"Legionellen" im LANUV
Zur Aufarbeitung des Legionellose-Ausbruchs in Warstein 2013 berief das Umweltministerium NRW eine Expertenkommission aus nationalen und internationalen Fachleuten der Mikrobiologie, Hygiene und des Abwasserfachs ein. Parallel dazu startete im LANUV das Projekt „Risikoorientierte Gewässerbewirtschaftung im Hinblick auf wasserbürtige Krankheitserreger, insbesondere Legionellen“, dem in den darauffolgenden Jahren weitere detaillierte Untersuchungsprogramme folgten. Das LANUV begleitete die Arbeit der Expertenkommission und wirkte bei der Erstellung und Veröffentlichung des Abschlussberichts der Kommission mit. Die in den letzten Jahren erhobenen Daten zu Legionellen-Belastungen in Abwässern und Oberflächengewässern in NRW wurden aus mikrobiologischer Sicht bewertet.
Die Erarbeitung von Konzepten zur Vermeidung und Beseitigung von Gefährdungen durch Legionellen in Abwasser und Oberflächengewässern, das Aufstellen von Messprogrammen sowie die Durchführung von Probenahmen und Untersuchungen auf Legionellen gehören inzwischen zu den Daueraufgaben des LANUV. Beratung und Unterstützung der zuständigen Überwachungsbehörden, amtliche Untersuchungen sowie die Bewertung von neuen Methoden zum Legionellennachweis runden die Aufgaben um das Thema „Legionellen“ ab.
Bewertung der Ergebnisse
Aufgabe des LANUV ist die Bewertung von Wasserproben – wie z. B. Oberflächen-, Kühl- und Abwasser - bezüglich ihrer Legionellen-Konzentration. Dabei werden sowohl Ergebnisse aus Messprogrammen als auch solche, die im Rahmen von amtlichen Untersuchungen gewonnen werden, betrachtet. Zur Bewertung werden dabei u. a. die Empfehlungen der Expertenkommission herangezogen. Dabei werden Legionellen-Ergebnisse mit Hilfe technischer Maßnahmenwerte bewertet und anhand eines Ampelsystems eingestuft.
Die schnelle Information und eingehende Beratung der zuständigen Behörden sowie die Quellensuche bei erhöhten Legionellen-Befunden sind zentrale Bestandteile der Arbeit.
Der Bericht zum oben genannten Projekt umfasst neben den erhobenen Daten eine umfangreiche Darstellung relevanter Erkenntnisse aus der Literatur. Er stellt diesbezüglich eine Konkretisierung, Ergänzung und Fortschreibung des Berichts der Expertenkommission dar.
Erkenntnisse
Die über die letzten Jahre gewonnenen Erkenntnisse zeigen, dass in kommunalen Kläranlagen in Nordrhein-Westfalen kein generelles Legionellenproblem besteht und scheinbar die Abwasserzusammensetzung und -temperatur von entscheidender Bedeutung für die Vermehrung von Legionellen ist. Die wenigen kommunalen Kläranlagen, bei denen stark erhöhte Legionellen-Konzentrationen festgestellt wurden, zeichnen sich durch eine hohe organische Fracht, z. B. aus der Lebensmittel- und Papierindustrie (Indirekteinleiter), und damit verbunden durch eine hohe Abwassertemperatur aus.
Auffällig hohe Legionellen-Befunde konnten bei indirekteinleitenden Betrieben der Herstellung von Papier und Pappe sowie bei Betrieben der Milchverarbeitung und Getränkeherstellung bzw. der Herstellung von Fruchtzubereitungen festgestellt werden.
Bei industriellen Direkteinleitern wurden, im Vergleich zu den kommunalen Kläranlagen, häufiger stark erhöhte Legionellen-Konzentrationen im Abwasser festgestellt. Betroffen waren Betriebe der Fleischwirtschaft, der Zuckerherstellung, der Herstellung von Papier und Pappe sowie Brauereien und bei hohen Abwassertemperaturen auch Betriebe der Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe bzw. von Mattierungsmitteln, ein Chemiepark und eine Erdölraffinerie.
Von solchen spezifischen Abwasserreinigungsanlagen, die warme und zum Teil besonders nährstoffreiche Abwässer behandeln – und damit Legionellen günstige Vermehrungsbedingungen bieten – kann daher ein potentielles Legionellose-Infektionsrisiko ausgehen.
Umweltmikrobiologie-Labor: Legionellen
Zur Aufarbeitung des Legionellose-Ausbruchs in Warstein 2013 und zur dauerhaften Unterstützung des Umweltministeriums NRW zum Themengebiet „wasserbürtige Krankheitserreger“ wurde in 2014 ein landeseigenes Umweltmikrobiologielabor im LANUV aufgebaut. Standardisierte und innovative mikrobiologische, molekularbiologische und mikroskopische Analyseverfahren zum Nachweis von wasserbürtigen Krankheitserregern bilden das methodische Rückgrat der Umweltmikrobiologie. Dabei stellt der Nachweis dieser Bakterien eine besondere Herausforderung dar. Komplexe Matrix-Effekte in Umweltproben erschweren die Analytik deutlich und verlangen von den Bearbeitern hohes Fachwissen, um sichere Ergebnisse zu erzielen.
Nach Inbetriebnahme des Labors erfolgte die Etablierung der kulturellen Nachweismethoden für Legionellen in Abwässern, Oberflächenwässern und Kühlwässern und parallel dazu in 2015 der Kompetenznachweis nach DIN EN ISO 17025 durch eine unabhängige Prüfstelle (Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH, DAkkS).
Kulturelle Legionellenanalytik
Mit den Herausforderungen der Legionellen-Analytik hat sich die seit 2014 im LANUV neu eingerichtete Umweltmikrobiologie von Anfang an intensiv auseinandergesetzt und hohe Maßstäbe bezüglich valider Messverfahren etabliert. Umweltmatrices können verschiedene analytische Herausforderungen an die mikrobiologische Analytik stellen. Neben der Fragestellung zur Homogenität der Proben ist insbesondere der Einfluss interferierender Mikroorganismen (Begleitflora) auf den Nachweis von Legionellen sowie das sichere Differenzieren zwischen Legionellen-verdächtiger und Legionellen-ähnlicher Koloniemorphologie von Bedeutung. Die Untersuchungsmethode der Wahl ist die kulturelle Analytik entsprechend DIN EN ISO 11731:2019-03. Diese Norm ist die Grundlage für reproduzierbare und vergleichbare Ergebnisse. Das Detailwissen über die genormte Methode und deren Anwendung auf Umweltproben macht den Unterschied zur Trinkwasseranalytik.
Zur Harmonisierung der kulturellen Legionellenanalytik in Oberflächen- und Abwasser flossen die langjährigen Erfahrungen des LANUV in das Arbeitsblatt 44 ein. Das Arbeitsblatt dient dem Ziel einer einheitlichen Probenahme, Analytik, Auswertung und Ergebnisangabe. In den Anwendungsbereich der Empfehlung fallen dabei sämtliche Oberflächenwässer und Abwässer bzw. wässrige Proben aus dem Bereich Abwasserableitung und Abwasserbehandlung.
Nachweis von Legionellen - Erweiterung des Methodenspektrums
Der kulturelle Nachweis von Legionellen stellt, obwohl diese Analytik zeitaufwendig ist, in der Umweltmikrobiologie immer noch den “Goldstandard” dar. Bis zum Ergebnis können aufgrund der langsam wachsenden Legionellen durchaus bis zu 10 Tage vergehen. Daher verwendet das LANUV zusätzlich unter anderem für das Screening, zum Beispiel in einer Legionellose-Ausbruchssituation, ein erweitertes Methodenspektrum, um schneller handlungsfähig zu sein. Wir greifen dabei auf eine Vielzahl molekularbiologischer bzw. anderer alternativer Nachweismethoden zurück (z. B. qualitative PCR, quantitative PCR, quantitative PMA-PCR, MALDI-TOF MS).
Qualitative PCR und quantitative PCR
Diese molekularbiologischen Verfahren sind für den Nachweis von Legionella spp. und Legionella pneumophila in komplexen Umweltmatrices seit 2019 nach DIN EN ISO 17025 akkreditiert. Mit diesen Methoden können innerhalb eines Tages Aussagen über das Vorkommen von Legionellen in Umweltmatrices erhalten werden.
MALDI-TOF MS
Eine sehr schnelle Identifizierungsmethode für Mikroorganismen, also auch für Legionellen, stellt die MALDI-TOF MS (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometry) dar. Das LANUV ist durch den Einsatz des MALDI-TOF-Gerätes und durch die Erarbeitung einer eigenen Datenbank für Umwelt-Legionellen in der Lage, innerhalb weniger Stunden Reinkulturen bis auf Art-Ebene zu identifizieren. Dies bietet insbesondere in Ausbruchsfällen ein schnelles diagnostisches Hilfsmittel.
Ringversuche
Eine weitere Aufgabe des LANUV stellt die regelmäßige Durchführung von Ringversuchen zum kulturellen Nachweis von Legionellen in Kühl-, Oberflächen- und Abwasser dar. Dabei werden neben dem Parameter „Legionella spp.“ - in Abhängigkeit von dem zu untersuchenden Wassertyp - auch die Parameter „Allgemeine Koloniezahl“ sowie in Zukunft auch die Differenzierung von Legionella spp. inklusive Serotypisierung angeboten. Damit werden die in der 42. BImSchV genannten Parameter zur Untersuchung von Kühlwasser in einem Ringversuch vollständig abgedeckt.
Eine Online-Informationsveranstaltung zur Bestimmung von Legionellen und Allgemeiner Koloniezahl in entsprechenden mikrobiologischen Ringversuchen findet am 14.09.2023 statt.
Leitfäden für Probenahme und Analytik
Darüber hinaus sind die mehrjährigen Erfahrungen zur Probenahme und zum Nachweis von Legionellen in komplexen Umweltmatrices in die Erarbeitung eines LANUV-Arbeitsblattes eingeflossen. Die Empfehlung zur Probenahme und zum Nachweis von Legionellen in Abwasser und Oberflächenwasser ist seit Dezember 2019 als Arbeitsblatt 44 verfügbar.
