Deutsch

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden mikrobiologische Untersuchungen an dem Trinkwassersystem des Campus Grifflenberg der Bergischen Universität Wuppertal durchgeführt und begleitet. Nach DIN EN ISO 11731-2:2008 wurden Untersuchungen zu Legionellen-Belastungen und damit den Vorgaben der Trinkwasserverordnung (TrinkwV 2001) entsprechend, durchgeführt. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigten, dass Legionellen in dem System vorhanden waren. Die durchgeführten Gegenmaßnahmen wie thermische Desinfektion, Spülungen und Rückbau von Totleitungen führten zu einer Reduzierung der Legionellen, sodass der vorgegebene technische Maßnahmenwert für Legionella sp. von 100 KBE/100 mL Leitungswasser eingehalten wurde. Außerdem belegten die Ergebnisse, dass eine höhere Legionellen-Verkeimung maßgeblich durch lange Standzeiten von Trinkwasser, sowie durch begünstigende Temperaturen im Leitungssystem, gefördert wurde.

Die kritische Betrachtung der Quantifizierungsmethode für Legionellen nach DIN EN ISO 11731-2:2008 zeigte einige Ungenauigkeiten in der vorgegebenen Durchführung. Variationen im Probenvolumen führten teilweise zu erheblichen Unterschieden in der detektierten Legionella-Anzahl. Außerdem wies die Methode Defizite in der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse auf.

In Laborversuchen wurden Biofilme verschiedener Isolate des Trinkwassersystems und von Indikatororganismen nach Trinkwasserverordnung (TrinkwV 2001) generiert und deren Eigenschaften untersucht. Dafür erfolgte die Biofilmanzucht zum einen nach einer modifizierten Methode auf den Grundlagen von Hübel (2013) und Dudek (2015) in einem Becherglasreaktor und zum anderen mit Hilfe von Mikrotiterplatten-Biofilm-Assays nach Stepanovic et al. (2000), Wisbauer (2016) und Laufer (2016). Beide Methoden bieten eine Bandbreite von variierbaren Anzuchtparametern, was die Anpassung der Methoden auf eine Vielzahl von Mikroorganismen ermöglicht. In dieser Arbeit wurden insbesondere Einflüsse von Bebrütungszeit und Nährmedienkonzentration auf die Biofilmbildung von L. pneumophila LP1, E. coli K12, E. faecalis DSM20478, S. aureus DSM346 und einigen Staphylococcus-Isolaten, in Rein- und Mischkultur, untersucht.

Mit dem Trinkwasserisolat Staphylococcus sp. JCBK5 durchgeführte Desinfektionsversuche im Becherglasreaktor zeigten, dass die Struktur von Biofilmen einen Schutz der darin enthaltenen Bakterien vor dem Desinfektionsmittel Chlordioxid bewirkte. Bei planktonischen Kulturen des verwendeten Staphylococcus-Isolats wurden im Vergleich deutlich höhere Wirkungsraten von Chlordioxid festgestellt. Planktonische Kulturen mit unterschiedlicher Zelldichte wiesen dabei keinen Inokulum-Effekt auf. Desinfizierte Biofilme, in denen ein Teil der Bakterien die Desinfektion überlebt hatte, zeigten innerhalb weniger Tage wieder massive Vermehrung sowohl in der Biofilmpopulation, als auch durch die Ausbildung einer neuen planktonischen Kultur.

Mit Hilfe der optimierten Methode des Mikrotiterplatten-Biofilm-Assays wurde die ablösende Wirkung von Chlordioxid, in Abhängigkeit von der Chlordioxid-Konzentration, auf Biofilme der oben genannten Mikroorganismen nachgewiesen. Ein signifikanter Unterschied bei der Ablösung von lebenden und ausgetrockneten Biofilmen war nicht feststellbar.

English

Within the Scope of this thesis project microbiological investigations were conducted and accompanied on the drinking water system of the Grifflenberg campus of the Bergische Universität Wuppertal. According to DIN EN ISO 11731-2:2008 investigations were carried out on legionella exposure meeting the criteria of the Drinking Water Ordinance (TrinkwV 2001) and its strict demands. The results of the investigations showed that Legionella was present in the existing system. The countermeasures carried out such as thermal disinfection, rinsing and removal of dead lines led to a reduction in Legionella so that the predefined technical measures forLegionella sp. of 100 CFU /100 mL of tap water was maintained. In addition, the results showed that a higher Legionella contamination was caused by stale drinking water, as well as by beneficial temperatures within the pipeline system.

The critical reflection of the quantification method for Legionella according to DIN EN ISO 11731-2:2008 showed some inaccuracies in the predetermined execution method. Variations in the sample volume partly led to considerable differences in the number of detected Legionella. Furthermore, the method showed deficits in the reproducibility of the results. < In accordance to the Drinking Water Ordinance (TrinkwV 2001), biofilms of various isolates of the drinking water system and of indicator organisms were generated within laboratory tests and their characteristics were subsequently investigated. For this purpose, a biofilm cultivation was carried out. On the one hand according to a modified method based on Hübel (2013) and Dudek (2015) in a beaker glass reactor. On the other hand using microtiter plate biofilm assays according to Stepanovic et al (2000), Wisbauer (2016) and Laufer (2016). Both methods offer a range of variable breeding parameters, which allows the methods to be adapted to a variety of microorganisms. Especially the influence on incubation time and nutrient concentration on the biofilm formation of L.pneumophila LP1, E. coli K12, E. faecalis DSM20478, S. aureus DSM346 alongside some Staphylococcus isolates, in pure and mixed culture, were investigated within this thesis.

Disinfection experiments carried out with the drinking water isolate JCBK5 in the beaker glass reactor showed that the structure of biofilms caused a protection of the bacteria contained therein from the disinfectant chlorine dioxide. In plankton cultures of the used Staphylococcus isolates, significantly higher chlorine dioxide ratios were found. Planktonic cultures with different cell densities showed no inoculum effect. However, within a few days, disinfected biofilms, where a part of the bacteria had survived the disinfection, showed a massive proliferation not only in the biofilm population but also in the formation of a new plankton culture.

With the help of the optimized method of the microtiter plate biofilm assay, the detachment effect of chlorine dioxide, depending on the chlorine dioxide concentration, was evidenced on biofilms of the above-mentioned microorganisms. No significant difference in the removement of live and dried up biofilms could be determined.