wissenswertes zu Bakterien in Oberflächenwässern von Diana Rudolph; Bonn, den 27.11.1998
 

1 Einleitung
2 Krankheitserreger im Wasser
3 Mikrobiologische Belastung von Oberflächengewässer
4 Eintrag der Krankheitserreger in die Gewässer
5 Mikrobiologische Gewässeruntersuchungen
6 Mikrobiologische Anforderungen bei der Gewässernutzung
7 Vorschlag eines bakteriologisch-hygienischen Bewertungsschemas für Fließgewässer
8 Fazit
9 Literaturverzeichnis


1 Einleitung

Wenn von hygienischen Güteanforderungen gesprochen
wird, unterteilt man diese streng genommen in chemisch-hygienische
sowie mikrobiologisch-hygienische Untersuchungen. In dieser Arbeit
konzentriere ich mich ausschließlich auf die mikrobiologischen
Anforderungen an Fließgewässer. Mikrobiologische Untersuchungen
versuchen, pathogene Mikroorganismen wie Bakterien, Viren und Protozoen
nachzuweisen.
Die Beurteilung der Gewässergüte von Fließgewässern
beruht auf dem Saprobiensystem, einer biologischen Wasseranalyse.
Bestimmte "Leitorganismen" oder Indikatoren zeigen in ihrer
Zusammensetzung die Wasserqualität des Gewässers an. Anhand des
siebenstufigen Saprobiensystems erfolgt die Einstufung in
Gewässergüteklassen, die als Farbmarkierungen in die Gewässerkarte
eingetragen werden. Das Saprobiensystem wird ergänzt durch
Untersuchungen chemischer Kenngrößen wie Sauerstoffgehalt,
Sauerstoffzehrung, Gehalt an Ammoniumstickstoff, pH-Wert usw., die
zusätzlich den allgemeinen Belastungszustand des Gewässers beschreiben.

Die Ziel der Allgemeinen Güteanforderungen an Fließgewässer des
Landesamtes für Wasser und Abfall in Nordrhein-Westfalen besagt, daß
die Fließgewässer die Mindestgüte der Gewässegüteklassen II erreicht
bzw. erhalten werden soll. Doch auch wenn diese Güteklasse bei
Fließgewässern vorliegt, bedeutet das nicht gleichzeitig, daß das
Wasser frei bzw. weitgehend frei von Krankheitserregern ist.
Die
Gewässergüte hat sich in vielen Fließgewässern von Stufe III-IV nach
Stufe II-III verändert. Dieser Erfolg läßt sich mit Verbesserungen in
der Abwassereinigung durch den Ausbau von Kläranlagen mit einer
biologischen Stufe und vor allem mit Phosphatfällung,
Nitrifikation/Denitrifikation begründen. Durch das Zurückhalten von
Phosphor-, Stickstoff-, Kohlenstoffverbindungen veränderte sich die
Zusammensetzung der Leitorganismen des Saprobiensystems zugunsten
höherer Güteklassen. Diese Verfahren bewirken jedoch keine Reduzierung
der Krankheitserreger, welche in die Gewässer gelangen und Menschen
gefährden können. Die Verbesserung der Gewässergüte sagt nichts über
die mikrobiologische Belastung, das heißt die Belastung der
Fließgewässer mit Krankheitserregern, aus, denn das Gewässergütesystem
bestimmt nicht die mikrobiologischen Parameter. Ein Fließgewässer mit
der Gewässergüte II kann also durchaus mit Krankheitserregern belastet
sein.

2 Krankheitserreger im Wasser


Im
Vergleich zu den überhaupt existierenden Krankheitserregern können mit
dem Wasser nur wenige Krankheiten übertragen werden. Die im Wasser
vorkommenden Krankheitserreger müssen eine besondere
Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse besitzen.
Man unterteilt die wasserbürtigen Krankheitserreger in verschiedene Gruppen:
Zunächst
gibt es die Bakterien fäkalen Ursprungs, zu denen unter anderem Arten
zählen, die die klassischen Wasserseuchen Cholera (Vibrio cholerae), Typhus (Salmonella typhi), Parathyphus (Salmonella paratyphi) und bakterielle Ruhr (Shigellen) hervorrufen können. Diese Erreger können mehrere Wochen im Wasser überleben.
Aber
auch Viren und Protozoen zählen zu den wasserbürtigen
Krakheitserregern, die fäkal-oral übertragen werden, so können Viren
Kinderlähmung (Poliomyelitis-Viren), Magen-Darm-Erkrankungen (Norwalk-Virus, Rota-Virus), Protozoen die Amöbenruhr (Entamoeba histolytica), Giardisis (Giardia lamblia), Cryptosporidiosis (Cryptosporidium parvum) auslösen.
Daneben gibt es die Bakterien nicht-fäkalen Ursprungs, die beispielsweise Außenohrenentzündungen (Pseudomonaden), Wundinfektionen (Aeromonaden), Legionellosen (Legionellen) usw. verursachen können.
Die
fäkal-oralen übertragenen Krankheiten stehen in meinem Referat im
Vordergrund, weil diese durch die Nutzung des Wassers zur
Trinkwasserversorgung und als Badewasser den Menschen besonders
gefährden. Die Organismen vermehren sich in großen Mengen im Darm,
werden dann mit dem Stuhl des Menschen oder anderer warmblütiger Tiere
ausgeschieden und gelangen dann über einen Umweg über das Wasser wieder
zum Menschen zurück. Der Mensch ist also durch belastetes Wasser, in
Form von Trinkwasser oder Badewasser, gefährdet.

3 Mikrobiologische Belastung von Oberflächengewässer


Alle Oberflächengewässer enthalten verschiedene Bakterien, Viren und Protozoen.
Die Bakterien kann man in drei Gruppen einteilen:
1.
Bakterien, die natürlicherweise im Wasser vorkommen. Diese Bakterien
sind an das vorhandene Nahrungsangebot adaptiert und damit am
Stoffkreislauf entscheidend. Sie vermehren sich im Wasser. Diese Gruppe
enthält auch pathogene Keime wie etwa Legionellen, Aeromonaden u.a..
2.
Bakterien aus dem Erdreich. Sie gelangen durch Ausschwemmung oder durch
Verfrachtung mit Staub ins Gewässer. Sie können verschieden lange im
Wasser überleben.
3. Bakterien aus Fäkalien und aus Abwässern
verschiedener Haushalts- und Gewerbebereiche. Die Bakterien gelangen
durch Einleitung oder Oberflächenabschwemmung in die Gewässer. Sie
überleben entsprechend des Nährstoffangebotes und der Wassertemperatur
für kurze oder längere Zeit und können sich unter Umständen auch
vermehren.
Die pathogenen Bakterien vermehren sich in schwach
belastetem Wasser in der Regel nicht, die Keime sterben nach einer
gewissen Fließstrecke ab. Diesen Vorgang bezeichnet man als
Selbstreinigung. Die Überlebensdauer wird von verschiedenen Faktoren,
wie Temperatur, Sonneneinstrahlung, Nährstoffangebot usw., beeinflußt.
In stark belasteten Gewässern, in denen die Temperatur und das
Nährstoffangebot hoch ist, geht der Selbstreinigungseffekt zurück, die
Bakterien können sich eventuell auch vermehren.
Keime, die an
Sinkstoffe adsorbieren, können durch Sedimentation zwar aus dem Wasser
entfernt werden, aber sie überdauern dann im Sediment. Durch
Suspension, etwa an Badestellen, können die Bakterien wieder
freigesetzt werden und somit Menschen gefährden.
Viren
Auch
Viren im Wasser können die menschliche Gesundheit gefährden. Für den
Menschen sind vor allem die Krankheitserreger von Bedeutung, die durch
menschliche oder tierische Ausscheidungen in das Wasser gelangen. Sie
können sich jedoch nicht im Wasser vermehren und werden im
Oberflächenwasser stark verdünnt. Außerdem unterliegen sie im Wasser
einer Reihe von virusinaktivierenden Vorgängen.
Protozoen
Bei
den Protozoen spielen vor allem Cryptosporidien und Giardien als
fäkal-oral übertragene Krankheitserreger eine Rolle. Sie zählen zu den
protozoischen Parasiten und vermehren sich im Magen-Darm-Trakt von
Wild- und Haustierarten. In der BRD sind als Reservoir vor allem Rinder
und Schafe zu erwähnen. Eine Übertragung von Mensch zu Mensch ist
möglich. Besonders die mit den Fäkalien ausgeschiedenen Zysten (bei
Giardien) und Oozysten (bei Cryptosporidien) sind im Wasser gegen
Umwelteinflüssen resistent und deshalb unter Umständen monatelang
infektiös.

4 Eintrag der Krankheitserreger in die Gewässer


Die den Menschen gefährdenden, hauptsächlich fäkal-oralen Krankheitserreger, gelangen über folgende Wege in die Gewässer:

Wichtig und erstaunlich ist, daß
hygienisch-mikrobiologische Anforderungen in der Abwassergesetzgebung
fehlen. Im Paragraphen des Wasserhaushaltsgesetzes, der die
Abwasserbehandlung regelt, werden die gefährlichen Eigenschaften
humanpathogener Krankheitserreger nicht erwähnt. Die Frage stellt sich:
Warum werden mikrobiologische Parameter nicht berücksichtigt?
Für
einige Herkunftsbereiche gibt es allerdings Auflagen zur Desinfektion.
Dazu zählen bestimmte Krankenhausabteilungen, Tuberkuloseheilstätten,
Gerbereien, Tierkörperbeseitigungsanlagen und gentechnologische Anlagen.

5 Mikrobiologische Gewässeruntersuchungen

Bakterien
Die
Fäkalien, die mit der Einleitung von Abwasser etc. in die Gewässer
gelangen, enthalten die Keime, die beim Menschen unter anderem die oben
genannten Krankheiten verursachen können. Da der direkte Nachweis der
bakteriellen Krankheitserreger problematisch ist, weil sie nicht
ständig in allen Fäkalien enthalten sind und außerdem der
Untersuchungsaufwand zu groß wäre, werden fäkale Verunreinigungen mit
Hilfe von Fäkalindikatorbakterien bestimmt. Diese Indikatorbakterien
sollten verschiedene Kriterien erfüllen:

Der Nachweis von Viren und Protozoen gestaltet sich schwieriger. Die Nachweisverfahren sind langwieriger und aufwendiger.
Wichtig ist, daß der Nachweis von coliformen Bakterien kein Indikator für eine Kontamination mit Viren ist.
Dagegen
können vor allem Cryptosporidien und Giardien generell an das Vorkommen
bakterieller Fäkalindikatoren geknüpft werden, da diese Protozoen
grundsätzlich aus Fäkalien stammen. Sie weisen jedoch eine
Desinfektionsmitteltoleranz auf, so dass es möglich wäre
Cryptosporidien und Giardien in Wasser vorzufinden, in dem keine
Fäkalindikatorbakterien nachgewiesen wurden.

6 Mikrobiologische Anforderungen bei der Gewässernutzung

Da die Oberflächengewässer und somit auch die
Fließgewässer verschiedener Nutzung unterliegen, gibt es für die
jeweilige Nutzungsart Grenz- und Richtwerte. Bei der Nutzung
unterscheidet man Trinkwassergewinnung, Badegewässer, Entnahme für die
Landwirtschaft als Beregnungswasser und Viehtrinkgewässer. Diese
Nutzungsarten werden wesentlich von der hygienischen Qualität
beeinflußt. Deshalb ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an die
mikrobiologische Wassergüte.
Es existieren keine allgemeinen
mikrobiologischen Güteanforderungen an Fließgewässer. Im Gegensatz zu
chemischen Parametern findet man in den Allgemeinen Güteanforderungen
für Fließgewässer des Landesamtes für Wasser und Abfall NW keine
mikrobiologischen Angaben. Nur unter den Anforderungen für einzelne
Nutzungssorten werden bei der Hauptnutzungsart "Entnahme für die
Landwirtschaft als Beregnungswasser für Freilandkulturen"
bakteriologische Parameter berücksichtigt.
Folgende Richtlinien bzw. Güteanforderungen mit mikrobiologischen Parametern für die Gewässernutzung existieren:

(G)=Grenzwert (L)=Leitwert

Tab. 1: Leit- u. Grenzwerte bakteriologischer Parameter für Oberflächengewässer – nach Kistemann et al.:
Untersuchungen zur mikrobiellen Belastung von Siedlungsabwässern …

Obwohl es keine allgemeinen mikrobiologischen Güteanforderungen gibt, wären diese erforderlich.
Gerade
die Oberflächengewässer sind den Belastungen durch Abwassereinleitung
und Abschwemmung besonders ausgesetzt. Der Anteil von Oberflächenwasser
an der Trinkwasserversorgung nimmt jedoch zu, was bedeutet, daß das
fäkalbelastete Wasser wiederum aufwendig und kostenintensiv aufbereitet
werden muß.
Außerdem steigt die Freizeitnutzung der Gewässer, so daß
Menschen durch den direkten Kontakt mit kontaminiertem Wasser, etwa
beim Baden oder bei verschiedenen Wassersportarten, besonders gefährdet
sind.

Um ein Bewertungsschema für eine
bakteriologisch-hygienische Beurteilung zu erstellen wurden in Bayern
von den Flüssen Amper, Isar, Würm, Mangfall und Main bakteriologische
Daten gesammelt. Für die wichtigste Indikatorgruppe, den
fäkalcoliformen Bakterien wurde eine Einteilung in 5 Stufen im Rahmen
von 1 und 100.000 MPN/100 ml festgelegt. Am oberen und unteren Ende
wird dann noch jeweils eine Stufe hinzugefügt, so daß sich ein
siebenstufiges System wie bei der Gewässergüteklassifizierung ergibt.
Als Maßstab für die Anzahl und das Verhältnis der Indikatorbakterien
wurden die Leit- und Grenzwerte der EG-Badegewässer-Richtlinie [ E.
coli: (L) 100/100 ml, (G) 2.000/100 ml; Streptokokken (L) 100/100 ml;
Coliforme (L) 500/100 ml, (G) 10.000/100 ml] herangezogen, da diese
Werte wegen der direkten Gewässernutzung den höchsten Stellenwert hat.

in Wasser für Koi

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2 Krankheitserreger im Wasser
3 Mikrobiologische Belastung von Oberflächengewässer
4 Eintrag der Krankheitserreger in die Gewässer
5 Mikrobiologische Gewässeruntersuchungen
6 Mikrobiologische Anforderungen bei der Gewässernutzung
7 Vorschlag eines bakteriologisch-hygienischen Bewertungsschemas für Fließgewässer
8 Fazit
9 Literaturverzeichnis

MEHR

in Wasser für Koi