Mikrobiologische Kontrollen und Risikobewertung bei der hygienischen Überwachung von Kraftwerkskühltürmen

Unproblematische und krankmachende Keime im Wasser

In aquatischen Habitaten kommt eine Vielzahl von meist apathogen Mikroorganismen vor. Wasser ist ein wichtiges Medium für die Keimvermehrung. Einzelne Keime können jedoch auch Infektionen verursachen. Neben Legionellen gehören dazu u.a. Pseudomonas aeruginosa, Aeromonas hydrophila, coliforme Keime und die Amöbenart Naegleria fowleri. Je nach Keimart kommt es zu Wund-, Harnwegs-, Augen-, Hirnhaut- oder Lungenerkrankungen. Im Zusammenhang mit Wasser in technischen Systemen haben vor allem die verschiedenen Arten der Gattung Legionella eine Bedeutung. Inzwischen sind 57 mit insgesamt 79 Serotypen bekannt. Nicht alle davon haben eine krankmachende Bedeutung. Das ist jedoch vor allem bei den Vertretern der Art Legionella pneumophila der Fall. Sie können die sogenannte Legionärspneumonie verursachen mit Fieber, Muskelschmerzen, Verwirrtheitszuständen und vor allem einer schweren Lungenentzündung, die nur mit speziellen intrazellulär wirksamen Antibiotika behandelt werden kann. Bis zu 10% der Patienten verstirbt. Demgegenüber hat das sogenannte Pontiac-Fieber als zweite Erkrankungsform, das wie ein grippaler Infekt erscheint, einen milden Verlauf. Legionellosen sind meldepflichtig. Allerdings werden den Gesundheitsämtern nur bis zu 800 Infektionen pro Jahr in Deutschland gemeldet. Das ist eine deutliche Untererfassung, da es Schätzungen gibt, dass die tatsächliche Anzahl bis zu 30.000 pro Jahr beträgt. Das Problem ist also größer, als die Meldezahlen vermuten lassen.

Epidemisches Auftreten von Legionellosen im öffentlichen Raum

Auch im öffentlichen Raum kommt es zu Übertragungen von Legionellen und dadurch verursachten Infektionen und Todesfällen. In den vergangenen Jahren sind die Ausbrüche in Ulm mit 64 Erkrankungen und 5 Todesfällen, in Warstein mit 165 Erkrankten und 3 Todesfällen, in Jülich mit 70 Erkrankten und 2 Todesfällen sowie in Bremen mit 45 Erkrankten und 3 Todesfällen bekannt geworden. Eine eindeutige Zuordnung eines industriellen Rückkühlwerkes als Erregerquelle war in Warstein möglich gewesen. In Ulm kam es zur Ausbreitung der Erreger über die Außenluft. In der Regel handelt es sich um Aerosol-bildende Verdunstungskühlanlagen, die Legionellen freisetzen. In allen aufgeklärten Fällen waren es kleine Systeme wie Rückkühlwerke von RLT-Anlagen.

Wie lässt sich die Infektionsdosis bestimmen?

 Für die Bewertung eines konkreten Risikos wäre die Kenntnis der Infektionsdosis hilfreich. Diese ist zwar für verschiedene Erreger bekannt, nicht jedoch für Legionellen. In Tierversuchen konnten je nach Tierart unterschiedliche Risiken festgestellt werden. So führte die intranasale Verabreichung von 200 Legionellen bei Meerschweinchen nicht zu einer Reaktion. 2.400 Keime verursachten Fieber und einen Todesfall bei 12 Versuchstieren. Bei 27.000 Keimen verstarben alle Tiere nach spätestens drei Tagen. Bei Mäusen führten erst 10.000.000 intratracheal verabreichte Keime zu Todesfällen. Aus Laborversuchen ist bekannt, in welchem Umfang Legionellen aus dem Duschwasser in das dabei versprühte Aerosol übergehen und nach welcher Duschzeit das Risiko der Keiminhalation beginnt. Bei einer Konzentration im Leitungswasser von 1.000/100 ml wird statistisch gesehen die erste Legionell enach einer Duschzeit von 4 Stunden eingeatmet. Bei einer Konzentration von 20.000/100 ml ist das nach 20 Minuten der Fall. Der Vorsorgewert von 10.000/100 ml der Gesundheitsämter beim Überschreiten des technischen Maßnahmewerts der Trinkwasserverordnung hat hierin seine fachliche Begründung. Noch zu klären ist allerdings die Frage, ob die Infektionsdosis für Legionellen, die vermutlich im Bereich von 1.000-10.000 liegen wird, auf einmal inhaliert werden muss. Das wird eher nicht der Fall sein. Bei dieser Überlegung kommt die Fähigkeit der pathogenen Legionellen ins Spiel, in den Makrophagen der Lunge durch spezielle Mechanismen  überleben und sich darin sogar vermehren zu können. Hierbei können sich – so weiß man aus Laborversuchen mit Amöben und Kulturmakrophagen – bis zu 100 Legionellen neu bilden, die die Zelle dann zum Platzen bringen und weitere Lungenareale infizieren können. Möglicherweise reicht also eine geringere Zahl von Legionellen aus, um eine Lungenentzündung zu verursachen.

Legionellosen und Kraftwerkskühltürme 

In jedem Fall ist es aufgrund der Datenlage aus der internationalen Literatur bekannt, dass Legionellosen bislang noch nicht im Zusammenhang mit Kraftwerks-Kühltürmen mit >200 MW thermische Leistung aufgetreten sind. Das liegt an der großen Bauhöhe, den wirksamen Tropfenfängern, der enormen Verdriftung des Schwadens und damit seiner Verdünnung in der Atmosphäre. Wichtig für die Eindämmung einer Keimvermehrung im Kühlkreislauf ist jedoch auch die Qualität des Zusatzwassers. Die Daten belegen, dass bereits durch die mechanische Reinigung ein erheblicher Teil von Mikroorganismen eliminiert wird. Die seit diesem Jahr gesetzlich vorgeschriebenen mikrobiologischen Kontrollen sind hilfreich, diese Qualität kontinuierlich zu prüfen und nachsteuern zu können. Fraglich und bisher nicht bekannt ist die Konzentration der Keime am Immissionspunkt. Denn erst an dieser Stelle besteht das Risiko der Inhalation und damit der Erkrankung. Diesbezügliche Daten werden derzeit im Rahmen eines Forschungsprojektes erhoben.


Informationen zum Autor

Prof. Dr. Michael Pietsch
Leiter der Abteilung für Hygiene und Infektionsprävention der Universitätsmedizin Mainz
Hochhaus am Augustusplatz, 55131 Mainz