fügung stellen, welches den Anfor-derungen entspricht.Die gesetzliche Grundlage für diemikrobiologischen Anforderungen anTrinkwasser findet sich im Infektions-schutzgesetz (§§ 37–39). Dort heißt es:„Wasser für den menschlichen Ge-brauch muss so beschaffen sein, dassdurch seinen Genuss oder Gebraucheine Schädigung der menschlichenGesundheit, insbesondere durchKrankheitserreger, nicht zu besorgenist.“ Der Begriff ,Wasser für denmenschlichen Gebrauch’ meint nichtnur Wasser als Nahrungsmittel, son-dern auch Wasch-, Dusch- und Bade-wasser sowie Wasser zum Waschenund Spülen von Lebensmitteln undDingen, die mit dem menschlichenKörper nicht nur vorübergehend inKontakt kommen (z. B. Essgeschirr,Wäsche, Endoskope). Die Trinkwasser-definition wurde in der neuen Trink-wasserverordnung also erheblicherweitert (§ 3,1). Die Gesundheits-politik will damit der Weiterverbrei-tung von Krankheiten über denTrinkwasserpfad entgegenwirken.Wie vorhergesehen, machen die anden Zapfstellen ermittelten Keim-zahlen und -arten häufig kurzfristigeSanierungsmaßnahmen an der Haus-installation notwendig. Diese Maß-nahmen können nur dann erfolg-

Humanpathogene Keime im Trinkwasser von Hausinstallationssystemen –Konsequenzen der Trinkwasserverordnung

Grundwissen übergesundes WasserDie Gesundheitspolitik will mit derneuen Trinkwasserverordnung(TrinkwV 2001), die am 1. Januar2003 in Kraft getreten ist, der Wei-terverbreitung von Krankheiten überden Trinkwasserpfad entgegenwir-ken. In einer dreiteiligen Artikelserierichten wir uns speziell an Verant-wortliche in Verwaltung, Technik undFachbetrieben – im Grunde genom-men an alle, die über Sanierungsmaß-nahmen und deren Durchführungentscheiden. Teil 1 behandelt mikro-biologische Grundlagen, Wasserge-winnung, -aufbereitung und -vertei-lung.

Dr. Kurt KaehnDr. Jürgen Nippa

Mit Inkrafttreten der neuenTrinkwasserverordnung (Trink-

wV 2001) am 1. Januar 2003 wirderstmals auch der Einfluss der Haus-installation auf die Trinkwasserqua-lität erfasst. Diese muss an den Zapf-stellen der Verbraucher eingehaltenwerden. Hausinstallationen sind alsWasserversorgungsanlagen definiert(§ 3, 2c) und deren Inhaber ist fürdie Untersuchung und Einhaltungder Trinkwasserqualität verantwort-lich (für öffentliche Einrichtungendas Gesundheitsamt). Er darf demVerbraucher nur Wasser zur Ver-

reich sein, wenn die mikrobiologi-schen Befunde genauso berücksich-tigt und bedacht werden wie dietechnischen Gegebenheiten undMöglichkeiten. Hier ist fachübergrei-fende Zusammenarbeit gefordert.Die mit diesem Beitrag beginnendedreiteilige Artikelserie wendet sichan die Verantwortlichen in Verwal-tung, Technik und Fachbetrieben,die über Sanierungsmaßnahmen undderen Durchführung entscheiden.Der Gesundheitssektor ist dabei be-sonders berücksichtigt. Es werdenkompakt mikrobiologische Grund-lagen vermittelt, der Weg und dieKontaminationsrisiken des Wassersvon der Gewinnung bis zum Ver-braucher beschrieben und dieGrundprinzipien verschiedener Sa-nierungsverfahren dargestellt sowiederen praktischer Einsatz erläutert.Die Artikelreihe soll Interessierteauch auf die Fortbildungsveranstal-tung während des MedizintechnikKongresses in Würzburg vom 9. bis12. Mai 2004 sensibilisieren und vor-bereiten. Dort werden zwölf Vorträge

Das müssen Krankenhäuser wissen: Bei einem

Wasserverbrauch zwischen drei und 1.000 m3

pro Tag sind pro Jahr vier routinemäßige und

eine periodische Untersuchung vorgeschrieben.

BIL

D:

FBM

T

Tabelle 1: Beispiele für am oder im Menschen lebende Keime, die Erkrankungen auslösen können

Keim Vorkommen häufige Erkrankung Übertragungswege

Staphylococcus aureus MRSA3 Haut (bei 50 % der Gesunden) Wundinfektionen Hände

Staphylococcus epidermidis Haut und Schleimhaut lokale Entzündungen, Sepsis Katheter, Implantate

Streptococcus pyogenes Rachen-Schleimhaut Infektionen der Haut und Tröpfcheninfektionder Atemwege

Escherichia coli Darm Harnwegs- und Wundinfektionen Schmierinfektion

Bordetella pertussis Atemwege Keuchhusten Tröpfcheninfektion

Klebsiella pneumoniae Darm (nur bei 10 % der Atemwegs- und Harnwegs- Tröpfcheninfektion, Gesunden) infektionen Schmierinfektion

Auszug aus 1–2/04

© Copyright 2004 bypn verlag Dr. Wolf Zimmermann · Leitenberg 5 · 86923 Finning� (0 88 06) 95 77-0 · Fax (0 88 06) 95 77-11 · ktm@pn-verlag.de · www.ktm-journal.de

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Tabelle 2: Auswahl von humanpathogenen Darmkeimen, die durch Wasser übertragen werden. Diese Keime gehören nicht zur natürlichen

Darmflora, ihr Nachweis ist meldepflichtig.

Keim Vorkommen Erkrankung Übertragungswege

Bakterien

ETEC5 Mensch, vorwiegend starke (Reise-)Durchfälle Nahrung, Trinkwasserwarme Länder

EIEC6 Mensch, vorwiegend starke wässerige Durchfälle mit Fieberwarme Länder Nahrung, Trinkwasser

Salmonella Typhi Mensch Thyphus Nahrung, Trinkwasser

Enteritis Wirbeltiere wäßrige Durchfälle (und Erbrechen) Nahrung, TrinkwasserSalmonellen

Shigellen Mensch Shigellen-Ruhr Nahrung, Trinkwasser,Kontakt

Campylobacter Säugetiere, Vögel wäßrige/blutige Durchfälle, Nahrung (Milch), jejuni Bauchschmerzen Trinkwasser

Protozoen

Giardia lamblia Säugetiere, es werden Dauer- Dünndarmentzündung, Durchfälle, Trinkwasser, Nahrung, formen (Zysten) ausgeschieden Erbrechen Kontakt

Entamoeba Mensch, es werden Dauer- Amöbenruhr Trinkwasser, Nahrunghistolytica formen (Zysten) ausgeschieden

Cryptosporidum Säugetiere, es werden wäßrige Durchfälle, bei Abwehr- fäkal-oral, Nahrung, parvum Oozysten7 ausgeschieden schwäche chronische Durchfälle Trinkwasser

von Fachleuten aus der Kranken-hauspraxis, Hygienefachleuten undHerstellern von Sanierungssystemengehalten sowie mit Teilnehmern überErfahrungen, Risiken und Lösungendiskutiert (Kontakt: Stichwort ,Trink-wasserhygiene’, kongress@fbmt.de).

Keime und InfektionNur wenige Keime1 rufen, wenn siein genügender Anzahl aufgenommenwerden, stets eine Infektion oder Er-krankung hervor. Hierzu gehört z. B.der im Boden vorkommende Bacillusanthracis (Milzbrand), mit dem sichMenschen durch den direkten Kon-takt mit erkrankten Weidetieren in-fizieren können. Dieser Keim ist fürden Menschen obligat pathogen.Die humanpathogenen2 Keime, diein Krankenhäusern und Altenheimenhäufig Infektionen oder Erkrankun-gen verursachen, müssen jedoch erstbesondere Bedingungen vorfinden.Diese sind gegeben, wenn dieAbwehrkräfte des menschlichen Kör-pers geschwächt sind (im Alter, nachOperationen, bei schwerenErkrankungen, nach Einnahme vonbestimmten Medikamenten) oderden Keimen eine Eintrittspfortegeöffnet wird (Wunde, Katheter,Darmperforation).Solche Keime sind fakultativ patho-gen und leben oft auf oder im Men-schen selbst. Sie gehören zu den nor-malen Bewohnern von Haut, Schleim-

häuten und Darm (Tab. 1) und ver-hindern zusammen mit den nicht-pathogenen Keimen, dass sich Krank-heitserreger ansiedeln können. Da-mit erfüllen sie eine wichtige Schutz-funktion. Eine aus dem Gleichge-wicht gebrachte Keimflora machtkrank. Bekannte Beispiele sindDarmbeschwerden nach Einnahmevon Antibiotika oder die Infektionder Vaginalschleimhaut mit dem PilzCandida bei Störung der dort vor-herrschenden Milchsäurebakterien.

ÜbertragungswegeHaut- und Schleimhautkeime werdendurch Kontakt (Hände, Sexualverkehr),durch Aerosole aus den Atemwegen(Niesen, Husten) oder durch künst-liche Zugänge (Katheter, Infusionen)übertragen. Trinkwasser spielt fürdie Übertragung keine Rolle.Zahlreiche Keime aus dem Darm vonMensch und Tier sind humanpatho-gen und können bei mangelnderHygiene Epidemien auslösen (Tab. 2).Sie überleben die Passage durch denMagen (Salzsäureproduktion, starksauerer pH-Wert von 1) und werdendann fäkal-oral4 weiter übertragen.Die Finger müssen dabei keineswegsdirekt mit Stuhl in Berührung kom-men. Keime passieren leicht einigePapierlagen und auch ein leichtesKratzen zwischen den Beinen kannFinger massiv kontaminieren.Kommt ungenügende Händehygiene

dazu, können sich die Keime in Ge-sundheits- und Gemeinschaftsein-richtungen schnell verbreiten. Darm-keime können über die Fäkalienleicht in das Roh- und Trinkwassergelangen (Überschwemmungen,Ausfall von Kläranlagen, Bauarbei-ten am Rohrleitungssystem) und sichim Verteilernetz verbreiten.Im freien Wasser selbst haben nurwenige humanpathogene Keime einnatürliches Reservoir8, dazu gehörendie Erreger der Cholera (Vibriocholerae) und der Legionärskrank-heit (Legionella pneumophila). Da-gegen kommen im Boden und infeuchter Umgebung eine größereAnzahl von humanpathogenenKeimen vor, die durch Trinkwasserübertragen werden können (Tab. 3).

Wassergewinnung, -aufbereitungund -verteilungDie Einhaltung einer qualitativ hoch-wertigen Trinkwasserversorgungbeginnt beim Gewässerschutz (Ab-wasserentsorgung der Kommunenund Industrie) und dem Schutz derTrinkwasserressourcen (Wassergesetzeder Länder, wasserrechtliche Geneh-migungsverfahren). Das Rohwasserwird aus Grund-, Oberflächen- undQuellwasser gewonnen. Grundwasserist ,unterirdisches Wasser’ und ent-steht durch Niederschlagswasser. DieQualität wird durch die Bodenschich-ten, durch die es versickert, entschei-

dend beeinflusst. Kalkböden machendas Wasser ,hart’ (hoher Gehalt angelöstem Kalziumhydrogenkarbo-nat), bei intensiv genutzten landwirt-schaftlichen Flächen gelangt vielNitrat (Gülleeintrag) in das Grund-wasser. Oberflächenwasser wird ausFlüssen (Ruhr, Rhein), Seen (Boden-see) und Talsperren (Harz, Sachsen,Sauerland) gewonnen. Flusswassermuss grundsätzlich vorgereinigt wer-den. Es wird mittels Uferfiltrationdem Grundwasser zugeführt unddann als Rohwasser gewonnen.Das Rohwasser wird in den Wasser-werken zu Trinkwasser aufbereitet.Dabei können zahlreiche Verfahrenzum Einsatz kommen: physikalische(Flockung, Filtration, Adsorption etc.)und chemische (Fällung, Enthärtung,Desinfektion etc.). Die öffentlichenWasserversorger speisen jährlich etwa5,5 Mrd. m3 Trinkwasser in die Vertei-lernetze. Dieses Wasser ist bei Einspei-sung mikrobiologisch einwandfrei.Im Verteilernetz (Rohrleitungen undSpeicherbehälter) kann das Trinkwas-ser aber mit Keimen kontaminiertwerden und deshalb wird es dort eng-maschig mikrobiologisch überwacht.

Wie die Keime ins TrinkwassergelangenDas Verteilernetz zwischen Wasser-werk und Hausanschluss ist nie voll-ständig dicht, die Wasserverluste lie-gen in Deutschland bei etwa neunProzent (im internationalen Ver-gleich ein guter Wert). Trinkwassertritt aus und geht verloren, über die

Wasserbrücken wandern Keime ein.Zur Kontamination des Trinkwasserskommt es auch bei Rohrbrüchen undRohrarbeiten oder bei Überschwem-mungen und Staunässe. Bei letzte-ren kann Schmutzwasser von außenin die Leitungen gedrückt werden. InTrinkwasserspeichern (Turm-, Hoch-oder Tiefbehältern) können Keime,meist einzelne oder wenige Arten,zu dichten Rasen aufwachsen (Bio-film). Im Ergebnis wird die Hausin-stallation über das Verteilernetz alsoständig mit Keimen ,beliefert’. DieKeimfracht ist zwar gering und un-gleichmäßig, aber das Hausinstalla-tionssystem sammelt diese Keimeund bietet ihnen Möglichkeiten, sichanzusiedeln und zu vermehren.

TrinkwasseruntersuchungenSchnittstelle für die Verantwortlich-keiten für die Trinkwasserqualität istdie Übergabestelle, in der Regel istdas die Wasseruhr. Davor sind die Was-serwerke, danach ist der Inhaber derHausinstallation verantwortlich. DerInhaber hat die Trinkwasserunter-suchungen zu veranlassen, bei öffent-lichen Gebäuden ist das Gesundheits-amt zuständig. Bei Verdacht auf Ge-sundheitsrisiken kann das Gesund-heitsamt jederzeit und überall Trink-wasseruntersuchungen anordnen.Die allgemeinen Anforderungen andie Trinkwasserqualität sind in den§§ 5 und 7 der TrinkwV 2001 geregelt:§ 5 (2): Im Wasser für den menschlichenGebrauch dürfen die in Anlage 1 Teil Ifestgesetzten Grenzwerte für die mi-

krobiologischen Parameter nicht über-schritten werden. Diese Parametersind Darmkeime (Tab. 4). Escherichiacoli überlebt außerhalb des Darmesnur kurze Zeit: Er zeigt eine frischefäkale Verunreinigung an. Entero-kokken sind dagegen widerstands-fähig gegenüber Trockenheit undChlor und zeigen auch länger zurück-liegende fäkale Verunreinigungen an.Coliforme Keime kommen zum Teilauch außerhalb des Darms in feuch-ter Umgebung vor. Sie sind ein Indi-kator für die allgemeine Wasserqua-lität und für eine mögliche fäkaleVerunreinigung. Da bei Nachweis von Darmkeimenim Trinkwasser Folgen für die mensch-liche Gesundheit zu befürchten sind,ist ein positiver Befund unverzüglichdem Gesundheitsamt zu melden,Verstöße sind strafbewehrt (§ 24,1).§ 7: Im Wasser für den menschlichenGebrauch müssen die in Anlage 3festgelegten Grenzwerte und Anfor-derungen für Indikatorparametereingehalten sein. Neben chemischenund physikalischen sind dort auchdrei mikrobiologische Parameteraufgeführt (Tab. 4). Die Formulie-rung „ohne anormale Veränderung“bei der Gesamtkeimzahl berücksich-tigt die Tatsache, dass der Keimge-halt von örtlichen Gegebenheitenabhängig ist. Trinkwasser muss freisein von Krankheitserregern, ist aberniemals keimfrei (steril).Der Parameter Clostridium perfringens(s. auch Tab. 3) muss nur bestimmtwerden, wenn das Trinkwasser von

Tabelle 3: Auswahl von humanpathogenen Keimen, die im Wasser und Boden vorkommen. Mit Ausnahme von Pseudomonas und Burkholderia

ist ihr Nachweis meldepflichtig.

Keim Vorkommen Erkrankung Übertragungswege

Vibrio cholerae durch Stuhl kontaminiertes Süß- und Cholera Trinkwasser, Brackwasser (v. a. in Indien, Bangladesch) selten Nahrung

Legionella Wasser, Wasserleitungen, Kühltürme Lungenentzündung Aerosolepneumophila (weltweit)

Pseudomonas „Pfützenkeim“; Waschbecken, Infektionen der Atem- und Flüssigkeiten, Aerosole, aeruginosa Beatmungsschläuche, Inkubatoren Harnwege, Haut, Wunden Kontakt

etc., auch in Desinfektionsmitteln

Burkholderia wasserführende Schläuche in Zahn- Atemwege, häufig bei Aerosole, Kontaktcepacia behandlungsstühlen, Vernebler Mukoviszidose

Clostridium im Boden, Staub, Wasser und Gasbrand, Darminfektionen Kontakt mitperfringens Verdauungstrakt von Säugetieren, (feuchtem) Boden

Dauersporen (weltweit)

Leptospiren Niere von Ratten und Haustieren, werden über das Blut werden alle Haut- und Schleimhaut,mit Urin ausgeschieden (weltweit) Organe befallen, Kontakt mit Wasser

10 % Letalität

Oberflächenwasser stammt oder vonWasser, das durch Oberflächenwasserbeeinflusst ist (Uferfiltration, s. o.).Er ist ein Indikatorparameter für dieLeistung der Trinkwasseraufbereitungzur Elimination von Cryptosporidenund Giardien und deren Dauerzysten.Bei der Durchführung von Bepro-bungen der Hausinstallation gibt esUnterschiede, bedingt durch unter-schiedliche Fragestellungen. DasWasserwerk interessiert sich nicht fürdie mikrobiologische Beeinflussungder Wasserqualität durch die Haus-installation, sondern nur für dieWasserqualität im Verteilernetz. DerInhaber einer Hausinstallation musshingegen die Trinkwasserqualität anden Entnahmestellen für den Ver-braucher einhalten.Das Vorgehen bei Netzproben durchdas Wasserwerk sieht folgender-maßen aus: mehrmaliges Öffnen undSchließen des Kaltwasserhahns, umAblagerungen auszuspülen, dannAbflammen und Ablauf bis zur Tem-peraturkonstanz des Wassers (bis zufünf Minuten und länger), dann ersterfolgt die Probennahme. Verbrau-cherproben werden dagegen direktohne Vorlauf entnommen (Kalt- undWarmwasser). Die Frage „Perlatorendranlassen oder abschrauben?“ wirdvon den zuständigen Behörden bun-desweit uneinheitlich beantwortet.Die Häufigkeit der Trinkwasserunter-suchung richtet sich nach den Ab-gabemengen, es gibt routinemäßigeund periodische Untersuchungen. Beieinem Wasserverbrauch zwischen drei

1 Mit dem Begriff „Keime“ sind hier einzelligeLebewesen gemeint, die zu den Bakterienoder Urtierchen (Protozoen) gehören.

2 Humanpathogen heißt, dass diese Keimebeim Menschen Erkrankungen hervorrufen.

3 Methicillin oder multiresistente Staphylococ-cus aureus Stämme treten vermehrt in Ge-sundheitseinrichtungen auf und stellen we-gen ihrer ausgeprägten Resistenz gegenüberAntibiotika ein Problem dar.

4 Übertragung von Keimen aus Fäkalien überdie Hände zum Mund

5 Enterotoxin (Darmgift) bildende Escherichiacoli Stämme

6 Enteroinvasive Escherichia coli dringen in dieSchleimhautzellen des Darms ein und breitensich dort aus.

7 Protozoen können sich asexuell durch Teilungund sexuell vermehren. Oozysten sind Dauer-formen, die durch die Befruchtung zweierGeschlechtszellen entstehen.

8 Ein Reservoir ist ein Lebensraum, in dem einbestimmter Keim dauerhaft vorkommt.

9 Unter dem Begriff „Coliforme“ fasst manBakterien zusammen, die sich im Labor nurschwer von Escherichia coli abgrenzen lassen:Enterobacter aerogenes ist ein Zwillings-bruder von E. coli, der auch im Boden weit-verbreitet ist.

10 Bei Anwendung des alten Verfahrens nachDEV gelten die alten Richtwerte als Grenz-werte; 20 KBE/ml bei 22 °C.

11 Siehe 10; 100 KBE/ml bei 36°C12 Untersuchung ist nur für Wasserwerke vorge-

schrieben, wenn Oberflächenwasser gewon-nen wird.

13 Enteropathogen heißt, dass diese KeimeDarmerkrankungen hervorrufen. Beispielesind ETEC und EIEC aus Tab. 2.

14 Das sind Viren, die coliforme Keime (s. Anm. 9) befallen.

15 Humanpathogene Viren sind in dieser Arti-kelserie nicht berücksichtigt. Enteropatho-gene Viren verbreiten sich in Gesundheits-und Gemeinschaftseinrichtungen leicht durchfäkal-orale Übertragung und lösen epide-mieartig Durchfallerkrankungen aus, BeispielNorwalk-Virus (meldepflichtig).

Tabelle 4: Mikrobiologische Parameter der Trinkwasserverordnung 2001

Parameter Grenzwert Nachweismethode

§ 5 Anlage 1 Teil I

Escherichia coli 0 in 100 ml ISO 9308-1Coliforme9 Keime 0 in 100 ml ISO 9808-1Enterokokken 0 in 100 ml ISO 7899-2

§ 7 Anlage 3

Koloniezahl 22 °C, 72 h ohne anormale Veränderung EN ISO 622210

Koloniezahl 36 °C, 48 h ohne anormale Veränderung EN ISO 622211

Clostridium perfringens12 0 in 100 ml Anlage 5, m-CP-Agar

§ 20 auf Anordnung der zuständigen Behörden

Salmonellen keine AngabePseudomonas aeruginosa keine Angabe EN ISO 12780Legionellen keine Angabe ISO 11731 Teil 2enteropathogene E. coli13 keine AngabeCryptosporidium parvum keine Angabe DVGW EmpfehlungGiardia lamblia keine Angabe DVGW EmpfehlungColiphagen14 keine Angabeenteropathopgene Viren15 keine Angabe

empfiehlt es sich, die konkretenZapfstellen und den Umfang der Un-tersuchungen mit dem zuständigenGesundheitsamt schriftlich festzu-legen. Die mikrobiologischen Para-meter für die routinemäßige und die periodische Untersuchung sind in der Anlage 4, Teil I, festgelegt:• routinemäßige Parameter sind -

Gesamtkeimzahl (KBE) bei 20 °Cund 36°C und die Bestimmung von Escherichia coli und der coli-formen Keime

• periodische Parameter sind Entero-kokken und Legionellen, letzterenur in zentralen Erwärmungsanla-gen (Anm. der Verfasser: Was beilangen Warmwasserleitungen nichtsinnvoll ist, hier sollten auch dieZapfstellen untersucht werden).

Wichtig: Werden an der Zapfstelle mitdem Trinkwasser Krankheitserregerabgegeben, haftet in jedem Fall derInhaber. Er kann sich nicht daraufhinausreden, alle vorgeschriebenenUntersuchungen ordnungsgemäßdurchgeführt zu haben. Er trägt dieVerantwortung für die Einhaltungder Trinkwasserqualität an der Zapf-stelle (§ 4,2). In Gesundheitseinrich-tungen ist die Anlage zu Ziffer 5.6der RKI-Richtlinie Krankenhaus-hygiene und Infektionsprävention zu beachten. Diese legt halbjähr-liche, erweiterte Untersuchungen(Trinkwasser-Vorratsbehälter, -Be-handlungsanlagen, Dialysegeräte,Zahnbehandlungseinheiten u. a.) auf Escherichia coli, Legionellen undPseudomonas aeruginosa fest. ■

und 1.000 m3 pro Tag sind pro Jahrvier routinemäßige und eine periodi-sche Untersuchung vorgeschrieben.Für alle Gesundheitseinrichtungen

Serie – Teil 2: Humanpathogene Keime im Trinkwasser von Hausinstallationssystemen – Die Hausinstallation als Keimreservoir

Wo Keime reiche Blüten treiben

Mit Inkrafttreten der neuen Trink-wasserverordnung (TrinkwV 2001)am 1. Januar 2003 wird erstmalsauch der Einfluss der Hausinstalla-tion auf die Trinkwasserqualitäterfasst. Die an den Zapfstellen er-mittelten Keimzahlen und -artensind oft Auslöser für kurzfristigeSanierungsmaßnahmen. Nicht alleAngebote des Marktes führen zumgewünschten Erfolg. Wichtig ist, das Problem genau zu analysieren.Die vorliegende dreiteilige Artikel-serie vermittelt Grundlagen fürEntscheider in Verwaltung, Technikund Fachbetrieben. Im ersten Teilwurden mikrobiologische Grund-lagen vermittelt und Kontamina-tionsgefahren für das Wasser aufdem Weg von der Gewinnung biszum Verbraucher beschrieben. Der zweite Teil widmet sich denmikrobiologischen Problemen in der Hausinstallation.

Dr. Kurt Kaehn, Dr. Jürgen Nippa

Schon bevor in einem Neubau das erste Mal Trinkwasser aus

einer Armatur fließt, ist das Wasser-leitungssystem mit einer Vielzahl von Boden- und Staubkeimen kon-taminiert.

BesiedelungWährend der Bauphase kommt esregelmäßig zum Keimeintrag, weilfür die Lagerung und Montage von Trinkwasserleitungen keinebesonderen Schutzmaßnahmenergriffen werden oder zur Dichte-prüfung mit Baustellenwasser ab-gedrückt wird.Erfolgt die Dichteprüfung nachBaufortschritt abschnittsweise, bleibt kontaminiertes Wasser in den Leitungsrohren für lange Zeitstehen. Darin wachsen und vermeh-ren sich Mikroorganismen, die inStaub, Erde und Wasser reichlich

Nahrung vorfinden (abgestorbenePflanzenteile, Blütenstaub, Salze).Bakterien können fast alle organi-schen Substanzen verwerten, auchWeichmacher aus Kunststoffrohrenoder Fette und Pflanzenfasern ausDichtungsmaterialien. Hinzu kommt,dass viele Bakterien ihre Energiedurch Reduktions-Oxidations-Reak-tionen von anorganischen Substan-zen (z. B. Eisen) gewinnen und dieim Wasser gelöste Kohlensäure alsKohlenstoffquelle zum Wachstumnutzen. Bereits in der Bauphasekann sich so in den Wasserleitungenein Biofilm ausbilden.Trinkwasser verlässt das Wasser-werk praktisch keimfrei. Auf dem

Weg zum Verbraucher kommt esjedoch im Verteilernetz zur Kon-tamination (siehe Teil 1 in KTM-Ausgabe 1–2/2004). Daher ist dasWasser, welches die Wasseruhrpassiert und damit aus dem Verant-wortungsbereich des Wasserver-sorgers in den des Hauseigentümersübertritt, in geringem Umfang mitKeimen belastet. Nur bei Über-schwemmungen, Rohrbrüchen etc.kann die Keimzahl kurzzeitig starkerhöht sein.Die Überwachungsbehörden warnendann in den betroffenen Gebietenvor dem Genuss nicht abgekochtenTrinkwassers. Die Keime sind jedochin der Hausinstallation angekom-

Warmwasser-Verteilerbalken: Die abgehenden Leitungsstränge wurden zurückgebaut,

aber der Verteilerbalken hat jetzt großes Totvolumen mit Temperaturzonen von 60 °C (links)

bis handwarm (rechts).

Auszug aus 3/04

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men. Hier werden sie nur zum Teilbis an die Zapfstelle durchgereicht.Viele Keime besiedeln die Leitungs-rohre, haften am Biofilm und wirkenan dessen Aufbau mit.Eine regelmäßige Eintrittspforte fürKeime sind die Wasserentnahme-stellen. Da hier Keime von außen in das Leitungssystem eindringen,spricht man von retrograder Konta-mination. Häufige Ursachen für dieretrograde Kontamination sindSpritzwasser aus dem Siphon undaus verschmutzten Waschbecken,Berühren des Auslaufs mit denHänden und das Blankputzen vonArmaturen mit schmutzigen Putz-tüchern (Bad, Toilette, aber auchKüche).Lange Stagnationszeiten (überNacht, Wochenenden, Urlaub) in den Zuleitungen zu solchen Ent-nahmestellen können zu hohenKeimkonzentrationen führen. Da in vielen Auslaufarmaturen Kalt-und Warmwasserstrang überbrücktwerden, kommt es bei Benutzungnach Stagnationszeiten leicht zueinem wechselseitigen Übertritt von Keimen.

BiofilmBiofilme sind in der Natur weit ver-breitet, weil sich Mikroorganismenbesonders gerne auf festen Ober-

flächen ansiedeln, die mit Wasser inBerührung stehen: im Uferbereichauf Steinen, Felsen und Pflanzen-teilen, in Wasserleitungen an denInnenwänden der Rohre, besonderswenn diese mit Inkrustierungen(Kalkablagerungen) überzogen sind. Viele Mikroorganismen lebennicht ,frei’ auf diesen Grenzflächen.Sie sind eingebettet in eine gel- oder schleimartige Grundsubstanz,die sie selbst bilden. Die Grund-substanz und die darin oder darauflebenden Mikroorganismen be-zeichnet man als Biofilm.Die Grundsubstanz allein wird alsextrazelluläre polymere Substanz(EPS) oder auch als Matrix bezeich-net. Sie ist stark wasserhaltig undbesteht hauptsächlich aus langket-tigen Zuckermolekülen (Polysaccha-riden); daneben kommen auchEiweiße (Proteine) vor. Die einzel-nen Bausteine einer Kette könnenunterschiedlich miteinander ver-knüpft und zusätzlich durch kurzeSeitenketten (z. B. Essigsäure,Kohlensäure) modifiziert sein.Daraus resultieren verschiedeneBiopolymere (Dextran, Cellulose,Alginat u. a.), die gemeinsam dieGrundsubstanz eines natürlichenBiofilms bilden. Die Mikroorganis-men sind in der Grundsubstanz nicht gleichmäßig verteilt, sondern

bilden häufig Zellnester, in denendie Bakteriendichte sehr hoch seinkann (> 107 Keime/ml).Ein Biofilm ist eine dynamischeStruktur. Es finden ständig Auf- und Abbauvorgänge statt. NeueMikroorganismen werden sesshaft,andere werden in abgelösten Bio-filmfragmenten vom Wasserstromabgetragen. Den Mikroorganismenbietet ein Biofilm viele Vorteile. Sie profitieren gegenseitig von ihren Stoffwechselleistungen undleben dort in einer symbiotischenGemeinschaft. Nachdem Bakterieneinen Biofilm aufgebaut haben,siedeln sich auch Protozoen (Urtier-chen) an, die räuberisch leben undsich von den Bakterien ernähren.Biofilme in Wasserleitungssystemensind nicht nur aus gesundheitlicherSicht unerwünscht, sie können auchtechnische Probleme verursachen:• Biofilme erhöhen den Reibungs-

widerstand und erzeugen inRohrleitungen einen Druckverlust,Kühlkreisläufe verlieren an Wir-kung.

• Biofilme wirken als Isolierschichtbei der Wärmeübertragung inWärmetauschern: Überhitzung.

1 Infektion durch die in stationärenEinrichtungen verbreiteten Anti-biotika-resistenten Krankheits-erreger

2 Statt Sporen werden so genannteVBNC-Formen (viable but notculturable) gebildet.

3 Makrophagen sind Fresszellen, sie kommen überall im Körpervor. In einigen Organen haben sie spezielle Merkmale undNamen.

4 Es wird geschätzt, das in derBundesrepublik Deutschlandjährlich 7.000 bis 12.000 Men-schen erkranken.

5 Koloniebildende Einheiten: Das sind die auf einer Agarplatteausgezählten Einzelkolonien, die aus einem oder mehrerenEinzelkeimen hervorgegangensein können.

6 Trinkwasserkommission desUmweltbundesamt

7 Jede Auflistung muss wegen der vielen Möglichkeiten immerunvollständig bleiben.

Stillgelegte Dusche: Hier wird schon seit Jahren nicht mehr geduscht, die Totleitungen

liegen unter Putz.

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• Biofilme verändern lokal dieKonzentration an Sauerstoff, das Redoxpotenzial und denSalzgehalt; Korrosionsprozessewerden gefördert.

Typische fakultativ humanpatho-gene Bakterien in Biofilmen vonWasserleitungen sind Legionellen,Pseudomonaden, atypische Myco-bakterien und Acinetobacter.Legionellen können schwere Lun-genentzündungen hervorrufen,Pseudomonaden sind Erreger vieler nosokomialer1 Infektionen(Atem- und Harnwege, Wunden,Hornhaut u. a.), atypische Myco-bakterien infizieren besonders im-munsupprimierte Patienten undAcinetobacter verursacht Atem- und Harnwegsinfektionen. Legio-nellen und Pseudomonaden sindProblemkeime in vielen Hausinstal-lationen und häufiges Ziel von Des-infektionsmaßnahmen.

LegionellenLegionellen kommen mit dem Kalt-wasser in Hausinstallationssysteme.Sie sind bewegliche Stäbchenbak-terien, die Dauerformen2 bildenkönnen. Wegen hoher Nährstoff-ansprüche müssen sie sich als Para-siten in fremden Zellen vermehren.Im Biofilm benutzen sie dazu vor-zugsweise Amöben (Wechseltier-chen), bei Lungeninfektionen zu-nächst die Alveolar-Makrophagen3.Um sich zu vermehren, lassen sichLegionellen zuerst einmal vonAmöben fressen (phagozytieren).Die Amöbe umfließt dabei ihreBeute und nimmt sie in ein Bläschen(Phagosom) auf, welches normaler-weise bald mit einem Lysosom(einem Bläschen, das Verdauungs-enzyme enthält) verschmilzt.Legionellen haben jedoch die Fähig-keit, die Verschmelzung von Phago-som und Lysosom zu verhindern und entgehen so der Verdauung. Sie funktionieren im Gegenteil dasPhagosom zu einer Vermehrungs-vakuole um, in der sie sich schnellteilen. Die Vermehrungsvakuole füllt die Amöbe bald ganz aus.Wenn sie schließlich platzt, wird die Amöbe zerstört, und es werdenHunderte von Legionellen freige-setzt.

Enthielt die Amöbe zusätzlicheVermehrungsvakuolen, werden auch intakte, mit Legionellen ge-füllte Vakuolen frei. Amöben zei-gen im Vergleich zu Bakterien eineerhöhte Resistenz gegenüber Chlor.Daher können Legionellen ge-schützt in Amöben Desinfektions-maßnahmen überleben. Fehlen ineinem Biofilm zeitweise geeigneteProtozoen zur Vermehrung, per-sistieren Legionellen mit Hilfe ihrer Dauerformen.Legionellen verursachen schwereLungenentzündungen4 und sindwegen ihrer intrazellulären Lebens-weise nur schwer zu bekämpfen. Der Erregernachweis ist melde-pflichtig. Die Übertragung erfolgtausschließlich durch Aerosole, dabeikönnen auch intakte Phagosomenmit bis zu 20 Legionellen inhaliertwerden. Anfällig sind besondersPersonen mit geschwächter Immun-abwehr, wie sie in Krankenhäusern,Altenheimen, der mobilen Pflege,Seniorenwohnanlagen und sozialenEinrichtungen regelmäßig anzutref-fen sind. Trinkwasserbefunde fürLegionellen sind nach Exner (1990)folgendermaßen einzuschätzen:• Kleiner 100 KBE5 pro Liter

geringes Infektionsrisiko.• Kleiner 10.000 KBE pro Liter

potentielles Infektionsrisiko: Esbesteht Handlungsbedarf.

• Größer 10.000 KBE pro Literakutes Infektionsrisiko:Sofortmaßnahmen notwendig.

Wichtig: Der Volumenbezug beimNachweis von Legionellen kann von Labor zu Labor unterschiedlichsein. Die obigen Angaben beziehensich auf 1.000 ml (1 Liter), üblich istauch ein Bezug auf 100 ml odereinen Milliliter (2.500 KBE/l = 250 KBE/100 ml = 2,5 KBE/ml)! Das Probevolumen, aus dem die KBE bestimmt werden, sollte 100 ml betragen, damit hin-reichende Genauigkeit erzieltwerden kann. Zur Probennahmesiehe Teil 1 in der KTM-Ausgabe1–2/2004.

Pseudomonas aeruginosaPseudomonas aeruginosa ist einbewegliches Stäbchenbakterium, das ohne Sauerstoff nicht leben

kann (obligat aerob) und sich durch Anspruchslosigkeit und aus-geprägte Antibiotikaresistenz aus-zeichnet. Man findet es überall dort, wo Feuchtigkeit und ge-nügend Sauerstoff vorhanden sind(Waschbecken, Toiletten, Bäder,Beatmungsgeräte, Inkubatoren,Achselhöhlen, Leistenbeugen etc.).Über den Weg der retrogradenKontamination gelangt Pseudo-monas aeruginosa immer wieder in die Wasserleitungen. Im ange-lieferten Trinkwasser ist der Keimnur sehr selten anzutreffen.Pseudomonas aeruginosa bildetAlginate und ist ein ausgezeich-neter Produzent von Biofilm. Gegen Chlor zeigt der Keim einerelativ hohe Resistenz: 0,3 mg freies Chlor pro Liter, eingehalten an den Zapfstellen, über einenZeitraum von mehreren Monatenführten zum Erfolg.Pseudomonas aeruginosa ist häufigan eitrigen Wundinfektionen be-teiligt (Kennzeichen: grünlicherEiter, typischer Geruch), die schlechtheilen. Einmal in die Wunde ge-langt, lässt er sich von anderenEntzündungskeimen in der Wundenicht verdrängen, sondern ,erobert’die Wunde nach einiger Zeit. Wun-den sollten daher nicht mit unste-rilem Leitungswasser gewaschenoder ausgespült werden (abgesehendavon ist Trinkwasser rechtlich einLebensmittel und kein Medizin-produkt oder Arzneimittel).Pseudomonas aeruginosa ist keinParameter der routinemäßigen oder periodischen Trinkwasser-untersuchung (siehe Teil 1 in KTM1–2/2004). Beim Nachweis ist pro-blematisch, dass die tatsächlicheKeimkonzentration schlecht mit den ausgezählten koloniebilden-den Einheiten (KBE) korreliert. Trotzniedriger Koloniezahlen kann dieKeimkonzentration hoch sein.Die Problematik kann daher leichtunterschätzt werden. Es wurdenachgewiesen, dass bis zu 40 % der Infektionen mit Pseudomonas im Krankenhaus mit einer Konta-mination der Wasserleitungenassoziiert sind. Der Nachweis vonPseudomonas aeruginosa weist nach Meinung von Experten auf

eine ernsthafte Verschlechterung der Trinkwasserqualität hin.Die Trinkwasserkommission6

hatte daher in der Vergangenheitempfohlen, dass in öffentlichenEinrichtungen das Trinkwasser auch regelmäßig auf Pseudomonasaeruginosa untersucht wird: In 100 ml Probevolumen darf der Keim nicht nachweisbar sein.

Gefahrenstellen in der Hausinstallation7

Trinkwasserleitungen großer Ge-bäude (neben Einrichtungen desGesundheitswesens auch Hotels,Wohnanlagen, Betriebe, Sport- undFreizeiteinrichtungen, öffentlicheGebäude etc.) weisen, spätestenswenn sie einige Jahre in Betriebsind, regelmäßig einen Biofilm auf.Stagnation oder geringe Fließge-schwindigkeiten, raue Oberflächenund Temperaturen zwischen 20

und 40 °C sind ideale Bedingun-gen für das Wachstum von Mikro-organismen und die Ausbildung von Biofilm. Mit diesem Wissenlassen sich die Hauptgefahren-stellen in jeder Hausinstallationauffinden.Totleitungen und -räume, in denen durch WärmekonvektionWasser zirkuliert, sind ein idealesKeimreservoir, aus dem heraus die Wasserleitungen nach Des-infektionsmaßnahmen immerwieder kontaminiert werden. Ein kompletter Rückbau vonTotleitungen ist in der Praxis oft nicht durchführbar. Trotzdemsollten so viele wie möglich ab dem Hauptstrang stillgelegt werden.Bei Neuinstallationen sind über-dimensionierte Rohrdurchmesserund Speicher unbedingt zu ver-meiden (Stagnation bzw. niedrigeScherkräfte). Auch die Standzeit des Wassers in Zisternen für dieNotfallversorgung sollte klar

geregelt sein. Boden und Wände der Zisterne müssen regelmäßiggereinigt und desinfiziert werden.Abwärmespeicher zur Vorwärmungdes Kaltwassers liegen im idealenTemperaturbereich und könnenmassive Biofilme ausbilden. Siemüssen ebenfalls regelmäßig ge-reinigt (Sedimente) und durchHochheizen (empfohlen einmaltäglich auf mindestens 60 °C, DVGW-Regelblatt R551/552) des-infiziert werden.Warmwasserspeicher sollten eineAbgabetemperatur von 60°C ein-halten. Werden in Gesundheits-einrichtungen 55°C unterschritten,sollten begleitende Desinfektions-maßnahmen eingesetzt werden.Häufig unbeachtete ,Daueraus-scheider’ von Keimen sind Enthär-teranlagen und Membranausgleichs-gefäße in Druckerhöhungsanlagen.Die Aerosolbildung (Duschen undSchlupfbrausen an Spülen) lässt sich durch den Einsatz geeigneterDuschköpfe reduzieren oder durch

Krankenhäuser müssen vor allem auf die richtige Installation ihrer sanitären Anlagen achten, damit sich keine Keimherde bilden können. Beim Bau

bis zur Inbetriebnahme erfolgt nicht selten eine massive Initialverschmutzung.

Entfernen der Duschköpfe weit-gehend vermeiden.Bei RLT-Anlagen ist in der Bundes-republik Deutschland die Ent-stehung eines Biofilms und legio-nellenhaltiger Aerosole durch denStand der Technik weitgehendminimiert. Dazu gehören Partikel-filter und Vorwärmeeinrichtun-gen in der Außenluftansaugung,Anfeuchtung durch kondensat-frei dosierten Dampf statt Sprü-hen, Partikelfilter an den Auslass-öffnungen, hygienische Kontrollenjährlich und nach Wartungs- sowieReparaturarbeiten.Therapiewannen und -becken,Warmsprudelbecken (Whirlpools)sowie Geburtswannen sind aushygienischer Sicht äußerst heikelund prinzipiell aufzubereiten. Beiautomatischen Aufbereitungs-anlagen sind die Filterelementeregelmäßig mit Biofilm überzogen,der bei unzureichender Wartung(Reinigung, Desinfektion) starkaufwächst und das Badewassermassiv kontaminieren kann. DieChlorkonzentration im Badewasserreicht nicht aus, um Legionellen und Pseudomonaden in abgeris-senen Biofilmfragmenten abzutöten.An einigen Wannen lassen sich dieLuft- bzw. Wasserstrahlmassage-systeme mit flüssigen Desinfektions-mitteln nur befüllen, aber nichtdurchspülen. Es kann hier zu einerstarken Vermehrung von Pseudo-monaden und Legionellen kommen,weil die mechanische Komponenteder Reinigung fehlt.Warmsprudelbecken erzeugen in erheblichem Ausmaß lungen-gängige Aerosole. Auch eine fäkale Verunreinigung des Wassersund der Umwälzsysteme lässt sichbei Wannen und Becken nicht ver-meiden (inkontinente Patienten/Bewohner, Presswehen bei Ge-bärenden).Es ist ratsam, das Innenleben vonWannen vor der Anschaffung durcheinen Hygieniker in Augenscheinnehmen zu lassen.In Gesundheitseinrichtungen kaummehr anzutreffen (und auch nichttolerierbar) sind WCs, die, zusätz-lich zur Spülvorrichtung für das WC-Becken einen Wasserstrahl zur

An geeigneten

Stellen sollten

im Wasser-

leitungssystem

Injektionsstellen

für Desinfek-

tionsmaßnah-

men vorgesehen

werden.

Körperreinigung bieten. DieseVorrichtungen lassen sich nichtkeimarm halten und verursachenhäufig Harnwegs-, Wund- undScheideninfektionen.Massive Probleme treten auf, wennso genannte Panzerschläuche ver-legt wurden. Das sind kurze (0,3 bis1,5 m) flexible Schlauchleitungen,die innen aus einem elastischenKunststoffrohr (hoher Anteil vonWeichmachern) und außen auseinem Edelstahlmantel bestehen.Verwendung finden sie v. a. beimAnschluss von Sanitäreinrichtungenund an für starre Installationenschwer zugänglichen Stellen.Leider werden sie auch missbräuch-lich eingesetzt, um verbundenlängere Strecken zu überbrücken.Die meisten Weichmacher sindmikrobiell sehr gut abbaubar,weshalb sich in den betroffenen

Panzerschläuchen übermäßig Biofilm bildet. Zusätzlich steht dasWasser in Panzerschläuchen häufiglängere Zeit, sodass hohe Keim-konzentrationen erreicht werden.Der Benutzer stellt beim Öffnen des Wasserhahns schwarze Kunst-stoffpartikel und schleimige Flocken(Biofilmfragmente) fest. Wenn Pan-zerschläuche verwendet werden,sollten diese den Anforderungen des DVGW-Arbeitsblattes W270 und den Empfehlungen der Trink-wasserkommission für Rohre Ein-satzbereich A erfüllen.

Sonstige GefahrenstellenDezentrale Befeuchter gehören zwar nicht zur Hausinstallation, sindwasserhygienisch, aber wegen derstarken Aerosolbildung von Bedeu-tung. Sie werden immer noch häufigmit Leitungs- statt mit Sterilwasser

betrieben, oft in der falschen An-nahme, dass Keime durch den Ultra-schall abgetötet würden. Sind dieGeräte nicht im Einsatz, werden siedaher auch nicht aufbereitet, son-dern auf Gängen und in Abstellräu-men zwischengelagert und bei Be-darf wieder in Betrieb genommen.Die Gefahren, die von Dekorations-brunnen ausgehen, dürften durchdie so genannte Blumenschauepi-demie in den Niederlanden hinrei-chend deutlich geworden sein. Über

200 Personen, die sich kurzzeitig inBrunnennähe aufhielten, atmeten soviel legionellenhaltiges Aerosol ein,dass sie eine schwere Lungeninfek-tion bekamen. Im Biofilm von Brun-nen kommen viele Protozoen vor,was die Vermehrung von Legionel-len stark begünstigt.Problematisch sind auch offeneKühleinrichtungen (Nasskühltürme)in der Nähe von Gesundheitseinrich-tungen. Der Turm ist innen dauer-feucht und von Biofilm überzogen.

Eine Sprinkleranlage verregnet dasaus der Auffangtasse entnommeneWasser über die Kühlschlangen. DieWärme wird über einen ständigenLuftzug, der im Gegenstrom zumverregneten Wasser verläuft, nachoben abgeführt. Dieser Luftzug reißt natürlich viele Wassertröpf-chen mit, sodass aus dem Kühlturmein sattes Aerosol austritt. In derWindfahne einer offenen Kühl-einrichtung werden massiv Keimetransportiert. ■

Eine Messeinrich-

tung für die zen-

trale Trinkwasser-

desinfektions-

anlage unterstützt

die Haustechnik

bei der Über-

wachung und

der Pflege.

Humanpathogene Keime im Trinkwasser von Hausinstallationssystemen – Teil 3

Vielfältige VerfahrenMit Inkrafttreten der neuen Trink-wasserverordnung (TrinkwV 2001)am 1. Januar 2003 wurde erstmalsauch der Einfluss der Hausinstalla-tion auf die Trinkwasserqualitäterfasst. Versäumnisse aus der Ver-gangenheit werden jetzt durch dievorgeschriebenen Trinkwasserunter-suchungen sichtbar und müssendokumentiert und ggf. dem Gesund-heitsamt gemeldet werden. Es ent-steht Handlungsbedarf. Im drittenund letzten Teil dieser Serie geht es um Trinkwasser-Desinfektions-verfahren für die Hausinstallation.

Dr. Kurt Kaehn, K2-Hygieneberatung,

Dr. Jürgen Nippa, fbmt

Dem Arzt Robert Koch (* 1843,† 1910) verdanken wir nicht nur

die ,Lehre von der Entstehung derInfektionskrankheiten durch Spalt-pilze’, sondern auch den ersten ge-sicherten Nachweis eines Krankheits-erregers im Trinkwasser (1884, Cho-lera). Seitdem gehört die Hygiene

des Wassers zu den gesundheits-politischen Zielsetzungen in denIndustrieländern.Eine Keimreduzierung im Trinkwas-ser kann durch mechanische (Filter),physikalische (UV-Strahlung, Wär-me), chemische (Chlor, Ozon) oderelektrolytische (anodische Oxidation)Wirkung erzielt werden. Die Verfah-ren sind entweder lokal (Filter, UV-Strahlung) oder systemisch im ge-samten wasserdurchströmten Lei-tungsnetz (chemische und elektro-lytische Verfahren) wirksam. LokaleMaßnahmen setzen dem Wasserkeine Stoffe zu und haben daherkeine Wirkung auf den Biofilm, mitkeiner Maßnahme werden Keimeund Biofilm in Totsträngen erreicht.Die zulässigen Zugabemengen derDesinfektionsmittel und die Höchst-konzentrationen an den Zapfstellensind in der ,Liste der Aufbereitungs-stoffe und Desinfektionsverfahrengemäß § 11 der Trinkwasserverord-nung 2001, Stand 2003’ aufgeführt(zu beziehen über das Umwelt-

bundesamt, Postfach 33 00 22, 14191 Berlin oder www.bmu.de).

Lokale Maßnahmen:1. FilterFilter für die Keimreduktion werdenheute hauptsächlich als Sterilfilter an den Zapfstellen eingesetzt (end-ständige Filtration). Über Schnell-verschlüsse sind sie einfach undproblemlos anzubringen und auszu-tauschen. Sterilfilter sind als Einmal-produkte oder autoklavierbar zummehrfachen Einsatz erhältlich. Nachder Aufbereitung muss jeder Filterauf Bakteriendichtigkeit geprüft wer-den, die Filterhersteller bieten diedafür notwendigen Geräte mit an.Das Wasser ist unmittelbar nach Pas-sage des Filtermediums (modifizier-tes Nylon oder modifizierte Zellulose)steril. Jedoch kann die Auslassseitedes Filters durch Spritzwasser oderHandberührung kontaminiert sein(Standzeiten der Filter beachten). Bei wöchentlichem Wechsel vonEinmalfiltern entstehen pro Wasser-stelle etwa 1.600 € Kosten pro Jahr. Davon entfallen ca. 1.250 €auf die Filter und 350 € auf Personal-kosten (15 Min. pro Filterwechselinkl. Wege-, Warte- und Dokumen-tationszeit).Für den Dauereinsatz vor Duschenund in der zentralen Trinkwasserver-sorgung werden auch rückspülbareHohlfaser-Filterelemente angeboten. Aus hygienischer Sicht ist der Dauer-einsatz der Hohlfaserfilter im Ge-sundheitsbereich nicht ohne weitereszu empfehlen. Bei Duschen ist derDuschschlauch dem Filterelementnachgeschaltet und kann weiterretrograd kontaminiert (z. B. Pseu-domonaden) werden.Weiter ist nicht klar, wie und wanndie Integrität der Hohlfasern geprüftwerden soll.

2. Ultraviolette StrahlungUV-Strahlung mit einer Wellenlängekleiner 330 nm wirkt bakterizid. Diespektrale Wirkungskurve der Keim-Inaktivierung zeigt bei 260 nm eindeutliches Maximum1. Auch die Ab-sorptionskurve der Nukleinsäuren,aus denen die Erbsubstanz allerLebewesen besteht, zeigt an dieserStelle ein Maximum. Im Gegensatz

Die Diagnose von Wasserkeimen ist ein wichtiger Indikator, um die passenden sowie

rechtzeitigen Hygienemaßnahmen für das Trinkwassersystem auszuwählen.

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DER

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MTAuszug aus 4/04

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pn verlag

dazu weist die Absorptionskurve der Eiweiße hier ein Minimum auf.UV-Strahlung schädigt also in ersterLinie die Erbsubstanz und nicht denZellstoffwechsel. Das bedeutet, dieKeime werden nicht sofort abge-tötet, aber so geschädigt, dass siesich nicht mehr vermehren könnenund schließlich absterben.Zum Absterben muss eine bestimmteMindestenergie (-strahlungsmenge)das einzelne Bakterium treffen. DieEnergiedichte muss dafür mindes-tens 60 mJ/cm2 betragen, sonst fälltder verursachte Schaden zu geringaus und kann von der Zelle repariertwerden2. Die UV-Strahler3 müssensehr nah an das zu behandelndeWasser gebracht werden und dieDicke der Wasserschicht darf nurwenige Millimeter betragen. Häufigist der UV-Strahler deshalb im Was-serstrom angeordnet. Jede Wasser-trübung setzt die Wirksamkeit derUV-Strahler stark herab.Eine UV-Wasserbehandlungsanlageschützt die Hausinstallation vorKeimeintrag, hat aber keinerlei Wir-kung auf schon vorhandenen Bio-film, der auch durch retrogradenKeimeintrag über die ZapfstellenNachschub erhält. UV-Strahler brennen ununterbro-chen und verlieren mit der Zeit anLeistung. Sie müssen dann unbe-dingt ausgetauscht werden, sonstwird die Keimbarriere löchrig und es kann sich im nachgeschaltetenLeitungsnetz ein Biofilm ausbilden.Besonders leicht können Legio-nellen durchschlüpfen, die ja inAmöben verpackt gut abgeschirmtsind (s. Teil 2).Die Standzeit der UV-Strahler ist derentscheidende Faktor für die Be-triebskosten: Sie beträgt ein halbesbis zwei Jahre4. UV-Strahler sindimmer teuer, allein schon, weil sieaus Quarzglas bestehen5 und nur in relativ geringen Stückzahlen ge-fertigt werden. Um UV-Strahlenbesser an geschützte Keime (in einer Wirtszelle oder eingebettet inein abgerissenes Stück Biofilm) her-anzubringen, werden UV-Anlagenauch mit vorgeschalteten Ultraschall-sendern angeboten. Ultraschall (US)zerstört Wirtszellen und lockert dieMatrixsubstanz von Biofilmen.

Systemische Maßnahmen:1. ErwärmungErwärmung des Wassers ist eine ver-breitete Methode gegen keimbelaste-te (Legionellen) Warmwasserspeicherund -leitungen. Sie ist sehr personal-aufwändig und muss in mehr oderweniger regelmäßigen Zeitabständenwiederholt werden. Zusätzlich ist derWasser- und Energieverbrauch hoch– Kosten, die häufig nicht berücksich-tigt werden. Die gewünschte Wirkunggegen Legionellen wird nur erreicht,wenn an allen Zapfstellen eine Aus-lauftemperatur von mindestens 70 °Cfür drei Minuten eingehalten wird.Ältere Installationssysteme könnenaus Sicherheitsgründen (starke Ma-terialbeanspruchung) nicht mit dendazu erforderlichen Vorlauftempera-turen gefahren werden. Mit der Er-wärmung können naturgemäß nurdie Warmwasserstränge und dieArmaturen behandelt werden. HoheLegionellenzahlen werden aber auchregelmäßig in Kaltwassersträngengefunden. Erwärmung führt nurvorübergehend zum Erfolg. Der Bio-film wird nicht beseitigt und ist fürnachfolgende Keime (aus Totleitun-gen oder Frischwasser) ein freiesBiotop mit guten Bedingungen fürWachstum und Vermehrung.

Chlor:Chlor ist mit Abstand das gebräuch-lichste Desinfektionsmittel in derWasseraufbereitung und bei dernachträglichen Desinfizierung vonTrinkwasser. Es wird in großen Men-gen weltweit hergestellt (Vorpro-dukt für die Herstellung von PVC,PU, Waschmittel) und ist relativ bil-lig. Die Begriffe Chlor und Chlorungbezeichnen in der Wasseraufberei-tung unterschiedliche Chlorverbin-dungen und Verfahren:• Chlorgas (chemische Schreibweise

Cl2, chemische Struktur Cl-Cl6)• wässrige Lösung von hypochlori-

ger Säure (H-O-Cl), entsteht beider Einleitung von Chlorgas inWasser

• das Natrium- und Kalziumsalz der hypochlorigen Säure, alsoNatriumhypochlorit Na-O-Cl7 undKalziumhypochlorit Ca(O-Cl)2

• wässrige Lösung von Chlordioxid(O = Cl = O)8

Eine Chlorung des Trinkwassers inHausinstallationssystemen wird nurbei Beanstandung der mikrobiologi-schen Trinkwasserqualität durchge-führt (Ausnahme Therapie- undSchwimmbäder). Die Chlorkonzen-tration kann dabei zeitweise bis auf0,6 mg/l erhöht werden (Norm-bereich 0,1 bis 0,3 mg/ml).Die biozide Wirkung der Chlorungbasiert auf der Bildung von hypo-chloriger Säure und der anschlie-ßenden Freisetzung von atomaremSauerstoff (O). Die Chlorverbin-dungen sind also Oxidationsmittel(Tabelle 1). Atomarer Sauerstoff istaggressiv, er reagiert schnell mit allenorganischen Verbindungen und ver-ändert oder zerstört ihre Struktur(Tabelle 2). Dadurch werden Keimeabgetötet und der Biofilm wird an-gegriffen. Eine vollständige Beseiti-gung des Biofilms wird durchChlorung allerdings nicht erreicht.Einige Keime wie bestimmte Pseudo-monaden, Mycobakterien, Bacil-lussporen, Schimmelpilze und Hefenwerden bei den zulässigen Chlor-konzentrationen nicht vollständigerfasst. Feste und gelöste Chlorsalzesind nicht stabil und verlieren bei La-gerung, insbesondere bei Kontaktmit Luftsauerstoff, schnell an Wir-kung. Der Grund dafür ist die ausge-sprochen starke Tendenz des Chlorszur Disproportionierung. Darunterversteht der Chemiker die Eigen-schaft eines Stoffes, sich selbst gleich-zeitig oxidieren (Aufnahme von Sau-erstoff) und reduzieren (Abgabe vonSauerstoff) zu können.Beispiele:(a) 2 Moleküle hypochlorige Säure

werden zu 1 Molekül Salzsäure(Abgabe von Sauerstoff) und 1 Molekül unterchlorige Säure(Aufnahme von Sauerstoff)2 H-O-Cl → 1 HCl + 1 H-O-Cl = O

(b) 1 Molekül festes Natriumhypo-chlorit nimmt 1 Molekül Sauer-stoff aus der Luft auf und wan-delt sich dadurch in Natrium-chlorat um.1 Na-O-Cl + 1 O2 → 1 Na-O-ClO2

In beiden Fällen tritt Wirkungsver-lust ein, da hypochlorige Säure bzw.deren Salze verbraucht werden.Tabelle 3 gibt einen Überblick über

die Säuren des Chlors. In wässriger Lösungkann jede mit einer an-deren oder sich selbstunter Disproportionie-rung reagieren, dasChlor kann dabei dieungeraden Oxidations-stufen von –1 bis +7 an-nehmen. Die mit Ab-stand stärkste Desinfek-tionswirkung hat diehypochlorige Säure, amstabilsten ist aber diePerchlorsäure (gilt ent-sprechend auch für dieSalze). Das bedeutet, je länger dieLagerzeit und je besser Sauerstoffverfügbar ist, desto höher wird dieKonzentration der unwirksamen Per-chlorsäure oder der Perchlorate unddesto niedriger die Konzentrationder wirksamen hypochlorigen Säureoder der Hypochlorite.Die Wirksamkeit der hypochlorigenSäure ist stark vom pH-Wert desWassers abhängig. Ein Teil der hypo-chlorigen Säure zerfällt (dissoziiert)in positiv geladenen Wasserstoff und in das Anion der hypochlorigenSäure9 (c):

(c) HOCl →← H+ + OCl-

Die biozide Wirkung des Anions istderjenigen der Säure weit unter-legen (30 bis 200 mal schwächer). Beieinem pH-Wert von 7,25 ist die Kon-zentration des Anions (OCl–) und derSäure (HOCl) gleich. Mit steigendempH-Wert (alkalischer Bereich) ver-schiebt sich das Gleichgewicht (c)nach rechts, die Konzentration derSäure nimmt ab und die des Anions

nimmt zu. Bei sinkendem pH-Wert(sauerer Bereich) ist es umgekehrt.Zwei Zahlenbeispiele: Bei pH = 8 istdie Konzentration der wirksamenSäure etwa 9 mal kleiner als die Kon-zentration des unwirksamen Anions,bei pH = 6 dagegen etwa 40 mal sogroß. Für die Praxis ist das von Be-deutung, denn zwischen den pH-Wer-ten 6 und 8 ändert sich das Konzen-trationsverhältnis um den Faktor 360.Die Gesamtkonzentration von Anionund Säure bezeichnet man als ,freiesChlor’. Organische Stoffe (z. B. Schweißund Urin in Badewasser) bilden mitChlor durch Substitutionsreaktionenan Stickstoff- und KohlenstoffatomenChloramine und Chlormethane (,ge-bundenes Chlor’). Chloramine sindwenig wasserlöslich und flüchtig, sieergeben den typischen Hallenbad-geruch. Chlormethane sind augen-reizend und wirken kanzerogen.

Anodische Oxidation:Die anodische Oxidation ist ein Elek-trolyseverfahren, mit dem hypochlo-

rige Säure im Trinkwas-serstrom permanentfrisch hergestellt wird.Die ,freie Chlor’-Konzen-tration wird zwischen0,1 und 0,3 mg/l gehal-ten. Für die Elektrolysemuss das Wasser ausrei-chend gechlort sein.Reicht der Chlorgehaltnicht aus, wird eineKochsalzlösung (NaCl)zudosiert. Die beidenElektroden sind imWasserhauptstrom oderin einem Bypassstrom

angeordnet, die Polung (Anode/Kathode) wird zur Vermeidung vonAblagerungen (Gefahr der Über-spannung) periodisch gewechselt.Nach Anlegen einer Klemmspannungfließt im Wasser zwischen den Elek-troden ein Ionenstrom.An der Anode werden die Chlorid-anionen (Cl–) des Kochsalzes undChlor aus organischen Verbindungen(,gebundenes Chor’) zu Cl2 oxidiert(hier die Abgabe von Elektronen (d)),an der Kathode wird Wasser redu-ziert (hier Aufnahme von Elektronen(e)). Durch Mischung der anodischenund kathodischen Wasserströme ent-steht hypochlorige Säure (f).

(d) 2 Cl- – 2 e → Cl2 (Anode)(e) 2 H2O + 2 e → H2 + 2 OH-

(Kathode)(f) Cl2 + 2 OH- → HOCl + Cl- + OH-

Ist das Trinkwasser ab Wasserwerkgechlort und wird zusätzlich Chlorzugemischt, um die Chlorzehrungauszugleichen, dann ist die Aktivie-

Chlorverbindung Reaktionsprodukte mit Wasser (H2O) chemische Reaktion

Chlorgas (molekulares Chlor) hypochlorige Säure und Salzsäure Cl2 + H2O →

← HOCl + HCl

Chlordioxid ist im Wasser als Gas gelöst und wirksam oxidiert gezielt die Aminosäuren Cystein, Tyrosin, Tryptophan und Phenylalanin in Eiweißen, Oxidation von Kohlehydrat-fasern führt zur Hydrolyse

Natriumhypochlorit Hypochlorige Säure und Natronlauge NaOCl + H2O →← HOCl + NaOH

Kalziumhypochlorit Hypochlorige Säure und Kalziumhydroxit Ca(OCl)2 + 2 H2O →← HOCl + Ca(OH)2

Hypochlorige Säure bei Kontakt mit organischen Stoffen bildet HOCl →← O + HCl

sich atomarer Sauerstoff und Salzsäure

Tabelle 1: Desinfektionsmittel auf Chlorbasis sind Oxidationsmittel.

Proben belegen das Vorhandensein von Erregern: Eine vollständige Beseitigung

des Biofilms wird durch Chlorung allerdings nicht erreicht. Einige Keime werden

bei den zulässigen Chlorkonzentrationen nicht vollständig erfasst.

fang der 1980er Jahre am JointInstitute for Nuclear Research inDubna (Russland) entwickelt. Deranodische und kathodische Wasser-strom bleiben durch ein kristallinesDiaphragma getrennt. Zur Trink-wasserdesinfektion wird nur dieanodische Wasserfraktion genutzt,die kathodische wird verworfen.Die anodische Wasserfraktion ent-hält neben hypochloriger Säure noch andere oxidierend wirkendeSubstanzen wie Sauerstoff, Was-serstoffperoxid und Ozon. Kurz-lebige Sauerstoffradikale11 gelan-gen nicht ins Trinkwasser, da dieElektrodiaphragmalyse nicht wie die anodische Oxidation in dasWasserleitungssystem integriert ist.

Die Anlagen produzieren aus ver-dünnter Kochsalzlösung (NaCl)Anolyt12 in einen Vorratsbehälter,aus dem die Lösung über eine Injek-tionsstelle konzentrationsgesteuertin den fließenden Wasserstrom ge-pumpt wird.Zusammensetzung und pH-Wert des Anolyts können in unter-schiedlichen Reaktionsmodulenvariiert werden. Je nach entstehen-der Menge wird der Wasserstoff entweder aus dem Elektrolyse-modul direkt abgeleitet oder erverflüchtigt sich bei der Zwischen-lagerung des Anolyts im Vorrats-behälter. Anolyt hat ein breitesWirkungsspektrum gegen Bakterien,Viren und Pilze. ■

1 Eine UV-Strahlung kleiner 290 nm wird vom Ozon in der Atmosphäre absorbiert und erreicht normalerweise nicht dieErdoberfläche.

2 Alle Lebewesen verfügen über einen Satz von Reparaturenzymen, die fehlerhafte oder beschädigte Erbsubstanz (DNS)reparieren. Ohne sie würden sich in der Nachkommenschaft Fehlfunktionen häufen, deren Menge mit dem Leben baldnicht mehr vereinbar wäre.

3 Prototyp ist die Quecksilber-Niederdruckdampflampe, die eine starke Emissionsbande bei 254 nm besitzt.4 Ein Jahr hat 8.760 Betriebsstunden.5 Zur Erinnerung: Normales Glas (Glühbirne, Fensterglas) ist für UV-Strahlung undurchlässig.6 Chemische Zeichen für Atome: Cl = Chlor, H = Wasserstoff, O = Sauerstoff, Na = Natrium, Ca = Kalzium, C = Kohlenstoff,

R1, 2 bezeichnet nicht dargestellte Reste eines organischen Moleküls.7 Im Handel sind 13-%ige Lösungen, meist mit Borat gepuffert und pH-Wert um 12, erhältlich.8 Chlordioxid (ClO2) wird wegen der schwierigen Handhabung unmittelbar am Verbrauchsort hergestellt, meist aus

Natriumchlorit (NaClO) und Amidosulfonsäure (HO-SO2-NH2).9 Das Anion (OCl–) der hypochlorigen Säure wird fälschlicherweise oft als Hypochlorit bezeichnet.

10 Wasserstoff steht in der Spannungsreihe rechts von Eisen und Zink, aber links von Kupfer.11 Das sind Os, O2

–, HO2, HO u. a.12 Die technische Bezeichnung der anodischen Wasserfraktion.13 Der pK-Wert einer Säure bezeichnet den pH-Wert, bei dem die Konzentrationen der undissoziierten Säure und seines

negativ geladenen Anions gleich groß sind.

atomarer Sauerstoff vereinfachte chemische Reaktion

schiebt sich zwischen die Atome einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindung, es entsteht ein Alkohol O + C-H → C-O-H

zerstört Kohlenstoff-Doppelbindungen, das Molekül zerfällt in einen O + H2O + R1-CH2-CH=CH-CH2-R2 →Alkohol und ein Aldehyd R1-CH2-CH2OH + O= CH-CH2-R2

Tabelle 2: Reaktionen von atomarem Sauerstoff mit organischem Kohlenstoff

Formel Oxidationsstufe des Chlors Name der Salze pK – Wert13

HCl – 1 Salzsäure Chloride – 6

H-O-Cl + 1 Hypochlorige Säure Hypochlorite 7,25

H-O-ClO + 3 Chlorige Säure Chlorite 2

H-O-ClO2 + 5 Chlorsäure Chlorate 0

H-O-ClO3 + 7 Perchlorsäure Perchlorate – 913 Der pK-Wert einer Säure bezeichnet den pH-Wert, bei dem die Konzentrationen der undissoziierten Säure und seines negativ geladenen Anions

gleich groß sind.

Tabelle 3: Die Säuren des Chlors

rung von gebundenem Chlor zu be-achten, weil dadurch die Korrosionan den Rohrleitungen verstärktwerden kann. Der an der Kathodeentstehende Wasserstoff (H2) mussabgeführt werden, er wirkt korrosivauf Eisen und Zink10. Diese Gefah-renpunkte sind zu beachten, damites nicht nach Inbetriebnahme vonanodischen Oxidationsanlagen zuKorrosionsschäden an der Haus-installation kommt. Die Standzeitder Elektroden ist begrenzt, derAustausch ist teuer und bei denBetriebskosten zu berücksichtigen.

ElektrodiaphragmalyseDie Elektrodiaphragmalyse ist dasneueste Verfahren. Es wurde An-