Aktuelle Untersuchungen zur Hygiene in
naturfreibädern
Dipl.-Ing. Stefan Bruns
l. ABSTRACT
Um die Planungssicherheit von öffentlichen Naturfreibädern zu erhöhen
müssen relevante Wirkmechanismen weiter erforscht werden.
Nur so ist es möglich entscheidende Parameter bei der Planung zu berück-
sichtigen und neue Erkenntnisse über die bisher vom UBA festgelegten
Leitkeime Enterococcus, Escherichia cofi und Pseudomonas aeruginosa
und darüber hinaus über die Halbweltzeit von Viren in natürlichen bzw.
eingeschränkt natürlichen Ökosystemen zu erzielen.
Ziel dieser Untersuchung war die Implementierung dieser Wirkmechanis-
men in das numerische Auslegungsmodell auf Basis von Aquasim.
Im Rahmen eines vom BMWI geförderten Forschungsvorhaben wurden in
Kooperation mit dem ISAH an der Universität Hannover Untersuchungen
zur Keim- und Virenelimination in Bodenfiltern im aquatischen System
selber durchgeführt, die im Einzelnen vorgestellt und diskutiert werden
sollten.
In diesem Vortrag stellen wir den derzeitigen Stand der Untersuchungen
vor.
2. GRUNDLAGEN DER PLANUNGSRELEVANTEN BAKTERIO-
LOGIE UND VIROLOGIE IN NATURFREIBÄDERN
NACHSTEHEND EINE KURZE EINFÜHRUNG IN DIE HYGIENEDISKUSSION HINSICHT-
LICH DER FREIBÄDER
Da im Wasser grundsätzlich eine Vielzahl unterschiedlichster Keime auf-
treten, bedient man sich zur Vergleichbarkeit der Leitkeime. Es wurde
festgestellt, dass diese Keime gut mit der Belastung des Wassers durch
antrophogene Einträge korrelieren.
LEITKEIME
Leitkeime sind Keime, anhand derer man die hygienische Gesamtsituationeines Bades beschreiben kann. Leitkeime wie Enterokokken und E. coli gelten selber nicht als gefährlich, dienen allerdings als Indikatoren für die hygienische Verunreinigung von Wasser. Bei steigendem Vorkommen deuten sie darauf hin, dass die Wahrscheinlichkeit von für den Menschen gefährlichen Keimen steigt.
Der Leitkeim Pseudomonas aeruginosa hingegen ist selber humanpathogen. Er kann zu einer Gesundheitsgefährdung führen, darum wird insbesondere auf diesen Keim seitens der Gesundheitsämter ein besonderes Augenmerk gerichtet.
ENTEROKOKKEN
Enterokokken (Enterococcus) kommen in der Umwelt, beim Tier und beim Menschen sowie in traditionellen Lebensmitteln wie beispielsweise Käse oder Rohwürsten vor.
Bei Menschen und Tieren spielen von den etwa 25 bekannten Enterokokken-Spezies zwei Arten, nämlich E. faecium und E. faecalis, eine wichtige Rolle im Verdauungssystem.
Sie werden daher auch in probiotischen Lebensmitteln zur Förderung der Mikroflora des Verdauungssystems eingesetzt
Steigt die KBE Enterokokken im Badewasser, so ist dies ein Zeichen hoher Nutzungsintensität
E.COLI
Es tritt natürlicherweise als harmloser Bewohner des menschlichen Darms auf. E. coli ist eines der wichtigsten Untersuchungsobjekte der Mikrobiologie, Biochemie und Sammelbegriff für auf molekularbiologischen Erkenntnissen fußende Techniken zur Isolation, Synthese und Charakterisierung von genetischem Material und Mechanismen, die das Erbgut von Organismen betreffen. Da E.coli auch eine gewisse Zeit außerhalb des Darmes überlebt und sich leicht nachweisen lässt, dient er als Indikator für fäkale Verunreinigungen von Trinkwasser und Gewässern.
PSEUDOMONAS AERUGINOSA
Pseudomonas aeruginosa ist ein weit verbreiteter Boden- und Wasserkeim und kann aus Pflanzen, Früchten, Lebensmitteln und dem Darmtrakt von Mensch und Tier isoliert werden. Er ist ein humanpathogener Keim und Lebensmittelverderber und kann in Leitungswasser, Waschbecken, Spülmaschinen, Medikamenten und Desinfektionsmitteln vorkommen.
In den Beckenbädern nach DIN wurde dieser Keim als Leitkeim aufgenommen, um die Funktionstüchtigkeit der Schnellsandfilter zu überprüfen.
Tritt dieser Keim auf, so deutet dies auf Kolmationsnester im Riter hin. Im Bereich der Kleinbadeteiche wurde dieser Keim als Leitkeim übernommen. Er stellt wegen fehlender Desinfektion und seiner gleichzeitigen Humanpathogenität allerdings automatisch ein höheres Gefährdungspotenzial dar.
Im aktuellen Fachbuch Infektiologie [l] steht zur Epidemiologie der Außenohrentzündung, dass bei bakterieller Infektion in 30 bis 90 der Fälle Pseudomonas aeruginosa der ursächliche Erreger ist. Zur Prophylaxe heißt es einfach: „Wasserexposition vermeiden". Beim Tauchen in einem Badewasser/ das mit Pseudomonas aeruginosa verunreinigt ist, wird das Badewasser in den äußeren Gehörgang gedrückt. Wenn dieses Wasser nicht entfernt wird, kann dies zu erheblichen Ohrenschmerzen bis hin zu einer schweren Mittelohrentzündung führen. Kontaktlinsen können, wenn sie mit pseudomonadenhaltigem Wasser gereinigt werden, eine Keratitis
(Hornhautentzündung) auslösen.
VIREN
Viren sind etwa 16nm bis 300nm große Partikel, die Zellen infizieren können. Sie können sich nicht selbstständig vermehren (replizieren), sondern benötigen dafür die Wirtszelle. Viren bestehen aus Proteinen und Nukleinsäuren.
1 Infektiologie, Adam, Doer, Link, Loede, Springer Vertag, 2004
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Einige Viren sind zusätzlich von einer Membran umgeben, die als Virushülle bezeichnet wird.
Viren befallen Zellen von Pflanzen, Tieren und Pilzen. Viren, die Bakterien als Wirte nutzen, werden Bakteriophagen genannt.
Viren sind nicht Bestandteil der hygienischen Bewertung von Badewässern. Die Diskussion um den Vogelgrippevirus im Frühling 2005 hat deutlich gemacht, dass hier ein weiterer Erfahrungsbedarf besteht. Weder für Bäder mit Badewasseraufbereitung nach DIN, noch für Naturfreibäder oder für Badeseen bestehen Erfahrungen zur Relevanz von Viren im Freiwasser.
Es ist unter Virologen seit langer Zeit bekannt, dass fäkale Viren, hierzu zählen die Enteroviren, Adenoviren und Polioviren, in natürlichen Gewässern auftreten können.
Die gefährlichste Gruppe stellen die Polioviren dar, die zu Kinderlähmung führen können. Diese Vieren treten heute nicht mehr auf.
Die häufigste Art stellen die Enteroviren dar. Sie können harmlose Arten der Hirnhautentzündung und wenige Arten auch Bindehautentzündungen hervorrufen.
Die Adenoviren können ebenfalls Bindehautentzündungen, Husten, Halsschmerzen oder Durchfall hervorrufen
Resistenz
Da Viren außerhalb des Wirtes keinen Stoffwechsel aufweisen, sind sie sehr unempfindlich gegenüber Desinfektionsmitteln. Sie gelten als resistent gegenüber UV-Licht, hohen Alkoholkonzentrationen und Chlor in üblichen Beckenkonzentrationen
Zur Elimination der Viren in natürlichen biologischen Filtern gibt es heute
noch keine Untersuchungen. Ebenso ist unbekannt, wie hoch die Lebens-
dauer dieser Viren in natürlichen Gewässern ist.
. AlF-KOOPERATIONSPROJEKT
„Entwicklung eines Gerätes zur Online-Überwachung der Hygieneparame-
ter von öffentlichen Bädern, Direkteinleitern und Aquakulturanlagen -
HYDRA"
Während in den Beckenbädern nach DIN 19 643 ein aktives Desinfekti-
onsmittel zugegeben wird, welches eine scheinbare Viren- und Bakterien-
freiheit erzeugt, die über den Gehalt an freiem Chlor nachgewiesen wird,
fehlt dieses Instrument bei den Naturfreibädern. Neben den routinemäßi-
gen Untersuchungen, i.d.R. durch Gesundheitsämter, bestehen hier keine
weiteren Kenntnisse über die Hygiene zwischen diesen Zeitpunkten. Für
die bakteriologische Kontrolle werden Leitkeime herangezogen, wobei dis-
kutiert wird, wie weit diese mit den verschiedenen Einzelkeimen und Viren
korrelieren. Dieser Sachverhalt trifft für beide Bädertypen zu.
Im Rahmen dieses Kooperationsprojektes werden mit dem Institut für
Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik (ISAH) Hannover, dem Insti-
tut für Umweltverfahrenstechnik (IUV) Bremen, dem Bremerhavener In-
stitut für Biologische Informationssysteme (BIBIS), der Firma Polyplan,
den Landes- und Kreisgesundheitsämtern und der Arbeitsgemeinschaft für
Badeseen und Schwimmteiche (ABS) folgende Fragen bearbeitet:
• Sind Viren ein Thema in Naturfreibädern?
• Wie repräsentativ sind die Analyseergebnisse der Labore?
• Welche Wirkmechanismen zur In-situ-Entkeimung sind relevant?
• Welche Keimabbauleistung weisen Bodenfilter auf?
• Kann eine Aussage zur Keimbelastung in Naturfreibädern über den
Verbrauch eines Desinfektionsmittels halbquantitativ ermittelt werden?
Die Forschungsarbeit wurde in drei Blöcken abgearbeitet:
,OCK l: GRUNDLAGENFORSCHUNG:
Virologie und Bakteriologie von Naturfreibädern und Chlorbädern und de-
ren Zusammenspiel auf Basis von Literaturrecherchen und Expertenwis-
sen, sowie vorangegangenen Feldversuchen und den experimentellen Er-
gebnissen. Besondere Beachtung dabei fanden die humanpathogenen Vi-
ren: Adenovirus, Echovirus, Hepatitis-A-Virus, Norovirus, Rotavirus
.OCK 2: FELDFORSCHUNG:
Messungen in fünf ausgewählten Naturfreibädern. Messungen in Zu- und
Abläufen der Filteranlagen im Rahmen der Routineuntersuchungen (Leit-
keime, Phosphor) sowie die Sichttiefe im Nutzungsbereichswasser.
Zusätzliche Datenerhebung durch die Anlagenbetreiber (Volumenströme,
Besucherzahlen, Temperaturen)
LOCK 3: EXPERIMENTELLE FORSCHUNG:
Entwicklung und Aufbau eines Versuchsstandes, bestehend aus Kompar-
timent Wasserkörper, Kompartiment Filtersystem, Kompartiment MSR-
Technik und Algenreaktor. Diese Anlage dient der Ermittlung der Korrela-
tion von Viren zum Leitkeim; von Leitkeim zu UV-Licht; von Leitkeim zu
thermischen Änderungen; von Leitkeim zu Zooplankton und dem Ver-
gleich mit der Chlordesinfektion.
LOCK 4: ENTWICKLUNG EINES GERÄTES ZUR ONLINE-ÜBERWACHUNG
der hygienischen Situation, aufbauend auf den vorgenannten Forschungs-
arbeiten. Dieser Block wird hier nicht dargestellt, da er zurzeit noch in Ar-
beit ist.
.ESCHREIBUNG DES FELDVERSUCHES BLOCK 2
Im Rahmen des Feldversuches wurden vier Bäder gem. Tabelle l unter-
sucht. Analytik und Probenahme wurden im Rahmen dieses Feldversuches
bewusst parallel zu den beauftragten örtlichen akkreditierten Labors vom
ISAH durchgeführt. Die Virologie wurde vom BIBIS
mit einer PCR Analyse analysiert.