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Technologie

2.2.03 Krankheitserreger in Wasserarmaturen – Ein unterschätztes Problem

Selbst das qualitativ beste Trinkwasser kann noch auf den letzten Metern verunreinigt werden, bevor es aus der Armatur sprudelt: Dichtungen oder Schläuche von schlechter Qualität sind ein Paradies für Bakterien – für Menschen mit einem geschwächten Immunsystem kann dies unter Umständen ernsthafte Konsequenzen haben. Ein neues Forschungsprojekt untersucht nun, wie sich die hygienische Sicherheit von Trinkwasserinstallationen verbessern lässt.

Wie kommt das Trinkwasser zum Verbraucher? Es hat einen langen Weg hinter sich, aus dem Wasserwerk durch die Leitungen ins Haus, streng überwacht und in bester Qualität – bis zur Wasseruhr. „Dann aber beginnt eine Grauzone: die Hausinstallation. Hier kann eine unübersehbare und wenig kontrollierte Vielfalt von Materialien eingesetzt werden, von denen einige ein Paradies für Mikroorganismen bieten“, so Professor Hans-Curt Flemming von der Universität Duisburg-Essen. Trinkwasser ist nämlich nicht steril und muss es auch nicht sein – es enthält immer noch Bakterien, die auch bei Nährstoffmangel überleben und vollkommen ungefährlich sind. Das Erfolgsrezept der Wasserwerke besteht darin, den Bakterien die Nährstoffgrundlage zu entziehen. Das ergibt sogenanntes stabiles Trinkwasser. „Wenn diese ausgehungerten Keime nun auf Materialien treffen, die ihnen Nährstoffe bieten, dann eröffnet sich dieses Paradies. Viel brauchen sie nicht zum Gedeihen – kleine Mengen ausgeschwitzter Weichmacher, Farbstoffe, Antioxidantien und andere Zusätze zu Kunststoffen reichen völlig aus. Dort setzen sie sich fest und bilden dicke Biofilme. Darin können sich auch Krankheitserreger einnisten, wachsen, ausgeschwemmt werden und das Wasser kontaminieren“, fährt Flemming fort.

Und dann verliert auch das beste Wasser seine Qualität, ausgerechnet auf den letzten Metern auf dem Weg zum Wasserhahn. Unter welchen Umständen passiert das? Gibt es Epidemien? Wie gut ist die Überwachung? Welche Materialien sind zugelassen? Wie lassen sich Probleme vermeiden?

Warmwassersysteme untersucht

Diese Fragen war Gegenstand der vom BMBF geförderten, groß angelegten Studie „Biofilme in der Hausinstallation“ mit der Laufzeit von Oktober 2006 bis März 2010. Fünf Forschungseinrichtungen und 17 Industriepartner haben sich vier Jahre lang unter Koordination von Professor Hans-Curt Flemming (Universität Duisburg-Essen und IWW Mülheim) den Fragen gewidmet. Die Ergebnisse lassen aufhorchen: „Die statistische Auswertung von mehr als 20.000 Messungen durch die Gesundheitsämter zeigte, dass in über 13 Prozent der Warmwassersysteme Legionellen vorkommen“, so Professor Thomas Kistemann vom Hygieneinstitut der Universität Bonn, einer der beteiligten Forscher. Ein besonders unangenehmer Krankheitserreger ist Pseudomonas aeruginosa, der Lungenentzündung, Harnwegsinfekte oder auch besonders hartnäckige Infektionen bei Brandwunden verursacht. Er wurde in drei Prozent der Untersuchungen nachgewiesen. Kistemann fährt fort: „Dabei ist seit Einführung der Überwachungspflicht vor vier Jahren erst die Hälfte der zu überwachenden öffentlichen Gebäude und Hotels untersucht worden. Das liegt nicht daran, dass die Ämter inaktiv sind, sondern sie sind einfach überfordert und unterbesetzt. Und wer ist in Mehrfamilienhäusern zuständig für die Wasserqualität? Jeder, der diese Aufgabe wahrnimmt, macht sich erfahrungsgemäß rasch unbeliebt.“

Nachweis des Krankheitserregers Pseudomonas aeruginosa mittels Kultivierung (linke Säulen, blau). vs. Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) (rechte Säulen, violett)

Nachweis des Krankheitserregers Pseudomonas aeruginosa mittels Kultivierung (linke Säulen, blau). vs. Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) (rechte Säulen, violett)
Nachweis des Krankheitserregers Pseudomonas aeruginosa mittels Kultivierung (linke Säulen, blau). vs. Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) (rechte Säulen, violett)
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Duschschläuche sind ein Paradies – für Bakterien

In praxisnahen Modellsystemen konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass Duschschläuche oder auch relativ kleine Dichtungen zum Bakterienparadies werden, wenn sie aus Werkstoffen bestehen, die das Keimwachstum unterstützen. Bei einigen von ihnen ließen sich Biofilme nach ein bis zwei Wochen sogar mit dem bloßen Auge erkennen. Übliche Verdächtige für solche Fälle sind Kunststoffe, die keine Prüfung auf Zulassung im Trinkwasser haben. Gerade preiswerte Armaturen enthalten oft biologisch verwertbare Zusatzstoffe wie Weichmacher, Reste von Trennmitteln oder wurden bei der Herstellung und Montage mit Substanzen verunreinigt. Eine ungünstige Kombination aus schlechter Werkstoffqualität (beispielsweise bei preiswerten Armaturen) und Wasserbeschaffenheit fördert eine starke Biofilmentwicklung – und bietet damit auch Lebensräume für Krankheitserreger. „Das heißt nicht, dass gleich Epidemien ausbrechen, aber es kann zu Erkrankungen kommen, die zum Ausfall von Arbeitszeit und zu vorübergehendem Verlust an Lebensqualität führen“, so Professor Kistemann. „Wenn das Immunsystem geschwächt ist, beispielsweise nach einer Operation, können dann allerdings kritische Situationen entstehen“, so Professor Martin Exner von der Universität Bonn.

Computergesteuerte, halbtechnische Hausinstallation für Langzeitversuche mit praxisnahen Verbrauchsprofilen

Computergesteuerte, halbtechnische Hausinstallation für Langzeitversuche mit praxisnahen Verbrauchsprofilen
Computergesteuerte, halbtechnische Hausinstallation für Langzeitversuche mit praxisnahen Verbrauchsprofilen
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Was tun? Zunächst einmal wurde im Rahmen des Forschungsprojekts gezeigt, dass die derzeitigen Überwachungsmethoden in Problemfällen ergänzungsbedürftig sind. Es hat sich erwiesen, dass sich gerade die gesuchten Krankheitserreger in eine Art Dämmerzustand versetzen können. Dann verschwinden sie vom Radar der Standardmethoden, aber sobald ihre Lebensbedingungen wieder besser werden, wachen sie wieder auf und können genau so infektiös sein wie vorher. Anhand praktischer Problemfälle konnte der Nutzen neuer molekularbiologischer Methoden demonstriert werden, um die Ursachen hartnäckiger Verkeimungen aufzuklären und zu beseitigen.

Mehr Aufmerksamkeit für die Hausinstallation

Ein Fazit des erfolgreichen Forschungsprojekts ist es, der Hausinstallation vermehrte Aufmerksamkeit zu schenken, denn hier kann das beste Wasser seine Qualität verlieren. „Wir haben wichtige Hinweise auf Möglichkeiten erarbeitet, dies zu verhindern“, zieht Hans-Curt Flemming Bilanz. Es zeigte sich aber auch, dass hier noch ein großer Forschungs- und Regulierungsbedarf besteht – nicht nur bei den Materialien, sondern auch bei den Untersuchungsverfahren. Die letzten Meter bis zum Wasserhahn sind entscheidend, und dennoch erstaunlich unterbelichtet.

Als Konsequenz der Erkenntnisse aus diesem Vorhaben hat das Projektkonsortium einen Forschungsantrag gestellt, der sich eingehend mit den Problemen befasst. Speziell geht es um das vorübergehende Verschwinden pathogener Keime vom Überwachungsradar und um ihr plötzliches Wiederauftauchen; die Bedingungen, unter denen dies geschieht und wie man die hygienische Sicherheit der Trinkwasserinstallation sicherstellen kann. Der Antrag war erfolgreich und wird ab September 2010 bis August 2013 mit insgesamt mehr als zwei Millionen Euro gefördert.

Universität Duisburg-Essen
Campus Essen – Biofilm Centre

Prof. Dr. Hans-Curt Flemming
Universitätsstrasse 5
47141 Essen
Tel.: 02 01/83-66 01 1
Fax: 02 01/183-66 03
E-Mail: hc.flemming@uni-due.de
Internet: www.uni-due.de/biofilm-centre/
Förderkennzeichen: 02WT1153-1157
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