Biofilm-Management - Erkennung, Risiko und Bekämpfung von vorübergehend unkultivierbaren Pathogenen in der Trinkwasser-Installation

Ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördertes Verbundprojekt mit 5 Forschungspartnern und 17 Industriepartnern

Auswirkungen von Reinigungs- und Desinfektionsverfahren auf das Überleben von Pathogenen in Biofilmen und auf den Austrag ins Trinkwasser unter praxisnahen Bedingungen

P. aeruginosa kann nach Einnistung in den Biofilm sehr schnell in den VBNC-Zustand übergehen. In diesem Zustand kann P. aeruginosa unbeschadet eine Anlagendesinfektion mit Chlordioxid überleben und aus dem VBNC-Zustand wieder in den kultivierbaren Zustand übergehen. Es ist zu klären, unter welchen Randbedingungen und bei welchen Desinfektionsmitteln dieses Phänomen eintritt und mit welchen Maßnahmen es zu verhindern ist. Im Gegensatz zum P. aeruginosa kann L. pneumophila lange Zeit nach der Einnistung in den Biofilm überwiegend im kultivierbaren Zustand verbleiben, überlebt aber dennoch eine Desinfektion, weil die Bakterien in der Matrix des Biofilms bzw. in Amöbenzellen geschützt sind oder außerhalb von Amöbenzellen in VBNC-Formen, die unempfindlicher gegen Desinfektionsmittel sind, vorkommen können. Nach Abschluss der Desinfektion können sich die überlebenden L. pneumophila-Zellen wieder vermehren und kulturell nachgewiesen werden.

In halbtechnischen Trinkwasser-Installationen werden in Langzeitversuchen mit praxisnahen Verbrauchsprofilen und bei variierenden Betriebsbedingungen (Werk-stoffe, Temperatur, DOC, Nährstoffe) die Auswirkungen von einem Reinigungs-verfahren in Kombination mit verschiedenen Desinfektions¬verfahren auf die nachhaltige Beseitigung der fakultativ pathogenen Index-Organismen im kultivierbaren und im VBNC-Zustand untersucht. Hierzu werden etablierte, autochthone Trinkwasser-Biofilme in den Versuchsanlagen einmalig mit P. aeruginosa bzw. L. pneumophila kontaminiert und nach weiterer Betriebszeit der Installation desinfiziert. In den Betriebsphasen nach der Kontamination und nach der Desinfektion werden die Organismen mit kulturellen und kulturunabhängigen (FISH, qPCR, Durchflusscytometrie) Verfahren untersucht. Nach der Desinfektion können innerhalb der überlebenden Zellen die Anteile von kultivierbaren und VBNC-Zellen quantifiziert werden. Die Analysen werden sowohl im Biofilm als auch in der Wasserphase durchgeführt, um eine Aussage über die potentielle Gefährdung des Verbrauchers am Zapfhahn treffen zu können.

Ziel ist die Ermittlung von Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen für Trinkwasser-Installationen, die eine nachhaltige hygienische Sicherheit gewährleisten, weil auch die VBNC-Stadien der fakultativ pathogenen Index-Organismen in Biofilmen inaktiviert werden. Dadurch wird die unerkannte Verbreitung von Pathogenen in Trinkwasser-Installationen verhindert und das Infektionsrisiko für den Verbraucher minimiert.