Entwicklung eines sensitiven Verfahrens zum routinemäßigen Nachweis von Legionellen in Aerosolen von Verdunstungskühlanlagen : Abschlussbericht / von Andreas Nocker, Lorenz Schulte-Illingheim, Dietmar Pütz, Kathrin Wiede (IWW Zentrum Wasser, Mülheim an der Ruhr), Achim Hugo, Laura Welp, Oliver Sperber (Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V., Duisburg) ; im Auftrag des Umweltbundesamtes ; Herausgeber: Umweltbundesamt ; Durchführung der Studie: IWW Zentrum Wasser ; Redaktion: Fachgebiet II 1.4 Mikrobiologische Risiken, Dr. Regine Szewzy

Abstract

Die messtechnische Erfassung von Legionellen in freigesetzten Aerosolen von Verdunstungskühlanlagen erfolgt derzeit nicht routinemäßig. Gründe dafür sind insbesondere der mit einer repräsentativen Probenahme verbundene Aufwand sowie offene Fragen bzgl. des Vorgehens bei der Probenahme und der Bewertung der so gewonnenen Daten. Dieses Projekt hatte die Zielsetzung, eine Vorgehensweise für die Beprobung von Aerosolen an Rückkühlanlagen und Vorschläge für die Eignung von diagnostischen Methoden zum möglichst sensitiven Nachweis von Legionellen in Aerosolen zu entwickeln. Die abgeleitete Probenahmestrategie basiert auf Richtlinien und Normen zur (Bio-)Aerosolprobenahme unter Verwendung eines handelsüblichen Nass-Zyklonsammlers für Immissionsmessungen. Dieser wurde zur Emissionsprobenahme technisch modifiziert und die physikalische Sammeleffizienz im Labor ermittelt. An vier industriell betriebenen Verdunstungskühlanlagen erfolgten Validierungsmessungen zur Aerosolsammlung und zum analytischen Nachweis von Legionellen. Bei mehreren Anlagen erfolgten zusätzlich die Bestimmung der Anzahlgrößenverteilung der Tropfenaerosole und nachfolgend die Berechnung des Flüssigwassergehaltes im Schwaden. Die Auswertung parallel durchgeführter Emissionsmessungen mit unterschiedlichen technischen Sammlerkonfigurationen zeigte nur geringe Konzentrationsunterschiede zwischen den einzelnen Konfigurationen auf. Die Verdunstungskühlanlagen erwiesen sich als sehr unterschiedlich mit Legionellen belastet; im Tropfenaerosol dreier Anlagen wurden Legionellen nachgewiesen. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Legionellen in den Aerosolen war nur zum Teil mit der Konzentration an Legionellen im Kühlwasser erklärbar. Zur Einschätzung der Effizienz der Tropfenabscheidung wurde ein mikrobiologischer Luftbelastungsfaktor (MLBF) eingeführt, der unabhängig von der Legionellenkonzentration die mikrobiologische Belastung der Fortluft im Vergleich zu einer unbelasteten Luftreferenzprobe quantifiziert. Zudem wurde der relative Anteil von Legionella pneumophila an der Gesamtkonzentration an Legionellen in die Risikoklassifizierung aufgenommen.

Legionella surveillance in aerosols released from evaporative cooling systems is currently not performed on a routine basis. The reasons lie most importantly in the challenge of taking representative samples and unanswered questions regarding the technical sampling procedure and the interpretation of obtained data. This project aimed at developing a technical approach suitable for routine aerosol sampling and at evaluating the suitability of different diagnostic methods for the sensitive detection of Legionella in aerosols. Aerosol sampling was performed using a commercial wet- cyclon system for immission measurements. For measuring emissions, the system was technically modified. Collection efficiency was determined in the laboratory. The sampling approach was applied to four industrial evaporative cooling systems for validation. Measurements included the assessment of particle number and size distributions and water content in mists. Results showed little difference between different sampler configurations in parallel emission measurements. The four industrial systems showed very different pathogen loads with Legionella being found in aerosols in three out of four systems to different degrees. The probability of finding Legionella in aerosols could be explained only in part with the pathogen concentration in the cooling water. A microbial air bioburden factor (MABF) was defined to assess the retention efficiency of mist eliminators to quantify the microbial concentrations in emitted air in comparison with a clean reference sample of unaffected air. Also the relative proportion of Legionella pneumophila of the total pool of Legionella was considered in the risk assessment procedure.