Legionella w instalacjach c.w.u.

Bakterie z rodziny Legionella rozpoznano w 1976 r. przy okazji nietypowego zapalenia płuc wśród kilkudziesięciu weteranów Legionu Amerykańskiego, którzy przebywali na spotkaniu w jednym z filadelfijskich hoteli. Media nazwały to „chorobą legionistów”, a czynnik chorobotwórczy określono jako Legionella pneumophilia. Wówczas rozpoczęto badania zgromadzonych w laboratoriach materiałów i okazało się, że bakterie i choroba występowały wcześniej.

Bakterie z rodzaju Legionella są to cienkie pałeczki Gram ujemne o wymiarach 0,3÷0,9 × 2,0÷4,0 µm, z jedną, dwoma lub trzema wiciami. W warunkach optymalnych wzrost bakterii trwa 2÷6 dni. W warunkach naturalnych znajdują się one w wodach śródlądowych i morskich, głównie w strefach przybrzeżnych bogatych w związki azotu i fosforu pochodzenia biologicznego. Bakterie te występują także w glebie i gorących źródłach wody. Dotychczas wyizolowano ok. 50 gatunków bakterii z rodzaju Legionella [2].

Nienaturalnymi środowiskami, w których rozwijają się te bakterie, są instalacje i zasobniki ciepłej wody oraz instalacje klimatyzacyjne, ale też inhalatory oraz turbiny dentystyczne i nawilżacze powietrza, baseny, głowice natryskowe, zawory czerpalne, wieże chłodnicze, myjnie, obrabiarki i wiertarki chłodzone wodą. Bakterie rozmnażają się w zakresie temp. 20÷50°C, a optymalna temperatura dla ich rozwoju wynosi 38°C. W temperaturze powyżej 50°C rozmnażanie bakterii nie odbywa się. Żywe bakterie obserwowano w temp. 67°C wewnątrz komórek glonów. W temperaturze wody powyżej 70°C bakterie Legionella giną.

Najczęściej źródłem zakażenia są instalacje ciepłej wody i klimatyzacyjne w hotelach, basenach, sanatoriach i szpitalach. Zakażenie bakteriami następuje poprzez inhalację aerozolu wodnego lub zachłyśnięcie się skażoną wodą. Przeżywalność bakterii w aerozolu jest stosunkowo duża. Zaobserwowano bakterie w aerozolu niesionym  wiatrem w odległości 1 km od chłodni kominowej [12].

Bakterie Legionella dostając się z mgłą wodną do płuc, docierają do wnętrza komórek i powodują nietypowe zapalenie płuc oraz gorączkę. Szczególnie niebezpieczne są bakterie należące do gatunku Legionella pneumophila – odpowiadają one za 80÷90% zachorowań wywołanych bakteriami z tej grupy. Przenikają do komórek nabłonkowych pęcherzyków płucnych i wówczas chorobie towarzyszy bardzo wysoka temperatura > 40°C, kaszel, zaburzenia w oddychaniu, zaburzenia świadomości, biegunka, silne bóle głowy, ból w klatce piersiowej, dreszcze.

Zakażenie płucne bakterią Legionella pneumophila jest bardzo groźne, gdyż śmiertelność wynosi 15÷20%, a u osób z obniżoną odpornością (osoby starsze i przewlekle chore, palące) może dochodzić nawet do 80%. Zakażenie bakterią Legionella pneumophila i rozwój choroby poza płucami są rzadkie. Wówczas mają miejsce objawy związane z zakażeniem zajętych narządów, głównie mięśnia sercowego, nerek i wątroby.

W takim przebiegu choroby śmiertelność jest bardzo wysoka [1]. Trzecia postać zakażenia bakteriami z grupy Legionella określana jest jako gorączka Pontiac, która przypomina grypę, czyli występują: ogólne osłabienie i bóle mięśniowe oraz w stawach, podwyższona temperatura, dreszcze, kaszel, a także zapalenie błony śluzowej gardła i krtani [1].

Bakterie z grupy Legionella w rozporządzeniu w sprawie szkodliwych czynników biologicznych dla zdrowia [6] zostały sklasyfikowane w drugiej grupie zagrożenia, tj. wśród czynników, które mogą wywoływać choroby u ludzi, mogą być niebezpieczne dla pracowników, ale rozprzestrzenienie ich w populacji ludzkiej jest mało prawdopodobne [6].

Wniknięcie bakterii do przewodu pokarmowego i kontakt ze skażoną nimi wodą nie powoduje rozwoju choroby. Dlatego rozporządzenie w sprawie zakresu badań niezbędnych do ustalenia właściwości leczniczych naturalnych surowców leczniczych i właściwości leczniczych klimatu [7] dopuszcza obecność do 100 bakterii z grupy Legionella w 1 dm³ wody przeznaczonej do kąpieli i płukania jam ciała.

Bakterie w instalacjach c.w.u.

Przeciwdziałanie zagrożeniom infekcyjnym spowodowanym przez bakterie Legionella wymaga przestrzegania określonych zasad postępowania zarówno w okresie projektowania i doboru urządzeń, jak również przy ich eksploatacji. Bakterie Legionella znajdują szczególnie sprzyjające warunki do rozwoju w instalacjach c.w.u. oraz w zasobnikach ciepłej wody, zwłaszcza gdy temperatura wody wynosi 35÷42°C i dochodzi do czasowych zastojów w jej poborze. Dotyczy to zwłaszcza źle zaprojektowanych instalacji w dużych obiektach, tj. bez cyrkulacji, przewymiarowanych oraz z martwymi odgałęzieniami, a także z tzw. strefami martwymi w zasobnikach.

Obecności i rozwojowi bakterii w środowisku wodnym w instalacjach ciepłej wody sprzyja obecność biofilmu i osadów mechanicznych, gdzie znajdują się inne bakterie, glony i pierwotniaki. Biofilm (z ang. film – warstwa) jest to trójwymiarowa kolonia drobnoustrojów przylegających do siebie nawzajem oraz do podłoża.

Złożona struktura biofilmu i odmienne cechy fizjologiczne drobnoustrojów powodują, że organizmy te są bardzo oporne na działanie różnych czynników biobójczych. Galaretowata lub porowata, zwarta struktura biofilmu jest trudna do usunięcia, dlatego profilaktyczne okresowe dezynfekowanie i czyszczenie przewodów ma na celu zapobieganie akumulacji materii mikrobiologicznej.

Mechanizm powstawania biofilmu jest następujący. Pionierskie bakterie zagnieżdżają się początkowo w porach i przygotowują grunt dla innych organizmów. Proces ten przebiega dalej, aż udział biofilmu wyrówna się na całej powierzchni. Kolonie bakterii są w stanie samodzielnie przekształcać środowisko chemiczne, w tym pH. Biologiczne procesy w tych porowatych lub galaretowatych warstwach są różnorodne i trudno je opanować.

W biofilmie np. z czasem w warstwie styku z metalem rozwijają się bakterie beztlenowe wykorzystujące w procesach metabolicznych elektrony bezpośrednio z metali i kilkudziesięciokrotnie przyspieszające procesy korozyjne [13]. Jednorazowe usunięcie biofilmu nie zabezpiecza instalacji przed jego ponownym powstaniem. Dawkowanie chemikaliów i biocydów jest ograniczone w instalacjach c.w.u., a praktyka z ich stosowania w instalacjach c.o. wskazuje, że działania takie z reguły nie przynoszą pełnych sukcesów, gdyż tylko tłumione są górne warstwy bakterii.

Dolne warstwy bakterii mają wystarczająco dużo czasu, aby przyzwyczaić się do dawek trujących substancji. Określa się to zjawisko jako tworzenie oporności. Skuteczne może być tylko takie zastosowanie specjalnych etod leczenia wody z biofilmu, które ostatecznie go „wypalą”, lub używanie w instalacji odpowiednich płynów zamiast wody, co jest wykluczone w instalacjach c.w.u. Przy stosowaniu substancji usuwających biofilm powinno sprawdzać się specyfikacje materiałów instalacji tak, aby uniknąć ewentualnych skutków ubocznych.

Zagadnienie obecności biofilmu jest tak istotne, gdyż bakterie Legionella nie potrafią rozmnażać się samodzielnie – żywią się i rozmnażają się tylko we wnętrzu komórek innych organizmów, czyli w żywych lub martwych glonach, grzybach oraz innych bakteriach. Taka lokalizacja chroni bakterie Legionella przed skutecznym działaniem środków dezynfekcyjnych stosowanych w wodzie uzdatnianej w zakładach wodociągowych. Jednak stężenie bakterii w wodzie uzdatnionej z publicznego wodociągu jest zwykle zbyt małe, by powodować zagrożenie dla zdrowia użytkowników.

W czystych instalacjach, bez biofilmu, praktycznie nie dochodzi do namnożenia się bakterii Legionella. Z tego względu wzrosła waga poprawnego zaprojektowania i wykonania instalacji ciepłej wody użytkowej.

Jedna z podstawowych zasad dostosowania instalacji ciepłej wody do działań zmniejszających ryzyko zakażenia bakteriami Legionella zawarta jest w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [4]. W § 120., ust. 2. [4] zapisano, że instalacja ciepłej wody powinna zapewnić uzyskanie w punktach czerpalnych temperatury wody nie niższej niż 55°C i nie wyższej niż 60°C oraz powinna umożliwić okresowe podniesienie temperatury wody nie mniej niż 70°C w celu przeprowadzenia dezynfekcji termicznej. Podyktowane jest to tym, że bakterie Legionella w zakresie wymaganych temperatur 55÷60°C nie namnażają się, a w temperaturze powyżej 70°C giną.

Przygotowany projekt tego rozporządzenia [3] przewiduje pewne zmiany w § 120. pkt. 1. i 2., które mają otrzymać brzmienie:

1. Instalacja wodociągowa ciepłej wody powinna zapewniać uzyskanie w punktach czerpalnych wody o temperaturze nie niższej niż 55°C i nie wyższej niż 60°C, a także – z wyjątkiem budynków mieszkalnych jednorodzinnych – umożliwiać przeprowadzanie okresowej dezynfekcji, bez obniżania trwałości instalacji i zastosowanych w niej wyrobów. Dla przeprowadzenia dezynfekcji cieplnej niezbędne jest zapewnienie temperatury wody nie niższej niż 70°C i nie wyższej niż 80°C.
2. W budynkach mieszkalnych wielorodzinnych i budynkach zamieszkania zbiorowego w instalacji wodociągowej ciepłej wody powinien być zapewnionystały obieg wody, przy czym wymaganie to nie dotyczy odcinka instalacji bezpośrednio przed punktem czerpalnym, w którym objętość wody jest nie większa niż 3 dm3 lub jest zastosowane urządzenie techniczne umożliwiające utrzymywanie na tym odcinku temperatury wody wymaganej w punktach czerpalnych, o której mowa w ust. 1 [3].

Wprowadzenie zmian w § 120., w tym zapisu, iż instalacja ma umożliwiać przeprowadzanie okresowej dezynfekcji, bez obniżania trwałości instalacji i zastosowanych w niej wyrobów [3], jest odpowiedzią na krytykę obowiązujących regulacji, które wskazują jedynie na dezynfekcję termiczną. Zmiany w rozporządzeniu [3] umożliwią stosowanie także dezynfekcji chemicznych, tj. przy użyciu chloru, dwutlenku chloru, ozonu, związków chloru wytwarzanych elektrochemicznie, jonów srebra i miedzi oraz dezynfekcji fizycznej, tj. promieniowania UV.

Wymagania obecnie zawarte w § 120. [3] praktycznie wykluczają budowanie instalacji z rur stalowych ocynkowanych. W rurach tych w temperaturze powyżej 55°C warstwa cynku traci przyczepność i jest wymywana przez wodę z wewnętrznej powierzchni. W temperaturze 65°C proces ten przebiega 10-krotnie szybciej niż w temp. 55°C. W ciągu kilku miesięcy wymywana jest cała warstwa cynku, a na powierzchni wewnętrznej rury następuje szybka korozja stali, a tym samym do wody przenikają związki żelaza w ilości przewyższającej dopuszczalne poziomy dla wody do spożycia. Wżery są natomiast doskonałym miejscem do powstawania biofilmu, który przyspiesza korozję i dochodzi do perforacji ścian rury i wycieku wody.

Zmiana dot. zakresu temperatury wody w instalacji w czasie dezynfekcji termicznej w przedziale 70÷80°C wynika z wprowadzonych standardów w innych krajach europejskich. W rozporządzeniu [3] nie określono czasu trwania dezynfekcji termicznej – należy przyjąć, że prowadzi się ją do czasu, aż na powrocie instalacji cyrkulacyjnej otrzymamy temperaturę nie mniejszą niż 70°C.

W przypadku instalacji bez cyrkulacji należy przyjąć, że temp. > 70°C powinna być uzyskana na zakończeniach instalacji, gdyż podniesienie temperatury tylko w zasobniku nie spowoduje zniszczenia bakterii w pionach i przewodach. Z wylewaniem gorącej wody (70÷80°C) do instalacji kanalizacyjnej związane może być ryzyko jej rozszczelnienia na połączeniach lub pęknięcie przewodów w wyniku gwałtownej zmiany temperatury.

Istotnym problemem w skutecznym przeprowadzeniu dezynfekcji termicznej instalacji c.w.u. zasilanych z miejskiej sieci ciepłowniczej jest to, iż ciepłownie poza sezonem grzewczym obniżają do 65÷70°C temperaturę wody dostarczanej do węzłów. Zatem uzyskanie wymaganej temp. powyżej 70°C za węzłem w zbiorniku i instalacji jest niemożliwe bez jej dodatkowego podgrzania. Skuteczne przeprowadzenie dezynfekcji termicznej wymaga także obecności odpowiednich układów regulacyjnych na węźle i w instalacji.

Wskazane w projekcie zmian do rozporządzenia w sprawie warunków technicznych metody chemiczne, dezynfekcja promieniami UV i dezynfekcja termiczna ograniczają stosowanie w instalacjach c.w.u. niektórych rodzajów rur z tworzyw sztucznych. Nie są to materiały jednorodne, a przeważnie systemy instalacyjne o specjalnie zmodyfikowanych strukturach polimerów oraz rury warstwowe o różnych parametrach pracy. Mogą one mieć różną: elastyczność, odporność na wysoką temperaturę i ciśnienie, odporność na pęknięcia naprężeniowe oraz inną rozszerzalność liniową.

Wymagają bardzo starannego doboru kompensacji, zwłaszcza w pionach oraz lokalizacji punktów stałych i przesuwanych. Spełnienie wymagań dot. wymogu dezynfekcji instalacji c.w.u. wymaga starannego doboru materiałów instalacyjnych. Nie można kierować się tylko maksymalnymi parametrami roboczymi tworzyw dot. ciśnienia i temperatury. Należy także uwzględniać fakt, że instalacje c.w.u. narażone są na wahania temperatury i ciśnienia o wiele większe niż w instalacjach c.o. (tym samym zmienia się żywotność tworzyw).

Przy wyborze materiału do instalacji c.w.u. warto również zwrócić uwagę na podatność różnych materiałów na rozwój flory bakteryjnej (rys. 1.) oraz samych bakterii Legionella pneumophila (rys. 2.). Drugim kryterium przy wyborze materiałów na instalacje c.w.u., zwłaszcza w kontekście okresowych dezynfekcji termicznych, jest ich rozszerzalność liniowa (rys. 3.).

Nowe wymagania

Od 2003 r. jest obowiązek zgłaszania państwowemu inspektorowi sanitarnemu zachorowań na legionellozę na podstawie przepisu art. 20. ust. 3. ustawy o chorobach zakaźnych i zakażeniach [5]. Jednak dotychczas w przepisach brakowało regulacji wprowadzających obowiązek  badania instalacji na obecność bakterii Legionella i ewentualnie dezynfekcji instalacji.

Obowiązek taki istnieje od stycznia 2008 r. i dotyczy budynków zamieszkania zbiorowego i zakładów opieki zdrowotnej zamkniętej. Wprowadził go minister zdrowia rozporządzeniem w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi [8]. Impulsem był nie tylko fakt, że w wielu krajach wprowadzono obowiązek badania instalacji na obecność tych bakterii, ale też to, że od czasu wprowadzenia obowiązku zgłaszania zachorowań na legionellozę i pomimo trudności w diagnozowaniu liczba zachorowań stale rośnie. Z danych szacunkowych Ministerstwa Zdrowia wynika, że ok. 16% przypadków zapaleń płuc w Polsce może mieć etiologię związaną z bakteriami z rodzaju Legionella.

Rozporządzenie w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi [8] w zakresie dot. bakterii Legionella określa m.in. miejsca i częstotliwość pobierania próbek c.w.u., wymagania mikrobiologiczne dla wody w instalacji oraz metody badań próbek. Rozporządzenie wymienia (w § 8.2.) miejsca pobierania próbek ciepłej wody:

• w wypływie ze zbiornika ciepłej wody lub najbliższym punkcie czerpalnym,
• w punkcie czerpalnym najdalej położonym od zbiornika ciepłej wody,
• w miejscu powrotu wody do podgrzewacza,
• w wybranych punktach pośrednich, których liczba zależy od wielkości systemu.

W budynkach zamieszkania zbiorowego oraz w zakładach opieki zdrowotnej zamkniętej w instalacji ciepłej wody ilość bakterii Legionella w 100 ml próbki nie może przekraczać 100 jtk (jednostek tworzących kolonie). Większe wymagania dotyczą zakładów opieki zdrowotnej zamkniętej z oddziałami, w których przebywają pacjenci o obniżonej odporności, w tym objęci leczeniem immunosupresyjnym (np. po przeszczepach). W znajdujących się tam instalacjach pałeczki Legionella nie mogą być obecne w próbce wody o objętości 1000 ml.

Minimalną częstotliwość pobierania próbce ciepłej wody oraz procedury postępowania w zależności od wyników badania bakteriologicznego określa załącznik nr 7 do rozporządzenia [8]. Jeżeli wynik pozytywny dotyczy badania na podstawie 1 lub 2 próbek, w celu wykluczenia skażenia punktowego powinno być pobranych i zbadanych więcej próbek. Ponadto załącznik ten określa, że postępowanie dezynfekcyjne (dezynfekcja termiczna lub chemiczna) powinno zostać podjęte zawsze, gdy:

• instalacja wodociągowa była wyłączona na dłużej niż 1 miesiąc,
• instalacja lub jej część została wymieniona lub zabiegi konserwacyjne mogły prowadzić do jej zanieczyszczenia,
• w instalacji wodociągowej w miejscu przebywania osób, u których wystąpiło podejrzenie lub stwierdzono zachorowanie na legionellozę.

Metody badań parametrów mikrobiologicznych próbek wody określają PN-ISO 11731:2002 [9] oraz PN-ISO 11731-2:2006 [10]. Rozporządzenie [8] dopuszcza możliwość stosowania metod alternatywnych pod warunkiem udokumentowania, że dana metoda jest równoważna lub lepsza od zalecanej i zgłoszona właściwym organom państwowej inspekcji sanitarnej oraz Komisji Europejskiej.

Obecnie stosuje się dwie metody wykrywania bakterii Legionella pneumophilla. Pierwsza to badanie mikrobiologiczne – zaletą jest to, że wykrywa tylko żywe bakterie, ale trwa to długo i można uzyskać fałszywe wyniki (np. w wyniku nieodpowiedniego transportu próbek). Drugi sposób to badanie genetyczne testem PCR (ang. Polymerase Chain Reaction). Najnowocześniejszą metodą jest obecnie real-time PCR (łańcuchowej reakcji polimeryzacji w czasie rzeczywistym) z zastosowaniem sond fluorescencyjnych. Jej zaletą jest krótki czas badania (5 dni) i wysoka skuteczność, choć nie odróżnia ona bakterii żywych od martwych, ale pozwala na określenie ilości bakterii w próbce. Koszty badania jednej próbki metodą PCR wahają się w zakresie 300÷500 zł brutto.

Literatura

1. www.projekt-lab.pl/legionella/legionella.html.
2. http://www.pl.wikipedia.org/.
3. www.mb.gov.pl/viewattach.php/id/656b9d1d3d11492efb229babeb031ada.
4. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU Nr 75, poz. 690 z późn. zm.).
5. Ustawa z dnia 6 września 2001 r. o chorobach zakaźnych i zakażeniach (DzU Nr 126, poz. 1384 z późn. zm.).
6. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 22 kwietnia 2005 r. w sprawie szkodliwych czynników biologicznych dla zdrowia w środowisku pracy oraz ochrony zdrowia pracowników zawodowo narażonych na te czynniki (DzU Nr 81, poz. 716). 
7. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 13 kwietnia 2006 r. w sprawie zakresu badań niezbędnych do ustalenia właściwości leczniczych naturalnych surowców leczniczych i właściwości leczniczych klimatu, kryteriów ich oceny oraz wzoru świadectwa potwierdzającego te właściwości (DzU Nr 80, poz. 565).
8. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (DzU Nr 61, poz. 417).
9. PN-ISO 11731:2002 Jakość wody. Wykrywanie i oznaczanie bakterii z rodzaju Legionella.
10. PN-ISO 11731-2:2006 Jakość wody. Wykrywanie i oznaczanie ilościowe bakterii z rodzaju Legionella. Część 2: Metoda filtracji membranowej dla wód o małej liczbie bakterii.
11. http://www.legionella.org/
12. Prędota M., Charakterystyka bakterii z rodzaju Legionella i ich występowanie w środowisku wodnym. Wojewódzka Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna w Gdańsku, marzec 2005 r.
13. Joniec W., Woda grzewcza – niedoceniany element, Rynek Instalacyjny 1–2/2005, s. 40.
14. Szaflik W., Możliwości ograniczania rozwoju bakterii Legionella w instalacjach ciepłej wody użytkowej, COW, 9/2006. 
15. Walczak M., Ostrowski J., Przeciwdziałanie – najlepsza ochrona przed Legionellą, Rynek Instalacyjny 11/2006, s. 65. 
16. Drążkiewicz J., Legionella w prawie i praktyce, Rynek Instalacyjny 6/2004, s. 46.
17. http://www.pzh.gov.pl/.
18. Poradnik Inwestora firmy Hepworth.