Bakterien befinden sich im Wasser (Trinkwasser, Brunnenwasser, aber auch in Seen und Flüssen). Sie wachsen schnell. So kann sie sich in nur 8 Stunden auf über 16 Millionen Zellen vermehren. Dies setzt aber eine notwendige Nahrung (Biofouling - Biofilmbildung) und entsprechende Temperaturverhältnisse (25 - 45 °C) voraus.
Biofilme sind die Grundlage für die Vermehrung von Legionellen.
Bisher sind 48 Legionellen-Arten und 70 Untergruppen.bekannt, die hauptsächlich im Süßwasser, aber auch im feuchten Erdreich vorkommen. In Seen mit Salzwasser kommen die Legionellen nicht vor, weil sie Kochsalz nicht mögen.
Legionellen sind wärmeliebende Bakterien. Sie können eine Infektionserkrankung hervorrufen, die mit den Symptomen einer schweren Lungenentzündung verbunden sind. 1976 trat die bis dahin unbekannte Infektionskrankheit bei einem Legionärstreffen in Philadelphia auf und wird seitdem als Legionärskrankheit bezeichnet. Auch das so genannte Pontiac-Fieber kann von Legionellen ausgelöst werden.
Legionellen gehören zum natürlichen Bestandteil von Süßwasser und sind in Oberflächengewässern nur eine sehr geringe Infektionsgefahr für Menschen. Gelangen die Bakterien jedoch mit Tröpfchennebel in die Lunge, kann es zur Erkrankung kommen.
Legionellen vermehren sich bevorzugt zwischen 25 und 45 °C. Die Quellen können vor allem Duschanlagen, Schwimmbäder, Whirlpools, Klimaanlagen mit Luftbefeuchtung und Kühltürme sein, also dort wo Wasser nicht stark erwärmt (< 60 °C) wird und längere Zeit (Stagnation) steht. Anfällig sind vor allem große Speicher von über 300 Litern Inhalt, wie sie in Einfamilienhäusern und Wohnungen kaum vorkommen. Daneben kommt jedes längere Zeit in der Leitung stehende Wasser (Stagnationswasser) als geeignetes Milieu in Frage, vor allem wenn es warm (> 25 bis 45 °C) steht.
Aber auch Autowaschanlagen, Springbrunnen, Gartenerde und Kompost können Infektionsquellen sein.
Legionelle pneumophila ist Auslöser der Legionärskrankheit und des Pontiac-Fiebers.
Seit 1976 ist folgendes bekannt:
Mögliche Infektion:
a) Pontiac-Fieber (Inkubationszeit bis 48 h)
b) Legionellose (Inkubationszeit ca. 2-13 Tage) in Form von Lungenentzündung
Risikopersonen:
- > 50 Jahre
- Raucher
- Personen mit gesundheitlichen Vorschädigungen
- Spitzensportler
- Kleinkinder
Abtötungstemperaturen und Abtötungszeiten:
- 55,0 °C - 19 Minuten
- 57,5 °C - 6 Minuten
- 60,0 °C - 2 Minuten
- 70,0 °C - einige Sekunden
Parameter - Grenzwerte ( Anzahl/1 ml)
Legionellen – KBE bei 22 °C - 100
Legionellen – KBE bei 36°C – 20
| Nachweis über hygienisch-mikrobiologische Untersuchungen |
| Tabelle 1a: Bewertung der Befunde bei einer orientierten Untersuchung |
 |
| 1) KBE = Koloniebildende Einheit |
| 2) Werden bei zwei Nachuntersuchungen im jährlichen Abstand weniger als 100 Legionellen in 100 ml nachgewiesen, kann das Untersuchungsintervall auf maximal 3 Jahre ausgedehnt werden |
| Wird die orientierte Untersuchung gleich mit einem Probenumfang durchgeführt, der dem einer weitergehenden Untersuchung entspricht, gelten die in der Tabelle 1 b angegebenen Maßnahmen. |
| Tabelle 1b: Bewertung der Befunde bei einer weitergehenden Untersuchung |
 |
| 1) KBE = Koloniebildende Einheit |
| 2) Werden bei zwei Nachuntersuchungen in vierteljährlichem Abstand weniger als 100 Legionellen in 100 ml nachgewiesen, braucht die nächste Nachuntersuchung erst nach einem Jahr nach der zweiten Nachuntersuchung vorgenommen zu werden. Diese Untersuchungen können entsprechend dem Schema der orientierenden Untersuchung (Tabelle 1 a) durchgeführt werden |
| 3) Werden bei Nachuntersuchungen im jährlichen Abstand weniger als 100 Legionellen in 100 ml nachgewiesen, kann das Untersuchungsintervall auf maximal 3 Jahre ausgedehnt werden |
Legionella pneumophila ist ein obligat aerobes, gramnegatives Stäbchen mit meist monopolarer Begeißelung. Im Nativpräparat finden sich meist kurze Stäbchen, während in Kultur meist unterschiedlich große Stäbchen-Bakterien (2-20µm) vorherrschen. Legionellen benutzen v.a. Aminosäuren als Energiequelle. Zucker können nicht zu Säuren verstoffwechselt werden. Legionellen sind auf Cystein und Eisen(III)-Ionen im Nährmedium angewiesen. Daher findet man sie in der freien Natur in der Regel in Kombination mit autotrophen Mikroorganismen (z.B. Eisen-Mangan-Bakterien) oder man findet sie in Amöben (z.B. Acanthamoeba, Naegleria). Amöben scheinen bei der Verbreitung von Legionella pneumophila eine wichtige Rolle zu spielen. Legionellen bilden keine Urease und Nitratase, sind jedoch Katalase positiv. Legionellen sind gegen Austrocknung sehr empfindlich. Bei einer Temperatur von 60 °C überleben sie etwa fünf Minuten.
Legionella pneumophila findet sich weltweit in Erd- und Gewässerproben. Als Infektionsquelle für den Menschen findet man es in Warmwasserleitungen mit nicht ausreichend erhitztem Wasser (< 70 °C), Klimaanlagen und Kühltürmen.
Die optimalen Lebensbedingungen für Legionellen sind:
Für die Errichtung und den Betrieb von
Trinkwassererwärmungs- und Trinkwasserleitungsanlagen gilt das DVGW Arbeitsblatt W 551 über die "Technischen Maßnahmen zur Verringerung des Legionellenwachstums" vom April 2004. Danach muß am Austritt von Warmwassererzeugungsanlagen ständig eine
Temperatur von mindestens 60 °C gehalten werden. Bei Anlagen mit Zirkulationsleitungen darf die Warmwassertemperatur im System nicht um mehr als 5 °C gegenüber der Austrittstemperatur absinken. Somit muß die
Rücklauftemperatur der Zirkulation in den Warmwasserbereiter mindestens 55 °C betragen.
Dies stellt eine der technischen Herausforderungen bei der Nutzung von
Geothermie und
Wärmepumpen zur
Trinkwassererwärmung dar.
Bei der
Legionellose handelt es sich um eine Atemwegserkrankung, die durch Bakterien der Gattung "Legionella pneumophila" hervorgerufen wird. Man unterscheidet bei der Legionellose zwei Erkrankungsformen: das
Pontiac-Fieber, das einem grippeähnlichen Infekt gleicht und hauptsächlich durch Fieber, Husten und Muskelschmerzen charakterisiert ist und die schwerer, zum Teil auch tödlich verlaufende
Legionärskrankheit, die mit einer atypischen Pneumonie (Lungenentzündung) einhergeht. Legionellen-Infektionen erfolgen nicht durch eine Übertragung von Mensch zu Mensch, sondern ausschließlich aus der Umwelt durch das Einatmen von
Wasseraerosolen (Sprühnebel).
| Vergleich
der Symptome von Legionellen-Infektionen |
| | |
| Fieber bis über
40 °C | erhöhte
Temperatur |
| Schüttelfrost, Übelkeit,
Durchfall | Schüttelfrost |
| starke Muskel- und Gelenkschmerzen | allgemeines Unwohlsein |
| extrem starke Kopfschmerzen | Kopf- und Gliederschmerzen |
Seh-, Hör- und Gleichgewichtsstörungen,
Orientierungslosigkeit, Appetitlosigkeit, Durchfall möglich | leichte Benommenheit |
| delierienhafte Anfälle,
Atemschmerzen,
Atemnot, Husten mit blutigem Auswurf, Herzbeschwerden | trockener Husten |
| Komplikationen: Schock,
akute Niereninsuffizienz bis zum dialysepflichtigen
Nierenversagen, Atemlähmung | Komplikationen sind nicht
bekannt |
Die Legionellose ist nach dem
Infektionsschutzgesetzes eine meldepflichtliche Erkrankung, hier ist das
Robert Koch-Institut zuständig. Die neue
Trinkwasserverordnung 2011 sieht eine
regelmäßige Beprobung von Großanlagen vor.
In der
Fachkreisen hat sich die Meinung gefestigt, dass nur eine
thermische Desinfektion und/oder eine
ultraviolette Desinfektion als wirksam für die
Abtötung von den
Legionellen erwiesen haben. Grundsätzlich ist bei jeder Anlage, bei der ein
Legionellenverdacht besteht eine fachgerechte
Probenahme - Trinkwasserinstallationen|Probennahme mit anschließender
Wasseranalyse durchzuführen.
Nahezu
jede achte Anlage betroffen: deutschlandweite
Befallsquote von
13,3 Prozent / Anfälligkeit der
Trinkwasseranlage steigt mit ihrer Größe / Einfache Präventionsmaßnahmen vermeiden Befall und verringern
Wasserverbrauch.
In großen Trinkwasseranlagen ist die Wahrscheinlichkeit eines zu hohen Legionellenbefalls höher. Diesen Schluss legt eine Ergebnisbewertung des Energiemanagers Techem nahe, die zeigt:
Mit der Größe einer Liegenschaft steigt auch die Befallsquote. Bis zum 31. Dezember 2013 musste laut Trinkwasserverordnung in einem großen Teil der deutschen Mehrfamilienhäuser die Trinkwasserinstallation auf Legionellenbefall überprüft werden.
Durch eine Kooperation mit dem akkreditierten SGS Institut Fresenius ist Techem hierfür einer der wenigen bundesweit agierenden Anbieter auf dem Markt. Die Auswertung von Techem basiert auf den dabei gewonnenen, gemeinsamen Analyseergebnissen. Das Unternehmen wertete die anonymisierten Analyseergebnisse von über 176.000 Proben aus, die bis zum Jahresende 2013 in annähernd 25.000 Mehrfamilienhäusern genommen wurden. Die Auswertung liefert damit einen bundesweiten Trend. > weiter
Legionellenschaltung Nach
neuen Erkenntnissen kann die sogenannte "
Legionellenschaltung" (regelmäßiges Hochheizen des
Trinkwassererwärmers und der Leitungen)
kontraproduktiv sein.
Aktive Legionellen, die bei
Wassertemperaturen unter 50 °C vorhanden sind und sich vermehrt haben, können durch die
hohen Temperaturen in eine Art
Ruhezustand (
VBNC-Zustand [Viable But Non Culturable / lebensfähig aber nicht kultivierbar]) versetzt werden und
überstehen das
Hochheizen des
Wassers. Außerdem werden die Legionellen bei jeder Aufheizung unempfindlicher gegen erhöhte
Wassertemperaturen. Sie werden
resistent gegen hohe
Temperaturen. Dadurch kann sogar eine
thermische Desinfektion unmöglich sein. Eine
Legionellenschaltung kann also nur die über das
Wasser, das vom Versorger geliefert wird,
neu in das
Trinkwassersystem gepülten Legionellen abtöten.
VBNC-Zustand - Zitate:
- Nach einer kurzen Inkubationszeit von nur 6 - 48 Stunden treten grippeähnliche Symptome (
Pontiac-Fieber) auf. Obwohl die Patienten Antikörper gegen L. pneumophila aufweisen, konnten bislang keine Bakterien isoliert werden. Grund hierfür könnten Legionellen sein, die sich im so genannten VBNC-Stadium (viable but not culturable) befinden [Steinert et al., 2002].
- Zudem können Legionellen die sich in einem physiologisch inaktiven Stadium befinden (VBNC), durch die Kokultivierung mit Acanthamoeba castellanii wieder belebt werden [Steinert et al., 1997].
- Der VBNC-Zustand kann durch Stress (z. B.:
Temperatur, Nahrungsangebot etc.) hervorgerufen werden, wobei die Bakterien in eine Art Ruhezustand (z. B.: verminderter Stoffwechsel) übergehen (z. B.: Oliver 2005). In einem anderen Experiment wurde untersucht, ob sich die beiden Stämme (DSM 50071 und SG81) in einem anderen
Trinkwasser (Hausinstallation Duisburg-Rheinhausen, ähnliche Chlorkonzentration von ca. 0,01 mg/l, aber nur ca. 8 µg/l
Kupfer) nach 1 Tag noch anhand von Kultivierungsverfahren nachweisen lassen würden. Vergleichend dazu wurde auch das
Trinkwasser der Universität Duisburg-Essen (Labor U123) untersucht. In dem
Trinkwasser des Labors (Labor U123) waren beide Stämme nicht mehr nachweisbar, in dem anderen
Wasser (Hausinstallation Duisburg-Rheinhausen) noch ca. 103 KBE/ml. Nach einem Tag in Nährlösung konnte der mucoide Stamm auch in dem
Trinkwasser des Labors wieder nachgewiesen werden. Die Inaktivierung von P. aeruginosa könnte somit abhängig von den Inhaltstoffen (z. B.
Kupfer) im
Wasser der jeweiligen Hausinstallation sein [Daniel Bressler 2008].
- Ein Aspekt dabei ist das
Trinkwasser. Hierbei zeigte sich eine inaktivierende Wirkung von
Kupfer auf P. aeruginosa. Diese inaktivierende Wirkung ist ein interessanter Forschungsaspekt, da sich hier die Frage stellt, ob die Bakterien abgetötet werden oder nur in einen VBNC-Zustand übergehen. Im VBNC-Zustand wären sie für die Nachweisverfahren mittels Kultivierung nicht zugänglich, stellten aber weiter eine potentielle Gefahr im
Trinkwasser da. In diesem Bereich wurden bereits Untersuchungen (Masterarbeit Dwidjosiswojo 2008) am
Biofilm Centre durchgeführt [Daniel Bressler 2008].
Legionellen sind normalerweise eine
fakultativ human-pathogene Spezies, die nur unter bestimmten Voraussetzungen
krankheitserregend sind. Ihre
Human-Pathogenität erhalten sie nur, wenn die
Vermehrungsbedingungen (
Temperaturen > 25 °C, Stagnation des
Wassers,
Biofilme)
ideal sind.
Legionellen werden bei einer
Temperatur von mehr als 70 °C in kurzer Zeit abgetötet. Bei der thermischen Desinfektion wird daher das gesamte Leitungsnetz inclusive der Entnahmearmaturen für mindestens drei Minuten auf mehr als 70 °C aufgeheizt. Eine ständige Desinfektion mit anschließender Kühlung durch das nachströmende
Kaltwasser läßt bei voller Desinfektionsvolumenstromdesinfektion eine sichere legionellenfreie Versorgung von Warmwasserverteilungssystemen zu.
Ultrafiltration
Die Module bestehen aus gebündelten, an beiden Enden in Hüllrohre eingegossene schlauchförmige Ultrafiltrations-Membranen. Die Rückhalterate der Membran beträgt 0,02 µm. Alles was größer ist wird dem
Wasser entzogen. Durch die Art des Gesamtaufbaus des Moduls fließt das
Rohwasser in die Membranen ein. Um die Trennwirkung zu erreichen wird der gerade Durchfluß hydraulisch oder elektromechanisch (je nach System) gesperrt und das
Wasser durch die Wandung der Membran-Kapillare nach außen geleitet. Durch das umgebende Hüllrohr des Moduls wird das Reinwasser aufgefangen und als absolut bakterienfreies und virenarmes
Wasser durch den seitlichen Anschluß zum Versorgungssystem geleitet. Die Reinigungsintervalle sind belastungsabhängig geregelt.
Chemische Desinfektion
Eine Desinfektion kann auch mit Chemikalien durchgeführt werden. Dabei ist sicher zu stellen, dass kein
Wasser als
Trinkwasser entnommen wird, sofern es sich nicht um trinkwasserkonforme Chemikalien handelt. Unter den gemäß deutscher
Trinkwasserverordnung zugelassenen Desinfektionsmitteln wird oft Chlordioxid eingesetzt. Eine nachhaltige Desinfektion wird dadurch jedoch nicht erreicht, da der
Biofilm in den Leitungen durch die nach der
Trinkwasserverordnung erlaubten Zugaben nicht abgebaut wird. Stoßchlorungen führten ebenfalls nicht zu dem gewünschten Erfolg.
Elektrochemische Desinfektion
Neuere Verfahren nutzen die Oxidationskraft des
Wassers selbst durch Aufspaltung der Moleküle durch die
Elektrodiaphragmalyse. Unter Zuführung von geringen Mengen Kochsalz entstehen Oxidantien, die eine hohe keimabtötende Wirkung haben, und auch
Biofilme nachhaltig eliminieren. Dabei ist auf pH-Neutralität zu achten, da sonst evtl. Rohrkorrosion im
Trinkwassersystem entstehen kann.
Die sogenannte Legionellenschaltung (periodische Desinfektion) ist eine thermischen Desinfektion. Dabei wird der Trinkwassererwärmer und das gesamte Warmwasserleitungsnetz einschließlich aller Entnahmearmaturen für mindestens 3 Minuten auf > 70 °C erwärmt. Diese Schaltung ist in den meisten Regelungen vorgesehen und täuschen dadurch eine Wirksamkeit vor.
Da dieser Vorgang aber nicht automatisch durchgeführt werden kann, weil alle Auslaufarmaturen geöffnet werden müssen, ist dieser Programmzusatz überflüssig. Die Schaltung kann nur bei der richtigen Durchführung einen Erfolg aufweisen und zeigt bei bereits kontaminierten Anlagen keine Wirkung. Außerdem werden Stichleitungen und Anschlüsse, die nicht durchströmt sind und somit auch nicht erwärmt werden, nicht desinfiziert. Die Erwärmung kann eine vorbeugende Maßnahme sein, aber kein sicherer Schutz vor Legionellen und anderen Bakterien und Viren.
Nach neuen Erkenntnissen kann die sogenannte. "Legionellenschaltung" (regelmäßiges Hochheizen des Trinkwassererwärmers und der Leitungen) kontraproduktiv sein. Aktive Legionellen, die bei Wassertemperaturen unter 50 °C vorhanden sind und sich vermehrt haben, können durch die hohen Temperaturen in eine Art Ruhezustand (VBNC-Zustand [Viable But Non Culturable]) versetzt werden und überstehen das Hochheizen des Wassers. Außerdem werden die Legionellen bei jeder Aufheizung unempfindlicher gegen erhöhte Wassertemperaturen. Sie können sogar resistent gegen hohe Temperaturen werden. Wodurch eine thermische Desinfektion unmöglich werden kann.
Eine Legionellenschaltung kann also nur die Legionellen abtöten, die mit dem Wasser vom Versorger geliefert wird. Und das ist aber auch nur dann möglich, wenn das Wasser im Trinkwassererwärmer (Speicher) ständig auf ≥ 60 °C erwärmt wird. Danach kann die Temperatur des erwärmte Trinkwassers abgesenkt werden (zentraler Verbrühschutz).