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Die Broschüre wird kostenlos abgegeben, \njede entgeltliche Weitergabe ist untersagt.\nDiese Broschüre wurde mit großer Sorgfalt zusammengestellt.\nEine Gewähr für die Richtigkeit und Vollständigkeit kann dennoch nicht übernommen werden.\nFür die Inhalte fremder Internetangebote sind wir nicht verantwortlich.\nBAYERN | DIREKT ist Ihr direkter Draht zur Bayerischen Staatsregierung.\nUnter Tel. 0180 1 201010 (3,9 Cent pro Minute aus dem deutschen Festnetz; abweichende Preise aus Mobil-\nfunknetzen) oder per E-Mail unter direkt@bayern.de erhalten Sie Informationsmaterial und Broschüren, Auskunft \nzu aktuellen Themen und Internetquellen sowie Hinweise zu Behörden, zuständigen Stellen und Ansprechpartnern \nbei der Bayerischen Staatsregierung.\nHerausgeber:\nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit\nEggenreuther Weg 43\n91058 Erlangen\nTelefon: 09131 764-0\nTelefax: 09131 764-102\nInternet: www.lgl.bayern.de\nE-Mail: poststelle@lgl.bayern.de\nFotos: Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit\nDruck: Print Com oHG, Erlangen\nStand: 30. 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Solche werden auch wieder-\nholt in benachbarten Ländern registriert. In Deutschland waren in der Vergangenheit zwar \nkeine derart charakteristischen Geschehnisse feststellbar, aktuelle Erkenntnisse zum hygie-\nnischen Zustand dieser Anlagen lagen jedoch nicht vor. Deshalb initiierte das Bayerische \nStaatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz eine vorbeugende Unter-\nsuchung dieser Anlagen, um Risiken und möglichen Handlungsbedarf aus infektionspräven-\ntiver Sicht erkennen zu können, und beauftragte das LGL mit der Durchführung. \n \nWir bedanken uns bei allen Beteiligten für die Mitwirkung in dieser Studie, insbesondere bei: \n \n \nden teilnehmenden Gesundheitsämtern für ihre mühevolle Arbeit beim Recherchieren nach \nKühlturmbetreibern, für die Probenahme und das Bearbeiten der Erhebungsbögen sowie \n \n \nden Betreibern der Verdunstungskühlanlagen, die die Probennahmen ermöglicht und das \nAusfüllen der Erhebungsbögen unterstützt haben. \n \n \n \nProf. Dr. Volker Hingst \nPräsident des Bayerischen Landesamts \nfür Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 1 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nInhaltsverzeichnis \n \nZusammenfassung...................................................................................................................3\nSummary ..................................................................................................................................5\n1. Einleitung ............................................................................................................7 \n1.1 Ausgangslage .....................................................................................................7 \n1.2 Grundlagen der Verdunstungsrückkühlung.........................................................8 \n1.3 Rechtliche und normative Voraussetzungen in Deutschland............................10 \n1.4 Empfehlungen zum hygienisch sicheren Betrieb von Verdunstungskühlanlagen.\n ..........................................................................................................................10 \n2. Material und Methoden .....................................................................................11 \n2.1 Datenerhebung .................................................................................................11 \n2.2 Statistik..............................................................................................................12 \n3. Ergebnisse und Diskussion...............................................................................15 \n3.1 Darstellende Auswertung der Daten .................................................................15 \n3.1.1 Branchen der teilnehmenden Einrichtungen .....................................................16 \n3.1.2 Bauarten und Baujahre der Kühltürme..............................................................17 \n3.1.3 Betriebscharakteristik........................................................................................18 \n3.1.4 Montagedaten ...................................................................................................19 \n3.1.5 Koloniezahlkonzentrationen ..............................................................................20 \n3.1.6 Maßnahmen zur Kontrolle der Wasserqualität ..................................................22 \n3.2 Auswertung von Zusammenhängen und Beziehungen in den Daten ...............24 \n3.2.1 Inkubationstemperaturen der aeroben Koloniezahlen ......................................24 \n3.2.2 Probenahmetemperatur und Koloniezahlanalysen ...........................................25 \n3.2.3 Aerobe Koloniezahlen, Legionella spp. und P. aeruginosa...............................26 \n3.2.4 Legionella spp. und Pseudomonas aeruginosa ................................................28 \n3.2.5 Einflüsse von Vorbeuge- und Hygienemaßnahmen auf mikrobiologische \nParameter .........................................................................................................29 \n4 Schlussfolgerungen...........................................................................................31 \nAnhang ..........................................................................................................................32 \nGlossar ...............................................................................................................................32 \nLiteraturverzeichnis.............................................................................................................34 \n2 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nZusammenfassung \n \nSchlüsselwörter: Kühlturm, Verdunstungsrückkühlwerk, Kühlwasserqualität, Legionellen, \nPseudomonas aeruginosa \n \nLegionellen sind gram-negative, obligat-aerobe Keime. Ihr natürlicher Lebensraum sind Ge-\nwässer, man findet sie vor allem in Oberflächengewässern, wie Seen, Flüssen und Teichen, \naber auch im Schlamm und feuchten Erdboden. Neben ihrem natürlichen Reservoir kommen \nLegionellen auch in Wasserleitungen und anderen wasserführenden Systemen vor. Legio-\nnellen wurden bei Wassertemperaturen zwischen 5 °C und 65 °C nachgewiesen, das Tem-\nperaturoptimum für ihre Vermehrung liegt zwischen 35 °C und 45 °C. \n \nErkrankungen durch Legionellen werden unter dem Begriff \u201eLegionellosen\u201c zusammenge-\nfasst. Legionellosen sind in Deutschland meldepflichtig gemäß Infektionsschutzgesetz. Man \nunterscheidet zwei Hauptformen, die eigentliche \u201eLegionärskrankheit\u201c und das \u201ePontiac-\nFieber\u201c. Der überwiegende Anteil der Legionellosen in Deutschland wird sporadisch und am-\nbulant erworben, aktuell stehen etwa ¼ aller gemeldeten Legionellosen in Zusammenhang \nmit einem Krankenhausaufenthalt. Es wird eine hohe Dunkelziffer nicht gemeldeter Infektio-\nnen vermutet. \n \nBei der Legionärskrankheit handelt es sich um eine Lungenentzündung, gekennzeichnet \ndurch einen schweren Krankheitsverlauf mit zahlreichen Begleitsymptomen und einer Sterb-\nlichkeitsrate von 10-20%. Im Gegensatz dazu verläuft das Pontiac-Fieber eher milde und \nzeigt die Symptomatik eines grippalen Infektes ohne Lungenbeteiligung, welcher rasch und \nohne Folgen ausheilt. \n \nDie Übertragung der Legionellen erfolgt durch die Inhalation oder Mikroaspiration erregerhal-\ntiger, lungengängiger Aerosole, eine direkte Übertragung von Mensch zu Mensch ist nicht \nbekannt. Daher stellen gerade Warm- und Kaltwassersysteme (z.B. Duschen, Whirlpools), \nLuftbefeuchter, Klimaanlagen und auch Kühltürme eine Quelle für Legionellen-Infektionen \ndar. Das Risiko eine Infektion durch Legionellen zu erwerben, die aus einem Kühlturm aus-\ntreten, setzt sich aus der Verkettung zahlreicher Risikofaktoren zusammen. Einer davon ist \ndas Vorhandensein von Legionellen im Kühlwasser des Kühlturmes, was mikrobiologisch un-\ntersucht werden kann. Weitere Faktoren sind zum Beispiel die Intensität der Entstehung, des \nAustritts und der Verbreitung der Aerosole, deren Stabilität in der Atmosphäre und meteoro-\nlogische Gegebenheiten. Schließlich ist es Voraussetzung für eine Infektion, dass ein \nMensch mit der individuellen Disposition, eine Legionelleninfektion zu entwickeln, das infek-\ntiöse Aerosol einatmet. \n \nVerdunstungskühlanlagen (Synonyme: Kühltürme, Verdunstungsrückkühlwerke) sind techni-\nsche Apparate, in denen einem Fluid durch Verdunstung von Wasser Wärme entzogen und \nder Umwelt zugeführt wird. Wasser, das im Prozessfeld oder in einer Kälte-/ Klimaanlage zu \nKühlzwecken dient, wird im Gegenstrom zu angesaugter oder eingeblasener Luft versprüht. \nDie Verdunstungsenergie wird der Umgebung und somit auch dem Kühlwasser entzogen, \nwas sich als Absenkung der Kühlwassertemperatur äußert. \n \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 3 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nTrotz des Einbaus spezieller Tropfenabscheider kann nicht vollkommen ausgeschlossen \nwerden, dass Aerosole mit in die Umgebungsluft gelangen. Aufgrund idealer Bedingungen \nfür Mikroorganismen im Sprühwasserkreislauf (Temperaturverhältnisse, Nährstoffangebot, \nBewuchsflächen) können die Wassertröpfchen auch Bakterien wie z.B. Legionellen enthal-\nten, die im Falle des Einatmens Ursache für Infektionskrankheiten sein können. Die mikro-\nbiologische Kühlwasserqualität ist daher entscheidend für den sicheren Betrieb derartiger \nAnlagen. \n \nZiel der im Jahr 2004 mit der Unterstützung zahlreicher Gesundheitsämter durchgeführten \nErhebung war, die Hygienesituation von Verdunstungskühlanlagen in Bayern zu ermitteln. \n \nZwischen Juli und November 2004 wurden 238 Proben aus 199 Einrichtungen analysiert. Die \nMehrzahl der unersuchten Kühltürme wies, gemessen anhand der mikrobiologischen Quali-\ntät der Kühlwasserproben, einen annehmbaren hygienischen Zustand auf (ca. 75% der Pro-\nben ≤104 KBE/ml aerobe Keimzahlen; 87% der Proben negativer Legionellen-Befund; 95% \nder Proben ≤103 KBE/100ml Legionellen). Ein funktionaler Zusammenhang von Legionellen-\nKonzentration und korrespondierender aerober Koloniezahl in den Proben war nicht erkenn-\nbar; die Tendenz einer geringeren mittleren aeroben Koloniezahl in Proben mit Legionellen-\nNachweis gegenüber negativen Proben war nicht signifikant. \n \nEinen jeweils schwachen Trend zu höheren Koloniezahlen bei zunehmender Probenahme-\ntemperatur zeigten die Daten der Legionellen- und der Pseudomonas-Analysen. Die niedrige \nmittlere Probentemperatur von 22 ± 6 °C ist möglicherweise der Hauptgrund für die geringe \nLegionellen-Prävalenz in dieser Studie. \n \nTrotz der erfreulich geringen Anzahl positiver Legionellen-Proben, sollte wegen der bekann-\ntermaßen diskontinuierlichen Keimkonzentration von Legionellen in Kühlwasserproben be-\nsonderes Augenmerk schon bei der Planung auf konstruktive Faktoren als auch auf betriebli-\nche Faktoren gelegt werden. Regelmäßige Legionellen-Analysen sind sinnvoll, um dauerhaft \nungünstige Betriebsbedingungen aufzudecken. Eine Forderung nach Legionellen-freien \nKühltürmen gilt allerdings als weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll und auch bezüg-\nlich der Senkung des tatsächlichen Infektionsrisikos aufgrund der komplexen Zusammen-\nhänge als nicht evident. \n \nÜber einen ebenfalls von den Gesundheitsämtern bearbeiteten Fragebogen wurden Informa-\ntionen zu den beprobten Verdunstungskühlanlagen erhoben. Besonderes Interesse galt da-\nbei den betrieblichen Vorbeuge- und Hygienemaßnahmen wie Wartung, Reinigung, Kontrolle \nder Kühlwasserqualität und Durchführung mikrobiologischer Untersuchungen. Zwei Effekte \nwaren erkennbar: Die Anwendung von Korrosionsschutzmittel führte häufiger zu höheren Ko-\nloniezahlen. Dies könnte an dem durch Korrosionsschutzmittelzugabe erhöhten Nährstoffan-\ngebot für die Mikroorganismen gelegen haben. Bei kontinuierlicher Biozidanwendung wurden \nseltener hohe Koloniezahlwerte nachgewiesen als ohne oder mit stoßweißer Biozidanwen-\ndung. Es ist also vor allem das \u201ewie\u201c von Bedeutung, was wirkungsvolle Vorbeugemaßnah-\nmen zum Schutz vor Gefährdungen durch Bioaerosole aus Verdunstungskühlanlagen betrifft. \n4 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nSummary \n \nKey words: cooling tower, evaporative cooling system, cooling water quality, legionella, \nPseudomonas aeruginosa \n \nLegionella are gram-negative, obligatory aerobic bacteria. They are common in aquatic \nenvironments particularly found in surface waters like lakes, rivers or ponds, but also in \nsludge and moist soil. In addition to their natural reservoir legionella occur also in water \ninstallation systems and other aquiferous systems. Their optimum growth temperature is \nbetween 35 °C and 45 °C although they have been found in water at temperatures between \n5 °C and 65 °C. \n \nIllnesses through legionella are summarized under the term \u201clegionellosis\u201d. There is an \nobligation to report them in the German Protection against Infection Act. The two most \ncommon types of legionellosis are the Legionnaires\u2019 disease and the Pontiac fever. The \npredominant part of the legionellosis cases in Germany are acquired sporadically and in the \nout-patient setting. Currently about a quarter of all legionellosis cases reported are \nassociated with hospitalisation. It is supposed that a high number of cases are unreported. \n \nLegionnaires\u2019 disease is an acute infection of the lower respiratory tract. This pneumonia is \ncharacteristically a severe disease with numerous accompanying symptoms and a mortality \nrate of 10-20%. By contrast Pontiac fever is milder with a rapid recovery and symptoms like \nthose of a common cold without pulmonary involvement. \n \nTransmission of legionella is caused by inhalation or microaspiration of aerosol particles \ncontaining the organism, a direct transfer from human to human is not known. Therefore hot \nand cold water systems (e.g. showers, whirlpools), humidifiers, air-conditioning equipment \nand also cooling towers represent a source for legionella infection. The risk of an infection by \nlegionella, which are spread by a cooling tower, consists of the combination of numerous risk \ncircumstances. One which can be microbiologically examined is the presence of legionella in \nthe cooling water of the cooling tower. Further risk factors for example are the intensity of \nformation, the emission and the spreading of aerosols, their stability in the atmosphere and \nmeteorological conditions. To acquire a legionella infection it is finally necessary that \npredisposed humans inhale the infective aerosol. \n \nEvaporative cooling systems (synonym: cooling towers) are technical apparatus in which \nheat is rejected from a fluid by evaporation of water and transferred to the atmospheric \nenvironment. Water used for cooling in a process plant or a chiller/ air-conditioning system is \nsprayed into the return current of aspirated or blown in air. The evaporation enthalpy is \nwithdrawn from the environment and thus also the cooling water, which results in a decrease \nof the cooling water temperature. \n \nThe release of aerosol particles into the ambient air cannot be excluded completely in spite \nof the installation of specific drift eliminators. Due to ideal conditions for micro-organisms in \nthe spraying water cycle (temperature, nutrient concentration, growth surfaces), the water \ndroplets also can contain bacteria like legionella. In the case of inhalation they can be the \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 5 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nreason for infectious diseases. Therefore the microbiological quality of cooling water is \nessential for the safe operation of such plants. \n \nThe aim of this study, which was carried out in 2004 with the help of numerous public health \noffices, was to investigate the hygienic situation of evaporative cooling systems in Bavaria. \n \nBetween July and November 2004 238 samples from 199 facilities were analyzed. According \nto the microbiological quality of the samples of cooling water the majority of the examined \ncooling towers showed an acceptable hygienic condition (approx. 75% of the samples \n≤ 104 cfu/ml colonies heterotrophic plate count (HPC); 87% of the samples no legionella \ndetectable, 95% of the samples ≤ 103 cfu/100ml legionella). A correlation of the legionella \nconcentration and corresponding HPC could not be detected. The tendency of smaller mean \nHPC in samples positive for legionella in contrast to legionella-negative samples was not \nsignificant. \n \nThe samples positive for legionella or pseudomonas showed with increasing cooling water \ntemperature a slight tendency towards higher bacterial concentrations. The low mean \nsampling temperature of 22 ± 6 °C is possibly the reason for the small legionella prevalence \nin this study. \n \nDespite the low amount of samples positive for legionella, special attention should be payed \nto constructive factors when planning cooling towers as also to operational factors, because \nlegionella typically occur discontinuously in cooling water samples. Regular legionella \nanalyses are advisable in order to uncover constant unfavourable operating conditions. A \ndemand for legionella free cooling towers, however, is considered as neither economically \nnor ecologically reasonable. Above that due to the complex mechanisms there exists no \nevidence that legionella-free cooling towers reduce the actual infection risk. \n \nInformation about the tested cooling towers was collected via a questionnaire by the public \nhealth authorities. Special focus was laid on the operational preventive and hygiene \nmeasures such as maintenance, cleaning, control of the cooling water quality and \nperformance of microbiological investigations. Two effects could be observed: The utilization \nof corrosion inhibitors led more frequently to higher colony counts. This might have been due \nto an increase of the nutrient concentration for the micro-organisms through the addition of a \ncorrosion inhibitor. When biocides were applied continuously, high HPC were detected more \nseldom than when biocides were applied discontinuously or not at all. Therefore the \u201chow\u201d is \nparticularly important to ensure effective preventive measures to protect against dangers \nthrough bio-aerosols originating from cooling towers. \n6 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \n1. Einleitung \n1.1 Ausgangslage \nEnde 2003, Anfang 2004 kam es in der nordfranzösischen Region Pas-de-Calais zu einer \nauffälligen Häufung von durch Legionellen verursachten Pneumonien (Abbildung 1.1). Ins-\ngesamt wurden zwischen dem 5.11.2003 und 22.01.2004 86 durch Legionella pneumophila \nSerotyp 1 verursachte Fälle von Legionellosen beobachtet. Die Patienten hatten sich vor \ndem Auftreten der ersten Symptome, zumindest im Zeitraum von 10 Tagen davor, in der Re-\ngion um Lens, innerhalb eines 12 km Radius um die mutmaßliche Quelle der Infektionen auf-\ngehalten. Siebzehn (20%) Patienten verstarben. Der Altersmedian war 75, die Spannweite \nreichte von 32 bis 92 Jahren. [1] \n \nAls Auslöser der Erkran-\nkungen wurde die Übertra-\ngung von Legionellen durch \nAerosole aus dem Kühlturm \neiner benachbarten Raffine-\nrie (Fa. Noroxo in der Stadt \nHarnes) vermutet. Untersu-\nchungen von Patientenmate-\nrial und dem hochkontami-\nnierten Kühlwasser (identi-\nscher Legionellen-Serotyp) \nsowie epidemiologische Be-\nfragungen bestätigten diesen \nVerdacht. Als Beispiel für die \nsehr gute Verbreitungs-\nmöglichkeit von Legionellen \nüber die Luft durch Verdrif-\ntung und Schwadenaus-\nbreitung kann hierbei die \nTatsache angesehen wer-\nden, dass noch in 200 m Entfernung zu einem kontaminierten, injektionsbelüfteten Abwas-\nserteich Legionellen in einer Konzentration von 330 koloniebildenden Einheiten je Kubikme-\nter (KBE/m³) gemessen wurden. Nach Abstellen der Injektionsbelüftungsturbinen wurden \nkeine Legionellen mehr nachgewiesen. Es wurde vermutet, dass das Kühlsystem der Indust-\nrieanlage ausgehend von diesem Abwasserteich durch lokale Aerosolverdriftung kontami-\nniert wurde. \nNovember Dezember Januar \n9\n8\n7\n6\n5\n4\n3\n2\n1\n1. Welle \n26 Fälle \n2. Welle \n60 Fälle \n1ste Stilllegung der \nVRKW \n2te Stilllegung der \nVRKW \nReinigungs-\nmaßnahmen \nWiederaufnahme des \nBetriebs der VRKW \nProbenahme \nLegionellen 60.000 \nKBE/100ml \nStilllegung der Ober-\nflächenbelüftung der \nAbwasserteiche \nAnzahl \nder Fälle \nAbbildung 1.1: Schematische Darstellung des Ausbruchsgeschehens \n2003/2004 in der Region Pas-de-Calais in Frankreich [1] \n \nDas Kühlsystem der betroffenen Anlage war mit einem offenen Verdunstungsrückkühlwerk \nausgestattet. Gemeinsames Merkmal solcher Anlagen ist der große Wasserkreislauf, der hy-\ngienisch schwer kontrollierbar ist. In der Fa. Noroxo zirkulierten beispielsweise 1.200 m³ in \nRohrleitungen von mehreren Kilometern Länge. \n \nDer zeitliche Verlauf der Fallzahlen zeigte zwei Ausbruchswellen, was auf eine interessante \nWeise begründet wurde (Abbildung 1.1): [1] \n■ Ende Oktober wurde aufgrund einer durch Eigenuntersuchung festgestellten hohen Legi-\nonellen-Verkeimung (70.000 KBE/100ml) eine Online-Desinfektion (d.h. Biozidzugabe im \nlaufenden Betrieb) durchgeführt. Eine hohe, erst Ende November festgestellte, Rekonta-\nmination der Kühlkreisläufe (60.000 KBE/100ml) war vermutlich Ursache der ersten Aus-\nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 7 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nbruchswelle. Die Anlage wurde vorübergehend stillgelegt, systemische Reinigung und \nDesinfektion wurden angeordnet. \n■ Die zweite Ausbruchswelle stand im Zusammenhang mit der Durchführung der Hoch-\ndruckreinigung des Systems und der Wiederaufnahme des Betriebs. Durch die Hoch-\ndruckreinigung und den Betrieb der Ventilatoren wurden kontaminierte Biofilmpartikel und \nAerosole in der Umgebung verteilt. \n \nInteressant daran ist, dass offensichtlich durch Fehler bei der Reinigung eine zweite, heftige-\nre Ausbruchswelle als die erste, ausgelöst wurde. Die Rekontamination nach der Online-\nDesinfektion kann dadurch begründet werden, dass durch die durchgeführten Maßnahmen \nkeine ausreichende Keimreduktion in Biofilmen, Toträumen und Stagnationsleitungen erzielt \nwurde. Außerdem kam es zu einem erneuten massiven Keimeintrag aus den Abwassertei-\nchen. \n \nHäufigster Auslöser weiterer in der Literatur dokumentierter Legionellen-Epidemien waren \nmeist Legionellen-kontaminierte Aerosole, z.B. aus Klimaanlagen und Whirlpools. Zweck der \nim Jahr 2004 durchgeführten Studie war, die Beurteilung der hygienischen Situation von \nVerdunstungsrückkühlanlagen (VRKW) in Bayern zu ermöglichen. \n1.2 Grundlagen der Verdunstungsrückkühlung \nVerdunstungskühlanlagen (Synonyme: \nKühltürme, Verdunstungsrückkühlwer-\nke) sind Anlagen in denen einer Flüs-\nsigkeit durch Verdunstung von Wasser \nWärme entzogen und der Umgebungs-\nluft zugeführt wird. Sie dienen der effi-\nzienten Abgabe überschüssiger, nicht \nverwertbarer Wärme an die Umwelt. Die \nAbbildung 1.2 zeigt eine Schema-\nzeichnung eines typischen Industrie-\nkühlturms. Wasser, das im Prozessfeld \noder in einer Kälte-/ Klimaanlage zu \nKühlzwecken dient, wird im Gegenstrom \nzu angesaugter oder eingeblasener Luft \nversprüht und für eine große Verduns-\ntungsoberfläche über Füllkörper geleitet. \nDie Verdunstungsenergie - Wassermo-\nleküle müssen die Phasengrenzfläche \nflüssig/gasförmig überwinden - wird der \nUmgebung und somit auch dem Kühl-\nwasser entzogen. Das äußert sich in ei-\nner Absenkung der Kühlwassertempera-\ntur. Durch die Verdunstung von einem \nLiter Wasser (bei 30 °C) könnten 6 Liter \nWasser von 100 °C auf 10 °C abgekühlt werden. \nKühlwasser Ablauf\nWarmwasser Zulauf\nEintrittsluft\n(trocken,\nkalt)\nVentilator\nTropfenabscheider\nRieselbett\nAustrittsluft, Kühlschwaden\n(wasserdampfgesättigt, warm)\n+\nTröpfchenauswurf\noffener Verdunstungsrückkühler\nmit Saugbelüftung\nProzessfeld\nSprühdüsen\nAbbildung 1.2: Offenes Verdunstungsrückkühlwerk \nDa der Tröpfchenauswurf auch nicht durch technische Maßnahmen, wie durch den Einbau \nspezieller Tropfenabscheider, ausgeschlossen werden kann und diese Tröpfchen all jene \nauch im Kühlwasser gelösten oder suspendierten Stoffe und damit auch Bakterien enthalten, \nist die mikrobiologische Kühlwasserqualität für ein Infektionsrisiko in der Umgebung eines \nVRKW entscheidend. Regelmäßige Reinigungs- und Wartungsmaßnahmen sowie abge-\nstimmte Vorbeugemaßnahmen \u2013 Speisewasseraufbereitung, Härtestabilisierung, Korrosi-\n8 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nonsschutz und Biozidanwendung \u2013 zur Kontrolle der Kühlwasserqualität sind gleichermaßen \nVoraussetzung für sicheren und wirtschaftlichen Betrieb der Verdunstungskühlanlagen. \n \nTypisches Verdunstungsrückkühlwerk für Industrie und Klimatechnik: Verdunstung 1% und \nSprühverlust durch Tröpfchenauswurf 0,001-0,2% vom Wasserdurchsatz (typischer Wasser-\ndurchsatz 100 bis 1.000 m³/h). \n \nHäufig wird im Zusammenhang mit Verdunstungsrückkühlanlagen von \u201eoffenen\u201c und \u201ege-\nschlossenen\u201c Rückkühlwerken gesprochen. Diese Klassifikation bezieht sich auf den Kälte-\nträgerkreislauf. Der Kälteträger in einem offenen Verdunstungsrückkühlwerk ist zugleich die \nzur Verdunstung versprühte Flüssigkeit, in der Regel Wasser (Abbildung 1.2). Charakteris-\ntisch dafür sind hohe Kühlwasservolumina, die in langen Rohrleitungen außerhalb des Appa-\nrates zirkulieren. In einem geschlossenen Rückkühlwerk strömt der Kälteträger in einem ge-\nschlossenen Kreislauf und tritt nicht mit der Umgebung in Kontakt. Wärmeaufnahme und an-\nschließende Rückkühlung des Kälteträgers, häufig stabilisiertes Wasser, geschieht über \nWärmetauscher z.B. Rohrschlangen, Lamellen (vgl. Autokühler, Kühlschrank). Trocken-\nrückkühlwerke haben generell einen geschlossenen Kälteträgerkreislauf, der am Lamellen-\nkühler Wärme an die Umgebungsluft abgibt. Geschlossene Verdunstungsrückkühlwerke ha-\nben darüber hinaus einen apparateinternen Kühlwasserkreislauf/ Sprühkreislauf. Es wird \nWasser zur Verdunstung auf dem Wärmetauscher versprüht. Das nicht verdunstete Wasser \nwird in einer Sammelwanne aufgefangen und mit der Sprühwasserpumpe erneut versprüht. \nDaher können sowohl offene als auch geschlossene Verdunstungsrückkühlwerke die Grund-\nvoraussetzungen einer möglichen Gefährdungsentstehung erfüllen: \n \n9 Mikrobiologische Kontamination des Wassers (Mikroorganismeneintrag und \n-vermehrung) \n9 Zerstäubung bzw. Aerosolbildung, Tröpfchenauswurf \n9 Kontakt zur Umwelt, in die Umgebungsluft und mögliche Verdriftung der Emissionen \n \nEntscheidend für den si-\ncheren Betrieb jedes Ver-\ndunstungsrückkühlwerkes, \nunabhängig ob \u201ege-\nschlossen\u201c oder \u201eoffen\u201c, ist \ndaher die mikrobiologische \nKühlwasserqualität. Unbe-\nstrittener Vorteil der \u201ege-\nschlossenen\u201c Systeme ist \nallerdings die bessere Kon-\ntrollierbarkeit des Kühl-\nwassers durch geringeres \nKühlwasservolumen und \nkürzere, kaum verzweigte \nRohrleitungen für den \nKühlwasserstrom. \nRückkühlung\nDient der effizienten Abgabe \nder überschüssigen, nicht \nweiter verwertbaren Wärme an \ndie Umwelt.\nKältemaschine\nT1<T2. Dem kälteren Reservoir \n(T1) wird Wärme entzogen, \nwelche dem wärmeren \nReservoir (T2) zugeführt wird.\nDafür ist zusätzliche (z.B. \nelektrische) Energie nötig.\nRück-\nkühl-\nkreis\nVerdich-\nterkreis\nVerbrau-\ncherkreis\n\u201eKälteverbrauch\u201c \nd.h. Wärmeabfuhr zur \nKühlung der Raumluft.\nT1\nT2\nVerdichter\np↑, T ↑, gasförmig\nExpansionsventil\np↓,T↓, flüssig (adiabate Exp.)\nKondensator\np,T=const., gas→flüss\nVerdampfer\np,T=const., füss→gas\nQQ\nQ\nQKältemittel\nel. Energie\nAbbildung 1.3: Wärmeströme (Q) in einer typischen Klimaanlage \n \nTypische Anwendung eines Verdunstungsrückkühlwerkes ist die Abfuhr der Kondensations-\nwärme einer Kältemaschine als Komponente einer Klimaanlage an die Umwelt (Abbildung \n1.3). \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 9 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \n1.3 Rechtliche und normative Voraussetzungen in Deutschland \nKühltürme sind in Deutschland gemäß Immissionsschutzgesetz (BImSchG) weder melde- \nnoch genehmigungspflichtig. Kühltürme mit einem Kühlwasserdurchsatz von 10.000 Kubik-\nmetern oder mehr je Stunde waren früher genehmigungsbedürftig im Sinne des BImSchG. \nSeit 3. August 2001 ist diese im Anhang der Bundesimmissionsschutzverordnung (BImSchV) \n4 (Spalte 1 Ziffer 1.7) verankerte Regelung aufgehoben [2]. \nDie Technische Regel VDI 6022 [3] führt Anforderungen an Planung, Herstellung, Errichtung, \nBetrieb und Instandhaltung von Kühltürmen auf. Bezüglich der Anforderungen an die Kühl-\nwasserqualität wird auf die VDI 3803 verwiesen und für den Parameter Gesamtkoloniezahl \ndie Unterschreitung von 10.000 KBE/ml sowie für Legionnella spp. < 1.000 KBE/100ml emp-\nfohlen. Des Weiteren wird empfohlen, das Reinigungsintervall auf die örtlichen Gegebenhei-\nten abzustimmen, jedoch mindestens zweimal im Jahr die Reinigung und Entleerung des ge-\nsamten Systems durchzuführen. In der Technischen Regel VDI 3803 werden außerdem An-\nforderungen an chemisch-physikalische Kühlwasserparameter (Umlaufwasser und Zusatz-\nwasser) genannt [4]. \nDer VDMA-Fachverband Verfahrenstechnische Maschinen und Apparate veröffentlichte im \nMai 2005 das VDMA-Einheitsblatt 24649 \u201eHinweise und Empfehlungen zum wirksamen und \nsicheren Betrieb von Verdunstungskühlanlagen\u201c [5]. Darin werden Grundlagen hygienischer \nBelange beim Betrieb von Verdunstungskühlanlagen aufgezeigt. \n1.4 Empfehlungen zum hygienisch sicheren Betrieb von Verduns-\ntungskühlanlagen \nEs existieren bislang keine Studien, die evidenzbasierte Angaben zu einer maximal tolerier-\nbaren Legionellen-Konzentration geben, bei denen Kühltürme sicher betrieben werden kön-\nnen. Dennoch werden anhand einer Literaturrecherche und aufgrund der Erfahrungen der \nAutoren in DUBROU et al [6] folgende konzentrationsabhängige Korrekturmaßnahmen vorge-\nschlagen: \n \n■ ≥102 bis <104 KBE/100ml: Maßnahmen zur Reduktion der Legionellenkonzentration \n unter 10² KBE/100ml ergreifen \n \n■ ≥104 KBE/100ml: Abschalten, reinigen und desinfizieren \n \nWeitere Vorschläge für koloniezahlabhängige Maßnahmenprogramme finden sich in zahl-\nreichen Empfehlungen [5, 7-11]. \n \nDabei ist zu beachten, dass das Ergebnis von Legionellen-Untersuchungen stark schwanken \nkann. Der fehlende Nachweis von Legionellen sollte nicht Anlass zur unüberlegten Abschaf-\nfung von Vorbeugemaßnahmen sein. Hauptreservoir der Legionellen ist nicht das Kühlwas-\nser, aus dem die Proben entnommen werden, sondern der Biofilm und die darin enthaltenen \nProtozoen. Die Wasserkonzentration resultiert aus einem Abrißvorgang von Biofilmpartikeln \noder Freisetzung von einzelnen Bakterien in die Flüssigkeit. Dies ist mehr oder weniger zu-\nfälligen Einflüssen wie z.B. der Lyse kontaminierter Protozoen unterworfen. Eine Vermeh-\nrung von Legionellen im Labormodell von Trinkwassersystemen wurde bislang ausschließ-\nlich in Verbindung mit Protozoen, deren Nahrungsgrundlage der Biofilm ist, erreicht. [12] \n10 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \n2. Material und Methoden \n2.1 Datenerhebung \nDie zwei grundlegenden Bestandteile der vorliegenden Untersuchung waren die mikro-\nbiologischen Analysen der Wasserproben aus den Kühltürmen und die Informationsbeschaf-\nfung zu den Anlagen über einen Erhebungsbogen. \n \nGesundheitsämter: \n- Standorte und bereitwillige Betreiber recherchieren \n- Fragebogen mit Betreiber bearbeiten und Probenahme aus dem Sprühwasser- (ge-\nschlossenes VRKW) bzw. Kühlwasserkreislauf (offenes VRKW) \n \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit: \n- Mikrobiologische Analyse der Wasserproben in den Wasserlaboren an den Standor-\nten Nord- und Südbayern \n \nAls erstes mussten Betreiber von Kühltürmen ausfindig gemacht werden, da für Verdun-\nstungskühlanlagen auf keine Melde- oder Genehmigungsregister zurückgegriffen werden \nkonnte. Die teilnehmenden Gesundheitsämter hatten daher teils aufwendige Recherchen \nund Anfragen durchzuführen. Die Betreiber nahmen freiwillig teil und sie konnten auf \nWunsch auch anonym bleiben. \n \nMikrobiologische Analyse der Kühlwasserproben aus den Kühltürmen \nIn den Wasserproben wurden die mikrobiologischen Parameter aerobe Koloniezahl nach \nTrinkwasser-Verordnung alte Fassung (TrinkwV a.F.) und die Konzentration von Legionellen \nsowie Pseudomonas aeruginosa untersucht (Tabelle 2-1). Bei positiven Legionellen-\nBefunden wurde eine Serotypisierung durchgeführt. Die aerobe Koloniezahl ist ein Summen-\nparameter der mikrobiologischen Kühlwasserqualität. P. aerugionsa wurde bestimmt, da es \nein typischer Nasskeim ist, der extrazelluläre polymere Substanzen (EPS) bildet und dadurch \nBiofilme aufbauen kann. \n \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 11 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nTabelle 2-1: Mikrobiologische Analysen in den Wasserproben aus Verdunstungsrückkühlwerken \nParameter Einheit Methode \nKoloniezahl als \nMaß der aero-\nben Gesamt-\nkeimzahl \n[13] \nKBE/ml Plattengussverfahren: 1 ml der Wasserprobe und dekadischer Ver-\ndünnungen wurden mit ca. 15 ml DEV-Agar (1% Pepton aus \nFleischextrakt, 1% Fleischextrakt, 0,5% NaCl, 1,8% Agar) von 45-\n48 °C übergossen und durch Achterschleifen vermischt. Nach Be-\nbrütung bei 20±2 °C bzw. 36±1 °C über 44±4 Stunden erfolgte die \nAuszählung bei 6 \u2013 8facher Lupenvergrößerung. \nLegionella spp. \n[14] \nKBE/100ml GVPC-Selektivnährböden: BCYE-Agar (Buffered Carcoal Yeast \nExtract) mit α-Wachstumssupplement (Eisenpyrophosphat, Cystein-\nHydrochlorid, α-Ketoglutarat) und GVPC Selektivsupplement \n(Glycin, Vancomycin, Polymycin, Cycloheximid). \nDirektansatz: 0,1 und 0,5 ml der Wasserprobe wurden je auf eine \nGVPC-Platte ausplattiert \nMembranfiltration: 100 ml der Wasserprobe wurden über Cellulose-\nnitrat-Membranfilter mit einer Porenweite von 0,45 µm filtriert. Der \nFilter wurde dann mit 20 ml eines 0,2 mol/l HCl/KCl-Säurepuffers \npH 2,22 überschichtet. Nach 5 min Einwirkzeit wurde abgesaugt und \nmit 10 ml sterilem Aqua dest. nachgespült. Der Filter wurde dann auf \neine GVPC-Platte gelegt und 5-10 Tage bei 37 °C bebrütet. Ver-\ndächtige Kolonien (grau, gelb, weiß, -dichtes Zentrum, hellerer \nRand) wurden auf Columbia-Agar-Basis bzw. Blutagar-Basis mit \nSchafblut überimpft und 48 h bei 37 °C bebrütet: \nWachstum auf unselektivem Agar: Negativer Befund; 0 KBE/100ml \nKein Wachstum auf unselektivem Agar: Positiver Befund; auszählen \nder positiven Kolonien auf der GVPC-Platte. \nSerotypisierung: Latex-Test, Fa. Oxoid \nPseudomonas \naeruginosa \n[15] \nKBE/100ml Membranfiltermethode: 100 ml der Wasserprobe wurden durch Cel-\nlulosenitrat-Membranfilter mit einer Porenweite von 0,45 µm filtriert. \nDie Filter wurden auf Cetrimid-Agar-Platten gelegt und zur Bebrü-\ntung bei 36±2 °C für 44±4 h inkubiert. Die Quantifizierung erfolgte \ndurch Auszählung biochemisch identifizierter Kolonien (NH3-Bildung \naus Acetamid, Oxidase positiv, Fluoreszenz auf King-F-Agar). \n \nErhebung von Informationen zu den Verdunstungskühlanlagen \nZur Erhebung diente ein Fragebogen, in dem Angaben zu den folgenden Punkten abgefragt \nwurden: \n1. Angaben zum Betreiber (optional) \n2. Bauart und Anzahl der Verdunstungskühlanlagen \n3. Betriebsdaten \n4. Montagedaten \n5. Bisheriges mikrobiologisches Monitoring \n6. Wartung, Reinigung und Desinfektion \nTechnische Daten der Verdunstungsrückkühlwerke wurden nicht erhoben. \n2.2 Statistik \n■ Box-Plot und Perzentilen \nDie Messwerte werden der Größe nach sortiert. Durch die Aufteilung in 4 gleich große \nTeile erhält man daraus die Lokalisationsmaße Minimum, unteres Quartil Q1, Median Q2, \noberes Quartil Q3 und Maximum. Damit lässt sich ein Boxplot zeichnen. Die Boxbreite ist \nder Quartilsabstand Q1-Q3 und stellt ein Dispersionsmaß dar, durch das 50% der Mess-\nwerte repräsentiert werden. \n12 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nPerzentilen sind Werte einer Stichprobenverteilung, deren Wahrscheinlichkeit in Prozent \nangibt, dass ein Messwert kleiner als der Wert der Perzentilen ist. Die 25%, 50% und \n75% Perzentilen entsprechen den Quartilen Q1, Q2 und Q3. \n \n■ Koloniezahlklassen und Logarithmierung der Koloniezahlen \nKeimzahlen und gemessene Koloniezahlen werden häufig in logarithmischen Klassen \nbetrachtet; Beispiel: Reduktion der Keimzahl durch ein Desinfektionsverfahren um 5-log-\nStufen bedeutet, dass durch die Anwendung des Verfahrens nur noch das 1/100.000-te \nder ursprünglichen Kolonisation zu erwarten ist. Allgemein können biologische Erschei-\nnungen häufig logarithmisch normalverteilt approximiert werden. Begründet wird dies \ndurch die multiplikative Überlagerung zahlreicher Einzeleffekte, die zusammen den Ge-\nsamteffekt ausmachen [16]. \nZur Darstellung von Häufigkeitsverteilungen wurden die Koloniezahlen xi dieser Studie \nden logarithmischen Klassen ≤1, >1 bis 10, >10 bis 100, >100 bis 1000 KBE, usw. zuge-\nordnet. Diese Zuordnung entspricht der Zuordnung der Logarithmen der Koloniezahlen \nlog10(xi) zu den Klassen ≤0, >0 bis 1, >1 bis 2, >2 bis 3, usw.. Befunde mit aeroben Kolo-\nniezahlen xi = 0 KBE/ml, d.h. nicht nachweisbar in 1 ml, für die gilt log100 = ∅, wurden der \nuntersten Klasse (≤1 KBE/ml) zugeordnet. Bei Häufigkeitsbetrachtungen der Koloniezah-\nlen von Legionellen und Pseudomonas aerugionsa wurden ausschließlich die Proben \nausgewertet, deren Befunde nicht negativ waren, d.h. xi > 0 KBE/100ml. Die unterste \nKlassenbreite der Koloniezahlen im Histogramm wurde mit ≥1 bis 10 KBE/100ml festge-\nlegt. \n \n■ Kolmogorov-Smirnov-Test auf Normalverteilung \nDer K-S-Test ist ein statistischer Test für die Güte der Anpassung. Damit wird die Anpas-\nsung einer beobachteten an eine theoretisch erwartete Verteilung überprüft. Der Test \nwurde in dieser Studie unter anderem eingesetzt, um festzustellen, ob den aeroben Ko-\nloniezahlen die logarithmische Normalverteilung zugrunde gelegt werden kann. \n \n■ Regression \nDurch Regression wird einer beobachteten Punktewolke (Messwerte im Koordinatensys-\ntem) eine Regressionsgleichung angepasst. Als Gleichung wurde die Gerade mit \nbXaY += \nangesetzt. Achsabschnitt a und Steigung b der Geraden werden durch Minimierung der \nRestquadratsumme ∑(Y-Xi)2 ermittelt. Die Regressionsgerade veranschaulicht mögliche \nlineare Abhängigkeiten der Messwerte. \n \n■ Varianzanalyse \nDie Varianzanalyse dient zur quantitativen Untersuchung von Einflussgrößen auf Ziel-\ngrößen. In dieser Studie wurde untersucht, ob Legionellen- oder Pseudomonas aerugi-\nnosa-Befunde in Proben, verglichen mit Proben in denen weder Legionella noch Pseu-\ndomonas aeruginosa nachweisbar war, Einfluss auf die aerobe Koloniezahl haben. Die \nVarianzanalyse ist ein multipler Mittelwertvergleich. \n \n■ Bedingte Wahrscheinlichkeiten und Risikofaktor \nUntersucht wurde ob der Nachweis von Pseudomonas aeruginosa und der von Legionel-\nlen zusammenhängt, daher ob z.B. bei positivem Pseudomonas aeruginosa-Befund mit \nhöherer Wahrscheinlichkeit als bei negativem Befund auch Legionellen in der Probe zu \nerwarten sind. \nBeispiel für bedingte Wahrscheinlichkeit: \n)(\n)()|(\nAP\nABPABP ∩= \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 13 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \n- P(B|A) ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Ereignis B (positiver Legionellen-Befund) \neintritt, wenn das Ereignis A (positiver Pseudomonas aeruginosa-Befund) bereits ein-\ngetreten ist. \n- P(B ∩ A) ist die Wahrscheinlichkeit dass in einer Probe gleichzeitig Legionellen und \nPseudomonas aeruginosa nachgewiesen werden. \n- P(A) ist die Wahrscheinlichkeit des Nachweises von Pseudomonas aeruginosa in einer \nProbe. \n \nZuschreibbares Risiko Relatives Risiko Chancen-Verhältnis (Odds-Ratio) \n)|()|( ABPABP −=δ \n)|(\n)|(\nABP\nABP= )|(\n)|(\n)|(\n)|( : ABP\nABP\nABP\nABP=ωψ \n \nGilt δ>0, ψ>1 und ω>1, dann ist in epidemiologischen Studien der betreffende Faktor als \nRisikofaktor nachgewiesen. Ein Vertrauensbereich von ψ bzw. ω, der den Wert 1 aus-\nschließt, weist ein statistisch signifikantes relatives Risiko bzw. Chancen-Verhältnis nach. \n \n■ Chiquadrat-Test (χ2-Test) \nZur Prüfung von Häufigkeiten auf Unabhängigkeit bei zweifacher Klassifikation diente der \nχ2-Test. Die Proben wurden dazu dem Merkmal 1 (Klasse von Koloniezahlen) und ent-\nsprechend der Angaben im Erhebungsbogen dem Merkmal 2 (Durchführung - ja/nein \u2013 \neiner bestimmten Vorbeugemaßnahme) zugeordnet. Durch Berechnung des P-Wertes \nder χ2-Testgröße lassen sich signifikante Einflüsse von Vorbeugemaßnahmen auf die \nKühlwasserqualität ermitteln. Das Signifikanzniveau war 5%. \nAnmerkung: Die Mehrfachtestung am Datenbestand wurde nicht korrigiert (z.B. Bonfer-\nroni-Korrektur), sodass die signifikanten Resultate lediglich als formalisierte Datenbe-\nschreibung aufzufassen sind, streng genommen aber nicht als statistisch signifikant an-\ngesehen werden dürfen [16]. \n14 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \n3. Ergebnisse und Diskussion \n3.1 Darstellende Auswertung der Daten \nEinen Überblick der wesentlichen Ergebnisse und Eckdaten der Studie zeigt Tabelle 3-1. \nInsgesamt wurden zwischen Juli und November 2004 238 Proben analysiert, die aus 199 \nEinrichtungen stammten. \n \nIn 12,6% der Proben wurden Legionellen nachgewiesen, in 35,7% der Proben waren Pseu-\ndomonas aeruginosa vorhanden. \n \nTabelle 3-1: Wesentliche Eckdaten der Studie \n 100 % N Prozent \nAnzahl der Proben 238 \n-Erlangen (Regierungsbezirke Nord) 116 \n-Oberschleißheim (Regierungsbezirke Süd) 122 \nAnzahl der Einrichtungen 199 \nAnzahl der Erhebungsbögen 205 \n \nAnzahl Gesundheitsämter mit Proben 76 50 66% \nAnzahl GAs: keine VRKW recherchierbar oder al-\nle Betreiber verweigerten Teilnahme \n76 5 7% \nTeilnehmende GAs insgesamt 76 55 72% \n \nLegionella spp. positive Proben 238 30 13% \ndavon Legionella pneumophila 30 24 80% \n Serotyp 1 30 15 50% \n Serotypen 2 bis 14 30 9 30% \n Nicht serotypisierbar 30 6 20% \nP. aeruginosa positive Proben 238 85 36% \n \nDie durchschnittliche Prävalenz Legionellen-positiver Wasserproben aus Untersuchungen in \nverschiedenen Ländern beträgt ca. 50% (8,5-73%) aller Wasserproben aus Kühltürmen [17]. \nDamit liegt das Ergebnis dieser Studie mit 13% am unteren Rand der Spannweite. \nEinen wichtigen Hinweis zur Kontinuität von Legionellen-Konzentrationen im Kühlwasser gibt \neine Studie von Bentham [18]. Demnach sind suspendierte Legionellen-Konzentrationen ex-\ntremen, kurzzeitigen Schwankungen ausgesetzt. Schwankungen über vier log-Stufen, bei ei-\nnem Median unter der Nachweisgrenze (d.h. mehr Proben mit negativem als mit positivem \nBefund), in einem Zeitraum von vier Monaten waren nicht selten. Nur bei wöchentlicher Pro-\nbenahmefrequenz korrelierten die Proben bei 60% der beprobten Kühltürme. Im Laufe eines \nJahres ist es daher sehr wahrscheinlich, dass auch die beprobten Kühltürme mit negativem \nBefund in einer einzelnen Probe, Legionellen in nachweisbaren Konzentrationen in anderen \nProben enthalten. Maßnahmen zur Kontrolle der mikrobiologischen Kühlwasserqualität dür-\nfen daher nicht unüberlegt aufgrund negativer Legionellen-Befunde abgeschafft werden. Ei-\nne Begründung für die hohe Unsicherheit im Nachweis suspendierter Legionellen liegt in de-\nren Physiologie und Ökologie. Legionellen sind auf essentielle Aminosäuren angewiesen, die \nsie nur intrazellulär in höheren Lebewesen erhalten, die wiederum auf Biofilme angewiesen \nsind. Suspendierte Legionellen (z.B. im Kühlwasser) sind eine Folge der Freisetzung von \nLegionellen aus Wuchsbelägen, zum Beispiel bei der Lyse parasitierter Amöben. [12] \n \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 15 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \n3.1.1 Branchen der teilnehmenden Einrichtungen \nIn Abbildung 3.1 ist die Anzahl der Einrichtungen und Proben abhängig von den Branchen \nder Betreiber dargestellt. Unter dem Begriff \u201eSozialeinrichtungen\u201c wurden Krankenhäuser \n(N=20), Rehabilitationszentren und Behindertenbetreuungszentren zusammengefasst; am \nhäufigsten stammten Proben aus diesen Einrichtungen und aus Brauereien. Der mit \u201eunbe-\nkannt\u201c bezeichneten Klasse wurden Einrichtungen zugeordnet, bei denen die Einrichtungsart \nnicht angegeben wurde. Hierzu ist anzumerken, dass den Gesundheitsämtern als Hilfe zum \nAuffinden von Kühlturmbetreibern typische Betreiber wie Krankenhäuser, Brauereien, Molke-\nreien etc. vorgeschlagen wurden. Nahe liegend war für die Gesundheitsämter die Kontaktie-\nrung von Krankenhäusern. \n \nAnzahl der Proben bzw . Einrichtungen aus Einrichtungsbranchen\n28 28\n24\n18 18\n13 13\n12\n8\n7 7\n6\n5 5\n4 4 4\n3 3 3 3 3\n2 2 2 2 2 2\n1 1 1 1 1 1 1\n26\n23\n21\n13\n17\n12\n7\n12\n6\n7\n6\n5\n1\n4\n3 3 3 3\n1\n3\n2\n3\n2 2 2 2\n1\n2\n1 1 1 1 1 1 1\n0\n5\n10\n15\n20\n25\n30\nBr\nau\ner\nei\nSo\nzi\nal\nei\nnr\nic\nht\nun\ng\nM\net\nal\nlin\ndu\nst\nrie\nAu\nto\nm\not\niv\ne\nLe\nbe\nns\nm\nitt\nel\nin\ndu\nst\nrie\nM\nol\nke\nre\ni\nun\nbe\nka\nnn\nt\nEl\nek\ntro\nin\ndu\nst\nrie\nC\nhe\nm\nie\nin\ndu\nst\nrie\nEi\nnz\nel\nha\nnd\nel\nKu\nns\nts\nto\nffi\nnd\nus\ntri\ne\nKr\naf\ntw\ner\nk\nFl\nug\nha\nfe\nn\nG\nla\nsh\nüt\nte\nFr\nei\nze\nita\nnl\nag\ne\nPa\npi\ner\nin\ndu\nst\nrie\nPh\nar\nm\nai\nnd\nus\ntri\ne\nBa\nui\nnd\nus\ntri\ne\nD\nru\nck\nin\ndu\nst\nrie\nM\näl\nze\nre\ni\nR\naf\nfin\ner\nie\nTe\nxt\nilin\ndu\nst\nrie\nAg\nra\nrin\ndu\nst\nrie\nBa\nnk\nen\nBe\nhö\nrd\ne\nIn\ndu\nst\nrie\nan\nla\nge\nM\ned\nie\nn\nU\nni\nve\nrs\nitä\nt\nG\nie\nße\nre\ni\nG\num\nm\niv\ner\nar\nbe\nitu\nng\nKe\nra\nm\nik\nin\ndu\nst\nrie\nKe\nrz\nen\nfa\nbr\nik\nLo\ngi\nst\nik\nLu\nftf\nah\nrti\nnd\nus\ntri\ne\nVe\nrs\nic\nhe\nru\nng\nBranche\nab\nso\nlu\nte\n A\nnz\nah\nl\n0%\n10%\n20%\n30%\n40%\n50%\n60%\n70%\n80%\n90%\n100%\nSumme = 238 Proben\nSumme =199 Einrichtungen\nkum. Prozent für beide\n \n \nBranche Proben\nEin-\nricht. Branche Proben\nEin-\nricht. Branche Proben\nEin-\nricht.\nAgrarindustrie 2 2 Gießerei 1 1 Medien 2 1 \nAutomobilindustrie 18 13 Glashütte 5 4 Metallindustrie 24 21 \nBanken 2 2 Gummiverarbeitung 1 1 Molkerei 13 12 \nBauindustrie 3 3 Industrieanlage 2 2 Papierindustrie 4 3 \nBehörde 2 2 Keramikindustrie 1 1 Pharmaindustrie 4 3 \nBrauerei 28 26 Kerzenfabrik 1 1 Raffinerie 3 2 \nChemieindustrie 8 6 Kraftwerk 6 5 Sozialeinrichtung 28 23 \nDruckindustrie 3 1 Kunststoffindustrie 7 6 Textilindustrie 3 3 \nEinzelhandel 7 7 Lebensmittelindustrie 18 17 Unbekannt 13 7 \nElektroindustrie 12 12 Logistik 1 1 Universität 2 2 \nFlughafen 5 1 Luftfahrtindustrie 1 1 Versicherung 1 1 \nFreizeitanlage 4 3 Mälzerei 3 3 \nAbbildung 3.1: Anzahl der Proben und Anzahl der Einrichtungen unterschiedlicher Branchen. Tabelle \nin alphabetischer Reihenfolge. \n16 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nDie Stratifizierung der Probenanzahl bei Einrichtungsarten mit mehr als 10 Proben durch die \nAnzahl der Proben in den jeweiligen Koloniezahlklassen der aeroben Koloniezahl bei 20 °C \nzeigte keine wesentlichen Unterschiede zwischen diesen Einrichtungsarten. Es ließ sich da-\nher weder eine besonders \u201egute\u201c noch eine besonders \u201eschlechte\u201c Branche identifizieren. \n \n3.1.2 Bauarten und Baujahre der Kühltürme \nAbbildung 3.2 zeigt eine Aufstellung der Bauarten der Rückkühlwerke in den Einrichtungen \nund die Summe der Anzahl dieser Anlagen. Aufgrund der meist nicht auf den ersten Blick er-\nkennbaren Bauart-Zugehörigkeit sind allerdings einige Fehlklassifizierungen möglich. Auf ei-\nne prozentuale Häufigkeitsverteilung und die Untersuchung der Abhängigkeit der Keimzahl-\nbelastung von der Bauart wurde deshalb verzichtet. \n \n91\n74\n10\n28\n3 1\n181\n16\n62\n9 4\n278\n0\n50\n100\n150\n200\n250\n300\nsaugbelüftet druckbelüftet saugbelüftet druckbelüftet saugbelüftet druckbelüftet\noffener Sprühkreislauf geschlossener Sprühkreis Hybridkühler\nAnzahl Einrichtungen\nAnzahl VRKW\n \nAbbildung 3.2: Angaben in den Erhebungsbögen zur Bauart der Kühltürme \n \nEine prozentuale Häufigkeitsverteilung der Baujahre der Verdunstungskühlanlagen ist in \nAbbildung 3.3 dargestellt. Sie enthält Informationen über das Alter der im Einsatz befindli-\nchen Verdunstungskühlanlagen und dadurch auch indirekt über Investitionen in die betriebli-\nche Infrastruktur. \n \nGrundsätzlich lassen sich ältere Anlagen ebenso hygienisch sicher betreiben wie neuere. Ei-\nnige hygienisch relevante Aspekte lassen sich dennoch auf das Anlagenalter zurückführen: \n■ Je länger eine Anlage ungepflegt und nicht ausreichend gewartet betrieben wird, desto \nwahrscheinlicher sind starke Verunreinigungen, Ablagerungen und Materialschäden, \nwelche eine mikrobielle Kontamination begünstigen. \n■ Ungünstige konstruktive Ausführungen sind bei älteren Anlagen wahrscheinlicher, da de-\nren Hygienerelevanz und die daraus resultierende Notwendigkeit der Einhaltung günsti-\nger Konstruktionskriterien noch nicht bekannt waren. \n■ Anlagen mit großen Leistungsreserven, früher häufig üblich, sind kritisch zu betrachten, \nda Leistungseinbußen durch starke Verunreinigungen nicht bemerkt werden, sodass \nmöglicherweise kein Anlass zur Reinigung und Wartung festgestellt wird. Diese Maß-\nnahmen sind allerdings für die mikrobiologische Betriebssicherheit erforderlich. \n \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 17 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nZusammenhänge zwischen dem Baujahr und der beobachteten Bakterienkonzentration wur-\nden nicht festgestellt. Dies liegt möglicherweise daran, dass die Pflege der älteren Anlagen \nmit vergleichbarer Sorgfalt wie die der neuen Anlagen erfolgt. \n0%\n5%\n10%\n15%\n20%\n25%\nk.A. 1960-\n1965\n>1965-\n1970\n>1970-\n1975\n>1975-\n1980\n>1980-\n1985\n>1985-\n1990\n>1990-\n1995\n>1995-\n2000\n>2000-\n2004\nBaujahr\nBaujahr neu\n77%\n \n \nAbbildung 3.3: Angaben zum Anlagenbaujahr bezogen auf 205 Erhebungsbögen. \u201eBaujahr neu\u201c ist \ndas Baujahr der neuesten Anlage \n3.1.3 Betriebscharakteristik \nDie Betriebscharakteristik der Kühltürme wurde im Erhebungsbogen über die Betriebsdauer \nund die Betriebsart abgefragt (Abbildung 3.4). Saisonaler Betrieb bietet sich dann an, wenn \nbesonders hohe Kühllasten in begrenzten Zeiträumen, z.B. während der warmen Sommer-\nmonate, benötigt werden. Im Dauerbetrieb wird die Kühlleistung des Kühlturms das ganze \nJahr benötigt. Daneben kann ein Kühlturm, unabhängig vom Zeitpunkt des Kühlbedarfs, zur \nGrund- oder zur Spitzenlastabdeckung eingesetzt werden. Ein modernes Konzept in der \nKühltechnik ist beispielsweise, Trockenkühler zur Grundlastabdeckung einzusetzen und nur \nbei Spitzenlasten, wenn der Kühlbedarf besonders hoch ist oder die Kühlleistung der Tro-\nckenkühlanlage zu gering ist, einen Verdunstungskühlanlage zuzuschalten. \n \n0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%\nB\net\nrie\nbs\nar\nt\nB\net\nrie\nbs\nda\nue\nr\n1 2 3\nDauerbetrieb\nsaisonaler \nBetrieb\nbeides\nGrundlast Spitzenlast beides\n \nAbbildung 3.4: Betriebsdauer: (1) Dauerbetrieb; (2) Saisonbetrieb; (3) beides (N= 192) \nBetriebsart: (1) Grundlastbetrieb; (2) Spitzenlastbetrieb; (3) beides (N= 170) \n \n18 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nAbwechselnde Unterbrechungen und Wiederaufnahmen des Betriebs werden, abhängig von \nden Intervalldauern, aus hygienischen Gesichtspunkten besonders kritisch eingeschätzt. Ei-\nne Auswirkung von Betriebsart oder Betriebsdauer auf die Keimbelastung des Kühlwassers \nwar jedoch nicht feststellbar. \n \nDie Betriebscharakteristik eines Kühlturms soll bei den notwendigen Maßnahmen und Zeit-\nabständen der Reinigung, Wartung und Instandhaltung berücksichtigt werden. Es ist Teil der \nAufgaben einer Risikoanalyse, die individuellen Bedingungen und Risiken einer Anlage zu \nerkennen, um darauf mit angemessenen Vorbeugemaßnahmen reagieren zu können. \n \n17 Fragebögen enthielten Angaben zu den Betriebsstunden. Der Median war 3000 h/a, d.h. \netwa vier Monate. Die Werte lagen zwischen 250 und 8760 (d.h. Dauerbetrieb) h/a. \n \n3.1.4 Montagedaten \nDie Montageeigenschaften einer Anlage sind, wie auch die Betriebscharakteristika, in der in-\ndividuellen Risikoanalyse einer Verdunstungskühlanlage zu berücksichtigen. Montageort und \nStandortbedingungen, charakterisiert unter anderem durch den Nährstoffeintrag und die vor-\nherrschenden meteorologischen Bedingungen, können maßgeblichen Einfluss auf die Vor-\naussetzungen zu einem hygienisch sicheren Betrieb haben. Eine weitere Standortbedingung \nist das geographische Umfeld der Anlage mit potentiellen Erregerempfängern. \n \n0% 10% 20% 30% 40% 50%\nErdniv.&Dachmont&Gebäudewand\nErdniveau&Gebäudewand\nkeine Angabe\nGebäudewand&Unterirdisch\nUnterirdisch\nLuftaustritt an Gebäudewand\nErdniveau&Dachmontage\nErdniveau\nDachmontage\n \nAbbildung 3.5: Prozentualer Anteil der Montagearten sortiert nach Häufigkeiten (N= 205) \nDer Ort des Luftauslasses, in Zusammenwirkung mit lokalen Luftströmungen und daraus fol-\ngender Verdriftung, beeinflusst die im Umfeld zu erwartenden Immissionsraten der Kühl-\nturmemissionen und sollte daher ebenfalls in einer Risikobewertung berücksichtigt werden. \nDie Ergebnisse zum Montageort sind in Abbildung 3.5 dargestellt. Dachmontage ist der \ndeutlich häufigste Montageort, gefolgt von ebenerdiger Aufstellung. Die unterirdische Monta-\nge, z.B. in der Tiefgarage oder in der Technikzentrale im Untergeschoss, in Verbindung mit \nmeist ebenerdigem Luftauslass, ist eher eine Ausnahme. \n \nKriterien zum sicheren Betrieb eines Kühlturms sind auch die Höhe und Richtung des Luf-\ntauslasses. Abbildung 3.6 gibt die Perzentilen der Luftaustrittshöhen und zeigt den zugehö-\nrigen Box-Plot. Hinter dem Ausreißer (*) verbirgt sich, mit einer Kaminkronenhöhe von \n143 m, der einzige in dieser Untersuchung beprobte Naturzugkühlturm eines Großkraftwer-\nkes. Da die Dachmontage bei den Montagearten überwiegt, richtet sich die Verteilung der \nLuftaustrittshöhen weitgehend nach den typischen Gebäudehöhen. Die 10%-Perzentile bei \n3,0 m besagt zum Beispiel, dass 10% der in der Studie erhobenen Kühltürme eine Luftaus-\nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 19 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \ntrittshöhe von ≤ 3,0 m haben. 50% der Kühltürme liegen zwischen der 25 und 75%-\nPerzentile und haben damit eine Luftaustrittshöhe zwischen 5 und 15 Meter. Dies entspricht \ngenau der Box im Diagramm. \n \nPerzentile (%) 5 10 25 50 75 90 95 \nLuftaustritthöhe (m) 0,85 3,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 \n \n0 50 100 150 Meter\nAbbildung 3.6: Perzentilen der Luftaustrittshöhe und Box-Plot der exponentiell skalierten Luftaus-\ntrittshöhe in Meter; Exponent 0,5 (N= 196) \n3.1.5 Koloniezahlkonzentrationen \nDie Box-Plots der logarithmierten Koloniebildenden Einheiten der mikrobiologischen Analy-\nseergebnisse der Sprühwasserproben aus den Verdunstungskühlanlagen sind in der \nAbbildung 3.7 dargestellt, die Perzentilen in Tabelle 3-2. Die Daten der Koloniezahlen von \nLegionella spp. und Pseudomonas aeruginosa sind nur für die Proben berechnet, deren Ana-\nlyseergebnisse positiv waren. Eine auffällig schmale dritte Quantile hat die Box der Legionel-\nlen-KBE. Ein Viertel der positiven Proben liegt demnach um 103 KBE/100ml. \n \nTabelle 3-2: Perzentilen der logarithmierten Koloniebildenden Einheiten \nPerzentile (%) 5 10 25 50 75 90 95 \nKBE20°C (logKBE/ml) 0,30 1,06 2,34 3,21 4,00 4,78 5,17 \nKBE36°C (logKBE/ml) 0,78 1,59 2,57 3,34 4,14 5,02 5,18 \nL. spp. (KBE>0) (logKBE/100ml) 0,39 0,73 1,63 2,95 3,30 4,27 5,37 \nP.a. (KBE>0) (logKBE/100ml) 0,04 0,04 1,00 1,84 2,70 3,45 4,18 \n \nKBE20 °C\n(KBE/ml)\nKBE 36 °C\n(KBE/ml)\nL. spp (KBE>0)\n(KBE/100ml)\nP.a. (KBE>0)\n(KBE/100ml)\n0\n1\n2\n3\n4\n5\n6\n7\nlo\ng(\nKB\nE/\nm\nl) \nbz\nw.\n lo\ng(\nKB\nE/\n10\n0m\nl)\n \nAbbildung 3.7: Box-Plots der logarithmierten Koloniebildenden Einheiten. \n \n20 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nEinen Eindruck über die den Koloniezahlen zugrunde liegenden Verteilungsfunktionen ge-\nwinnt man anhand von Abbildung 3.8 und Abbildung 3.9. Sinnvolle Histogramme ließen \nsich erst nach Logarithmierung der Koloniezahlen bzw. entsprechender Auslegung der Klas-\nsenbreiten erstellen. \nDie Histogramme der aeroben Koloniezahlen haben Ähnlichkeit mit einer Normalverteilungs-\nfunktion. Es wurde daher eine logarithmisch zur Basis zehn normalverteilte Verteilungsfunk-\ntion angenommen (Kolmogorov-Smirnov-Test auf Normalverteilung, Ablehnung der Null-\nhypothese auf Normalverteilung jeweils mit dem P-Wert=0,32 > α=0,05 nicht signifikant). \nKB E 2 0 °C ( N = 2 3 7 )\n2,16%\n7,76%\n10,78%\n25,00%\n33,19%\n15,52%\n7,76%\n0,00%\n0%\n5%\n10%\n15%\n20%\n25%\n30%\n35%\n40%\n≤1 10^1 10^2 10^3 10^4 10^5 10^6 > 10^6\nKlasse\n0%\n10%\n20%\n30%\n40%\n50%\n60%\n70%\n80%\n90%\n100%\nKB E 3 6 °C ( N = 2 3 7 )\n1,69%\n4,64%\n8,86%\n21,94%\n36,29%\n16,03%\n10,13%\n0,42%\n0%\n5%\n10%\n15%\n20%\n25%\n30%\n35%\n40%\n≤1 10^1 10^2 10^3 10^4 10^5 10^6 > 10^6\nKlasse\n0%\n10%\n20%\n30%\n40%\n50%\n60%\n70%\n80%\n90%\n100%\n \nAbbildung 3.8: Histogramme und kumulierte Häufigkeiten der in Logarithmen zur Basis zehn skalier-\nten Klassen Koloniebildender Einheiten (KBE) für aerobe Koloniezahlen in KBE/ml. \nTabelle 3-3: Angaben zur approximierten Normalverteilungsfunktionen der aeroben Koloniezahlen \nVerteilungsparameter log10(KBE/ml) \n20 °C \nlog10(KBE/ml) \n36 °C \nMittelwert 3,08 3,29 \nVarianz (σ²) 1,75 1,61 \nP(X≤0) für die Normalverteilungsfunktion; Realisationen kleiner 0 sind \nin einer tatsächlich normalverteilten Grundgesamtheit unabhängig vom \nErwartungswert möglich. In der logarithmierten Normalverteilung rep-\nräsentieren sie die Werte der Variablen zwischen 0 und 1. In dieser \nStudie wären das Werte < 1 KBE/ml, die nicht nachweisbar waren. \n1% 0,5% \nAnzahl Proben mit dem Befund \u201enicht nachweisbar in 1 ml\u201c 5 4 \n \nKB E Le gio ne lla s pp. > 0 ( N = 3 0 )\n13,33%\n23,33% 23,33%\n26,67%\n6,67% 6,67%\n0,00%\n0%\n5%\n10%\n15%\n20%\n25%\n30%\n35%\n 10^1 10^2 10^3 10^4 10^5 10^6 > 10^6\nKlasse\n0%\n10%\n20%\n30%\n40%\n50%\n60%\n70%\n80%\n90%\n100%\nKB E P s e udo m o na s a e rugino s a > 0 ( N = 8 5 )\n27,06%\n25,88%\n29,41%\n12,94%\n3,53%\n1,18%\n0,00%\n0%\n5%\n10%\n15%\n20%\n25%\n30%\n35%\n10^1 10^2 10^3 10^4 10^5 10^6 > 10^6\nKlasse\n0%\n10%\n20%\n30%\n40%\n50%\n60%\n70%\n80%\n90%\n100%\n \nAbbildung 3.9: Histogramme und kumulierte Häufigkeiten der in Logarithmen zur Basis zehn skalier-\nten Klassen Koloniebildender Einheiten (KBE). Legionella spp. und P. aeruginosa in KBE/100ml. \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 21 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nAbbildung 3.9 zeigt die Häufigkeitsverteilungen für Legionella spp. und Pseudomonas aeru-\nginosa für Proben mit positivem Befund. Hier ist die Approximation der Häufigkeitsvertei-\nlungen durch die Normalverteilung nicht sinnvoll. \nDie Legionellen-Serotypisierungs-Ergebnisse sind in Abbildung 3.10 enthalten. Bei hohen \nund höchsten Koloniezahldichten ist vor allem die Gattung L. pneumophila vertreten. \n \nEin interessantes Einzelbeispiel der Legionellen-Koloniezahlen und ein deutliches Beispiel \nfür die nicht auszuschließende spontane hohe Legionellen-Verkeimung zeigte eine Probe \naus einer neuen Anlage (Bj. 2004) ca. 4 Monate nach Inbetriebnahme. Darin wurden, trotz \nVorbeugemaßnahmen, bei geringen aeroben Koloniezahlen (< 1000 KBE/ml), 19.000 \nKBE/100ml Legionellen nachgewiesen. \n \nKBE Legionella spp. > 0 (N = 30)\n13%\n23% 23%\n27%\n7% 7%\n0%\n0%\n5%\n10%\n15%\n20%\n25%\n30%\n 10^1 10^2 10^3 10^4 10^5 10^6 > 10^6\nKlasse\nH\näu\nfig\nke\nit\n0%\n5%\n10%\n15%\n20%\n25%\n30%\nnicht serotypisierbar\nSerotypen 2-14\nSerotyp 1\nLegionella spp\n \nAbbildung 3.10: Stratifizierung der Proben in den Koloniezahlklassen durch die Ergebnisse der Legi-\nonellen-Serotypisierungen \n3.1.6 Maßnahmen zur Kontrolle der Wasserqualität \nIn Abbildung 3.11 sind Angaben zu wesentlichen Vorbeugemaßnahmen zusammengefasst. \nZu erwarten war, dass die Mehrzahl der Betreiber Reinigungsarbeiten am Kühlturm durch-\nführen, da diese zum Erhalt der Funktionsfähigkeit der Anlagen notwendig sind und durch \ndie Hersteller der Kühltürme in einem Wartungsbuch empfohlen werden. Auffällig ist, dass \nein Großteil der Kühltürme mit aufbereitetem Speisewasser und / oder Härtestabilisierung \nund / oder Korrosionsschutz betrieben werden. Auch immerhin knapp ⅔ der Anlagenbetrei-\nber gaben den Einsatz von Bioziden in deren Kühltürmen an. Mikrobiologische Untersuchun-\ngen führen nur knapp ⅓ der Anlagenbetreiber durch und auch nur ⅓ davon regelmäßig. Le-\ndiglich gut ¼ der Betreiber gaben an, wie empfohlen mindestens 2mal jährlich Reinigungs-\nmaßnahmen am Kühlturm durchzuführen. \n22 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nDurchführung von Hygienemaßnahmen\n25,9%\n30,7%\n35,6%\n42,0%\n57,6%\n60,0%\n60,5%\n82,4%\n90,2%\n0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%\nReinigung 2mal od. öfter pro Jahr\nMikrobiologische Untersuchungen\nExterne Wartung\nSpeisew asseraufb.\nKorrosionsschutz\nHärtestabilisierung\nBiozidanw endung\nHärtestab. od. Korrosionssch. od. Speisew asseraufb.\nReinigung allgemein\nProzent von 205 Erhebungsbögen\nBeantw ortung mit \"Ja\"\nnicht \"Ja\"\n \nAbbildung 3.11: Unterschiedliche Hygienemaßnahmen für Verdunstungskühlanlagen sortiert nach \nrelativer Häufigkeit. \n \nEine genauere Aufstellung der Art der Biozidanwenung zeigt Abbildung 3.12. \u201eKeine Anga-\nbe\u201c bedeut, dass unter der Rubrik Biozidanwendung bzw. Desinfektion im Fragebogen nichts \nausgefüllt wurde. \n \n0% 20% 40% 60% 80% 100%\nDesinfektion\nBiozid kontinuierlich\nBiozid stoßweise\n\"Ja\" kein(e) k.A.\n \nAbbildung 3.12: Angaben zur diskontinuierlichen (stoßweisen), kontinuierlichen Biozidanwendung \nund zur Desinfektion (N = 205). \nDesinfektionsmaßnahmen sind von den üblichen Reinigungsmaßnahmen und dem vorbeu-\ngenden Biozideinsatz zu unterscheiden. Durchführung von Desinfektionen wird nur von 6% \nder Einrichtungen angegeben. Ausdrücklich keine Desinfektionsmaßnahmen durchzuführen \ngaben 15% an. Die übrigen 78% machten keine Angaben dazu. 26% derer, die keine Anga-\nbe zur Desinfektion machten, beauftragen jedoch externe Wartungsunternehmen. Abhängig \nvom Umfang des Wartungsvertrages ist es denkbar, dass im Rahmen der Wartungsmaß-\nnahmen eine Systemdesinfektion durchgeführt wird. \nEine genauere Auswertung der Angaben zu den Reinigungsintervallen gibt das Diagramm in \nAbbildung 3.13. Auffällig ist, dass über 2% der Betreiber angaben, keine Reinigungsmaß-\nnahmen durchzuführen. \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 23 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \n1x im Jahr\n28,3%\nkeine Angabe\n35,6%\n2x im Jahr\n17,1%\nhäufiger als 2x im Jahr\n8,8%\nnach Bedarf\n5,9%keine Reinigung\n2,4%\nseltener als 1x im Jahr\n2,0%\n \nAbbildung 3.13: Relative Häufigkeiten der Angaben zum Reinigungsintervall (N = 205). \n3.2 Auswertung von Zusammenhängen und Beziehungen in den \nDaten \n3.2.1 Inkubationstemperaturen der aeroben Koloniezahlen \nIn der Abbildung 3.14 sind die logarithmierten aeroben Koloniezahlen nach TrinkwV a.F. bei \n20 °C und 36 °C in einem Diagramm gegeneinander aufgetragen. Durch blaue Dreiecke und \nrote Quadrate werden die Proben mit kleiner und größer gleich 25 °C Probenahmetempera-\ntur unterschieden. \n \nR2 = 0,721\nR2 = 0,645\nR2 = 0,5799\n0\n1\n2\n3\n4\n5\n6\n7\n0 1 2 3 4 5 6 7\nlog(KBE 20 °C)\nlo\ng(\nKB\nE \n36\n °C\n)\nProbenahme<25°C: KBE36 vs. KBE20 (Anzahl 144)\nProbenahme>=25°C: KBE36 vs. KBE20 (Anzahl 57)\nProbenahme k.A.: KBE36 vs. KBE20 (Anzahl 37)\n45 ° - Diagonale\nLinear (Probenahme >= 25 °C)\nLinear (Probenahme < 25 °C)\nLinear (Probenahmetemp. k.A.)\n mesophile Keime\ntypische Umweltkeime\n \nAbbildung 3.14: Gegenüberstellung der logarithmierten aeroben Koloniezahlen bei 20 und 36 °C In-\nkubationstemperatur. Die Daten wurden abhängig von der Probenahmetemperatur in drei Klassen ein-\ngeteilt (siehe Legende). \nLiegen die Punkte auf oder in der Nähe der Diagonalen, dann waren die Koloniezahlen bei \n20 und 36 °C Inkubationstemperatur etwa gleich groß. Für Punkte oberhalb der Diagonalen \ngilt, dass bei 36 °C eine höhere Koloniedichte gemessen wurde als bei 20 °C. Die Mehrheit \n24 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nder kultivierbaren Mikroorganismen aus diesen Proben waren eher mesophile Mikroorganis-\nmen. Typische, langsam wachsende Umweltkeime überwogen möglicherweise in den Pro-\nben, deren Punkte im Diagramm unterhalb der Diagonalen liegen. \n3.2.2 Probenahmetemperatur und Koloniezahlanalysen \nIn Abbildung 3.15 sind die Analyseergebnisse der mikrobiologischen Untersuchungen in \nAbhängigkeit von der Probenahmetemperatur dargestellt. Die Probenahmetemperatur hat \neinen Mittelwert von 22,03 °C (N = 201; Median = 21,15 °C; 95%-CI [9,57; 34,50]) und ist \napproximativ normalverteilt (Kolmogorov-Smirnov-Test auf Normalverteilung, Ablehnung der \nNullhypothese auf Normalverteilung mit P-Wert=0,069 auf dem α=0,05 Level ist nicht signifi-\nkant). Die Wahrscheinlichkeit für Kühlwassertemperaturen größer z.B. 30 °C beträgt nur \n10%. Einen Trend zur positiven Abhängigkeit von der Temperatur zeigen die Legionellen- \nund die Pseudomonas-Koloniezahlen. \n \nL.spp.\ny = 0,0592x + 1,2598\nR2 = 0,0895\nP.a.\ny = 0,0253x + 1,2766\nR2 = 0,0099\nKBE36°C\nR2 = 0,0002\nKBE20°C\nR2 = 0,0006\n0\n1\n2\n3\n4\n5\n6\n7\n5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55\nProbenahmetemperatur (°C)\nlo\ngK\nBE\n0\n0,01\n0,02\n0,03\n0,04\n0,05\n0,06\n0,07\nW\nah\nrs\nch\nei\nnl\nic\nhk\nei\nts\ndi\nch\nte\n e\nin\ner\n \nN\nV(\n22\n,0\n;6\n,2\n)\nlog(KBE36/ml)\nlog(KBE20/ml)\nlog(KBE Leg/100ml)\nlog(KBE P.a./100ml)\n22°C\n \nAbbildung 3.15: Logarithmierte Koloniezahlen über der Probenahmetemperatur mit Regressionsge-\nraden. Approximierte Normalverteilungskurve der Probenahmetemperaturen. \nDie niedrige mittlere Kühlwassertemperatur ist möglicherweise der Hauptgrund für die gerin-\nge Legionellen-Prävalenz von 13% in den untersuchten Kühlwasserproben. Die Kühlwasser-\ntemperatur ist ein Schlüsselparameter für das Risiko einer Legionellen-Besiedelung [19, 20]. \nEmpfohlen werden möglichst geringe Kühlwassertemperaturen. Probenahmestelle war über-\nwiegend die Abtropfwanne, sodass die mittlere Probenahmetemperatur als Maß der Aus-\ntrittstemperatur angesehen werden kann. Die Wachstumsrate der Legionellen unter 25 °C \nist, verglichen mit der am Temperaturoptimum zwischen 35 und 45 °C, stark vermindert. \nDie Durchschnittstemperatur der Kühlwasserproben lag ohne Legionellen-Nachweis bei \n22,0 °C mit Legionellen-Nachweis bei 22,3 °C. Im Gegensatz zu anderen Studien [20] unter-\nscheiden sich die Temperaturen nicht wesentlich. \n \nIn Abbildung 3.16 ist eine Häufigkeitsverteilung der Probenahmetemperaturen dargestellt. \nAußerdem enthält das Diagramm die prozentualen Anteile der Proben mit positivem Legio-\nnellen-Befund in den jeweiligen Temperaturbereichen. Der Kurve der kumulierten Häufigkeit \nvon Proben mit positivem Legionellen-Befund kann entnommen werden, dass 70% der posi-\ntiven Proben eine Probenahmetemperatur von ≤25 °C hatten. Durch die verschiedene An-\nzahl an Proben in den Temperaturbereichen gibt diese Kurve allerdings ein verzerrtes Bild. \nDie Kurve der kumulierten Häufigkeiten gewichtet anhand der Probenanzahl innerhalb der \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 25 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nGruppen ist dagegen eine Prognose für den Kurvenverlauf kumulierter Häufigkeiten positiver \nProben, wenn in allen Temperaturbereichen gleich viele Proben vorhanden wären, d.h. tem-\nperaturstandardisierte Häufigkeitsraten. Diesem Verlauf kann entnommen werden, dass eine \npositive Probe mit ca. 50%-iger Wahrscheinlichkeit eine Kühlwassertemperatur >30 °C hätte. \n \n0%0%50%8%20%12%7%25%0%\n2\n24\n57\n68\n30\n12\n2 1 2 0\n0%\n20%\n40%\n60%\n80%\n100%\n>0\n - <\n=1\n0\n>1\n0 -\n <=\n15\n>1\n5 -\n <=\n20\n>2\n0 -\n <=\n25\n>2\n5 -\n <=\n30\n>3\n0 -\n <=\n35\n>3\n5 -\n <=\n40\n>4\n0 -\n <=\n45\n>4\n5 -\n <=\n50 >5\n0\nre\nla\ntiv\ne \nH\näu\nfig\nke\nit\n0\n10\n20\n30\n40\n50\n60\n70\n80\nab\nso\nlu\nte\n H\näu\nfig\nke\nit\nnegativer Legionellen-Befund (relative Häufigkeit innerhalb der Gruppe)\npositiver Legionellen-Befund (relative Häufigkeit innerhalb der Gruppe)\nabsolute Häufigkeit aller Proben mit Temperaturangabe\nkumulierte Häufigkeit positiver Proben mit Temperaturangabe\nkumulierte Häufigkeit positiver Proben, gewichtet anhand der Probenzahl je Gruppe\n \nAbbildung 3.16: Häufigkeitsverteilung der Probenahmetemperaturen (N = 198); Anteile von Proben \nmit positivem (N=26) und negativem (N=172) Legionellen-Befund in Abhängigkeit von der Probenah-\nmetemperatur \nUnerwartet hoch ist der Anteil positiver Proben im Temperaturbereich zwischen >10 und \n≤15 °C verglichen mit dem Anteil positiver Proben in den Bereichen höherer Kühlwassertem-\nperatur. Eine mögliche Begründung dafür ist, dass die Kühlwassertemperaturen kurzzeitige-\nren Schwankungen ausgesetzt sind, als die Legionellen-Konzentration. Das Kühlwasser \nkann möglicherweise über Nacht abgekühlt sein, sodass wenn am Morgen die Probenahme \nwar, eine niedrige Temperatur gemessen wurde. Die Temperaturmessung war dann aber \nnicht repräsentativ für den Kühlturmbetrieb. Auch der lange Zeitraum der Studie über ver-\nschiedene Witterungsperioden könnte sich auf die Repräsentativität der Temperaturmessun-\ngen ausgewirkt haben. \nDer zu erwartende Trend einer Zunahme positiver Proben mit höheren Kühlwasser-\ntemperaturen (Bereiche 15-20, 20-25 und 25-30 °C), ist im Bereich 30 bis 35 °C unterbro-\nchen. Die Anteile positiver Legionellen-Befunde für Kühlwassertemperaturen >35 °C sind \naufgrund geringer Probenzahl innerhalb dieser Gruppe nicht repräsentativ. \n3.2.3 Aerobe Koloniezahlen, Legionella spp. und P. aeruginosa \nEin sehr interessanter und praktischer Aspekt der Koloniezahlbestimmungen wäre, Abhän-\ngigkeiten zwischen aeroben Koloniezahlen und Legionellen-Koloniezahlen in Kühlwas-\nserproben zu erkennen. Dadurch hätte man eine einfache und günstige Möglichkeit zum Ab-\nschätzen des Risikos einer Legionellen-Verkeimung. Abbildung 3.17 enthält die Ergebnisse \nder Legionellen- und P. aeruginosa-Analysen aufgetragen gegen die aerobe Koloniezahl bei \n20 °C in der jeweiligen Probe. \n26 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nEin leichter Trend ist zwischen P.aeruginosa und aeroben Koloniezahlen erkennbar. Ein \nfunktionaler Zusammenhang lässt sich jedoch nicht ableiten. Die Legionellen-KBE sind ohne \nwesentlichen Trend über alle Log-Stufen der aeroben Koloniezahlen verteilt. Wesentliche Er-\nkenntnis ist allerdings, dass bei niedrigen aeroben Koloniezahlen (<10.000 KBE/ml) nicht au-\ntomatisch auch das Legionellen-Risiko gering ist. \n \nL.spp.\ny = -0,0551x + 2,8066\nR2 = 0,0026\nP.a.\ny = 0,1791x + 1,2646\nR2 = 0,0264\n0\n1\n2\n3\n4\n5\n6\n0 1 2 3 4 5 6\nlog(KBE20)\nlo\ng(\nL.\n s\npp\n.)\n b\nzw\n. l\nog\n(\nP.\na.\n)\nlog(Legionella spp)>0\nlog(P. aeruginosa)>0\nMittelw ert logKBE20(L.spp=0 UND P.a.=0)\nMittelw ert logKBE20(L.spp>0 UND P.a.=0)\nMittelw ert logKBE20(P.a.>0 UND L.spp=0)\n \n \nAbbildung 3.17: Logarithmierte Koloniezahlen von Legionella spp. und P. aeruginosa (jew. >0 \nKBE/100ml) über der korrespondierenden aeroben Koloniezahl der Probe bei 20 °C. Die vertikalen Li-\nnien sind die Mittelwerte der logarithmierten aeroben Koloniezahlen der Proben für die die formulierten \nBedingungen zutreffen. \nFerner sind in Abbildung 3.17 drei arithmetische Gruppen-Mittelwerte der logarithmierten \naeroben Koloniezahlen bei 20 °C durch vertikale Linien dargestellt. \n- Gruppe 0: L. spp. und P. a. beide > 0 (nicht im Diagramm eingezeichnet) \n- Gruppe 1: L. spp. und P. a. beide gleich 0 (grüne, durchgezogene Vertikale) \n- Gruppe 2: L. spp. > 0 und P. a. = 0 (blaue, einfach gestrichelte Vertikale) \n- Gruppe 3: P. a. > 0 und L. spp. = 0 (orange, mehrfach gestrichelte Vertikale) \n \nDie deskriptive Statistik der aeroben Koloniezahlen ist in Tabelle 3-4 aufgeführt. Es wurde \neine zweifaktorielle Varianzanalyse (Faktor 1: Inkubationstemperatur, Faktor 2: Gruppe) \ndurchgeführt. Eine Abhängigkeit der Koloniezahlen von der Inkubationstemperatur war statis-\ntisch nicht nachweisbar. Ein signifikanter Unterschied wurde jedoch zwischen den vier Grup-\npen festgestellt. Einzeltests ergaben, dass die Mittelwertdifferenzen zwischen den Gruppen 1 \nund 3 sowie 2 und 3 signifikant sind. Das heißt, dass die Mittelwerte der logarithmierten ae-\nroben Koloniezahlen größer sind, wenn P. aeruginosa in der Probe positiv ist oder anders \nausgedrückt, P. aeruginosa kann mit höherer Wahrscheinlichkeit in mikrobiologisch stärker \nverunreinigtem Kühlwasser nachgewiesen werden oder umgekehrt, in stärker kontaminier-\ntem Kühlwasser ist die Wahrscheinlichkeit höher auch noch P. aeruginosa nachweisen zu \nkönnen. \nDie negative Mittelwertdifferenz der Proben, in denen L. spp. nachgewiesen wurde, gegen-\nüber denen, die frei von Legionellen und P. aeruginosa sind, ist dagegen nicht signifikant. Es \nkann daher auf Basis dieser Daten nicht behauptet werden, dass positive Legionellen-\nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 27 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nBefunde im Mittel mit geringeren aeroben Koloniezahlen zusammenhängen oder bei niedri-\ngeren aeroben Koloniezahlen das Legionellen-Risiko signifikant höher wäre. \n \nTabelle 3-4: Deskriptive Statistik der Koloniezahlbestimmung bei 20 °C und 36 °C für die vier Grup-\npen der Proben. Grau hinterlegte Mittelwerte sind als Vertikalen im obigen Diagramm eingezeichnet. \n \nInkubations-\ntemperatur Gruppe \nMittelwert \n(logKBE) \nStandardabweichung \n(logKBE) N \n20 °C 0 3,50 1,18 8 \n 1 2,83 1,39 128 \n 2 2,64 1,24 23 \n 3 3,57 1,10 78 \n Gesamt 3,08 1,32 237 \n36 °C 0 3,15 0,99 8 \n 1 3,17 1,43 128 \n 2 3,06 1,09 23 \n 3 3,57 1,01 78 \n Gesamt 3,29 1,27 237 \nGesamt 0 3,33 1,07 16 \n 1 3,00 1,41 256 \n 2 2,85 1,17 46 \n 3 3,57 1,05 156 \n Gesamt 3,18 1,30 474 \n \nDiese Feststellungen stehen im Einklang mit wesentlichen Charakteristiken der Mikroorga-\nnismen: Pseudomonas aeruginosa ist ein typisches aerobes Umweltbakterium und daher \nhäufig Teil der Gesamtheit der aeroben Mikroorganismen sowohl im flüssigen Medium als \nauch im Biofilm. Daher hat es einen proportionalen Trend zum Summenparameter der aero-\nben Koloniezahlen. Die Mittelwertsdifferenz ist darauf zurückzuführen, dass bei geringen ae-\nroben Koloniezahlen, die Koloniezahlen von P. aeruginosa unter der Nachweisgrenze liegen \nund keine Kolonien bestimmbar waren. \nTrotz ubiquitären Vorkommens der Legionellen in Oberflächenwasser und feuchtem Boden \nbesteht scheinbar kein Zusammenhang mit dem Summenparameter suspendierter aerober \nMikroorganismen. Die Gründe für den fehlenden Zusammenhang liegen in der besonderen \nPhysiologie (essentielle Aminosäuren) und Ökologie (möglicherweise obligat endoparasitäre \nVermehrung in Protozoen) der Legionellen [12, 21]. Der fehlende Zusammenhang deckt sich \nauch mit Ergebnissen aus anderen Untersuchungen in der Literatur [22]. Allerdings wurden, \nentgegen dem Trend in Abbildung 3.17, in Whirlpools auch Korrelationen positiver Legionel-\nlen-Proben mit hohen Koloniezahlwerten festgestellt [23]. \n3.2.4 Legionella spp. und Pseudomonas aeruginosa \n0\n1\n2\n3\n4\n5\n6\n0 1 2 3 4 5 6\nlog(KBE Pseudomonas aeruginosa )\nlo\ng(\nKB\nE \nLe\ngi\non\nel\nla\n s\npp\n)\nSerotyp 1\nSerotypen 2-14\nDie durchgeführten mikrobiologischen Analysen der Kühl-\nwasserproben ermöglichten eine Gegenüberstellung von \nLegionellen- und Pseudomonas-Koloniezahlen. In \nAbbildung 3.18 sind die 7 Proben mit gleichzeitigem \nNachweis von Legionella spp. und P. aeruginosa aufgetra-\ngen. \nBei den Proben scheinen die Legionellen-Koloniezahlen im \nMittel größer als die P. aeruginosa-Koloniezahlen. \n \nDurch die Tabelle der bedingten Wahrscheinlichkeiten \n(Tabelle 3-5) werden die Wahrscheinlichkeiten der ver-\nschiedenen Kombinationen des qualitativen Nachweises \nvon Legionellen und Pseudomonas aeruginosa in den Pro-\nben übersichtlich dargestellt. \nAbbildung 3.18: Legionella- und \nP. aeruginosa-Koloniezahlen \ngleichzeitig verschieden von Null \n(log10KBE/100ml). \n28 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nTabelle 3-5: Tabelle der bedingten Wahrscheinlichkeiten \n L. spp. \nP.a. 13,0)( =BP 87,0)( =BP \n36,0)( =AP 08,0\n3571,0\n)|( 238\n7\n==ABP 92,0\n3571,0\n)|( 238\n78\n==ABP \n64,0)( =AP 15,0\n6429,0\n)|( 238\n23\n==ABP 85,0\n6429,0\n)|( 238\n130 ==ABP \n⇒ 07,0)|()|(ˆ −=−= ABPABPδ ; 55,0\n)|(\n)|(ˆ ==\nABP\nABPψ ; ]22,1;21,0[%9551,0ˆ\n)|(\n)|(\n)|(\n)|(\nCI\nABP\nABP\nABP\nABP\n→==ω \n \nStochastisch steht daher fest, dass bei einem positivem Nachweis von P. aeruginosa die \nWahrscheinlichkeit, auch noch Legionellen in der Probe nachzuweisen, etwa halb so groß \nwar (ca. 8%) wie die Wahrscheinlichkeit, keine Legionellen nachzuweisen (ca. 15%). Die \nstochastische Wahrscheinlichkeit, keine Legionellen in der Probe nachzuweisen, war nahezu \nunabhängig vom P. aeruginosa-Nachweis und betrug 92% bzw. 85% (Verhältnis der Wahr-\nscheinlichkeiten ca. 1). \n3.2.5 Einflüsse von Vorbeuge- und Hygienemaßnahmen auf mikrobiologische Para-\nmeter \nVon besonderem Interesse ist, ob und - wenn ja - in welchem Ausmaß Einflüsse von Hygie-\nne- und Vorbeugemaßnahmen auf Koloniezahlnachweise zu erwarten sind. \nZahlreiche Merkmale, die im Erhebungsbogen abgefragt wurden, wurden mittels χ2-Test auf \nmögliche signifikante Beeinflussung der Koloniezahlergebnisse geprüft. In Tabelle 3-6 und \nTabelle 3-7 sind als Beispiele zwei Mehrfeldtafeln dargestellt. \nDer Einfluss der Reinigungsintervalle ist auf dem 5%-Niveau nicht signifikant (P=0,77). Der \nEinsatz von Korrosionsschutz führt zu einem signifikanten Testergebnis (P=0,04). In diesen \nProben kommt es häufiger zu höherem Koloniezahlnachweis als in den Proben ohne Korro-\nsionsschutzmittel-Anwendung. \nTabelle 3-6: Vierfeldtafel und Auswertung mittels χ2-Test: Reinigungsintervalle \n Intervall der Reinigung \n(jährlich) \nKBE/ml 20 °C 1mal, seltener, gar nicht 2mal, 3mal, häufiger Zeilensumme \n0 bis <104 36 24 78 \n104 bis 107 42 31 55 χ2= 0,083\nSpaltensumme 60 73 133 P = 0,774\nTabelle 3-7: Vierfeldtafel und Auswertung mittels χ2-Test: Korrosionsschutzmittel im Kühlwasser \n Korrosionsschutz \n \nKBE/ml 20 °C Nein Ja Zeilensumme \n0 bis <104 49 53 102 \n104 bis 107 44 83 127 χ2= 4,207 \nSpaltensumme 93 136 229 P = 0,040 \n \nDie Verwendung von Korrosionsschutzmittel, häufig Poly-Phosphor-Verbindungen, kann da-\nzu führen, dass sich erhöhte Koloniezahlen im Kühlwasser bilden. Das kann auf den erhöh-\nten Nährstoffgehalt im Kühlwasser zurückgeführt werden. Noch deutlicher zeigte sich dieser \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 29 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nEffekt dort, wo zwar Korrosionsschutzmittel eingesetzt wurde, aber keine Biozidbehandlung \nerfolgte. \n \nDie folgenden Diagramme zeigen die Auswertung der Art der Biozidapplikation. Mit P=0,95 \nhat die stoßweise, diskontinuierliche Biozidanwendung keinen signifikanten Effekt auf dem \n5% Niveau auf die Koloniezahlen. \nZu einen formal signifikanten Effekt (P=0,02) führt dagegen die kontinuierliche Biozidanwen-\ndung. Im rechten Diagramm der Abbildung 3.19 ist der Effekt der kontinuierlichen Biozidga-\nbe dargestellt. Bei mittleren Koloniezahlen (>100 bis ≤10.000) wurde anteilsmäßig seltener \nkontinuierlich Biozid beigegeben als bei niedrigen Koloniezahlen. Wird in einem Verduns-\ntungskühlturm Biozid kontinuierlich eingesetzt, ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass dort \nmittlere oder höhere Koloniezahlen nachgewiesen werden. Der Effekt ist bei höheren Kolo-\nniezahlen allerdings schwächer ausgeprägt. \n \nkontinuierliche Biozidanwendung\n0%\n20%\n40%\n60%\n80%\n100%\n0 bis 10^2 >10^2 bis <10^4 >=10^4\nkeine konitnuierl. Biozid\nstoßweise Biozidanwendung\n0%\n20%\n40%\n60%\n80%\n100%\n0 bis 10^2 >10^2 bis <10^4 >=10^4\nkeine stoßweise Biozid\n \nAbbildung 3.19: Koloniezahlen bei Kühltürmen mit stoßweiser und kontinuierlicher Biozidanwendung \nMögliche Gründe für den nicht nachweisbaren Effekt der stoßweisen Biozidanwendung sind, \ndass diese überwiegend fehlerhaft betrieben wird oder tatsächlich geringere Erfolgsaussicht \nhinsichtlich dauerhafter Keimzahlreduktion besteht. Das CTI (Cooling Technology Institute) \nempfiehlt die kontinuierliche Biozidanwendung mit halogenhaltigen Bioziden der stoßweisen \nRoutinebehandlung vorzuziehen [8]. \n \nDie entsprechenden Gegenüberstellungen mit Legionellen-Koloniezahlen ließen keinen Ef-\nfekt erkennen. \nEs waren ebenfalls keine weiteren Effekte durch andere Vorbeugemaßnahmen auf die Kolo-\nniezahlen erkennbar. Eine mögliche Schlussfolgerung der nicht konsequenten Verringerung \nvon aeroben Koloniezahlen durch Vorbeugemaßnahmen ist uneinheitliche Qualität bei der \nDurchführung der Maßnahmen und unterschiedliches Wissen darüber [6]. Auch die Ursa-\nchenanalyse zur Legionellen-Epidemie in Nord-Pas-de-Calais (2003/2004) zeigte, dass \nMaßnahmen korrekt und mit großer Sorgfalt durchgeführt werden müssen. Andernfalls kann \nneben dem Ausbleiben positiver Effekte auf die Kühlwasserqualität, entgegen dem eigentli-\nchen Ziel, eine höhere Infektionsgefahr in der Umgebung entstehen [1]. Ein Mindestver-\nständnis über Zusammenhänge und Hygienebelange beim Betrieb von Verdunstungs-\nkühlanlagen ist daher dringend erforderlich. \n30 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \n4 Schlussfolgerungen \nAus den Daten der Studie und der durchgeführten Literaturrecherche können folgende \nSchlüsse gezogen werden: \nDie Mehrzahl der unersuchten Kühltürme wies, gemessen anhand der mikrobiologischen \nQualität der Kühlwasserproben, einen annehmbaren hygienischen Zustand auf (ca. 75% der \nProben ≤104 KBE/ml aerobe Keimzahlen; 87% der Proben negativer Legionellen-Befund; \n95% der Proben ≤103 KBE/100ml Legionellen). \nMöglichst geringe Sprühwassertemperatur ist ein erstrebenswertes Ziel konstruktiver Prä-\nventionsmaßnahmen. \nEine verlässliche Prognose zum möglichen Nachweis von Legionellen in Kühltürmen anhand \nvon Faktoren wie Reinigungs- oder Vorbeugemaßnahmen oder auch der aeroben Kolonie-\nzahlen ist nicht möglich. Umgekehrt bedeutet dies, dass die Durchführung von Wartungs-, \nReinigungs- und Vorbeugemaßnahmen nicht Garant für einen Legionellen-freien Kühlturm \nsind. Die spezielle Physiologie und Ökologie der Legionellen liefert Begründungen für ihre \nNeigung zum spontanen Auftreten in hohen Keimkonzentrationen. Diese Gefahr besteht un-\nabhängig von anderen, leichter zugänglichen mikrobiologischen Parametern und ist vielfach \nunabhängig vom Umfang der Vorbeugemaßnahmen. \n \n \nÄ Maßnahmen müssen durchdacht, fundiert und koordiniert sein sowie nachvollziehbar \ndokumentiert werden \nÄ Einhaltung der empfohlenen Werte der chemisch-physikalischen Parameter der \nKühlwasserqualität sind Voraussetzung für den Erfolg der mikrobiologischen Kontrol-\nle (Inaktivität von Bioziden bei pH-Abweichungen und Mineralkonzentrationen, etc.) \nÄ Maßnahmen sollten hinsichtlich ihres Erfolges bezüglich der chemisch-physikalischen \nsowie der mikrobiologischen Kühlwasserqualität und der Oberflächenbesiedelung re-\ngelmäßig überprüft werden. Wesentliches Ziel sollte die Reduktion von Wuchsbelä-\ngen sein \nÄ Regelmäßige Legionellen-Analysen sind sinnvoll, um dauerhaft ungünstige Betriebs-\nbedingungen aufzudecken, eignen sich allerdings aufgrund hoher Unsicherheiten, \nKosten und langer Analysedauer nicht für ein darauf basiertes Risikomanagement \n[18] \n \nBedeutende Schritte zur Schaffung einer fundierten Betriebssicherheit von Kühltürmen sind \nInformation und Sensibilisierung der Betreiber und Verantwortlichen eines Kühlturms hin-\nsichtlich hygienischer Relevanz der Anlagen [24] sowie möglicher Gefahren und Folgen \ndurch Legionellen-kontaminierte Kühltürme. \nIn erster Linie ist es Aufgabe der Hersteller, die Hygienerelevanz ihrer Anlagen zu erläutern. \nEs genügt nicht, nur auf notwendige Wartungsmaßnahmen zum Erhalt von Funktion und \nWirkungsgrad hinzuweisen. Die fachliche Kompetenz zur Planung von Vorbeugemaßnah-\nmen und die Durchführung von Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen werden z.B. von \nWasseraufbereitungsfirmen angeboten [7]. \n \nSicherer Betrieb von Verdunstungskühlanlagen wird durch zahlreiche Maßnahmen zur Mini-\nmierung der Keimzahlen und Minimierung der Übertragungsraten erreicht. Eine Forderung \nnach Legionellen-freien Kühltürmen ist weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll und auch \nbezüglich der Senkung des tatsächlichen Infektionsrisikos aufgrund komplexer Zusammen-\nhänge nicht evident [8, 11]. Zahlreiche konstruktive und betriebsbedingte Faktoren beeinflus-\nsen diese Zusammenhänge und bieten Möglichkeiten zur Kontrolle des Übertragungsrisikos. \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 31 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nAnhang \nGlossar \nAerosol Ein disperses System aus festen oder flüssigen Partikeln in gasförmigem \nMedium, ohne nennenswerte Sedimentationsgeschwindigkeit. Disperse \nPhase: Partikel; homogene Phase: Gas. \nBiofilm In eine schützende Schicht aus extrazellulären, polymeren Substanzen \n(EPS: Polysaccharide, Polypeptide) eingebettete Mikroorganismen. \nBiozid Ein Stoff, der in der Lage ist Leben abzutöten. \ncooling tower engl.: Kühlturm, i.d.R. offenes Verdunstungsrückkühlwerk \nevaporative con-\ndenser \nengl.: Verdunstungskondensator, i.d.R. geschlossenes Verdunstungs-\nrückkühlwerk. Die Kondensation des Kältemittels einer Kältemaschine er-\nfolgt in den Rohrschlangen des Kühlturms. \nFluid Ein Stoff mit flüssigkeitsähnlichen Eigenschaften. Alle Gase und \nFlüssigkeiten sind Fluide. Gase und Flüssigkeiten werden zu Fluiden zu-\nsammengefasst, weil viele Eigenschaften von Gasen sich nur in ihrer \nGrößenordnung (quantitativ), aber nicht grundsätzlich (qualitativ) von den \nEigenschaften der Flüssigkeiten unterscheiden. \nHybridkühler Kühlapparat, der im Trockenbetrieb (nur Ventilation) im Nassbetrieb und \nMischbetrieb effizient betrieben werden kann. Hybridkühler sind generell \ngeschlossene VRKW und haben Kälteträger durchflossene Lamellen-\nwärmetauscher, die von Luft umströmt werden und zusätzlich mit Sprüh-\nwasser zur adiabatischen Kühlung beaufschlagt werden können. \nKältemaschine Erzeugung von Kälte durch Entzug von Wärme aus einem Reservoir mit \nniedrigerer Temperatur und Zufuhr der Wärme zum Reservoir mit höhe-\nrer Temperatur. Ein linksherum durchlaufener Carnot-Prozess; Kraftwär-\nmemaschine KWM. \nKältemittel Flüssigkeiten, die in einem Wärme-transportierenden System (z.B. \nKältemaschine, Wärmepumpe), durch Verdampfen bei niedriger \nTemperatur und niedrigem Druck, Wärme aufnehmen und durch Ver-\nflüssigen, bei höherer Temperatur und höherem Druck, Wärme abgeben. \nZ.B. NH3, R22, R134a, R404A, R507 \nKälteträger Stoff, der zur Aufnahme und zum Abtransport von Wärme eingesetzt wird \nz.B. Wasser, Ethylenglykol-Wasser-Gemische, Sole. \nKBE Koloniebildende Einheiten als Ergebnis der Koloniezahlbestimmung. \nWird dem Begriff Keimzahlen vorgezogen, da aus der Anzahl der ge-\nwachsenen Kolonien nicht die tatsächliche Zahl an Keimen ableitbar ist. \nLamellenkühler Vgl. Autokühler. Im L. verlaufen die Rohrschlangen mit dem Kälteträger \noder dem Kältemittel in einem speziellen Lamellenkorpus, wodurch eine \neffizientere Wärmeübertragung möglich ist. L. sind das wesentliche tech-\nnologische Verfahren der Trockenkühlung, werden aber auch in Verduns-\ntungskühlern eingesetzt. \nProzessfeld Zusammenfassung der Verarbeitungsanlagen einer technischen Anlage. \nRieselbett; Rie-\nselfilm \nFüllkörper, über die das Wasser als Wasserfilm mit großer Oberfläche \nnach unten rieselt. Die Gegenströmung von Luft begünstigt den Stoff-\ntransport flüssig zu gasförmig (Verdunstung) im Rieselfilm. \nSprühverlust Wasseraerosole und Wassertropfen, die aus dem Kühlturm austreten \n(nicht: kondensierter Wasserdampf der feuchten Austrittsluft). \n32 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nSprühverlust, re-\nlativer \nDas als Tröpfchenauswurf aus dem Kühlturm austretende Wasser, bezo-\ngen auf den Sprühwasserkreislauf-Volumenstrom. \nSprühwasser-\nkreislauf \nIm Kreislauf geführtes Wasser, das im Rückkühlwerk versprüht wird. \nDurch die dabei entstehende große Oberfläche steigen die Menge des \nverdunsteten Wassers und damit die Wärmeabfuhr. Häufig auch nur \nKühlwasser. \nTAR Tour Aéroréfrigérante (TAR) humide, franz.: Verdunstungskühlturm \nTotvolumen; \nTotraum \nVolumen in Rohrleitungen, das nicht vom Flüssigkeitsstrom durchströmt \nwird (tote Leitungsabschnitte; Gewinde, Ventile und Dichtungen u.a. ha-\nben Toträume). \nTropfen-\nabscheider \nEinrichtung um zu verhindern, dass Wassertropfen in die Austrittsluft des \nKühlturms durchschlagen. Prallflächentropfenabscheidung nach dem \nTrägheitsprinzip, Drahtgestricktropfenabscheider \nVolumenstrom Volumen an transportiertem Medium pro Zeiteinheit \n \n \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 33 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nLiteraturverzeichnis \n \n1. Tran Minh Nhu Nguyen, et al., A Community-Wide Outbreak of Legionnaires Disease Linked to \nIndustrial Cooling Towers\u2014How Far Can Contaminated Aerosols Spread? The Journal of Infec-\ntious Diseases, 2006. 193(1): p. 102-111. \n2. BImSchV 4 1985 Anhang vom 23.02.1999: Vierte Verordnung zur Durchführung des Bundes-\nImmissionsschutzgesetzes. Anhang. BGBl, 1999 \n3. VDI 6022 Blatt 1: 2006-04: Hygiene-Anforderungen an raumlufttechnische Anlagen und Geräte. \nBeuth Verlag, 2006 \n4. VDI 3803: 2002-10: Raumlufttechnische Anlagen. Bauliche und technische Anforderungen. \nBeuth Verlag, 2002 \n5. VDMA-Einheitsblatt 24649: 2005-05: Hinweise und Empfehlungen zum wirksamen und sicheren \nBetrieb von Verdunstungskühlanlagen. Beuth Verlag, 2005 \n6. S. Dubrou, et al., Cooling Towers and Legionellosis: A Large Urban Area Experience, in \nLegionella, Marre, R., Hrsg. 2002, ASM Press. S. 291-294. \n7. ACOP L8: Legionaires' disease. The control of legionella bacteria in water systems. HSE Books, \n2000, ISBN 0-7176-1772-6 \n8. CTI Legionellosis Guideline: Best Practices for Control of Legionella. Cooling Technology Insti-\ntue (CTI), 2000 \n9. EUROVENT 9/5 - 2000: Empfehlungen zum wirksamen und sicheren Betrieb von Verduns-\ntungskühlanlagen. EUROVENT / CECOMAF, 2000 \n10. VDMA-Merkbaltt: Hinweise und Empfehlungen zum Betrieb und zur Wartung von Verduns-\ntungskühlanlagen. VDMA-Fachverband Verfahrenstechnische Maschinen und Apparate, Frank-\nfurt, 2004 \n11. William. E. Pearson, Legionella 2003: An Update and Statement by the Association of Water \nTechnologies (AWT). 2003. \n12. B.S. Filds, The Social Life of Legionellae, in Legionella, Marre, R., Hrsg. 2002, ASM Press. S. \n135-142. \n13. TrinkwV 1986 Anlage 1 (zu § 14 Abs. 1) vom 5.12.1990: Trinkwasserverodnung Anlage 1: Mik-\nrobiologische Untersuchungen. BGBl, 1990 \n14. Umweltbundesamt, Nachweis von Legionellen in Trinkwasser und Badebeckenwasser. Bun-\ndesgesundhbl, 2000. 43(11): p. 911-915. \n15. DIN EN 12780: 2002-07: Wasserbeschaffenheit - Nachweis und Zählung von Pseudomonas ae-\nruginosa durch Membranfiltration. Beuth Verlag, 2002 \n16. Lothar Sachs, Angewandte Statistik. Anwendungen statistischer Methoden. 9. Auflage 1999: \nSpringer Verlag. \n17. H.E. Müller, Legionellen - ein aktuelles Problem der Sanitärhygiene 2005, Renningen: Expert \nVerlag. \n18. Richard Bentham, Routine Sampling and Temporal Variation of Legionella Concentrations in \nCooling Tower Water, in Legionella, Marre, R., Hrsg. 2002, ASM Press. S. 321-324. \n19. Clive Broadbent, Australian Risk Management Approaches to Control of Legionella in Cooling \nWater Systems, in Legionella, Marre, R., Hrsg. 2002, ASM Press. S. 371-375. \n20. R. Schulze-Röbbecke, M. Richter, Entstehung und Vermeidung von Legionelleninfektionen \ndurch Kühltürme und Rückkühlwerke. Gesundheits-Ingenieur, 1994. 115(2): p. 71-77. \n21. Tamera McNealy, et al., Impact of Amoebae, Bacteria and Tetrahymena on Legionella pneu-\nmophila Multiplication and Distribution in an Aquatic Environment, in Legionella, Marre, R., \nHrsg. 2002, ASM Press. S. 170-175. \n22. Zuhal Zybeck, Aysin Cotuk, Relationship between Colonization of Building Water Systems by \nLegionella pneumophila and Environmental Factors, in Legionella, Marre, R., Hrsg. 2002, ASM \nPress. S. 305-308. \n23. Richard D. Miller, Anne D. Koebel, Prevalence of Legionella in Whirlpool Spas: Correlation with \nTotal Bacterial Numbers, in Legionella, Marre, R., Hrsg. 2002, ASM Press. S. 275-294. \n24. Sebastian Crespi, Juan Ferrer, Educational Program for Prevention of Legionellosis in the \nTourism Sector, in Legionella, Marre, R., Hrsg. 2002, ASM Press. S. 425-428. \n \n34 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nNotizen \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \nBayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit 35 \nUntersuchung zur mikrobiologischen Belastung von Verdunstungskühlanlagen in Bayern \nNotizen \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n36 Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit \nDiese Druckschrift wird kostenlos im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit der Bayerischen Staatsregierung herausge-\ngeben. Sie darf weder von den Parteien noch von Wahlwerbern oder Wahlhelfern im Zeitraum von fünf Monaten \nvor einer Wahl zum Zweck der Wahlwerbung verwendet werden. Dies gilt für Landtags-, Bundestags-, Kommunal- \nund Europawahlen. Missbräuchlich ist während dieser Zeit insbesondere die Verteilung auf Wahlveranstaltungen, \nan Informationsständen der Parteien sowie das Einlegen, Aufdrucken und Aufkleben parteipolitischer Informationen \noder Werbemittel. Untersagt ist gleichfalls die Weitergabe an Dritte zum Zweck der Wahlwerbung.\nAuch ohne zeitlichen Bezug zu einer bevorstehenden Wahl darf die Druckschrift nicht in einer Weise verwendet \nwerden, die als Parteinahme der Staatsregierung zugunsten einzelner politischer Gruppen verstanden werden \nkönnte.\nDen Parteien ist es gestattet, die Druckschrift zur Unterrichtung ihrer eigenen Mitglieder zu verwenden.\nBei publizistischer Verwertung \u2013 auch von Teilen \u2013 wird um Angabe der Quelle und Übersendung eines Belegex-\nemplars erbeten.\nDas Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte sind vorbehalten. Die Broschüre wird kostenlos abgegeben, \njede entgeltliche Weitergabe ist untersagt.\nDiese Broschüre wurde mit großer Sorgfalt zusammengestellt.\nEine Gewähr für die Richtigkeit und Vollst
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