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Infektionshygiene.de © Oktober 2012 Andreas Ruhnau

Biofilm in der Trinkwasser-Installation

In der Trinkwasser-Installation innerhalb von Gebäuden gibt es - gegenüber dem gut regulierten und kontrollierten öffentlichen Trinkwasserverteilungsnetz - eine Vielzahl von Werkstoffen, die bei verschiedenen Temperaturen und Durchfluss-Regimes ver-wendet werden. Trinkwasser ist nicht steril und braucht es auch nicht zu sein. Das bedeutet, dass ständig Mikroorganismen in wasserführende Systeme eingetragen werden, die sich auf allen wasserbenetzten Oberflächen anlagern und zu Biofilmen entwi-ckeln können. Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass sich darunter auch hygienisch relevante Organismen befinden, die dann das Trinkwasser kontaminieren. Normalerweise wird das Biofilm-Wachstum dadurch begrenzt, dass durch die Wasseraufbereitung die Konzentration aller Stoffe, die sie zum Wachsen brauchen, so weit wie möglich limitiert wird. Im Gegensatz zu zentralen Trinkwasser-Verteilungsnetzen werden in der Trinkwas-ser-Installation u. U. auch Werkstoffe eingesetzt, die ihrerseits Nährstoffe abgeben und auf diese Weise das Biofilm-Wachstum unterstützen. Außerdem kommt es im Vergleich zum öffentlichen Wasserverteilungssystem zu häufigeren und oft längeren Stagnationszeiten sowie zu unregelmäßiger Wasserabnahme. Wasserauslässe von Armaturen (z.B. Zapfhähne, Duschköpfe) können retrograde Kontaminationen verursachen.















Unter dem Begriff „Biofilm“ werden alle Ansammlungen von Mikroorganismen an Grenzflächen verstanden. Im Biofilm sind die Organismen in eine Schicht aus extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) eingebettet. Sie können mikrobielle Lebensgemeinschaften bilden, die Zell-Zell-Kommunikation zwischen ihnen wird begünstigt, sie können Gene austauschen und weit höhere Konzentrationen an Desinfektionsmitteln tolerieren als in Suspension. In der früheren deutschen Trinkwasser-Literatur und auch im DVGW-Arbeitsblatt W 270 wird unterschieden zwischen „Oberflächenbesiedlung“, womit ein sehr dünner Biofilm gemeint ist, und „Oberflächenbewuchs“, womit ein ausgeprägter, deutlich wachsender Biofilm gemeint ist. Vor dem Hintergrund der obigen Definition ist aber deutlich, dass sowohl Besiedlung als auch Bewuchs auf das gleiche Phänomen, nämlich den Biofilm, zurückgehen und hier nur ein quantitativer Unterschied beschrieben wird.


Auch sehr nährstoffarmes, biologisch stabiles Trinkwasser enthält Mikroorganismen. Wenn sie auf Nährstoffe stoßen, können sie sich vermehren. Als Nährstoff-Quelle dienen häufig polymere fabrikneue Werkstoffe in der Trinkwasser-Installation, weil sie oft biologisch verwertbare Additive wie Weichmacher, Antioxidationsmittel oder noch Reste von Trennmitteln enthalten, oder bei der Herstellung bzw. Verarbeitung und Installation mit Substanzen verunreinigt wurden, die als Nährstoffe dienen. Unter praxisnahen Bedingungen bildet sich auf fabrikneuen Werkstoffen innerhalb von 1-2 Wochen bereits ein Biofilm, der nach weiteren 6-10 Wochen (je nach Werkstoff und Nährstoffkonzentration im Wasser) bei allen im Verbundprojekt untersuchten Werkstoffen, Wasserbeschaffenheiten und Temperaturen einen mehr oder weniger quasi-stationären Zustand erreicht. Die Besiedlungsdichte ist im Wesentlichen von der Werkstoffbeschaffenheit abhängig. Im Verbundprojekt wurde dies bei einem Vergleich innerhalb der Polymer-Werkstoffe und auch auf Kupfer beobachtet. Besonders stark und sogar mit bloßem Auge sichtbar war die Biofilm-Bildung auf dem synthetischen Gummiwerkstoff Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) mit einer geringen Qualität, die weder den Anforderungen nach DVGW Arbeitsblatt W 270 noch denen der KTW-Empfehlung entsprach.

Allerdings hat auch die Trinkwasserbeschaffenheit eine wesentliche Bedeutung bei der Entwicklung der Biofilme auf Werkstoffen. Durch das Trinkwasser können dem Biofilm z.B. limitierende Nährstoffe zugeführt werden. Eine ungünstige Kombination aus schlechter Werkstoffqualität (EPDM ohne Empfehlung) und Wasserbeschaffenheit (Trinkwasser mit z.B. 12 mg/L Nitrat und 1 mg/L Phosphat) führt zu starker Biofilm-Entwicklung.


Die Biofilmgemeinschaften in einer Trinkwasser-Installation können sich abhängig von verschiedenen Einflussfaktoren (Werkstoffe, Trinkwasserbeschaffenheit, Wassertemperatur, Desinfektionsmittel), unterschiedlich entwickeln. Zu den kritischsten Faktoren gehören Werkstoffe, Hilfsmittel zur Installation (Dichtungen u. ä.), sowie u. U. auch Werkstoffe zur Restauration bestehender Leitungen.

Abhängig von den Nährstoffen, entwickeln sich auf den Oberflächen Biofilmpopulationen, die sich in Bezug auf Zusammensetzung und Diversität unterscheiden. Werkstoffe, die organische Substanzen abgeben, fördern nicht nur das Biofilmwachstum in Bezug auf Biomasseentwicklung, sondern erhöhen auch das Spektrum an Biofilmorganismen, die in nährstoffarmem Trinkwas-ser sonst nicht dominant vorkommen könnten. Dies stellt dann auch eine Risikoerhöhung hinsichtlich Einnistung und Austrag pathogener Mikroorganismen dar.