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27. April 2018

Trinkwasser-Mikrobiologie

Spannungsfeld Trinkwasser im Gebäude

Um die hervorragende Netzwasserqualität bis zum Wasserhahn im Gebäude auch im Spannungsfeld konkurrierender Ansprüche aufrechterhalten zu können, ist der Dialog zwischen verschiedensten Akteuren notwendig. Zudem braucht es die Initialisierung von integralen Projekten. So soll im Juni eine Diskussionsrunde – lanciert von der Hochschule Luzern, Eawag und vom Bundesamt für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen – den Grundstein für eine gemeinsame nachhaltige Zusammenarbeit im Themenfeld «Trinkwasserqualität im Gebäude» legen.
Franziska Rölli, Stefan Kötzsch, 

TRINKWASSERQUALITÄT BRAUCHT INVESTITIONen

Von der Quelle bis zum Wasserzähler...

In der Schweiz braucht es weder grössere finanzielle Auslagen, noch müssen erst Flaschen oder Harassen geschleppt werden, um zu Hause erfrischendes Trinkwasser geniessen zu können. Das Lebensmittel Nr. 1 kann direkt vom Wasserhahn in der Küche oder im Bad bezogen werden. Die Basis dafür legen die Wasserversorger: Sie wählen die geeigneten Bezugsquellen aus, bereiten, falls nötig, das Wasser ein- oder mehrstufig auf und liefern es über ein intaktes und gut gewartetes Verteilsystem zu jedem Gebäude.

Der einfache Zugang zu hochwertigem Trinkwasser lässt die Konsumenten schnell vergessen, dass gute Trinkwasserqualität nicht einfach gegeben ist, sondern beträchtliche Investitionen bedingt. Im Verteilnetz kann sie unter anderem dank gut ausgebildeter Fachleute, die sich regelmässig weiterbilden und den Erfahrungs- und Wissensaustausch suchen, gewährleistet werden. Die Wasserversorger sind zudem gesetzlich verpflichtet, ein Qualitätskontrollsystem aufzubauen und anzuwenden [1, 2]. Dadurch kennen sie ihr System und die heiklen Stellen. Mittels verschiedener Parameter wird der Zustand überwacht. Bei Unregelmässigkeiten werden sofort entsprechende Massnahmen eingeleitet. Regelmässige Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten von Wasserfassungen, Aufbereitungs- und Speicheranlagen sowie Leitungsnetz sind ebenso Routine wie die Dokumentation und die mindestens jährliche Information der Bevölkerung über die Qualität des Trinkwassers [3].

... und vom Wasserzähler bis zum Wasserhahn 

All diese Anstrengungen tragen dazu bei, dass das Trinkwasser den Wasserzähler im Gebäude in der Regel mit hervorragender Qualität erreicht. Ab diesem Punkt übernimmt der/die Liegenschaftseigentümer/-in bei Abgabe des Wassers an Dritte (z. B. Mieter) die Verantwortung dafür, dass die Qualität auch bis zum Wasserhahn erhalten bleibt und die gesetzlichen Anforderungen an Trinkwasser nach Art. 3 der Trink-, Bade- und Duschwasserverordnung (TBDV) [3] eingehalten werden:

Verordnung des EDI über Trinkwasser sowie Wasser in öffentlich zugänglichen Bädern und Duschanlagen (TBDV, Stand 1. Mai 2017)
Art. 3 Anforderungen an Trinkwasser
1 Trinkwasser muss hinsichtlich Geruch, Geschmack und Aussehen unauffällig sein und darf hinsichtlich Art und Konzentration der darin enthaltenen Mikroorganismen, Parasiten sowie Kontaminanten keine Gesundheitsgefährdung darstellen.

Besitzer von öffentlichen oder einem berechtigten Personenkreis zugänglichen Dusch- und Badeanlagen müssen darüber hinaus sicherstellen, dass das Dusch- und Badewasser den ebenfalls in der TBDV spezifizierten Anforderungen genügt (u. a. Art. 9:
Mikrobiologische Anforderungen, Anhang 5).

Anders als Wasserversorger beschäftigen sich Liegenschafts-eigentümer in den wenigsten Fällen beruflich mit Trinkwasser. Meist wissen Hauseigentümer und -betreiber gar nicht um ihre Verantwortung für die Trinkwasserqualität im Gebäude. Dies ist umso problematischer, da das Risiko für eine Verschlechterung der Trinkwasserqualität im Gebäudebereich verglichen mit dem öffentlichen Verteilnetz durch verschiedene Faktoren eher noch zunimmt. Die Investition in eine gute Trinkwasserqualität darf somit nicht am Wasserzähler aufhören, sondern muss bis zum Wasserhahn konsequent weitergeführt werden [4].

(K)EIN LEBENSMITTEL WIE JEDES ANDERE

Trinkwasser ist verderblich

Ohne die entsprechenden Gegenmassnahmen verdirbt Trinkwasser wie jedes andere Lebensmittel auch. Für das menschliche Auge kann es am Wasserhahn sauber aussehen und trotzdem im Vergleich zum Netzwasser eine stark erhöhte Konzentration an chemischen Verbindungen, Bakterien und Viren, die für die Gesundheit nachteilig sein können, aufweisen. Gerade im Gebäude erhöht sich ohne Vorsorge das Risiko für einen solchen Verderb. Dies liegt unter anderem an den in Kontakt mit dem Trinkwasser stehenden Materialflächen, die aufgrund der kleineren Rohrdurchmesser stark zunehmen [5]. Insbesondere während Standzeiten des Wassers reichern sich aus den Materialien migrierende Kohlenstoffverbindungen in der Wasserphase an [6]. Ein Teil dieser Verbindungen kann von den Bakterien als Nährstoffgrundlage verwertet werden und zu einem übermässigen Aufwuchs führen [7]. Begünstigt wird die Vermehrung durch lauwarme Temperaturen, wie sie immer öfters sowohl in Kalt- wie auch Warmwassersystemen vorliegen. Im ungünstigsten Fall vermehren sich so nicht nur harmlose Bakterien, sondern auch Krankheitserreger wie Pseudomonas aeruginosa oder Legionella pneumophila, die natürlicherweise in technischen Wassersystemen vorkommen [8, 9].

Die mikrobiellen Dynamiken in Trinkwassersystemen sind sehr komplex und von mehreren Faktoren abhängig, die sich wiederum gegenseitig beeinflussen. Der Anteil eines einzelnen Faktors am Verkeimungsrisiko variiert deswegen von Gebäude zu Gebäude und kann nicht genau quantifiziert und generalisiert werden. Allgemein anerkannt ist jedoch, dass die Temperatur, die Nährstoffkonzentration und die Stagnationsdauer zu den wichtigsten Faktoren gehören, welche die Anzahl und die Artenzusammensetzung der Bakterien beeinflussen [10–14].

Dem Verderb entgegenwirken

Analog zu anderen Lebensmitteln, die beispielsweise durch Pasteurisation, Zugabe von Stabilisatoren oder gekühlter Aufbewahrung vor schnellem Verderb geschützt werden, kann auch dem Verderb von Trinkwasser entgegengewirkt werden.

Die sicherste Vorbeugung gegen die Vermehrung von Krankheitserregern in der Hausinstallation ist eine Kombination von Massnahmen, welche

– die vorhandenen Nährstoffe auf ein Minimum reduziert,

– wachstumsfördernde Temperaturen verhindert und

– einen regelmässigen Wasserumsatz im gesamten System fördert.

Letzteres trägt nicht nur dazu bei, dass Bakterien und chemische Verbindungen, die sich während Stagnationszeiten angereichert haben, regelmässig reduziert werden. Sondern auch, dass das Kaltwasser kalt bleibt und alle Teile im Warmwassersystem regelmässig heissem Wasser mit dem damit verbundenen desinfizierenden Effekt ausgesetzt werden.

Die SIA-Norm 385/1&2 (zurzeit in Revision) [15] und die SVGW-Richtlinie W3 [16] zeigen mittels Vorgaben und Empfehlungen auf, wie diese Effekte technisch erreicht werden können.

Bei der Umsetzung der Massnahmen ist es jedoch wichtig, nicht nur einzelne Installationsteile wie z. B. den Warmwasser-Speicher miteinzubeziehen, sondern das System als Ganzes vom Wasserzähler bis zu allen Entnahmestellen. Während beispielsweise eine Temperatur von 55 °C im Speicher genügen kann, um lokal einer Legionellenvermehrung entgegenzuwirken, reicht diese aufgrund von Wärmeverlusten in grösseren Gebäuden nicht aus, um auch in weit entfernten peripheren Teilen der Installation eine desinfizierende Wirkung zu entfalten [17]. Die Systembetrachtung ist auch in Bezug auf Nährstoffe und Stagnation wichtig:

Der Einsatz von zertifizierten Materialien in der Hauptverteilung vermag die Nährstoffkonzentration und damit den Aufwuchs in den zentralen Anlagen niedrig zu halten, verhindert aber keine starke Verkeimung in den peripheren Teilen, wenn beispielsweise eine Armatur mit stark migrierenden Dichtungsringen oder Duschschläuche mit hohem Migrationspotenzial zum Einsatz kommen [18].

Ebenso wichtig ist es, dass der regelmässige Wasseraustausch an jeder Stelle im System gewährleistet ist und keine schwach oder nicht durchspülten Toträume/Leitungsteile vorhanden sind.

GEBÄUDE UND NUTZER IM WANDEL

Die vorgängig beschriebenen Faktoren, mit denen Einfluss auf die Mikrobiologie genommen werden kann, sind nicht erst seit gestern bekannt. Allerdings hat sich die Ausgangslage verändert: Denn sowohl Bauweise von Gebäuden wie auch nutzerassoziierte Faktoren haben sich gewandelt und ein Spannungsfeld zwischen konkurrierenden Ansprüchen an Hygiene, Energieeffizienz, Komfort und Kosten erzeugt.

Am deutlichsten zeigt sich dies am Faktor «Temperatur», der erst durch den zunehmenden Komfort mit einer flächendeckenden Warmwasserversorgung v. a. im Zusammenhang mit Legionellen zum Thema wurde. Diese Bakterien kommen natürlicherweise in Wassersystemen und Temperaturen von 6 bis 66 °C vor [19, 20]. Ihre Vermehrung ist von vielen Faktoren abhängig, wird aber durch Temperaturen zwischen 25 und 42 °C stark gefördert [21, 22]. Gerade dieser Temperaturbereich wird heutzutage sowohl in den Kalt- wie auch Warmwasserleitungen durch verschiedene Trends gefördert: verdichtetes Bauen (einhergehend mit grösseren und komplexeren Installationen), verbesserte Gebäudedämmung, Energieeinsparbemühungen (z. B. Absenkung der Speicher- und Zirkulationstemperaturen) und eine generelle Zunahme von Wärmequellen in unmittelbarer Nähe von Trinkwasserinstallationen (Fussbodenheizungen, erhöhte Temperaturen in Versorgungsschächten).

Gleichzeitig hat der regelmässige Wasseraustausch in den Trinkwasserinstallationen abgenommen. Dies ist einerseits auf Wassersparmassnahmen zurückzuführen, aber auch darauf, dass z. B. in Wohngebäuden aufgrund eines veränderten Nutzerverhaltens seltener Wasser gezapft wird (Ferienabwesenheiten, Duschen am Arbeitsplatz oder im Fitnesscenter, auswärtige Verpflegung usw.). Gleichzeitig werden aber heute pro Person deutlich mehr Entnahmestellen geplant und verbaut als früher, was die Stagnationsproblematik vor allem in den peripheren Leitungsteilen verstärkt.

Der Wandel von Gebäude und Nutzer ist nicht aufzuhalten und hat auch einige Vorteile mit sich gebracht. Im Hinblick auf hygienische Ansprüche ist es aber wichtig, die damit verbundenen Auswirkungen auf die Wachstumsbedingungen der Bakterien in Trinkwasserinstallationen abzuschätzen und basierend darauf Planung, Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung/Instandhaltung anzupassen.

 

VIELE AKTEURE SIND GEFORDERT

Wissenschaftliche Grundlagen und Erfahrungswerte aus der Praxis bilden das Fundament für die Gesetzgebung sowie Ausarbeitung von technischen Normen und Richtlinien. Klare normative Vorgaben sind wiederum essenziell, damit Planung, Realisierung, Betrieb, Wartung und Instandhaltung danach ausgerichtet werden können. Dabei hilft neben dem Wissen um die Vorgaben das Verständnis für die zugrunde liegenden Zusammenhänge. Zudem müssen die entsprechenden technischen Lösungen vorhanden sein oder erarbeitet werden können und ihre Wirkung/Nutzen verifiziert werden. Diesbezüglich ist wiederum die Forschungsseite gefragt, aber auch Industrie und Vollzug.

Für die Trinkwasserqualität im Gebäude nimmt zudem der Liegenschaftseigentümer als Verantwortungsträger, aber auch der Nutzer mit seinen Ansprüchen und seinem Nutzerverhalten eine wichtige Rolle ein. Gerade auf diesen Ebenen ist das nötige Bewusstsein und Wissen für die Thematik jedoch nicht natürlicherweise vorhanden und es entstehen Un-sicherheiten.

Es ist deswegen enorm wichtig, dass an den Schnittstellen der verschiedenen Ebenen ein gegenseitiger Wissens- und Erfahrungsaustausch besteht. Nur so kann das nötige ebenenübergreifende Verständnis entstehen und allfällige offene Fragen und Probleme frühzeitig erkannt und zielgerichtet – nicht parallel und unkoordiniert – angegangen werden, idealerweise durch die Nutzung von Synergien. In anderen europäischen Ländern hat man dies schon vor Jahren erkannt und ebenenübergreifende Initiativen, wie nachfolgende Beispiele zeigen, ergriffen:

In Deutschland befasst man sich beispielsweise in verschiedenen Institutionen schon länger aktiv mit Hausinstallationen. 2014 wurde unter anderem ein gross angelegtes interdisziplinäres Forschungsprojekt mit Fokus auf den konkurrierenden Ansprüchen von Energieeinsparbemühungen und Hygiene initiiert. Die Ergebnisse wurden im März im Rahmen eines Kongresses in Berlin kommuniziert, die finale Publikation steht noch aus [23].

In Österreich sensibilisiert das Forum Wasserhygiene mit Vortragsreihen und Fachseminaren für verschiedene mit der Trinkwasserqualität im Gebäude zusammenhängende Aspekte und fördert den Austausch zwischen verschiedenen Akteuren [24].

In der Schweiz wurde in diesem Zusammenhang vor einigen Monaten vom Wasserforschungsinstitut Eawag, von der Hochschule Luzern und dem Bundesamt für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen (BLV) ebenfalls ein Projekt angestossen. Projektziel ist, das Themenfeld «Trinkwasserqualität im Gebäude» zusammen mit Partnern der verschiedenen Akteurebenen aufzufangen und die Herausforderungen gemeinsam anzugehen.

Im Rahmen von Sondierungsgesprächen wurde dieser Ansatz von verschiedensten Seiten begrüsst. Mit einer zentralen Anlaufstelle für die «Trinkwasserqualität im Gebäude» sollen künftig folgende Punkte angegangen werden:

– Vermehrt Synergien nutzen und die verfügbaren Ressourcen bündeln.

– Parallelläufe und widersprüchliche Informationsvergaben und Merkblätter vermeiden.

– Eine allen zugängliche aktuelle und fundierte Wissensgrundlage bieten und die drängendsten Fragen mittels Kooperations- und Forschungsprojekten angehen.

– Die Aus- und Weiterbildung auf verschiedenen Ebnen fördern und durch aktuelle Erkenntnisse unterstützen.

– Einheitlicher auftreten, um der sich verbreitenden Verunsicherung sowie Bagatellisierung/Dramatisierung entgegenzuwirken, und dadurch den Stellenwert des Trinkwassers im Gebäude und als Folge der Sanitärbranche stärken.

Im Juni werden sich zahlreiche Entscheidungsträger der verschiedenen Ebenen im Rahmen eines «runden Tischs» zusammenfinden. Der Diskussionsschwerpunkt wird sein, auf welche Art und Weise eine solche Anlaufstelle unterstützend wirken könnte und welche Möglichkeiten für die Organisationsstruktur und Finanzierung vorstellbar wären.

Bibliographie

[1] Schweizerischer Bundesrat (2017): Lebensmittel- und Gebrauchsgegenständeverordnung (LGV). Stand 1. Mai 2017

[2] SVGW (2017): W12d – Leitlinie für eine gute Verfahrenspraxis in Trinkwasserversorgungen, Mai 2017

[3] Eidgenössisches Departement des Innern EDI (2017): Verordnung über Trinkwasser sowie Wasser in öffentlich zugänglichen Bädern und Duschanlagen (TBDV). Stand 1. Mai 2017

[4] Zlatanović, L.; van der Hoek, J.P.; Vreeburg J.H.G. (2017): An experimental study on the influence of water stagnation and temperature change on water quality in a full-scale domestic drinking water system. Water Research, 2017. 123: p. 761–772

[5] Brazos, B.J.; O’Connor, J.T.; Abcouwer, S. (1985): Kinetics of Chlorine Depletion and Microbial Growth in Household Plumbing Systems. Technology Conference Proceedings, WQTC-13, American Water Works Association, Denver

[6] Bucheli-Witschel, M. et al. (2012): A new method to assess the influence of migration from polymeric materials on the biostability of drinking water. Water Research. 46(13): p. 4246–4260

[7] van der Kooij, D.; Veenendaal, H.R. (2001): Biomass production potential of materials in contact with drinking water: method and practical importance. Water Science and Technology: Water Supply. 1(3): p. 39

[8] Wingender, J.; Flemming, H.-C. (2011): Biofilms in drinking water and their role as reservoir for pathogens. International Journal of Hygiene and Environmental Health. 214(6): p. 417–423

[9] Ashbolt, N.J. (2015): Microbial Contamination of Drinking Water and Human Health from Community Water Systems. Current Environmental Health Reports. 2(1): p. 95–106

[10] Proctor, C.R.; Hammes, F. (2015): Drinking water microbiology – from measurement to management. Current Opinion in Biotechnology, 2015. 33: p. 87–94

[11] Falkinham, J.O.; Pruden, A.; Edwards, M. (2015): Opportunistic Premise Plumbing Pathogens: Increasingly Important Pathogens in Drinking Water. Pathogens. 4: p. 373–386

[12] Hallam, N.B. et al. (2001): The potential for biofilm growth in water distribution systems. Water Research. 35(17): p. 4063–4071

[13] Proctor, C.R. et al. (2017): Interactive effects of temperature, organic carbon, and pipe material on microbiota composition and Legionella pneumophila in hot water plumbing systems. Microbiome. 5(1): p. 130

[14] WHO: Guidelines for Drinking-water Quality. 20. 1, Recommendations (First addendum to 3rd edition)

[15] SIA (2011): 385/1:2011, Anlagen für Trinkwarmwasser in Gebäuden – Grundlagen und Anforderungen

[16] SVGW (2013): W3 – Regelwerk: Richtlinie für Trinkwasserinstallationen

[17] Darelid, J.; Löfgren, S.; Malmvall, B.E. (2002): Control of nosocomial Legionnaires’ disease by keeping the circulating hot water temperature above 55 °C: experience from a 10-year surveillance programme in a district general hospital. Journal of Hospital Infection. 50(3): p. 213–219

[18] Proctor, C.R. et al. (2016): Biofilms in shower hoses – choice of pipe material influences bacterial growth and communities. Environmental Science: Water Research & Technology. 2(4): p. 670–682

[19] Patterson, W.J., et al. (1997): Colonization of transplant unit water supplies with Legionella and protozoa: precautions required to reduce the risk of legionellosis. Journal of Hospital Infection. 37(1): p. 7–17

[20] Fliermans, C.B. et al. (1981): Ecological distribution of Legionella pneumophila. Applied and Environmental Microbiology. 41(1): p. 9–16

[21] Yee, R.B.; Wadowsky, R.M. (1982): Multiplication of Legionella pneumophila in unsterilized tap water. Applied and Environmental Microbiology. 43(6): p. 1330–1334

[22] Wadowsky, R.M. et al. (1985): Effect of temperature, pH, and oxygen level on the multiplication of naturally occurring Legionella pneumophila in potable water. Appl Environ Microbiol. 49(5): p. 1197–1205

[23] BMWi Verbundvorhaben «Energieeffizienz und Trinkwasserhygiene in der Trinkwasser-Installation». https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/iet/gewv/die-professur/news/energieeffizienz-und-trinkwasserhygiene-in-der-trinkwasser-installation

[24] FORUM Wasserhygiene. www.forum-wasserhygiene.at/das-forum.html

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