Dienstag, 1. März 2022

52-Verzeichnis der Posts des Blogs

 

Verzeichnis der Posts des Blogs

 

51-Erkenntnisse zum Biofilm-Management und deren Auswirkungen auf die Praxis

50- Erfahrungsberichte zur Anwendung von Chlordioxid zur Inaktivierung von Legionella pneumophilia

 

49-Environmental Management of Legionella in Domestic Water Systems: Consolidated and Innovative Approaches for Disinfection Methods and Risk Assessment

 

48-Behandlung von Kühlwasser (Teil 1 und 2) - CHLORDIOXIDANWENDUNGEN

 

47-Environmental surveillance of Legionella pneumophila in two Italian hospitals

 

46- Legionelle pneumophilia and chlorine dioxide

 

45-Proteus vulgaris NCTC 4175 / ATCC® 13315

 

44- Escheria Coli K12 NCTC 10538

 

43- Umweltbelastungen durch Biozide

 

42- Wirkstoff - des Produktes- Kyrol TC

 

41- Wirkstoff es Produktes- Kyrozid II

 

40-Wirkstoff: Chlordioxid hergestellt aus Natriumchlorit und Natriumhydrogensulfat-Wirksamkeitsuntersuchung des Produktes "TwinOxide-0,3%-Solution

 

39- Die neue EUTrinkwasserrichtlinie (2020)

38-Quantitative Bestimmung der Wirksamkeit von Stoffen zur Desinfektion in der Trinkwasseraufbereitung( nach UBA-Informationen)

37-Polymorphic Variation in Susceptibility and Metabolism of Triclosan-Resistant Mutants of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae Clinical Strains Obtained after Exposure to Biocides and Antibiotics

36-Biofilms and Hygiene on Dairy Farms and in the Dairy Industry: Sanitation Chemical Products and their Effectiveness on Biofilms – a Review

35- UBA-Test: Validating drinking water disinfection procedures according to EU BPR regulation

34-Evaluation of Efficacy and Development of Predictive Reduction Models for Escherichia coli and Staphylococcus aureus on Food Contact Surfaces as a Function of Concentration and Contact Time of Chlorine Dioxide

32-Reduction of Escherichia coli on Surfaces of Utensils and Development of a Predictive Model as a Function of Concentration and Exposure Time of Chlorine

 

31 .Escherichia coli derived from ATCC® 10536™*

30-Enterobakterien, Coliforme und Escherichia coli (Indikator- und Index-Keime: (K)ein zeitgemäßes Konzept?)

29- Enterococcus hirae biofilm formation on hospital material surfaces and effect of new biocides

28-Quantitative Method for Evaluating Bactericidal Efficacy of Biocides Used on Hard Surfaces

 

27-Enterococcus hirae: a zoonotic microorganism in human umbilical cord blood

26-. Enterococcus species distribution among human and animal hosts using multiplex PCR B

25-Enterococci in the Environment

24- Enterococcus hirae u.a. in Guidance on the use of Enterococci as an Indicator in Canadian Drinking Water Supplies

23-Enterococcus hirae- Beschreibung

22- Enterocoocus hirea u.a. - Surface-attached cells, biofilms and biocide susceptibility: Implications for hospital cleaning and disinfection

21-Enterococcus hirae biofilm formation on hospital material surfaces and effect of new biocides

20 - Enterococcus hirae- WHO -Studies

19- Pseudomonas aeruginosa

17- Pseudomonas aeruginosa- Komplexe Trinkwasseranlage desinfiziert und saniert

18- Pseudomonas aeruginosa-„Biofilme in der Trinkwasser-Installation’’ BMBF-Verbundprojekt

16-Pseudomonas aeruginosa- DVGW- Berichte

15. Pseudomonas aeruginosa u.a.- Wirksamkeitsprüfung chemischer Desinfektionsmittel

14. Pseudomonas aeruginosa - Chlorine Dioxide is a Better Disinfectant than Sodium Hypochlorite against Multi-Drug Resistant Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, and Acinetobacter baumannii

13. Pseudomonas aeruginosa- Comparative testing and evaluation of hard-surface disinfectants

12. Pseudomonas aeruginosa-Resistance of Bacteria to Biocides

11-Pseudomonas aeruginosa .Comparative Antimicrobial Activities of Aerosolized Sodium Hypochlorite, Chlorine Dioxide, and Electrochemically Activated Solutions Evaluated Using a Novel Standardized Assay

10 Staphylococcus aureus - Efficacy and Safety Evaluation of a Chlorine Dioxide Solution

9 . Staphylococcus aureus -Effects of chlorine concentrations and washing conditions on the reduction of microbiological contamination in lettuce

8- Staphylococcus aureus - Preparation and Evaluation of Novel Solid Chlorine Dioxide-based Disinfectant Powder in Single-pack

6-Staphylococcus aureus -Disinfection effect of chlorine dioxide on bacteria in water

5-Staphylocoocus aureus-Growth Inhibitory Effects of Chlorine Dioxide on Bacteria

4-Staphylococcus -aureus -Bactericidal and sporicidal performance of a polymer-encapsulated chlorine dioxide-coated surface

3-Staphylococcus- Inactivation of antibiotic-resistant bacteria by chlorine dioxide in soil and shifts in community composition

2. - Staphylococcus aureus and chlorine dioxide

1- Staphylococcus aureus and Streptococcus agalactiae

 

 

Montag, 28. Februar 2022

51-Erkenntnisse zum Biofilm-Management und deren Auswirkungen auf die Praxis

https://www.ikz.de/sanitaertechnik/news/detail/aufschlussreiches-forschungsprojekt-erkenntnisse-aus-dem-vom-bundesministerium-fuer-bildung-und-for/ 

Aufschlussreiches Forschungsprojekt – Erkenntnisse aus dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt Biofilm-Management und deren Auswirkungen auf die Praxis



Selten hat es ein wissenschaftliches Projekt gegeben, das so viele und wichtige Erkenntnisse für die Praxis geliefert hat, wie das BMBF-Projekt "Biofilm-Management". Mehr als 20 Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft haben im Zeitraum von 2010 bis 2014 daran mitgewirkt. Es ist davon auszugehen, dass sich vieles in den kommenden Jahren im technischen Regelwerk wiederfinden wird. Dieser Beitrag stellt einige wichtige Ergebnisse vor. Dabei geht es vorrangig um Lücken in der Legionellenüberwachung, um neue Erkenntnisse zur Sanierung von kontaminierten Trinkwasser-Installationen und um "schlafende" Bakterien, die mit kulturellen Methoden zeitweise nicht nachweisbar sind, aber unter günstigen Bedingungen wieder "aufwachen" und dann zu überraschend hohen Kontaminationen führen können.


Erst jüngst wurden die Ergebnisse des vierjährigen Projektes "Erkennung, Risiko und Bekämpfung von vorübergehend unkultivierbaren Pathogenen in der Trinkwasser-Installation" der Öffentlichkeit vorgestellt. Die hier zitierten Ergebnisse sind als Vorträge im Internet unter www.biofilm-management.de frei zugänglich. Wie schon beim Vorgängerprojekt "Biofilme in der Hausinstallation" wird ein Thesenpapier folgen. Beide Projekte wurden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) als Verbundprojekt von Mikrobiologen, Technikern und Industriepartnern gefördert.
Dieser Beitrag fasst den Teil der Ergebnisse zusammen, der einen direkten Einfluss auf die Tätigkeit von TGA-Planern, Installateuren und Überwachungsbehörden haben kann. Weitere Ergebnisse des Projektes beschäftigten sich mit nichtkulturellen Methoden zur Erfassung von Bakterien. Obwohl sie einen maßgeblichen Teil des Projekterfolges ausmachen, werden sie hier nur insoweit erwähnt, wie sie für Fragestellungen im Rahmen einer Sanierung von Bedeutung sein können.

Was macht Biofilme aus?

Bakterien bilden besonders bei Stress schleimige Substanzen auf wasserberührten Oberflächen - und das seit rund 3,5 Mrd. Jahren. Sie haben also sehr erfolgreich gelernt, unter nahezu allen Umweltbedingungen zu überleben. Diese Biofilme sind also nicht zu verhindern, sondern ausschließlich zu managen - daher auch der Titel "Biofilm-Management".
Biofilme bestehen zu mehr als 95 % aus Wasser. Sie schützen die darin eingebetteten Bakterien zeitweise vor dem Austrocknen, aber auch vor Desinfektionschemikalien und davor, ausgespült zu werden. Sie sind also eine Art schützender Wohnraum für Bakterien. Von dort "angeln" diese sich Nährstoffe aus dem normalerweise nährstoffarmen Trinkwasser oder schlummern im VBNC-Stadium (dazu später mehr). Durch Erosion oder Ablösung von Biofilmen kann jedoch auch schlagartig eine größere Anzahl an Bakterien in das Trinkwasser übergehen. Ein solcher Fetzen Biofilm kann mehrere Mio. Bakterien enthalten. Selbst ein dünner Biofilm auf inerten Glasrohren enthält eine Millionen Bakterien pro cm². Gelangt ein solcher Fetzen in eine mikrobiologische Untersuchung, werden in der Wasserprobe überhöhte Zahlen gemessen, ohne dass das Wasser tatsächlich stark kontaminiert ist. Daher ist ein einzelnes Untersuchungsergebnis meist unzureichend, um den hygienischen Status eines Installationsabschnittes sicher zu erfassen.

Was führt zu einem Wachstum von Bakterien?

Bakterien benötigen generell einen artspezifischen Temperaturbereich, spezifische Nährstoffe und ausreichend Zeit für ihre Vermehrung. Dabei haben Legionella pneumophila andere Ansprüche an diese drei Faktoren als z. B. Pseudomonas aeruginosa. Allen Krankheitserregern ist gemeinsam, dass sie gut bei Körpertemperatur wachsen. Pseudomonas aeruginosa wächst aber auch bei niedrigen Temperaturen, wie sie im Kühlschrank herrschen.
Darüber hinaus stehen Bakterien im Wettbewerb miteinander oder begünstigen sich gegenseitig im Wachstum. Passt einer dieser drei Faktoren nicht zu einem Bakterium, vermehrt es sich nicht übermäßig oder geht sogar in den VBNC-Zustand (Viable but non culturable) über. Dies ist eine Art Dämmerzustand, der tückische Folgen haben kann: Das Bakterium lebt zwar noch, ist aber vermehrungsunfähig und somit mit den üblichen kulturellen Methoden nicht mehr nachweisbar. Ausgelöst wird dieser Zustand durch "Stress". Daher kann es nach einer Desinfektionsmaßnahme zunächst zu falsch negativen Untersuchungsergebnissen kommen - eine wichtige Erkenntnis für die Sanierung von Installationen. Denn sobald sich die Umweltbedingungen zum Beispiel nach einer temporären Anlagendesinfektion wieder verbessern, wachen die Bakterien auf und vermehren sich auch wieder. Gleichzeitig werden sie auch wieder infektiös.
Risiken bestehen also insbesondere dann, wenn die Ursache einer Kontamination nicht erkannt und beseitigt wurde. Wenn etwa eine thermische Desinfektion ohne anschließende bauliche oder betriebliche Anpassungen durchgeführt wurde. Daher kann es je nach Fragestellung sinnvoll sein, Bakterien im VBNC-Zustand mit nichtkulturellen Methoden nachzuweisen. Zu diesen Methoden gehören im Wesentlichen genetische oder Färbemethoden, die die Mikrobiologen im Projekt für spezielle Fragestellungen eingesetzt haben.

Wie werden mikrobiologische Kontaminationen erfasst?

Aus Sicht einer Überwachungsbehörde haben Bakterien in Biofilmen den gravierenden Nachteil, mit der normalen Wasseranalytik nicht nachweisbar zu sein: Denn in der Routineuntersuchung werden ausschließlich Wasserproben untersucht.
Zur seuchenhygienischen Kontrolle des Trinkwassers haben sich diese Verfahren seit Robert Kochs Zeiten allerdings bestens bewährt. Sie liefern in kurzer Zeit Informationen zur Anzahl vermehrungsfähiger Bakterien und einen indirekten Hinweise auf Krankheitserreger fäkalen Ursprungs (Indikatorprinzip). Andere Fragen können sowohl mit sensitiveren kulturellen Nachweismethoden als auch mit genetischen Methoden bearbeitet werden. Diese sensitiveren Verfahren liefern ein differenzierteres Bild der tatsächlichen Anzahl von Bakterien in einer Probe als das klassische Plattengussverfahren nach Robert Koch. Allerdings gelten für diese Verfahren nicht die Grenzwerte der Trinkwasserverordnung. Denn Methode und Grenzwert gehören immer zusammen.
Diese spezifischen Methoden - die die etablierten kulturellen Verfahren ergänzen, aber nicht ersetzen können - liefern für spezifische Fragestellungen also wertvolle Informationen. Mit ihnen können beispielsweise die Gesamtzellzahl in der Probe oder spezifische Mikroorganismen nachgewiesen werden. Bakterien im VBNC-Zustand, die kulturell nicht nachweisbar sind, werden nur mit nichtkulturellen Verfahren erfasst. Ob allerdings diese Bakterien noch vermehrungsfähig sind, kann mit diesen Methoden nicht ermittelt werden. Denn mit genetischen Methoden werden selbst tote Bakterien mitgezählt, solange noch das Erbmaterial vorhanden ist. Insofern ist verständlich, dass es je nach Fragestellung sinnvoll ist, kulturelle und nichtkulturelle Methoden miteinander zu kombinieren.

Erkenntnisse aus den Projekten

Ursachen falsch negativer Untersuchungsergebnisse in Gebäuden mit längerer Betriebsunterbrechung.

Betriebsunterbrechungen sind unvermeidbar. Bleiben sie gemäß VDI 6023 bzw. DIN 1988-200 im Rahmen von 3 bis 7 Tagen, stellen sie in aller Regel kein Problem dar. Wenn jedoch nach längeren Stagnationszeiten die geringe Nährstofffracht im Trinkwasser nahezu aufgebraucht ist, können Bakterien wie Legionella pneumophila oder Pseudomonas aeruginosa in den VBNC-Zustand übergehen. Bei P. aeruginosa geschah dies in den Untersuchungen je nach Nährstoffangebot bereits nach 15 Tagen (Reinstwasser). L. pneumophila
entzog sich bei Nährstoffmangel noch schneller dem kulturellen Nachweis.
Bakterien im VBNC-Zustand können unter günstigen Bedingungen wieder "erwachen". Daher ist es eine wichtige Frage für die Praxis, wie lange Bakterien "schlummern" und dann wieder erwachen können. Für P. aeruginosa konnte dies noch nach einer Versuchsdauer von 1,5 Jahren nachgewiesen werden. Selbst nach diesem langen Zeitraum konnten sie im Biofilm aus dem VBNC-Zustand wieder in den kultivierbaren Zustand übergehen. Dies zeigt ein besonderes Gefahrenpotenzial für die Praxis auf: Bauteile, die vom Hersteller mit kontaminiertem Wasser auf ihre Funktion geprüft wurden, können selbst nach einer längeren Lager- oder Transportzeit und trotz eines fehlenden kulturellen Nachweises vermehrungsfähige P. aeruginosa aufweisen.
Insofern ist die Forderung von Hygienikern nachvollziehbar, herstellerseitig alle Bauteile nur trocken auf Dichtigkeit zu prüfen. Bei notwendigen Funktionsprüfungen sind hohe Anforderungen an die Qualität des Wassers zu stellen und weitere Maßnahmen wie eine technische Trocknung bei erhöhten Temperaturen vorzunehmen. Für Trinkwasser-Installationen leitet sich daraus die Forderung ab, den bestimmungsgemäßen Betrieb in Gebäuden mit einem längeren Leerstand durch Spülmaßnahmen aufrechtzuerhalten. Denn eine Entleerung ist in modernen Gebäuden kaum mehr möglich, und es könnten besondere hygienische Risiken in teilentleerten Installationsabschnitten entstehen. Bakterien würden zunächst mit einer erhöhten Biofilmbildung auf den entstehenden Austrocknungsstress reagieren, später in den VBNC-Zustand übergehen und bei Kontrolluntersuchungen unmittelbar nach der erneuten Befüllung noch nicht nachweisbar, aber vorhanden sein. Daher sollte eine weitere Kontrolluntersuchung mit einem zeitlichen Abstand von einigen Wochen erfolgen.
Generell weisen die Untersuchungsergebnisse bei ein und demselben Bakterium je nach Untersuchungsbedingungen eine breite Variabilität für den Übergang in den VBNC-Zustand von "kaum" bis "erhöht" auf. Klare Regeln für die Praxis darf man jedoch auch nicht erwarten. Zu vielfältig sind die Faktoren, die zum übermäßigen Wachstum oder zum Übergang in den VBNC-Zustand führen können. Es ist aber das Verdienst der an diesem Projekt beteiligten Wissenschaftler, den VBNC-Zustand erstmals in dieser Intensität untersucht und dabei wertvolle Erkenntnisse für die Praxis zum Beispiel durch die Kombination kultureller und nichtkultureller Methoden gewonnen zu haben.

Betriebstemperaturen im Kaltwasser (PWC)

Das Regelwerk sieht im Kaltwasserbereich Temperaturen von maximal 25 °C als vertretbar an. Generell sind jedoch geringere Temperaturen anzustreben. Die Ergebnisse der Wissenschaftler im Projekt zeigen, dass bei einem erhöhten Nährstoffgehalt der Anteil an P. aeruginosa im Biofilm schon ab einer Temperatur von 16 °C zunimmt. Eine Nährstofflimitierung ist in der Installation außer durch sauberes Arbeiten kaum möglich, wohl aber die Verwendung DVGW/KIWA/BS-geprüfter nährstoffarmer Werkstoffe. Denn bei einem normalen Nährstoffgehalt nimmt die Anzahl von P. aeruginosa im Biofilm mit zunehmender Betriebszeit auch wieder ab, wie in einem Teilprojekt gezeigt werden konnte. In der Praxis kann oftmals Ähnliches beobachtet werden: Wenn die Ursache einer Kontamination beseitigt ist, führt unter Umständen schon ein vollständiger, über die normalen Betriebsbedingungen hinaus erhöhter Wasserwechsel über mehrere Wochen zum Erfolg. Vorher sollten jedoch die Biofilme in der Installation durch einen Reinigungsprozess (zum Beispiel im Impulsspülverfahren) verringert und Sanitärarmaturen gesondert behandelt werden.
Eine solche Reinigung ist der Schlüssel zum Erfolg. Beispielsweise hängt die Anzahl an Legionellen im Biofilm von der Dicke des Biofilms ab, wobei dicke Biofilme mehr Legionellen enthielten als dünne. Ein bestehender Biofilm wird von Legionella pneumophila schon bei Kaltwassertemperaturen um 18 bis 20
°C erobert. Sind Legionellen einmal im Biofilm, können sie dort über längere Zeiträume bestehen bleiben (persistieren). Diese Untersuchungsergebnisse wären eine Erklärung dafür, warum es bei einer saisonalen Erwärmung des Kaltwassers manchmal überraschend schnell zu überhöhten Koloniezahlen kommt.

Desinfektion ist keine Reinigung

Diese wichtige und mittlerweile in Regelwerken wie dem DVGW-Arbeitsblatt W557 verankerte Aussage hat in den letzten Jahren immer mehr an Zustimmung gewonnen. Dennoch wird sie in der Praxis oftmals ignoriert oder gar geleugnet. Aber umfangreiche Untersuchungen und auch dieses Projekt bestätigen immer wieder: Eine Desinfektion ohne Beseitigung der Kontaminationsursachen und Reinigung ist nicht nachhaltig. Selbstverständlich sind aber Desinfektionsmaßnahmen zur unmittelbaren Gefahrenabwehr unverzichtbar. Man muss sich aber bewusst sein, dass man die Ursachenherde während einer Desinfektionsmaßnahme mit kulturellen Methoden nicht mehr identifizieren kann. Daher sind zur unmittelbaren Gefahrenabwehr oftmals Sterilfilter eine sinnvolle Alternative, um Menschen zu schützen und dennoch die Identifikation von Problembereichen mittels kulturellen Methoden (bei entfernten Filtern) zu ermöglichen.
Ein weiterer Nachteil von voreilig eingesetzten Desinfektionsmaßnahmen ist, dass sie immer auch massiv in das biologische Gleichgewicht der Trinkwasser-Installation eingreifen.
So bekommen weniger empfindliche Bakterien wie P. aeruginosa unter Umständen einen Selektionsvorteil und gewinnen den Wettbewerb um die wenigen Nährstoffe im Trinkwasser.
Wichtig ist auch, dass falsch angewendete Desinfektionsmittel (Konzentrationen und Einwirkzeiten) die Toleranzen von Mikroorganismen in Biofilmen erhöhen und die Ausbildung von VBNC-Stadien begünstigen bzw. induzieren. Wenn also eine Anlagendesinfektion vorgenommen wird, ist nicht nur an der Dosierstelle auf die maximal zulässige Konzentration (Materialverträglichkeit) zu achten, sondern auch auf eine Mindestkonzentration an Endpunkten einer Installation sowie auf eine Mindesteinwirkzeit. Denn Desinfektionsmittel erschöpfen sich bei ihrem Weg durch die Installation. Je länger der Weg und die organische Fracht sind, je geringer ist die Endkonzentration an der Entnahmestelle – insbesondere in weitverzweigten, vernetzten Installationen und in Warmwasserinstallationen.

Überwachung von Trinkwasser-Installationen auf Legionellen

In statistisch abgesicherten Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die regelkonforme Überwachung von Trinkwasser-Installationen nicht immer eine Kontamination von Legionellen anzeigt. In den untersuchten Gebäuden war das Vorkommen von Legionella pneumophila in einer kontaminierten Installation einer starken räumlichen und zeitlichen Variabilität unterworfen. Mit anderen Worten: An ein und der selben Entnahmearmatur lagen die Legionellenzahlen im Verlaufe eines Tages mal hoch und mal niedrig. Weiterhin konnte an einzelnen, bei der Routineuntersuchung nicht erfassten Strängen, eine hohe Anzahl an Legionellen nachgewiesen werden, während gleichzeitig die regelkonform beprobten Stränge unauffällig waren. Wurden bei der Auswahl der Probennahmestellen jedoch die Parameter Stagnation, Temperatur und Temperaturkonstanz (5 Kelvin) mit berücksichtigt, konnte eine hohe Anzahl richtig klassifizierter Gebäude erreicht werden. Diese Erkenntnisse konnten in ein mathematisches Modell übertragen werden. Später einmal könnte diese Methode die Zahl der Probennahmestellen in Gebäuden minimieren. Bis dahin wird zukünftig bei der Auswahl der Probennahmestellen die Nutzungshäufigkeit mit zu berücksichtigen sein. Eine selten genutzte, aber speichernahe Entnahmestelle kann eine höhere Aussagekraft bezüglich einer Kontamination mit Legionellen haben, als eine weit entfernte Entnahmestelle mit häufiger Nutzung. Voraussetzung für niedere Legionellenzahlen bleibt aber das etablierte Schutzkonzept 60/55 °C, ein durchgeführter hydraulischer Abgleich der Zirkulationsstränge und die richtige Einstellung der Zieltemperaturen an den Zirkulationsregulierventilen.

Schlussbemerkung

Die hier exemplarisch wiedergegebenen Erkenntnisse aus dem Verbundprojekt weisen eine hohe Praxisrelevanz auf. So sollte das Regelwerk zur Untersuchung von kontaminierten Trinkwasser-Installationen zukünftig auch Methoden zur Detektion von Bakterien im VBNC-Zustand enthalten. Diese sind dann insbesondere bei Desinfektionsmaßnahmen ergänzend einzusetzen. Es wurde aber auch gezeigt, dass vor einer Desinfektionsmaßnahme eine Installation immer gründlich zu reinigen und die Kontaminationsursache zu beseitigen ist. Anschließend reicht oftmals ein erhöhter Wasserwechsel aus, um die Anzahl von P. aeruginosa im Biofilm auch ohne Desinfektionsmaßnahme zu verringern.
Bei der routinemäßigen Überwachung von Trinkwasser-Installationen auf Legionellen sind zukünftig die Probennahmestellen in Gebäuden nach erweiterten Gesichtspunkten auszuwählen. Dabei kommen der Nutzung und der Einhaltung der bekannten Temperaturen in der Peripherie von Gebäuden eine besondere Bedeutung zu.

Samstag, 26. Februar 2022

50- Erfahrungsberichte zur Anwendung von Chlordioxid zur Inaktivierung von Legionella pneumophilia

 

Erfahrungsberichte zur Anwendung von Chlordioxid zur Inaktivierung von Legionella

       

Lin, Y.E.; Stout, J.E.; Yu, V.L. Controlling Legionella in hospital drinking water: An evidence-based review of disinfection methods. Infect. Control Hosp. Epidemiol. 201132, 166–173. [Google Scholar] [CrossRef]


https://www.researchgate.net/publication/50989367_Controlling_Legionella_in_Hospital_Drinking_Water_An_Evidence-Based_Review_of_Disinfection_Methods

 Abstract

Hospital-acquired Legionnaires' disease is directly linked to the presence of Legionella in hospital drinking water. Disinfecting the drinking water system is an effective preventive measure. The efficacy of any disinfection measures should be validated in a stepwise fashion from laboratory assessment to a controlled multiple-hospital evaluation over a prolonged period of time. In this review, we evaluate systemic disinfection methods (copper-silver ionization, chlorine dioxide, monochloramine, ultraviolet light, and hyperchlorination), a focal disinfection method (point-of-use filtration), and short-term disinfection methods in outbreak situations (superheat-and-flush with or without hyperchlorination). The infection control practitioner should take the lead in selection of the disinfection system and the vendor. Formal appraisals by other hospitals with experience of the system under consideration is indicated. Routine performance of surveillance cultures of drinking water to detect Legionella and monitoring of disinfectant concentrations are necessary to ensure long-term efficacy.

 

Yusen E. Lin, PhD, MBA; Janet E. Stout, PhD; Victor L. Yu, MD

Published in: infection control and hospital epidemiology february 2011, vol. 32, no.2

 

Chlorine Dioxide

Mechanism of action and method of application. Chlorine dioxide has been used for water treatment in Europe since the 1940s, and numerous systems have been installed in the United States for Legionella disinfection. Chlorine dioxide is a gas in solution that is typically generated on site at the facility. Methods for producing chlorine dioxide include controlled mixing of chemical precursors or electrochemical generation. A limited number of controlled prospective evaluations have been published.

Field evaluation.

The first controlled field evaluation in the United States was conducted in a hospital where cases of hospital-acquired Legionnaires’ disease had occurred. During the 15 months following the installation, the percentage of hot water outlets with Legionella positivity significantly decreased, from 23% to 12%, and the Legionella positivity

rate for cold water taps approached 0%. The average chlorine dioxide residual measured at hot water taps was 0.08 mg/L, which was 88% lower than that measured at the cold water reservoir (0.68 mg/L). The mean chlorine dioxide residual

concentration at cold water outlets was 0.33 mg/L. The reduction in the chlorine dioxide concentration in the hot water (0.08 mg/L) may explain why complete eradication was not achieved until after 20 months of treatment.

In a 30-month prospective study, Zhang et al evaluated the efficacy of chlorine dioxide disinfection in a New York hospital. 

The Legionella positivity rate for hot water outlets decreased from 60% to 10%. It required 18 months to achieve a significant reduction in the Legionella positivity rate for hot water outlets. No cases of hospital-acquired legionellosis were identified in the post disinfection period. 

Significantly lower chlorine dioxide residual concentrations were detected in hot water (0.04 mg/L) than in cold water (0.3–0.5 mg/L).

Confirmatory reports. 

An evaluation of chlorine dioxide disinfection was conducted in a 1,000-bed hospital in the United Kingdom. After 2 years of chlorine dioxide treatment (target concentration, 0.5 mg/L), the Legionella positivity rate remained unchanged, and 2 cases of hospital-acquired Legionnaires’ disease had occurred.

In a northern United Kingdom hospital where hospital-acquired Legionnaires’ dis-

ease had occurred, chlorine dioxide disinfection was initi- ated because of repeated failures with hyperchlorination.

Chlorine dioxide at a concentration of 0.25–0.5 mg/L was minjected into the cold water supply. However, 3–5 mg/L of chlorine dioxide injected into the hot water supply was required to achieve a 0.25–0.5 mg/L residual concentration at hot water taps. After 3 years, Legionella was not detectable in the water system. It is note worthy that on 2 occasions when the chlorine dioxide concentration fell below 0.25 mg/ L because of mechanical failure, Legionella was detected in water samples within 4 days.

In an Italian hospital, chlorine dioxide was injected into the hospital water system at a concentration of 0.4–0.5 mg/L at the source, which resulted in a concentration of 0.2–0.3 mg/L at the water outlets. After 4 years of treatment, high concentrations of Legionella were still detected, and 12 cases of hospital-acquired Legionnaires’ disease had occurred. The authors concluded that chlorine dioxide was not useful.

In a Scottish hospital,hyperchlorination was ineffective in eradicating L. pneumophila from the hospital drinking water, and cases of hospital-acquired legionellosis occurred. Chlorine dioxide at a concentration of 0.5 mg/L was injected into the cold water system. L. pneumophila serogroup 1 was not detectable by week 6. However,

Legionella anisa persisted in low numbers. Investigators from Johns Hopkins University Hospital reported that chlorine dioxide disinfection reduced the L. anisa positivity rate after 17 months. There were caveats: a prolonged duration of treatment was necessary before the L. anisa positivity rate decreased significantly; it took 60 days to drop from 40% to 20% of water outlets and another 15 months to reach the 4% level achieved at the end of their study period.

Moreover, Legionnaires’ disease caused by L. anisa is extremely rare. In a survey from the French national Legionella surveillance network, 13.8% of environmental samples were positive for L. anisa and only 0.8% of patient samples were positive for L. anisa.

In a multicenter prospective study in-volving 20 hospitals across the United States, 45% of hospitals were colonized with L. anisa, but no infections caused by L. anisa were identified; thus, we do not recommend disinfection if L.anisa is the sole Legionella species isolated fromthe water.

Advantages and disadvantages

Chlorine dioxide has superior penetration into biofilms than chlorine. 

By-products, such as chlorite and chlorate, are not carcinogenic. Biocidal action is maintained over a wider range of pH than for chlorine and copper-silver ionization. Corrosive effects are much less than those of chlorine.

The limits of chlorine dioxide disinfection include the following. 

First, a prolonged time is necessary to demonstrate significant reductions in the Legionella positivity rate.

Second, the residual concentration in hot water is low (!0.1mg/L) when the chlorine dioxide is injected into the incoming cold water at a concentration of 0.5–0.8 mg/L.

Third, reactions with organic material and corrosion scale in piping can cause rapid conversion of chlorine dioxide to its byproducts, chlorite and chlorate. These by-products may pose health risks for consumers. Fourth, corrosion of galvanized pipes can cause loss of chlorine dioxide by reaction with magnetite (Fe304); this may affect efficacy.

The major challenge for chlorine dioxide is maintenance of an effective residual concentration (0.3–0.5 mg/L) throughout the drinking water system.

One New York hospital achieved a concentration of greater than 0.1 mg/L by direct injection into the hot water system (J.E.S., personal communication, 2010).

Chlorine dioxide is a registered biocide with the EPA; it has set the maximum residual disinfectant level for chlorine dioxide at 0.8 mg/L and set the maximum contaminant level for chlorite at 1.0 mg/L.

Chlorite may cause congenital cardiac defects and hemolytic anemia.

Chlorate is currently not regulated because of the lack of health data for setting maximum contaminant level. 

The United Kingdom Drinking Water Inspectorate specifies a maximum value of 0.5 mg/L for all oxidants in drinking water, which is the combined concentration of chlorine dioxide, chlorite, and chlorate.

In 2004, the EPA mandated that any healthcare facility adding a disinfectant to a water system that serves at least 25 people is considered a public water system and must comply with the Safe Drinking Water Act and Stage 1 Disinfection Byproducts Rule.

All chlorine dioxide products used in hospitals must be registered with the EPA and certified by the American National Standards Institute and National Sanitation Foundation. Some states require regular monitoring of chlorine dioxide and chlorite levels. Such testing can be costly, and this expense is often overlooked. 

Cost. 

One hospital estimated the cost of engineering measures for chlorine dioxide disinfection to be approximately,$50,000 per year.

The annual cost for operation and maintenance of 2 chlorine dioxide units for a 438-bed hospital was approximately $34,000 per year. Installation costs were not included, because the hospital leased the chlorine dioxide units and hospital personnel installed the equipment. The annual cost for monitoring the chlorine dioxide residual concentration and the chlorite level in the hospital water system ranged from $3,000 to $5,000, with a total annual cost of $40,000.

Summary.

Chlorine dioxide is a promising disinfection modality; however, it has not yet fulfilled the 4 criteria required for validation of efficacy (Table 1).

 

We are optimistic that the challenges for chlorine dioxide disinfection will be overcome. For now, we would recommend it in circumstances that favor efficacy, including a smaller secondary distribution system, a low cold water temperature, nongalvanized piping, and low total organic carbon content in the hospital water.

In future published studies, chlorine dioxide concentrations in concert with Legionella positivity rate should be reported.

Given the many vendors offering varying types of chlorine dioxide generators and the marginal success experienced by so many hospitals, recommendations and assessments from other hospitals with experience with chlorine dioxide would seem mandatory.

 

 

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 Legionella control by chlorine dioxide in hospital water system

 Zhang, Z.; Mccann, C.; Hanrahan, J.; Jencson, A.; Joyce, D.; Fyffe, S.; Piesczynski, S.; Hawks, R.; Stout, J.E. Legionella control by chlorine dioxide in hospital water systems. J. Am. Water Work. Assoc. AWWA 2009101, 117–127. [Google Scholar] [CrossRef]

https://awwa.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/j.1551-8833.2009.tb09894.x    

 Peer Reviewed

Legionella control by chlorine dioxide in hospital water systems

Zhe Zhang,Carole McCann (Deceased),Jennifer Hanrahan,Annette Jencson,Daniel Joyce,Steven Fyffe,Steve Piesczynski,Robert Hawks,Janet E. Stout,Victor L. Yu,Radisav D. Vidic

First published: 01 May 2009    First published: 01 May 2009

 https://doi.org/10.1002/j.1551-8833.2009.tb09894.x

Citations: 17


Abstrakt

Diese Studie bewertete die Sicherheit und Wirksamkeit von Chlordioxid (ClO2), das in die eingehende Hauptwasserleitung eingespeist wurde, um Legionella-Bakterien in zwei Krankenhauswassersystemen zu bekämpfen. In beiden Krankenhäusern A und B sank die Positivität aller distalen Abflüsse (Waschbecken und Duschen) für Legionellen nach der ClO2-Behandlung von 60 % auf ≤ 10 %. In Krankenhaus B wurde die Keimzahl der heterotrophen Platten in heißem Wasser nach der ClO2-Behandlung von 15.400 KBE/ml auf 2.900 KBE/ml reduziert. Die mittleren Konzentrationen von ClO2 und Chlorit (ClO2 -) in kaltem und heißem Wasser überstiegen nicht die maximale Restdesinfektionskonzentration von 0,8 mg/l bzw. die maximale Schadstoffkonzentration von 1,0 mg/l. In diesen beiden Krankenhäusern wurden in der Zeit nach der Desinfektion keine Fälle von medizinisch erworbener Legionellose festgestellt. Die Studie zeigt, dass ClO2 ein vielversprechendes Desinfektionsmittel ist, um nicht nur Legionellen, sondern auch andere Mikroorganismen im Trinkwasser zu bekämpfen

·         Emanuele Luigi Sciuto, Pasqualina Laganà, Simona Filice, Silvia Scalese, Sebania Libertino, Domenico Corso, Giuseppina Faro, Maria Anna Coniglio, Environmental Management of Legionella in Domestic Water Systems: Consolidated and Innovative Approaches for Disinfection Methods and Risk Assessment, Microorganisms, 10.3390/microorganisms90305779, 3, (577), (2021)

·         Chiqian Zhang, Jingrang Lu, Legionella: A Promising Supplementary Indicator of Microbial Drinking Water Quality in Municipal Engineered Water Systems, Frontiers in Environmental Science, 10.3389/fenvs.2021.6843199, (2021)

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3.    Effectiveness of different methods to control legionella in the water supply: Ten-year experience in an Italian university hospital

Marchesi, I.; Marchegiano, P.; Bargellini, A.; Cencetti, S.; Frezza, G.; Miselli, M.; Borella, P. Effectiveness of different methods to control legionella in the water supply: Ten-year experience in an Italian university hospital. J. Hosp. Infect. 201177, 47–51. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

 

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Effectiveness of different methods to control legionella in the water supply: Ten-year experience in an Italian university hospital

Authors:

 

Isabella Marchesi Università degli Studi di Modena e Reggio EmiliaPatrizia Marchegiano Polyclinic of Modena Annalisa BargelliniUniversità degli Studi di Modena e Reggio Emilia S Cencetti G Frezza M Miselli Paola Borella Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia

 

Abstract

We report our ten-year experience of hyperchlorination, thermal shock, chlorine dioxide, monochloramine, boilers and point-of-use filters for controlling legionella contamination in a hospital hot water distribution system. 

Shock disinfections were associated with a return to pretreatment contamination levels within one or two months. We found that chlorine dioxide successfully maintained levels at <100 cfu/L, whilst preliminary experiments gave satisfactory results with monochloramine. 

No contamination was observed applying point-of-use filters and electric boilers at temperatures of >58°C and no cases of nosocomial legionellosis were detected in the ten-year observation period. 

Our performance ranking in reducing legionella contamination was filter, boiler, chlorine dioxide, hyperchlorination and thermal shock. Chlorine dioxide was the least expensive procedure followed by thermal shock, hyperchlorination, boiler and filter. We suggest adopting chlorine dioxide and electric boilers in parallel.

 

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4.    

 o      Long-term effects of hospital water network disinfection on Legionella and other waterborne bacteria in an Italian University Hospital.


Casini, B.; Buzzigoli, A.; Cristina, M.L.; Spagnolo, A.M.; DelGiudice, P.; Brusaferro, S.; Poscia, A.; Moscato, U.; Valentini, P.; Baggiani, A.; et al. Long-term effects of hospital water network disinfection on Legionella and other waterborne bacteria in an Italian University Hospital. Infect. Control Hosp. Epidemiol. 201435, 293–299. [Google Scholar] [CrossRef]

 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24521596/

Infect Control Hosp Epidemiologie  Epub 2014 Feb 3.

Beatrice Casini 1Andrea BuzzigoliMaria Luisa CristinaAnna Maria SpagnoloPietro Del GiudiceSilvio BrusaferroAndrea PosciaUmberto MoscatoPaola ValentiniAngelo BaggianiGaetano Privitera

Affiliations expand   PMID: 24521596 DOI: 10.1086/675280

Abstract

Objective and design: 

Legionella control still remains a critical issue in healthcare settings where the preferred approach to health risk assessment and management is to develop a water safety plan. We report the experience of a university hospital, where a water safety plan has been applied since 2002, and the results obtained with the application of different methods for disinfecting hot water distribution systems in order to provide guidance for the management of water risk.

Interventions: 

The disinfection procedures included continuous chlorination with chlorine dioxide (0.4-0.6 mg/L in recirculation loops) reinforced by endpoint filtration in critical areas and a water treatment based on monochloramine (2-3 mg/L). Real-time polymerase chain reaction and a new immunoseparation and adenosine triphosphate bioluminescence analysis were applied in environmental monitoring.

Results: After 9 years, the integrated disinfection-filtration strategy significantly reduced positive sites by 55% and the mean count by 78% (P < .05); however, the high costs and the occurrence of a chlorine-tolerant clone belonging to Legionella pneumophila ST269 prompted us to test a new disinfectant. 

The shift to monochloramine allowed us to eliminate planktonic Legionella and did not require additional endpoint filtration; however, nontuberculous mycobacteria were isolated more frequently as long as the monochloramine concentration was 2 mg/L; their cultivability was never regained by increasing the concentration up to 3 mg/L.

Conclusions: 

Any disinfection method needs to be adjusted/fine-tuned in individual hospitals in order to maintain satisfactory results over time, and only a locally adapted evidence-based approach allows assessment of the efficacy and disadvantages of the control measures.


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