Eisen aan microbiologisch veilig drinkwater 2 Gertjan Medema Cursus Drinkwatermicrobiologie
Microbiologisch onberispelijk drinkwater?
EU Drinking Water Directive en Waterleidingbesluit NL Algemene eis: • “1. Leidingwater dat de eigenaar aan derden ter beschikking stelt, bevat geen micro-organismen, parasieten of stoffen in aantallen per volume-eenheid of concentraties die nadelige gevolgen voor de volksgezondheid kunnen hebben. • 2. Leidingwater voldoet op het punt waar het binnen een gebouw of perceel aan de tappunten ter beschikking komt, aan de tabellen I, II en III, opgenomen in bijlage A.“
Voor bedrijfstechnische parameters operationeel vertaald naar: Tabel IIIa. Indicatoren – Bedrijfstechnische parameters Eenheid
Opmerkingen
Parameter
Maximum waarde (tenzij anders aangegeven)
Aeromonas (30 °C)
1000
kve/100 ml
kve = kolonievormende eenheden
Bacteriën van de coligroep
0
kve/100 ml
0
kve/100 ml
100
kve/ml
Clostridium perfringens (inclusief sporen) Koloniegetal bij 22 °C
2
Geometrisch jaargemiddelde.
Aeromonas
Wondinfecties
Jaren 80 berichten uit Australie over relatie Aeromonas in drinkwater en darmziekte Veel onderzoek in NL: algemeen aanwezig in NL drinkwater
Hoge concentraties in methaanhoudend grondwater 1-1000/100mL Geen aanwijzingen dat relatie met ziekte Maar weinig overlap tussen stammen in water en bij mens 3
Aeromonas groeit in/op biofilm in filter/steunlaag/reservoir/leidingnet
Water
Biofilm Materiaal Afbreekbare verbindingen 4
D. vd Kooij
Verband tussen BVS en nagroei van Aeromonas in distributiesystemen P-90 Aeromonas (CFU/100 ml) 104 103 102
Richtniveau 200 CFU/100 ml
10 1
r = 0,89
0 0,1
1
10
100
Biofilmvormingssnelheid (pg ATP/cm2.dag) 5
D. vd Kooij
Adviezen en wettelijke regelingen mbt preventie van legionellose Advies Gezondheidsraad 1986 • Temperatuur warm tapwater tenminste 60 °C • Wettelijke aangifteplicht (categorie B) Tijdelijke Regeling Legionella preventie • risico-analyse en beheersplan verplicht Advies Gezondheidsraad 2003 • O.a. streven naar aanpak in geheel Europa (‘hotels’) Besluit van 26 oktober 2004 tot wijziging van het Waterleidingbesluit • risicoanalyse en beheersplannen verplicht voor collectieve watervoorzieningen • onderzoek naar Legionella (eis: <100 kve/L) • waterbedrijven inspecteren uitvoering regelgeving 6
Legionella: onberispelijke watersystemen
Tabel 5.2 Gezondheidsrisico van legionellapneumonie in Nederland Aspect Aantal/jaar Incidentie van legionellapneumopnie - Schatting van de Gezondheidsraad (2003) 800 - Meldingen in de periode 1999-2009 ca. 200 - 450 Infectie - Maximaal toelaatbaar infectierisico via drinkwater(consumptie): 10-4 per jaar 1700 - Raming totale aantal infecties in Nederland op basis van aantal meldingen* 6000 - 27000 - Raming op basis van schatting incidentie van legionellapneumonie door de 24000 - 48000 Gezondheidsraad* Risico op overlijden - Verwaarloosbaar extra risico (10-8 per jaar) 0,17 -6 - Maximaal toelaatbaar risico (10 per jaar) 17 - Raming op basis van gemeld aantal en 5 - 10% mortaliteit** 10 - 45 - Op basis van schatting Gezondheidsraad en 5 - 10% mortaliteit** 40 - 80 * Uitgaande van 30 à 60 gevallen van infectie per geval van legionellapneumonie (Nagelkerke et al. 2003); ** Diederen, 2007
7
Van der Kooij et al 2010
Legionella: onberispelijk drinkwater
Eisen aan biologische stabiliteit water en materialen Tabel 5.5 Parameters voor de bepaling van nagroei en voor de beoordeling van de biologische stabiliteit van leidingwater en leidingmaterialen Parameter/methode Totaal aantal bacterien in water - Totale aantal cellen (TDC) - Gehalte adenosinetrifosfaat Groeipotentie van water - Assimileerbare organische koolstof - Biomassaproductiepotentie - Biofilmvormingssnelheid Groeipotentie van leidingmaterialen - Biomassaproductiepotentie (BPP)
Afkorting, (dimensie) Voorstel voor voorlopige streefwaarde TDC (n/ml) ATP (ng/l)
mediaan ‘af pompstation’: 105 cellen/ml mediaan ‘af pompstation’: 3 ng/l
AOC (µg C/l)
AOC < 10 µg C/l
BPP (ng/l) BVS (pg/cm2.d)
‘Normaal’ < 10 ng ATP/l Nagroei Aeromonas beperkt indien BVS < 10 pg ATP/cm2.d
BPP (pg ATP/cm2) < 100 pg ATP/cm2 voor hoge biostabiliteit
Streefwaarden Legionella groeipotentie? 8
Van der Kooij et al 2010
Legionella-positieve leidingwater-installaties in 70 voorzieningsgebieden Percentage installaties met Legionella
40 DW uit grondwater DW uit oppervlaktewater
35 30
90-percentiel
25 20 15 10
Mediaan
5
0
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Percentage distributiesystemen 9
D. vd Kooij
Legionella pneumophila vermeerdert zich in protozoa die grazen op de biofilm Amoeben, vegetatieve vorm
Amoebe met Legionella
Foto’s: Melanie Kuiper (WUR)
L. pneumophila, vrij in het water 10
Biofilmvorming op leidingwand
Water
Biofilm Materiaal Afbreekbare verbindingen 11
Biofilmvormingssnelheid van drinkwatertypen in Nederland
75 DW uit oppervlaktewater DW uit grondwater
50
25
0 1 5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 12
Locatie
13
14
Het geslacht Legionella •
52 beschreven soorten - L. pneumophila; L. longbeachae, L. micdadei, L. anisa, L. gormanii, L. bozemanii, L. dumoffi, etc. - nog veel (meer) niet beschreven, (nog) niet gekweekte soorten
•
Legionella pneumophila - tenminste 15 polyclonale serogroepen - veel monoclonale serogroepen - veel verschillende genotypen (‘fingerprints’) - gedetailleerde typering op basis van gensequenties (sequence-based typing): honderden varianten
‘ 15
Betekenis Legionella pneumophila en L. anisa als ziekteverwekker in NL Aantal gemelde gevallen van legionellose in NL • Periode 1983 - 2007: ca. 3450 geregistreerde gevallen • Toegeschreven aan L. longbeachae : 5 gevallen* * niet via (leiding)water • Toegeschreven aan L. anisa : 2 gevallen* * ziekenhuispatiënten met sterk verminderde afweer Humane isolaten: periode 2000-2006 (RIVM) • 88,8 % L. pneumophila serogroep 1 • 9,7 % L. pneumophila, andere serogroepen • 1,7 % L. longbeachae 16
Legionella-bacteriën in (leiding)waterinstallaties (WLN, 2006/2008)
Legionella-positief* L. pneumophila
2006
2008
18,5 % 3,1%
14,1% 1,3%
* meestal L. anisa Conclusie: monitoring op L. pneumophila leidt tot 5 à10 x minder overschrijdingen. Hierdoor effectievere aanpak van ongewenste situaties mogelijk. 17
Selectieve en kwantitatieve detectie van L. pneumophila • NEN 6265: voorgeschreven methode - alle kweekbare legionellabacteriën; resultaat na 7-10 dagen
• Methode-ontwikkeling in BTO-programma - Moleculaire methoden (polymerase kettingreactie, PCR) - Selectieve kweekmethode voor L. pneumophila •
Standaardisatie i.o.v. VROM-Inspectie - NEN 6254: Detectie en kwantificering van Legionella pneumophila met Q-PCR - Ontwerp-NEN 6253: Detectie en telling van Legionella pneumophila (kweekmethode); selectief medium door hogere pH en hogere incubatietemperatuur 18
Snelle detectie van L. pneumophila met Real-time PCR 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Dagen -->
Kweken bij 37 ºC
Bevestiging (kweek)
Kweken bij 37 ºC
PCR
Q-PCR <4h
Selectief, snel, kwantitatief, gevoelig ! 19
12
Legionella totaal (Q-PCR) in het drinkwater van 97 productielocaties* 6
Legionella (cellen/l)
10
Drinkwater uit aëroob grondwater
Drinkwater uit anaëroob grondwater 5
Drinkwater uit oppervlaktewater
10
4
10
3
10
2
10
0 *Wullings e.a. 2006 AEM
25 50 Productielocaties 20
75
100
Biofilms op oppervlakken in contact met leidingwater: oorzaak van problemen
21
Enkele gastheren voor L. pneumophila
Acathamoeba
Echinamoeba
Tetrahymena
Detectie en identificatie van protozoa met moleculaire (PCR) methoden - ‘Fingerprints’ van protozoa gemeenschappen in drinkwater - Kwantitatieve detectie van Hartmannella vermiformis - Kwantitatieve detectie van Acanthamoeba - 127 verschillende typen protozoa in 2 drinkwatertypen in NL (Valster et al. 2009, AEM 75, 4736-4746) 22
Systemen voor onderzoek naar groei van Legionella in biofilm
23
Biofilmvorming en groei van Legionella pneumophila in testsysteem bij 38 °C Legionella
biofilm
24
Biofilmvorming en groei van L. pneumophila in testsysteem bij 38 ºC
50
25
Beheersing Legionella met beperking biofilmvorming?
JA! Maar: Legionella wel grootste uitdaging voor beperking biofilmvorming tot niveau waarop weinig tot geen Legionella groei meer op kan treden (bv zuivering met membraanfiltratie). Groei in binneninstallaties is bepalend.
26
Invloed temperatuur op groei van L. pneumophila en L. anisa in biofilm
27
Samenvatting/conclusies
• • • • • •
Legionella: groot aantal soorten en nog meer genotypen L. pneumophila: de veroorzaker van legionellapneumonie in Nederland L. pneumophila: aanwezig in 1-3% van leidingwatermonsters L. anisa: aangetroffen in 14 -18 % van leidingwatermonsters Niet-kweekbare Legionella-soorten overal aanwezig in water Gestandaardiseerde methode voor snelle en kwantitatieve detectie van L. pneumophila beschikbaar (NEN 6254)
28
Conclusies •
L. pneumophila groeit in biofilms alleen in protozoa; protozoa alom aanwezig in (drink)water
•
Leidingwatertypen verschillen onderling sterk in biofilmvorming en Legionella-groeipotentie
•
Watertemperatuur is bepalend voor de groei van L. pneumophila in water(installaties)
•
Monitoring richten op L. pneumophila vergroot de effectiviteit en de geloofwaardigheid van het preventiebeleid
•
Q-PCR (NEN 6254) vergemakkelijkt het opsporen van (bronnen van vermeerdering en blootstelling aan) L. pneumophila
29
