Vermehrung von Legionellen im Kaltwasser - DVGW-Forschungsvorhaben untersucht
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FORSCHUNG & ENTWICKLUNG
DVGW-Forschungsvorhaben untersucht
Vermehrung von Legionellen
im Kaltwasser
In den einschlägigen Regelwerken zur Trinkwasserversorgung ist festgehalten, dass bei der Entnahme von
Trinkwasser aus dem Leitungsnetz der Temperaturwert von 25 °C maximal 30 Sekunden nach der Öffnung
der Entnahmestelle nicht überschritten werden darf. Die Frage, ob diese 25 °C aus hygienischer Sicht
sicher sind oder nicht, beschäftigt gleichwohl seit geraumer Zeit die Fachwelt und wird dort diskutiert.
Das TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser hat in diesem Zusammenhang im Rahmen eines DVGW-
Forschungsvorhabens (Förder-Nr.: W 201629) mit Laborversuchen sowie Versuchsreihen mit einer
Trinkwasser-Modellinstallation die Vermehrungsansprüche von Legionellen in Kaltwasser untersucht.
von: Dr. Andreas Korth & Dr. Heike Petzoldt (beide: TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser, Außenstelle Dresden)
In den einschlägigen Regelwerken für die ten werden darf; nach DIN EN 806-2 sollte
Trinkwasser-Installationen findet sich der Hin- 30 Sekunden nach dem Öffnen einer Entnah-
weis, dass diese Installationen bestimmungs- mestelle die Wassertemperatur für Kaltwasser-
gemäß zu betreiben sind: So ist z. B nach stellen den Wert von 25 °C nicht übersteigen.
DIN EN 806-5 und DIN 1988-200 eine über
einen längeren Zeitraum (> 7 Tage) nicht ge- Der eindeutige Nachweis, dass die Definitio-
nutzte Trinkwasser-Installation als nicht mehr nen für einen bestimmungsgemäßen Betrieb
bestimmungsgemäß betrieben, und nach VDI/ mit einem Wasserwechsel spätestens alle 3 bis
DVGW 6023 stellt bereits eine Nichtnutzung 7 Tage mit den mikrobiologischen Prozessen
der Installation von mehr als 72 Stunden eine in der Trinkwasser-Installation korrespondie-
Betriebsunterbrechung dar, die es zu vermeiden ren, steht bisher aus. Weiterhin beschäftigt
gilt. Darüber hinaus beinhalten die Regelwerke sich die Fachwelt seit Längerem mit der Frage,
DIN 1988-200 und VDI/DVGW 6023 (04/2013) ob 25 °C aus hygienischer Sicht sicher sind
die Formulierung, dass im Kaltwasser maximal oder nicht. Der Ansatz des DVGW-Forschungs-
30 Sekunden nach Öffnen der Entnahmestelle projektes „Legionellen Kaltwasser“ (Förder-
der Temperaturwert von 25 °C nicht überschrit- Nr.: W 201629) bestand vor diesem Hinter-
grund darin, Grundlagen zu erarbeiten, die zur
Abb. 1: CAD-Zeichnung der Überprüfung der Definition des bestimmungs-
im Rahmen des Forschungs-
gemäßen Betriebes kaltgehender Trinkwasser-
vorhabens verwendeten
Trinkwasser-Modellinstallation Installationen und der maximal 25 °C Wasser-
temperatur herangezogen werden können. Das
Forschungsprojekt fokussierte dabei auf die
Legionellen, da insbesondere für diesen mik-
robiologischen Parameter der Bedarf fundier-
ter Aussagen gegeben war.
Literaturauswertung
Legionellen wurden erstmals im Juli 1976 im
Bellevue-Stratford-Hotel in Philadelphia (USA)
entdeckt, wo bei einem Veteranenkongress ca.
180 Personen erkrankten und insgesamt 29 Per-
Quelle: TZW
sonen starben. Erst nach etwa sechs Monaten
gelang es, das verursachende Bakterium,
34 energie | wasser-praxis 5/2020
egionella pneumophila, aus einem Ver-
L
1.000.000
storbenen zu isolieren. Zurzeit sind etwa
59 Arten der Legionellen und 70 Sero- 100.000
gruppen bekannt [1]. Die für Erkran-
10.000
kungen des Menschen bedeutsamste
Art ist Legionella pneumophila. 1.000
Legionellen pro 100 ml
Legionella pneumophila ist aufgrund der 100
hygienischen Relevanz die am inten-
10
sivsten untersuchte Spezies der Legio-
nellen. Bei dieser Spezies handelt es 1
sich stoffwechselseitig um ein limitier-
tes Bakterium. Verschiedene Studien 0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
zeigen, dass es im Trinkwasser nur bei Versuchsdauer in Tagen
Anwesenheit bestimmter Amöben zu
Quelle: TZW
Cys(100)+Ser(20) mit MB Cys(100)+Ser(20) ohne MB MB + Amöben
einer Vermehrung von Legionellen Cys(100)+Ser(20)+Fe(10) mit MB Cys(100)+Ser(20)+Fe(10) ohne MB
kommt. Amöben stellen dementspre-
chend einen wichtigen Vektor für das Abb. 2: Ergebnisse von Batchversuchen zur Vermehrung von Legionellen bei unterschiedlichen Bedingungen
Überleben und Wachstum von Legio- (Cys: Cystein, Ser: Serin, Fe: Eisen, MB: Mischbiozönose, Inkubationstemperatur: 30 °C)
nellen in der Umwelt dar. Am häufigs-
ten werden in diesem Zusammenhang gungen in einer Trinkwasser-Installa- einem Gebäude mit einer vorhande-
in der Literatur die Amöben Hartman- tion wurde eine Modellinstallation nen Legionellenbelastung im Kaltwas-
nella vermiformis und Acanthamoeba entwickelt (Abb. 1). Die Systeme bein- ser installiert.
castellanii genannt [2]. halteten u. a. Edelstahlleitungen, re-
präsentativ für eine übliche Material- Zur Verifizierung der Erkenntnisse aus
In den Amöben findet die Vermehrung situation, und einen nicht für den Ein- den Laborversuchen und den Untersu-
der Legionellen in den intrazellulären satz im Trinkwasserbereich geeigneten chungen mit den Trinkwasser-Modell
Phagosomen – einer Organelle, in der Gummischlauch zur Untersuchung installationen wurden Untersuchungen
die aufgenommenen Bakterien norma- des Effektes einer stärkeren Biofilmbil- in Gebäuden durchgeführt. Zur Aufnah-
lerweise enzymatisch abgebaut werden dung. Die Trinkwasser-Modellinstalla- me von Temperatur- und Entnahmepro-
– statt. Bei einer Vermehrung der Legi- tionen wurden jeweils in einen Kühl- filen installierte man an Eckventilen in
onellen werden die Stoffwechselprozes- brutschrank installiert, um eine kons- Bädern und Küchen Ultraschallwasser-
se in der Amöbe durch das Bakterium tante Temperierung zu ermöglichen. zähler und Temperatursonden und er-
dahingehend verändert, dass im Phago- Für die Untersuchungen wurden die fasste die Daten mit einer speicherpro-
som eine Lyse unterbunden wird und Trinkwasser-Modellinstallationen in grammierbaren Steuerung (SPS).
eine Nährstoffversorgung der Bakterien
gegeben ist [3]. Sobald die Legionellen
von Amöben aufgenommen werden,
1.000.000
wird der weitere Prozess durch die Tem-
perarturbedingungen beeinflusst. Zur
100.000
Definition dieser Temperaturbedingun-
gen wurde im Rahmen des DVGW-For-
10.000
Legionellen pro 100 ml
schungsprojektes auf einen Bereich von
25 bis 30 °C fokussiert.
1.000
Untersuchungsansatz 100
Das Untersuchungsprogramm bestand 10
aus Laborversuchen, Versuchsreihen
mit einer Trinkwasser-Modellinstalla- 1
tion sowie Untersuchungen in Ob 0 5 10 15 20 25 30 35 40
Versuchsdauer in Tagen
jekten. Die grundsätzlichen Ver
Quelle: TZW
mehrungsansprüche der Legionellen 15 °C 25 °C 30 °C
wurden im Labor in Batchansätzen
untersucht. Zur Untersuchung der Ver- Abb. 3: Ergebnisse von Batchversuchen zum Einfluss der Inkubationstemperatur auf die Vermehrung von
mehrung von Legionellen unter Bedin- Legionellen
energie | wasser-praxis 5/2020 35
FORSCHUNG & ENTWICKLUNG
1,0E+08 Ergebnisse der Laborversuche
1,0E+07 Die Laboruntersuchungen zu den
grundsätzlichen Vermehrungsansprü-
1,0E+06
chen von Legionellen fokussierten auf
1,0E+05 den Einfluss unterschiedlicher Nähr-
Bakterien pro cm²
stoffkomponenten, die Anwesenheit
1,0E+04
der natürlichen Bakterienmischbiozö-
1,0E+03 nose sowie Amöben. Repräsentative Er-
gebnisse der umfangreichen Versuchs-
1,0E+02 reihen sind in Abbildung 2 dargestellt.
1,0E+01
Beim dargestellten Beispiel wurde der
Effekt der Aminosäuren Cystein und
1,0E+00 Serin sowie Eisen und zusätzlich die An-
Quelle: TZW
Biofilm Edelstahlrohr Biofilm Gummischlauch
wesenheit der natürlichen Mischbiozö-
W KBE 36 °C W KBE 22 °C W Gesamtzellzahl
nose und Amöben untersucht. Die Ver-
Abb. 4: Biofilmbildung für das Edelstahlrohr und für den Gummischlauch suche wurden bei einer Inkubations-
temperatur von 30 °C durchgeführt, um
eine temperaturbedingte Wachstums-
10.000.000
limitierung zu vermeiden.
1.000.000
Bei den Ansätzen ohne Anwesenheit
100.000
von Amöben kam es in keinem Fall zu
10.000 einer Zunahme von Legionellen. Dem-
Legionellen pro 100 ml
entsprechend führten spezifische
1.000
Nährstoffe in unterschiedlicher Kon-
100 zentration zu keiner Vermehrung. Eine
Zunahme der Legionellen zeigte sich
10
ausschließlich in Ansätzen mit Amö-
1 ben, wobei keine Zugabe von Nährstof-
fen erforderlich war.
0
0 5 10 15 20 25
Stagnationsdauer in Tagen Basierend auf diesen Erkenntnissen
Quelle: TZW
Edelstahl 25 °C Gummischlauch 25 °C Edelstahl 27 °C wurden Untersuchungen zum Einfluss
Gummischlauch 27 °C Edelstahl 30 °C Gummischlauch 30 °C
der Wassertemperatur durchgeführt.
Repräsentative Ergebnisse dieser Ver-
Abb. 5: Ergebnisse des Temperatureinflusses (25, 27 und 30 °C) und des Materials bzw. Biofilms auf die
Legionellenentwicklung bei Stagnation suchsreihen sind in Abbildung 3 dar-
gestellt, wobei das Wasser vom Ver-
suchsstandort mit einer vorhandenen
10.000.000
Legionellenbelastung bei unterschied-
1.000.000 lichen Temperaturen inkubiert wurde.
Eine Zunahme von Legionellen war
100.000
beim untersuchten Temperaturspekt-
10.000 rum ausschließlich bei einer Inkubati-
Legionellen pro 100 ml
onstemperatur von 30 °C zu verzeich-
1.000
nen. Beim dargestellten Beispiel kam es
100 nach einer Inkubationsdauer von sechs
Tagen zu einem sukzessiven Anstieg der
10
Legionellenzahl, wobei bei der Beendi-
1 gung des Versuchs nach 37 Tagen die
Konzentration im Bereich von 105 pro
0
0 5 10 15 20 25 100 ml lag. Bei den Inkubationstempe-
Stagnationsdauer in Tagen raturen von 15 und 25 °C zeigte sich in
Quelle: TZW
Edelstahl durchgehend 30 °C Gummischlauch durchgehend 30 °C
keinem Fall eine relevante Veränderung
Edelstahl Erhöhung 25 °C auf 30 °C Gummischlauch Erhöhung 25 °C auf 30 °C
der Legionellenkonzentration. Aus den
Abb. 6: Effekt der Erhöhung der Temperatur von 25 °C auf 30 °C im Vergleich zu Dauerbetrieb bei 30 °C Laborversuchen war insgesamt abzulei-
36 energie | wasser-praxis 5/2020ten, dass eine Vermehrung von Legionellen im Die Werte lagen durchgehend in einem Bereich
Trinkwasser nur bei einer Anwesenheit von von 0 bis 10 Legionellen pro 100 ml, wobei zwi-
Amöben stattfindet und bei Untersuchungen im schen den Edelstahlleitungen und dem Gum-
Batch eine Wassertemperatur im Bereich von mischlauch kein Unterschied festzustellen war.
30 °C erforderlich ist. Bei einer Temperatur von 27 °C zeigte sich für
die Edelstahlstrecken eine geringe Zunahme der
Legionellen, mit Maxima in einem Bereich von
Ergebnisse der Untersuchungen
ca. 100 Legionellen pro 100 ml. Für den Gum-
in den Modellinstallationen
mischlauch lag bei der dargestellten Versuchs-
Basierend auf den Ergebnissen der Laborversu- reihe zu Versuchsbeginn ein Niveau von ca. 250
che wurde mit den Trinkwasser-Modellinstalla- Legionellen pro 100 ml vor, wobei nachfolgend
tionen der Einfluss der Wassertemperatur und keine relevante Veränderung auftrat. Bei einer
der Betriebsbedingungen im Detail untersucht. Temperatur von 30 °C zeigte sich eine deutliche
Nahrungsgrundlage für die Amöben ist der Bio- Zunahme der Legionellen mit Maxima im Be-
film auf den Leitungsoberflächen. Zur Charak- reich von ca. 1.000 pro 100 ml für die Edelstahl-
terisierung der Oberflächenbesiedlung wurde strecken. Für den Gummischlauch ergaben sich
der Biofilm der Edelstahlleitung und des Gum- deutlich höhere Maxima, im dargestellten Fall
mischlauchs untersucht (Abb. 4). Der Biofilm wurden > 106 Legionellen pro 100 ml bestimmt.
des Edelstahlrohrs wies niedrige Koloniezahlen Insgesamt zeigte sich bei langer Stagnation eine
im Bereich von 100 pro cm² und eine Gesamt- geringe Zunahme der Legionellen ab 27 °C und
zellzahl im Bereich von 5 x 105 pro cm² auf. Im eine deutliche Vermehrung bei 30 °C mit höhe-
Vergleich dazu lagen die Werte für den Gummi- ren Werten in der Strecke mit einer stärkeren
schlauch um über eine Zehnerpotenz höher, was Biofilmbildung.
durch die Nährstoffabgabe durch das Material
bedingt war. Aufgrund der stärkeren Besied- Neben der Stagnation bei durchgehend kons-
lungsdichte mit Bakterien war für den Gummi- tanten Temperaturbedingungen wurde der Ef-
schlauch auch eine höhere Besiedlung mit Amö- fekt einer kurzfristigen Temperaturerhöhung
ben und hierdurch ein höheres Vermehrungs- untersucht. Hierzu hob man die Temperatur der
potenzial für Legionellen anzunehmen. Trinkwasser-Modellinstallation, die zuvor dau-
erhaft mit 25 °C betrieben wurde, während der
Die Untersuchungen mit der Modellinstallation Stagnation auf 30 °C an. Die Ergebnisse sind in
zum Einfluss der Temperatur wurden bei mehr- Abbildung 6 dargestellt, wobei zum Vergleich
wöchiger Stagnation durchgeführt (Abb. 5). Kor- ein Stagnationsversuch der Anlage, die dauer-
relierend mit den Laborversuchen zeigte sich bei haft bei 30 °C betrieben wurde, mit dargestellt
25 °C keine relevante Zunahme der Legionellen. ist. Die Erhöhung der Temperatur führte bei der
Ihre Vorteile:
keine Erzeugung unerwünschter Nebenprodukte
vielfache Regenerierung des Filtermaterials
keine besondere Technik bzw. techn. Aufwand notwendig bei Festbettbetrieb
schnelle Adsorptionskinetik bedingt durch kleine Partikel
energie | wasser-praxis 5/2020 37FORSCHUNG & ENTWICKLUNG
zuleiten, dass eine kurzfristige Tempe-
10.000 raturerhöhung nicht unmittelbar zur
deutlichen Vermehrung von Legionel-
1.000 len führt, sondern mikrobiologische
Prozesse sich sukzessive an veränderte
Legionellen pro 100 ml
Randbedingungen anpassen.
100
Untersuchungen zum Einfluss kurzer
10 Stagnationszeiten wurden bei einer
Temperatur von 30 °C durchgeführt. Als
1 Betriebsregime wurde ein Wasseraus-
tausch nach 24 und 72 Stunden gewählt.
Die Probenahmen fanden über einen
0
0 5 10 15 20 25 30 35 Zeitraum von 30 Tagen, jeweils unmit-
Betriebsdauer in Tagen telbar vor dem jeweiligen Wasseraus-
Quelle: TZW
Edelstahl Wasseraustausch 24 h Gummischlauch Wasseraustausch 24 h
Edelstahl Wasseraustausch 72 h Gummischlauch Wasseraustausch 72 h tausch statt. Bei beiden Betriebsszenari-
en stellte sich für die Edelstahlstrecken
Abb. 7: Entwicklung der Legionellenkonzentration bei regelmäßigem Wasseraustausch nach 24 und 72 Stunden mit Versuchsbeginn bzw. bis zum sechs-
ten Tag ein stabiles Niveau zwischen
Edelstahlstrecke nur zu einem geringen der dauerhaft bei 30 °C betriebenen 10 und 100 Legionellen pro 100 ml ein
Anstieg der Legionellen auf maximal Trinkwasser-Modellinstallation traten (Abb. 7). Ein relevanter Unterschied
ca. 50 pro 100 ml, für den Gummi- somit sowohl für die Edelstahlstrecken zwischen den beiden Betriebsvarianten
schlauch ergaben sich Werte im Bereich als auch für den Gummischlauch deut- zeigte sich nicht. Für den Gummi-
von ca. 150 pro 100 ml. Im Vergleich zu lich geringere Werte auf. Hieraus ist ab- schlauch ergab sich ebenso ein stabiles
Niveau, wobei eine höhere Legio
nellenkonzentration von ca. 1.000
Tabelle 1: Charakteristika der Gebäude und Messpunkte sowie Ergebnisse
Legionellen pro 100 ml vorlag. Ein Ef-
für die Wassertemperatur und die Legionellen (MFH: Mehrfamilienhaus,
APE: Alten- und Pflegeeinrichtung, KW: Kaltwasser, WW: Warmwasser) fekt der unterschiedlichen Betriebsre-
gime zeigte sich auch für den Gummi-
Gebäude MFH MFH Büro MFH APE 1a APE 1B Hotel schlauch nicht. Insgesamt war somit
Messstelle Bad Bad Küche Bad Bad Bad Küche abzuleiten, dass sich beim regelmäßigen
Wassertemperaturen in °C Wasseraustausch ein relativ stabiles Ni-
KW - TMax 23,9 23,0 38,9 25,4 26,6 25,3 28,2 veau an Legionellen einstellt, welches
durch das Material bzw. die Biofilmbe-
KW - TMin 11,9 7,9 19,6 15,6 9,2 10,2 8,0
schaffenheit beeinflusst wird. Ein rele-
KW - TMedian 22,0 21,8 31,3 23,1 23,9 22,0 21,6
vanter Effekt der untersuchten Stagna-
Legionellen pro 100 ml, Beprobung nach 1 l Ablauf
Quelle: TZW
tionszeiten war nicht erkennbar.
KW 0 0 62 0 0 1 1.400
Tabelle 2: Ergebnisse der Wassertemperaturmessungen in der Hotelküche Ergebnisse der Untersuchungen
bei unterschiedlichen Beprobungsvolumina in Objekten
Zur Überprüfung der Ergebnisse der La-
Volumen in l Temperatur borversuche sowie der Untersuchungen
0,1 28,8 mit den Modellinstallationen wurden
0,2 27,3 zusätzlich Praxisuntersuchungen reali-
0,3 24,9 siert. Hierzu wurden in Mehrfamilien-
häusern (MFH), einem Bürogebäude,
0,4 24,0
einer Alten- und Pflegeeinrichtung
0,5 23,3
(APE, zwei Messpunkte) und einem Ho-
0,6 22,7 tel über mehrere Wochen Wassertempe-
0,7 22,1 ratur- und Verbrauchsprofile aufgenom-
0,8 21,8 men sowie für das Kaltwasser die Legio-
0,9 21,5 nellenbelastung bestimmt (Tab. 1).
1 21,3
Quelle: TZW
Die maximalen Wassertemperaturen
3 15,5
lagen im Kaltwasser in einem Bereich
38 energie | wasser-praxis 5/2020von 23 bis ca. 38,9 °C. Für die Minima wurden
Schlussfolgerungen
Werte von ca. 8 bis 14 °C bestimmt. Der Medi-
an bewegte sich, mit Ausnahme des Büroge- Aus den umfangreichen Untersuchungen wur-
bäudes, in einem Bereich von ca. 22 bis 24 °C, den die folgenden Erkenntnisse zur Vermeh-
was der Umgebungstemperatur entspricht. Für rung von Legionellen im Trinkwassersystem
das Bürogebäude ergab sich ein Median von abgeleitet, wobei den Verfassern bewusst ist,
ca. 31 °C. dass sich einige Prozesse im Detail komplexer
darstellen:
Bei den Objekten mit einer mittleren Wasser-
temperatur für das Kaltwasser von < 25 °C wur- • Eine Vermehrung der Legionellen findet in
den, mit Ausnahme des Hotels, keine Legio- Trinkwasser-Installationssystemen aus-
nellen bzw. für eine Messstelle in der Alten- schließlich in Anwesenheit von Amöben
und Pflegeeinrichtung nur eine geringe Kon- statt.
zentration von 1 pro 100 ml detektiert. Hierbei • Die Vermehrung der Legionellen in den
ist zu berücksichtigen, dass zum Teil kurzzeitig Amöben ist temperaturabhängig und erst bei
Temperaturen von über 25 °C auftraten. Auf- Wassertemperaturen von > 25 °C möglich.
fällig war die sehr hohe Belastung von 1.400 Somit werden Legionellen bei ≤ 25°C durch
Legionellen pro 100 ml im Hotel. Für das Bü- Amöben phagozytiert.
rogebäude (mit einer mittleren Wassertempe- • Bei 27 °C zeigte sich für die Trinkwasser-Mo-
ratur im Bereich von ca. 30 °C) wurde eine dellinstallationen eine geringe Zunahme der
Belastung von 60 Legionellen pro 100 ml ge- Legionellen. Hieraus ist abzuleiten, dass Legi-
messen. onellen größtenteils phagozytiert werden und
eine Vermehrung nur in einem kleinen Teil
Aufgrund der hohen Legionellenbelastung für der Amöben stattfindet.
das Hotel wurden weitergehende Untersuchun- • Bei 30 °C Wassertemperatur zeigte sich bei
gen durchgeführt. Im Rahmen einer Ortsbege- allen Untersuchungen eine Vermehrung der
hung erfolgten detaillierte Temperaturmessun- Legionellen. Demensprechend werden die
gen. Ber der vor Ort vorgefundenen Armatur Legionellen von den Amöben nicht phago-
handelte es sich um eine Zweihandmischarma- zytiert, sondern können sich in diesen Orga-
tur. Die Temperaturmessungen auf den Ober- nismen vermehren.
flächen zeigten im Bereich zwischen Kaltwas- • Die Vermehrungsgeschwindigkeit der Legi-
serventil und Auslaufrohr eine Temperatur von onellen steht in Zusammenhang mit der Bio-
30 °C. Auf der Zulaufseite des Kaltwasserventils filmbeschaffenheit, da hierüber das Nähr-
wurde eine Temperatur von 22 °C gemessen. stoffangebot und die Vermehrungsgeschwin-
Für die Zulaufseite des Warmwassers wurden digkeit von Amöben beeinflusst werden.
55 °C bestimmt. Die hohe Temperatur im Be- • Die Legionellenkonzentration während ei-
reich des Kaltwasserventils wurden durch Was- ner langen Stagnation erreicht ein Maxi-
serproben bestätigt (Tab. 2). Die erste Probe mit mum, das mit der Zahl infizierbarer Amöben
einem Volumen von 100 ml wies eine Wasser- im System in Zusammenhang steht. Bei einer
temperatur von 28,3 °C und die zweite Probe langen Stagnation kommt es zu einer Anrei-
eine Temperatur von 27,3 °C auf. Die weiteren cherung von aus den Amöben freigesetzten
Proben zeigten eine sukzessive Verringerung Legionellen im Wasserkörper. Da die Anzahl
der Wassertemperatur – das bedeutet, dass der Legionellen deutlich schneller zunimmt
durch die Heißwasserentnahme der Kaltwas- als die Zahl der Amöben (Freisetzung > 100
serbereich bis zum Kaltwasserventil auf ein Legionellen pro Amöbe), sind nach einer ge-
Niveau erwärmt wird, das ein Wachstum von wissen Zeit die Amöben weitgehend infiziert.
Legionellen ermöglicht. Der hohe Wert für die Nach dem „Verbrauch“ der Amöben kann es
Legionellen deutet auf eine erhebliche Biofilm- dementsprechend zu keiner weiteren Zunah-
bildung im Kaltwasserventil hin, was mit den me der Legionellen kommen.
Materialien im Ventil in Zusammenhang ste- • Für eine in Betrieb befindliche Trinkwas-
hen könnte. ser-Installation stellt sich ein spezifisches
Legionellenniveau ein. Wird in einer
Insgesamt wurde durch die Praxisuntersuchun- Trinkwasser-Installation mehrmals pro Tag
gen bestätigt, dass es im Trinkwasserbereich bei das Wasser ausgetauscht, ergibt sich in Ab-
Wassertemperaturen von ≤ 25 °C zu keiner Ver- hängigkeit von der Versorgung des Biofilms
mehrung von Legionellen kommt. mit Nährstoffen und Bakterien (Anlagerung
energie | wasser-praxis 5/2020 39FORSCHUNG & ENTWICKLUNG
aus der freien Wasserphase) eine bestimmte Bei Einhaltung der Vorgaben in den Regelwer-
Biofilmbeschaffenheit und eine dement- ken DIN 1988-200 und VDI/DVGW 6023
sprechende Vermehrungsgeschwindigkeit (04/2013) (d. h. im Kaltwasser wird maximal
der Amöben. 30 Sekunden nach Öffnen der Entnahmestel-
• Eine Erhöhung der Wassertemperatur mit le eine Temperatur von 25 °C nicht überschrit-
> 25 °C führt kurzfristig nicht zu dem glei- ten) wird eine Vermehrung von Legionellen
chen Niveau an Legionellen wie ein Dauer- sicher vermieden.
betrieb des Systems bei > 25°C. Wird ein
System bei einer Wassertemperatur ≤ 25 °C Zeitweise Überschreitungen der Temperatur
betrieben, ist keine Vermehrung von Legi- führen nicht zwangsläufig zu einer relevanten
onellen gegeben. Eine kurzfristige Tempe- Belastung mit Legionellen, da sich mikrobiolo-
raturerhöhung kann zu keiner hohen Legi- gische Prozesse sukzessive auf neue Randbedin-
onellenbelastung führen, da keine oder nur gungen einstellen. Kurzzeitige Überschreitun-
eine geringe Anzahl mit Legionellen infi- gen der Wassertemperatur um einige Kelvin sind
zierter Amöben vorhanden sind. Diese Situ- deshalb unkritisch.
ation ist somit als unkritisch einzuschätzen.
Werden in dieses System bei durchgehend Welche Überschreitungen der Temperatur über
erhöhter Wassertemperatur Legionellen ein- welchen Zeitraum im Hinblick auf die Vermeh-
getragen, so nähert sich das Legionellenni- rung von Legionellen akzeptabel sind, ist bisher
veau sukzessive dem spezifischen Gleichge- nicht definiert. Hierzu ist weitergehende For-
wichtszustand. schung erforderlich. W
• Treten in Trinkwassersystemen mit Wasser-
temperaturen von < 25 °C bei der Beprobung Literatur
[1] Lesnik, R., Brettar, I., Höfle, M.G. (2016): Legionella species
Legionellen auf, ist von zeitweise höheren diversity and dynamics from surface reservoir to tap water: from
Systemtemperaturen oder punktuellen Wär- cold adaptation to thermophily. The ISME Journal 10.
[2] Valster, Rinske M.; Wullings, Bart A.; van der Berg, Riemsdijk;
mebrücken auszugehen. Kooij, Dick van der (2011): Relationships between free-Living
Protozoa, Cultivable Legionella spp., and Water Quality
Characteristics in Three Drinking Water Supplies in the Caribbean.
In: Applied And Environmental Microbiology 77 (20),
Fazit S. 7321–7328.
[3] Isberg, Ralph R.; O‘Connor Tamara J.; Heidtman, Matthew (2009):
Aus den Untersuchungen leiten sich im Hin- The Legionella pneumophila replication vacuole: making a cosy
blick auf die Definition eines bestimmungsge- niche inside host cells. In: Nature Reviews Microbiology 7, S.
13–24.
mäßen Betriebs kaltgehender Trinkwasser-
Installationen die folgenden Schlussfolgerun-
gen ab:
Bei Wassertemperaturen von ≤ 25 °C ist die
Stagnationsdauer in Bezug auf Legionellen
Die Autoren
nicht relevant, da eine Vermehrung von Legi-
onellen nicht stattfindet. Bei Wassertempera- Dr. Andreas Korth ist Leiter der Arbeitsgruppe
turen von > 25 °C ist die Geschwindigkeit der Wasserverteilung am TZW: DVGW-Technologie-
Vermehrung von Legionellen und auch das zentrum Wasser, Außenstelle Dresden.
Maximum von den Systembedingungen ab-
hängig. Soll für ein System ein spezifischer Dr. Heike Petzoldt ist wissenschaftliche
Wert nicht überschritten werden, ist für die Mitarbeiterin am TZW: DVGW-Technologiezentrum
Definition eines Betriebsregimes ein spezifi- Wasser, Außenstelle Dresden.
sches Untersuchungsprogramm erforderlich.
Kontakt:
Es sind nur für den Trinkwasserbereich geeig- Dr. Andreas Korth
nete Materialien einzusetzen, die die Vermeh- TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser
rung von Mikroorganismen nicht durch Außenstelle Dresden
Nährstoffabgabe fördern. Dadurch wird eine Wasserwerksstr. 2
Biofilmbildung – und damit die Legionellen- 01326 Dresden
vermehrung – begrenzt. Die Materialien müs- Tel.: 0351 85211-0
sen eine Prüfung nach dem DVGW-Arbeits- E-Mail: andreas.korth@tzw.de
blatt W 270 bzw. der DIN EN 16421 erfolgreich Internet: www.tzw.de
bestanden haben.
40 energie | wasser-praxis 5/2020Kläranlage der
Stadtentwässerung
Dresden GmbH
Quelle: Stadtentwässerung Dresden GmbH
Forschungsprojekt „MikroModell“
untersucht Spurenstoff-Emissionen in der Wassergewinnung – Teil 1
Nach mehrjährigen Untersuchungen hat das Forschungsprojekt „MikroModell“ erste Ergebnisse hinsichtlich der Frage
erbracht, wie sich SpurenstoffEmissionen in der Wassergewinnung vermindern oder gar vermeiden lassen. Während der
vorliegende erste Teil des Fachbeitrags die Grundlagen des Forschungsvorhabens und dessen Zielsetzung thematisiert,
wird der zweite Teil den Abschlussbericht vorstellen und die wesentlichen Ergebnisse des Vorhabens erläutern.
von: Gunda Röstel (Stadtentwässerung Dresden GmbH/GELSENWASSER AG) & Lisa Minor (GELSENWASSER Dresden GmbH)
Im Jahr 2015 ist das Forschungspro- GELSENWASSER AG. Nun wurde „Mik- der Kläranlagen auf die betrachteten
jekt „Entwicklung eines Stoffflussmo- roModell“ mit konkreten Ergebnissen Gewässer. Die Verschreibungsdaten ver-
dells und Leitfadens zur Emissions- abgeschlossen. schiedener Arzneimittelwirkstoffe der
minderung von Mikroschadstoffen AOK-Sachsen dienten in dem For-
im Hinblick auf die Gewässerqualität“ schungsvorhaben als Datenbasis, die
Grundlagen des Forschungs
(kurz „MikroModell“) an der TU Dres- dann mit Messungen ober- und unter-
projekts
den unter der Leitung von Prof. Dr. halb der Kläranlagen verglichen wur-
Peter Krebs gestartet. Gemeinsam mit Den Kern des Vorhabens bildet ein den. Die Modellierung verknüpfte die
den Praxispartnern, dem Zweckver- räumlich und zeitlich hochauflösendes Eingangsdaten der AOK und die Aus-
band Wasser und Abwasser Vogtland Stoffflussmodell, welches eine gewäs- gangsdaten der Fließgewässermessung,
mit Sitz in Plauen, der eins energie in serbezogene Belastungsbeurteilung in sodass zuverlässige Aussagen zur Fracht-
sachsen GmbH & Co. KG mit Sitz in Bezug auf ausgewählte Mikroschadstof- und Konzentrationsentwicklung der
Chemnitz und der Stadtentwässerung fe für den Raum Sachsen ermöglicht jeweiligen Stoffe im gesamten Flussge-
Dresden GmbH, hat das Projektkon- (Abb. 1). Anhand von Pegeldaten und biet prognostiziert werden konnten. Die
sortium untersucht, welche Spuren- chemischen Messungen zu unter- Konsequenzen für das Ökosystem wur-
stoff-Emissionen für die jeweiligen schiedlichen Zeitpunkten und an ver- den auf Grundlage von mehreren Mo-
Vorfluter von Relevanz sind und wie schiedenen Stellen in den sächsischen nitoringkampagnen und den dadurch
sich diese vermeiden oder minimieren Abschnitten der Flüsse Weiße Elster, ermittelten, jeweiligen Belastungskon-
lassen. Gefördert wurde das Vorhaben Chemnitz und Elbe konnten zunächst zentrationen von ökotoxikologischen
durch die Deutsche Bundesstiftung Aussagen zu Belastungen und zu Eigen- und chemischen Untersuchungen der
Umwelt (DBU), das Sächsische Minis- schaften der Fließgewässer am jeweili- Gewässer beschrieben. Das sächsische
terium für Energie, Klimaschutz, Um- gen Messpunkt getroffen werden; eine Stoffflussmodell soll künftig auch über
welt und Landwirtschaft sowie die besondere Rolle spielt dabei der Einfluss die Landesgrenzen hinaus und für wei-
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