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

——————•————-————————————————-———————"~'T"

 

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.

 

 

 

 

 

 

Wasservolumen der Becken - Nutzungsbereich [m3]

Wasser­wechsel pro Tag (bei 100 % Auslastung der Riter)

Bäder

Nennbesucher­zahl [Rsrs/Tag]

Schwimmer

(incl.

Sprungbereich)

Sprung­becken

Nicht­schwimmer

Wänkind-becken

Gesamt

Naturbad Altenautä

1.095

1.222

 

261

9

1.492

6,2

Naturbad

Bassum

957

903

573

780

15

2.271

3,7

Naturbad Bsrach

514

1.147

 

320

75

1.542

6

Naturbad Hude

664

1.110

 

338

17

1.465

3,4

Tabelle 1: Bäder im Feldversuch

Die Methoden der örtlichen Labors waren  nicht einheitlich  und sind daher in Tabelle 2 zusammengefasst

 

Ergebnisse der Hygieneuntersuchungen

 

 

Naturbad Altenautal

(HBICON GmbH)

Naturbad Bassum

(Gesundheitsamt Landkreis Diepholz)

Naturbad Ebrach

(Analab Taubmann GmbH)

Naturbad Hude

(Gesundheitsamt Landkreis Oldenburg)

E. coli

DIN EN ISO 9308-1

 

DIN EN ISO 9308-1

DIN EN ISO 9308-3

Fäkalcoliforme Bakterien

 

BundesgesBI. 10/95

 

BundesgesBI. 10/95

intestinale Enterokokken

DIN EN ISO 7899-2

DIN EN ISO 7899-2

DIN EN ISO 7899-2

DIN EN ISO 7899-2

Pseudomonas aeruginosa

DIN EN 12780

DIN EN 12780

DIN EN 12780

DIN EN 12780

Tabelle 2: Analyseniethoden unterschiedlicher Hygieneparameter

 

Farameter

Grenzwert im

Nutzungs­bereichswasser

Anzahl

Untersuchungen [n]

Eadesaison 2006

Beanstandungen

Badsaison 2006

(in%)

Fäkalcolifornre Bakterien

100/100ml

51

1 (2)

Escherichia cdi

100/100ml

203

8 (3,9)

intestinale Enterokokken

50/100ml

253

5 (2)

Pseudomonas aeruginosa

10/100ml

253

40 (15,8)

Tabelle 3:  Mikrobiologische  Grenzwertüberschreitungen  im  Nutzungsbereichs­wasser von vier verschiedenen Naturfreibädern in Deutschland

Tabelle 3 zeigt die Probe- und Beanstandungshäufigkeit. Auffällig ist hier die Zahl der Überschreitungen beim Leitkeim Pseudomonas aeruginosa, die im Versuchszeitraum 2006 bei 15,8% lagen.

2006

Fakäcolif orme Bakterien

Bcftericftfa coli

intestinale Biterokokken

F&udomonas aeruginosa

Bäder

Anzahl Untersuchungen [n]

5"

c

CO

s

TD

CO

P3

tu

CQ

Werte [n] >100-150/1 OOml

Werte [n] 150- 200/1 OOml

Werte [n] > 200/1 OOml

Anzahl Untersuchungen [n]

5"

c

s

IS co

co co

CO

Werte [n] >100-150/1 OOml

Werte [n] 150-200/1 OOml

Werte [n] > 200/1 OOml

Anzahl Untersuchungen [n]

SP

C <& tu

cn

IZ 3

■o cz co co c co cu

CD

Werte [n] >50 - 70/1 OOml

Werte [n] 70-100/1 OOml

Werte [n]>100/100ml

Anzahl Untersuchungen [n]

c cu

c

3 13

CZ

co

CO

fZ

co

LU

CD

Werte[n] >10-30/1 OOml

Werte[n] 30-50/1 OOml

Werte[n] 50- 100/100ml

E

D

O

5

O

A

"ET

Cü

■e cu

Naturtad Altenautal

 

 

 

 

 

81

4 (45)

1

1

2

81

1  (1,2)

1

8

0

81

15 (18,5)

7

3

3

2

Naturbad Bassum

33

1 (3)

8

8

1

23

1  P,4)

0

0

1

62

8(0)

0

0

8

62

13 (21)

7

1

2

3

Naturüad Brach

 

 

 

 

 

60

0 (0)

8

0

8

68

4 (6,7)

2

1

1

60

5 (8,3)

5

8

8

8

Naturbad

aide

18

8 (0)

8

0

8

33

3 (9,1)

2

8

1

58

8 (0)

8

0

8

58

7 (14)

^_

2

8

2

Tabelle 4:  Mikrobiologische  Grenzwertüberschreitungen  im  Nutzungsbereichs­wasser verschiedener Naturfreibäder

Tabelle 4 zeigt die Verteilung der Beanstandungen auf die einzelnen Bäder bezogen. Das Naturbad Altenautal und Bassum fallen hier mit 18.5% bzw. 21 % extrem hoch aus. Die größte Überschreitungshäufigkeit liegt hier im Bereich von >10-30/100 ml. Interessant ist, dass bei Bädern mit größerer Häufigkeit der Grenzwertüberschreitungen überproportional die höheren Überschreitungen bis > 100/100 ml zunehmen.

 

2006

Fäkalcolif orme Bakterien

Ea&ierichia coli

intestinale E3nt erokokken

Pseudomonas aeruginosa

cu

CO

Anzahl Untersuchungen [n]

Beanstandungen in %

Werte [n] >100-150/1 OOml

Werte [n] 150-200/1 OOml

Werte [n] > 200/1 OOml

Anzahl Untersuchungen [n]

Beanstandungen in %

Werte [n] >100-150/1 OOml

Werte [n] 150-200/1 OOml

Werte (n) > 200/100ml

Anzahl Untersuchungen [n]

Beanstandungefin %)

Werte [n] >50-70/1 OOml

Werte [n] 70- 100/1 OOml

Werte [n]> 100/1 OOml

Anzahl Untersuchungen [n]

Beanstandungen in %

Werte [n] >10-30/100ml

Werte [n] 30-50/1 OOml

Werte [n] 50- 100/1 OOml

Werte [n] > 100/1 OOml

Schwimmer-becten

22

8(0)

8

0

0

71

1 (1,4)

0

1

0

92

8 (0)

0

8

8

91

16 (17 ,6)

8

3

2

3

Nicht-schwi mm erbecken

22

8 (0)

8

0

0

76

5 (6,6)

3

8

2

98

1  (1,02)

1

8

8

188

13 (13)

7

1

3

2

WeinkindbeckEn

7

1  (14,3)

0

8

1

56

2 (3,6)

8

8

2

63

4 (6,3)

2

1

1

62

11  (17,7)

7

2

0

2

Tabelle 5: Mikrobiologische Grenzwertiiberschreitungen in verschiedenen Nut­zungsbereichen unterschiedlicher Naturfreibäder

Bei der Betrachtung der Verteilung der Keimbelastung auf die unter­schiedlichen Beckennutzungen wie Kleinkind-, Nichtschwimmer- und Schwimmerbecken gem. Tabelle 5 zeigen sich im Bereich der Fakalcoli formen von Escherichia coli und Enterokokken tendenziell Zunahmen vom Schwimmerbecken zum Nichtschwimmerbecken und zum Kleinkindbe­cken. Dies entspricht den Erwartungen, da letztere deutlich höher belastet werden. Beim Pseudomonas aeruginosa hingegen ist diese Tendenz nicht zu erkennen.