektionsschutzgesetzes, die durch Wasser übertragen werden können, nicht in Konzentrationen enthalten sein, die eine Schädigung der menschlichen Gesundheit besorgen lassen“. Dabei sind in Deutschland vor allem bakterielle Erreger von Relevanz. Nicht alle Bakterien lassen sich so einfach kultivieren, deshalb wird das „Indikator-Prinzip“ angewendet. Folgende Bakterien sind die Indikatorbakterien und dürfen nicht im Trinkwasser nachgewiesen werden (der Grenzwert beträgt 0 KbE/100 ml, KbE = koloniebildende Einheiten):

 

Escherichia coli (E. coli)

Dieses Bakterium ist ein Darmbakterium im Körper von Warmblütern und kann sich auch nur dort vermehren. Escherichia coli zeigt somit eine Kontamination des Wassers mit Fäkalien an. Viele Stämme sind harmlos, jedoch gibt es auch sogenannte darmpathogene E. coli, d.h. krankheitserregende Stämme, wie z.B. EHEC, welche Durchfallerkrankungen auslösen. Andere Stämme sind für unkomplizierte Harnwegsinfekte, chronisch-entzündliche Darmkrankheiten bis hin zu Hirnhautentzündung und Sepsis verantwortlich.

 

Coliforme Bakterien

Coliforme Bakterien ist eine Gruppe von Bakterien, die der Familie der Enterobacteriaceae angehören. Dazu gehören z.B. die Gattungen Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter, Serratia und auch Escherichia coli.  Coliforme Bakterien können Indikatoren sowohl für fäkale Verunreinigungen als auch für Verunreinigungen nichtfäkaler Herkunft, d.h. aus der Umwelt, sein. Krankheitserregende coliforme Bakterien können vor allem bei prädisponierten oder abwehrgeschwächten Patienten eine Vielzahl von Infektionen auslösen, z.B. Wundinfektionen, katheterassoziierte Infektionen, Lungenentzündungen und Septikämien. Coliforme Bakterien zeichnen sich zusätzlich häufig durch eine natürliche hohe Antibiotikaresistenz aus.

 

Enterokokken (Fäkalstreptokokken)

Enterokokken sind ebenfalls ein Fäkalindikator. Sie sind recht resistent gegenüber Umwelteinflüssen und weisen auf ältere Trinkwasserverunreinigungen hin. Es gibt viele harmlose Stämme, andere können Harnwegsinfekte, Wundinfektionen, Sepsis, Endokarditis und Krankenhausinfektionen hervorrufen.

 

Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa gehört zu den sogenannten Nasskeimen und kommt in feuchten Milieus wie z.B. Leitungswasser, Waschbecken, Duschen, Toiletten, Schwimmbädern, Endoskope oder Dialysegeräte vor. Durch seine Fähigkeit der Biofilmbildung, geringe Nährstoffansprüche und Wachstum in einem breiten Temperaturbereich ist er in der Lage, sowohl in wasserführenden Systemen als auch in destilliertem Wasser zu überleben und sich zu vermehren. Als „Krankenhauskeim“ mit einer hohen Antibiotikaresistenz/Desinfektionsmittelresistenz ist P. aeruginosa der Erreger unteranderem für vielfältige Wundinfektionen (blaugrüner Eiter), Harnwegsinfektionen, Pneumonien, Ohrinfektionen und Sepsis. Deshalb ist die Überwachung bzgl. P. aeruginosa in Einrichtungen wie Krankenhäusern und Pflegeheimen besonders wichtig und verpflichtend.

Clostridium perfringens

Clostridium perfringens sind sporenbildende Bakterien und kommt ebenfalls natürlicherweise in der Umwelt z.B. im Boden vor, aber auch im Darm von Mensch und Tier. Sie weisen auf einen Eintrag von Oberflächenwasser hin.  C. perfringens kann Wundinfektionen und Nahrungsmittelvergiftungen verursachen.

Legionellen

Legionella pneumophila sind im Wasser lebende Bakterien und können in Trinkwassersystemen vorkommen. Warmes Wasser bietet optimale Bedingungen für ihre Vermehrung. Sie sind im Temperaturbereich von 5 °C bis 55 °C lebensfähig. Das Trinken von legionellenhaltigem Wasser ist unbedenklich. Jedoch kann das Einatmen (z.B. beim Duschen) von Legionellen über kleine Wassertröpfchen (Aerosole) zu einer ernsthaften Lungenentzündung (Legionellose) führen oder dem selteneren Pontiac-Fieber. Der Maßnahmenwert liegt bei > 100 KbE/100 ml.

 

Die ideale Membrane für endständige Sterilfilter

Die ideale Membrane für endständige Sterilfilter behält ihre anfänglichen Eigenschaften bis zum Ende der Standzeit bei. Wärme und Druck wirken so auf die Membrane ein, dass sie einen eher positiven Effekt auf deren Eigenschaften haben. Dies bedeutet, dass der Bakterienrückhalt gegen Ende der Standzeit genauso sicher ist wie zu Beginn.

Beim marktüblichen Filtrationsverfahren „Inside out“ ist die Membrane nur begrenzt druckfest. Die Trennschärfe wird hier geringer, da das Membranmaterial unter dem Einfluss von Wärme und Druck gedehnt wird. Die Porenweite kann hier zum Ende der Standzeit mehr als 0,2 bis 0,5 µm betragen. Der Schmutzfangraum ist bei dieser Methode auf den Schlauchinnenraum begrenzt, was je nach Wasserqualität zu einem frühzeitigen Verschluss der Filterporen führen kann.

Die Filtration mithilfe einer Plattenmembrane birgt ähnliche Probleme wie beim „Inside-Out“-Verfahren. Auch hier ist die Membrane begrenzt druckfest und die Poren weiten sich unter dem Einfluss von Wärme und Druck. Hier wird die Trennschärfe im Verlauf der Nutzung ebenfalls deutlich geringer (> 0,2 – 0,5 µm).

Bei beiden Filtrationstechniken besteht das Risiko eines bakteriellen Durchbruchs bei plötzlich auftretendem Überdruck oder Standzeitüberschreitung (Worst Case).

Im Gegensatz dazu ist die Membrane beim LEGIO.tools Verfahren „Outside-In“ druckfest, sie ist nahezu unzerstörbar. Die Poren weiten sich nicht, sie werden im Gegenteil während der Nutzungsdauer immer kleiner. Die Trennschärfe bleibt stabil bei maximal 0.2 µm. Dies garantiert Sicherheit beim Eintritt des Worst Case.

Bildquelle: Das Legionellen-Büchle, Seite 16, 2017

Forderungen an Membranfilter

,

Endständige Membranfilter sollten folgende Eigenschaften aufweisen:

  • gleichbleibender Rückhalt von Bakterien über die gesamte Standzeit
  • möglichst hohe Toleranz gegenüber Sedimenten und Partikeln
  • geringe Reverkeimungsrate
  • umweltverträgliche Produktion in einer ehrlichen Gesamtbetrachtung aller Parameter
  • Eignung für den Einsatz im Trinkwasserbereich gemäß der Trinkwasserinformation (Twin) Nr. 12

Alle LEGIO.medizinfilter erfüllen die oben genannten Forderungen und sind damit uneingeschränkt geeignet für den Einsatz in Kliniken (auch Hochrisikobereiche) und anderen medizinischen und Pflege-Einrichtungen. Weitere Einsatzbereiche der LEGIO.medizinfilter sind privat und öffentlich verwaltete Immobilien.

Der Worst Case bei Nutzung von Membranfiltern ist eine Überschreitung des maximalen Betriebsdrucks sowie eine beabsichtigte oder versehentliche Standzeitüberschreitung. In beiden Fällen ist ein bakterieller Durchbruch bei den LEGIO.medizinfiltern dank des speziellen LEGIO.tools-Verfahrens „Outside-In“ praktisch unmöglich.

Endständige Membranfilter

Die Membrane von Medizinfiltern besteht aus speziell geschäumte Kunststoff. Bei der Herstellung dieses Kunststoffs entstehen siebähnliche Öffnungen (Poren) mit relativ präziser Größe. Die Trennschärfe von Membranen benennt deren Porengröße. Bei Ultrafiltrationssystemen beträgt sie ca. 0,02 μm, bei Mikrofiltrationssystemen ca. 0,2 μm. Die weitaus meisten Bakterien bewegen sich im Größenbereich zwischen 0,5 μm bis 4 μm und können somit durch Mikrofiltrationsmembranen zurückgehalten werden.

Hohlfasermembran: Querschnitt durch einen Membranschlauch

Dank der gleichbleibenden Porengröße von maximal 0,2 µm bieten Ihnen die LEGIO.medizinfilter sicheren Schutz vor Wasserkeimen wie Legionellen und Pseudomonaden über die lange Standzeit von 70 Tagen.

Poren im Kunststoff

Bildquellen: Pentair XFlow

Methoden zur Trinkwasserdesinfektion

Es gibt verschiedene Methoden, mikrobiell belastetes Trinkwasser zu desinfizieren. Eine Möglichkeit, verkeimtes Trinkwasser zu reinigen, bietet die Erhitzung des Wassers. Bei dieser sogenannten thermischen Desinfektion wird der Warmwasserbereiter sowie das gesamte Leitungsnetz inklusive aller Entnahmestellen für mindestens drei Minuten auf mehr als 71 °C aufgeheizt. Alternativ kann man zur chemischen Keule greifen und das Wasser mit Chlorverbindungen behandeln. Allerdings darf während einer solchen Maßnahme kein Trinkwasser für den menschlichen Gebrauch entnommen werden, da die Chemikalien gesundheitsschädlich sind. Eine UV-Bestrahlung des Trinkwassers macht nur beim Wasserversorger Sinn, da das Wasser für diese Maßnahme weitgehend frei von Trübstoffen sein muss. Auch erhöhte Eisen- und Mangangehalte des Wassers sowie Calciumcarbonat-Ausfällungen aus dem Trinkwasser können die Desinfektionswirkung dieses Verfahrens beeinträchtigen.

Elektrochemische Prozesse, bei denen elektrolytisch Chlor vor Ort produziert werden, erwiesen sich in der Vergangenheit immer wieder als problematisch, da die Entstehung von toxischen Nebenprodukten nicht ausgeschlossen werden kann. Außerdem kann die Chlorkonzentration hier nicht genau bestimmt werden, da die entstehenden Elektrolyte wärmeabhängig zerfallen. Bei einer sehr großen zu desinfizierenden Wassermenge kann die Einwirkzeit der Elektrolyte zu kurz sein. Dies ist ein großes Problem vor allem in Kühltürmen.

Ein weiterer Nachteil der vorgenannten Methoden ist die Produktion von organischem Kohlenwasserstoff aus den abgetöteten Bakterien, der wiederum lebenden Bakterien als Nahrungsgrundlage dient.

Ein sehr geeignetes Verfahren, gefährliche Krankheitserreger aus dem Trinkwasser zu entfernen, ist die Mikrofiltration des Wassers an der Entnahmestelle durch einen sog. Medizinfilter. Hier werden mithilfe einer technischen Membrane alle Partikel herausgefiltert, die größer sind als die Poren in der Membrane. Zur Bakterienentfernung sollte die Porengröße 0,2 µm betragen (internationaler Standard). Bei dieser Methode wird dem Wasser nichts hinzugefügt, die für den Menschen wichtigen Mineralstoffe werden im Trinkwasser belassen.

Halten Sie die Luft an!

Halten Sie die Luft an! Wussten Sie, dass nach Schätzungen des deutschen Kompetenznetzes Ambulant Erworbene Pneumonie jährlich alleine in Deutschland von etwa 15.000 bis 30.000 Fällen von Legionärskrankheit ausgegangen wird? Wussten Sie, dass eine thermische Desinfektion von Wasser nur die halbe Wahrheit ist? Wussten Sie, dass in Wahrheit Bakterien lediglich abgetötet werden und als organische Kohlenwasserstoffe lebenden Bakterien als Nahrung dienen? Wussten Sie, dass es absolut unmöglich ist, ein ganzes Wassersystem thermisch zu desinfizieren? Wussten Sie, dass sich Legionellen auch in warmen Bereichen stagnierenden Kaltwassers stark vermehren?

Wussten Sie, dass es absolut unmöglich ist, eine montierte Handbrause, einen angeschlossenen Duschschlauch, die Nischen in Waschtisch- und Duscharmaturen oder die Kaltwasserleitung thermisch zu desinfizieren?

Wussten Sie, dass Legionellen in den Nischen von Armaturen ideale Wachstumstemperaturen vorfinden? Wussten Sie, dass von außen eingetragene Sedimente in Wasserleitungen die durch Biofilm besiedelbaren Flächen um ein Vielfaches vergrößern. Wussten Sie, dass Legionellen in Biofilmbesiedlungen nisten und sich vermehren? Wussten Sie, dass Sie das Risiko einer Legionellen-Infektion drastisch reduzieren können, in dem Sie beim Duschen einfach die Luft anhalten? Sagen Sie es weiter, denn jeder Tote ist einer zu viel. Halten Sie die Luft an!