STUDIJA O POVEZANOSTI FIZIKALNIH IKEMIJSKIH POKAZATELJA KAKVOĆE VODE S

POJAVOM BAKTERIJA RODA Legionella USUSTAVIMA OPSKRBE TOPLOM VODOM

dr. sc. Anita Rakić, dipl. inž. kemije

NASTAVNI ZAVOD ZA JAVNOZDRAVSTVO SPLITSKO –DALMATINSKE ŽUPANIJE

Seminar „Legionele u instalacijama pitke vode”Split, 15.6.2018.

Hrvatska udruga za rashladnu,klima tehniku i dizalice topline

Sveučilište u SplituFakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje

POVIJEST

Legionarska bolest otkrivena je prije četiri desetljeća. Bolest je izbila za

vrijeme održavanja konferencije u Philadelphiji između američkih

veterana iz II. svjetskog rata 1976. godine.

Od 2455 prisutnih osoba oboljelo je 221 (9% od svih sudionika

konferencije), a umrlo je 34 osobe (15% od oboljelih).

Preživjeli pacijenti – intenzivna ispitivanja, ankete o kretanju, ponašanju, navikama, uzorci vode...

1979. god. izolirana je do tada nepoznata bakterija iz plućnog tkiva jednog preminulog pacijenta za koju se daljnjim ispitivanjima potvrdilo

da je uzročnik bolesti i nazvana je Legionella pneumophila.

ETIOLOGIJA

Bakterije roda Legionella su Gram neg., aerobne, flagelarne,

unutarstanične bakterije.

Nemaju staničnu stijenku iz čega proizlaze njihova patogenetska i

klinička obilježja, te otpornost na beta-laktamske antibiotike.

Vrlo su zahtjevne za uzgoj, te rastu samo na obogaćenim mikrobiološkim

podlogama (s hemoglobinom, te dodatkom Fe i L-cisteina).

• Legionarska bolest je bolest koja se manifestira kao upala

pluća.

Infekcija se prenosi preko dišnog sustava

udisanjem, inhalacijom aerosola u kojemu se

nalaze raspršene kapljice inficirane vode.

Bolest izaziva najčešće vrsta Legionella

pneumophila seroskupine 01.

One su odgovorne za 2 do 15% pneumonija u općoj

populaciji, dok prijenos s čovjeka na čovjeka nije

dokazan.

6

Bakterije roda Legionella postojale su oduvijek, ali je pojava

infekcija zabilježena stvaranjem tehničkih preduvjeta nastanka

aerosola.

Legionella spp.

Dakle, legionele su prisutne u manjim koncentracijama u

prirodnom vodenom okruženju (rijeke, jezera, vlažno tlo) dok u

većoj koncentraciji koloniziraju različita mjesta unutar

vodoopskrbnog sustava.

Najčešća mjesta nastanka aerosola su:

7

Najčešći čimbenici koji utječu na razvoj Legionarske bolesti su:

- Dob osobe

- Pušenje

- Kronični plućni bolesnici

- Imunokompromitirani bolesnici

- Otpornost organizma

- Infektivna doza uzročnika.

muškarci

žene

Legionarska bolest u EU (European Centre for Disease Prevention and

Control, Annual Epidemiological Report, 2013)

Nu

mb

er o

f ca

sese

s /

10

0 0

00

0

Nu

mb

er o

f ca

ses

Nu

mb

er o

f ca

ses

Age group

10

Shematski prikaz vodoopskrbnog sustava.

Uslijed različitih fizikalnih, kemijskih i bioloških reakcija u vodi

tijekom njezinog putovanja od ulaza u vodoopskrbni sustav do

potrošača dolazi do promjene kakvoće vode.

Vodoopskrbni sustav: složeni kemijsko–biološki reaktor

11

Do pogoršanja kakvoće vode u vodoopskrbnom sustavu dolazi zbog:

- korozije metalnih dijelova cjevovoda i armatura

- stvaranja kamenca

- stvaranja biofilmova na unutrašnjim stjenkama vodovodnih cijevi.

Uslijed korozije metalnih dijelova armatura i cijevi u vodi se:

� povećava koncentracija metalnih iona u obliku različitih topljivih spojeva

� talože se na stjenkama cijevi i armatura teško topljivi oksidni spojevi.

a) legure bakra i cinka

Prikaz korodiranih površina cijevi izrađenih od:

b) željeza

Shematski prikaz elektrokemijske korozije

metalne cijevi uz katodni proces

redukcije vodikova iona

Prikaz nastanka i kretanja biofilma unutar

vodovodne cijevi

Shematski prikaz nastanka biofilma.

(1) reverzibilno pričvršćenje

(2) ireverzibilno pričvršćenje

(3) dozrijevanje I ili maturacija I

(4) dozrijevanje II ili maturacija II

(5) raspršenje ili disperzija

14

Shematski prikaz vodoopskrbnog sustava s naznakama mjesta nastajanja biofilma.

Biofilmovi u vodoopskrbnom sustavu

15

Na nastanak, brzinu stvaranja i doseg rasta biofilma, unutar

vodoopskrbnog sustava, utječu:

� kemijski sastav i koncentracija hranjivih tvari u protočnoj vodi

� temperatura vode

� vrsta i koncentracija sredstava za dezinfekciju

� hidrodinamički uvjeti u vodoopskrbnom sustavu (stagnacija vode

u spremnicima izvan funkcije)

� vrste i karakteristike površina konstrukcijskih materijala

(hrapavost površine cijevi)

� prisutna teže dostupna mjesta unutar vodoopskrbnog sustava

(rubovi cijevi, T – profili, slijepi završetci cijevi)

� mjesta na kojima nastaju različiti muljevi i talozi.

16

Praćenje kakvoće vode iz toplovodnih sustava četiriju odabranih objekata na

području Splitsko–dalmatinske županije u razdoblju od 2009. do 2012. godine

obuhvaćalo je:

� prikupljanje podataka putem Ankete o tehničko–tehnološkim

karakteristikama za svaki objekt

� određivanje fizikalno–kemijskih pokazatelja (temperatura i koncentracije

Fe, Zn, Cu, Mn) (AAS Model Z-2000, Hitachi, Japan)

� mikrobiološku analizu: određivanje Legionella spp. (HRN EN ISO 11731-2:2008)

� statističku analizu eksperimentalnih rezultata.

METODOLOGIJA

Anketom o tehničko–tehnološkim karakteristikama su prikupljeni podatci o:

� vodozahvatu

� vrsti konstrukcijskog materijala unutarnje razvodne mreže

� sustavu grijanja vode i tipu bojlera

� vremenu rada objekta

� mjesečnoj potrošnji vode.

17

18

Pri tomu su korišteni:

� Spearmanov koeficijent korelacije

� Mann – Whitneyev U test

� Kruskal – Wallisov K test

� χ2 – test.

Statistička analiza

Provedena je statistička obrada rezultata neparametrijskim metodama

zbog raspodjele rezultata koja nije bila pravilna i zbog relativno malog

broja uzoraka.

Kvartili – vrijednost statističkog obilježja

Interkvartilna razlika – predstavlja raspon unutar kojega se nalazi

središnjih 50% statističkog niza

19

1

23

4

1

Prikaz smještaja odabranih hotela i doma za starije i nemoćne osobe, označenih kao:

Objekt 1, Objekt 2, Objekt 3 i Objekt 4.

Dom: otvoren cijelu godinu

unutarnja mreža: pocinčane cijevi

sustav grijanja: nezavisan

Hotel: radi sezonski

unutarnja mreža: PVC cijevi

sustav grijanja: centralni

Hotel: otvoren cijelu godine

unutarnja mreža: HDPE cijevi

sustav grijanja: centralni

Hotel: radi sezonski

unutarnja mreža: PVC cijevi

sustav grijanja: nezavisan

Vodozahvat: izvor Jadro

vodoopskrbni sustav:

Split–Solin–Kaštela–Trogir

Vodozahvat: na rijeci Cetini pokraj Zadvarja, vodoopskrbni sustav

Makarskog primorja

O1 O2 O3 O4

Svi uzorci Legionella spp.

negativna pozitivna

(N=425) (N=309) (N=116)

Interkvartilni prikaz vrijednosti temperature za sve uzorke tople vode, te

za uzorke s negativnim i pozitivnim nalazom Legionella spp.

21

REZULTATI I RASPRAVA

Na temelju provedenih analiza i dobivenih rezultata od 425 uzoraka tople vode:

� određeno je 116 (27,2%) uzoraka pozitivnih na Legionella spp.

Spearmanovim koeficijentom utvrđena je negativna korelacija pojave Legionella spp. s

temperaturom (ρ = - 0,364 i P = 0,000).

Iznad vrijednosti medijana temperature od 53,10°C Legionella spp. je određena samo u

dva uzorka. Stoga se, u cilju smanjenja mikrobne populacije preporučava zagrijavati

vodu iznad 50°C.

22Koncentracije Legionella spp. pri različitim temperaturama, po godinama.

44

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Leg

ion

ell

a s

pp

., c

fu/l

0

10

20

30

40

50

60

70

80

T, °C

Legionella spp.

T

Linear (T)

2009.

(N=71)

2010.

(N=79)

2011.

(N=128)

2012.

(N=147)

23

52,1

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Tromjesečja

Le

gio

ne

lla

sp

p.,

cfu

/l

0

10

20

30

40

50

60

70

80

T,

°C

Legionella spp.TLinear (T)

siječanj, veljača,

ožujak (N=69)

travanj, svibanj, lipanj

(N=238)

srpanj,

kolovoz,

rujan

(N=57)

listopad,

studeni,

prosinac

(N=61)

Koncentracije Legionella spp. pri različitim temperaturama, po tromjesečjima.

Svi uzorci Legionella spp.

negativna pozitivna

(N=425) (N=309) (N=116)

Interkvartilni prikaz vrijednosti koncentracije metalnih iona za sve uzorke tople vode, te za

uzorke s negativnim i pozitivnim nalazom Legionella spp.

24

Na preživljavanje i kolonizaciju Legionella spp. u vodi utječu

različiti čimbenici koje mogu međusobno djelovati sinergijski ili

antagonistički. Ovim istraživanjem dokazan je:

� biostimulirajući učinak niže temperature i većih koncentracija

metalnih iona (Fe i Zn) na prisutnost i koncentraciju Legionella spp.

� nije zapažen negativni utjecaj većih koncentracija Cu na učestalost

uzoraka pozitivnih na Legionella spp., što je vjerojatno posljedica

jakog sinergijskog djelovanja niže temperature, te većih koncentracija

Fe i Zn na kolonizaciju Legionella spp.

Međutim, u pozitivnim uzorcima s većom koncentracijom Cu

određena je manja koncentracija Legionella spp., što upućuje na

inhibitorski učinak Cu na kolonizaciju Legionella spp.

25

� Mann – Whitneyevim U testom nisu dokazane zamjetne razlike

koncentracija metalnih iona u vodi iz pocinčanih i plastičnih

cijevi unutarnje mreže vodoopskrbnog sustava.

Dokazana je Legionella spp. u:

� 30,2% uzoraka iz sustava s pocinčanim cijevima

� 26,1% uzoraka iz sustava s plastičnim cijevima.

Statističke vrijednosti (χ2 = 0,550; df = 1 i P = 0,458) dokazuju da

nema značajne razlike u učestalosti Legionella spp. u

toplovodnom sustavu s pocinčanim i plastičnim cijevima.

26

Učestalost Legionella spp. u uzorcima uzetim iz objekata s

različitim vrstama cijevi

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

2009

.20

09.

2009

.20

09.

2010

.20

10.

2010

.20

10.

2010

.20

10.

2011

.20

11.

2011

.20

11.

2011

.20

12.

2012

.20

12.

Godina

Leg

ion

ella

sp

p.,

cfu

/l

uzorci iz pocinčanih cijevi

uzorci iz plastičnih cijevi

Koncentracije Legionella spp. s obzirom na vrstu cijevi.

Iako nisu dokazane veće razlike u učestalosti

Legionella spp. u uzorcima iz različitih vrsta cijevi,

određena je veća koncentracija Legionella spp. u

pozitivnim uzorcima vode iz pocinčanih cijevi

predstavljajući time veću opasnost u odnosu na

plastične cijevi. 27

Mann – Whitneyevim U testom dokazana je Legionella spp. u:

� 26,03% uzoraka iz stalno otvorenih objekata

� 28,64% uzoraka iz sezonski otvorenih objekata.

Blagi porast učestalosti Legionella spp. u sezonski otvorenim

objektima ukazuje da na pojavu Legionella spp. nije od

presudnog značaja vrijeme rada objekta.

28

Učestalost Legionella spp. u uzorcima uzetim iz objekata s

različitim vremenima rada

Koncentracije Legionella spp. s obzirom na vrijeme rada objekata.

Koncentracije Legionella spp. pokazuju tendenciju rasta

s vremenom i to u obje istraživane skupine uzoraka s

obzirom na vrijeme rada objekata. Međutim, porast

koncentracije u uzorcima pozitivnim na Legionella

spp. izraženiji je u objektima koji rade sezonski.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

2009

.

2009

.

2009

.

2010

.

2010

.

2010

.

2010

.

2010

.

2010

.

2011

.

2011

.

2012

.

2012

.

2012

.

Godine

Leg

ionel

la s

pp., c

fu/l

uzorci iz stalno otvorenih objekata

uzorci iz sezonski otvorenih objekata

Stoga je, nužno provoditi preventivne mjere za smanjenje opasnosti

od Legionarske bolesti:� odabrati tehnološka rješenja kojima se smanjuju područja zadržavanja i

slabog protoka vode u vodoopskrbnom sustavu

� redovito tehničko–tehnološko održavanje i servisiranje, te mikrobiološka

kontrola vode na prisutnost legionela

� identificirati moguće opasnosti i kritične točke u vodoopskrbnom sustavu, te

temeljem znanstvenih spoznaja razraditi metodologiju kontrole i

upravljanja istim

30

� nakon završetka sezonskog rada hotelskih objekata, potrebno je ukloniti

nastale muljeve i taloge iz bojlera i različitih spremnika, očistiti mrežice na

slavinama i rozete na tuševima od različitih naslaga (potapanje u sredstvo

namijenjeno za uklanjanje kamenca)

� prije otvaranja sezonskih objekata, cijeli sustav potrebno je temeljito isprati,

potom zagrijati vodu u spremnicima i provesti pasterizaciju sustava (70-

90°C).

Umjesto zakljuUmjesto zakljuUmjesto zakljuUmjesto zaključaka.......aka.......aka.......aka.......

Zdravstveno ispravna voda........sigurnost za zdravlje!Zdravstveno ispravna voda........sigurnost za zdravlje!Zdravstveno ispravna voda........sigurnost za zdravlje!Zdravstveno ispravna voda........sigurnost za zdravlje!

KONTAKT:

Anita Rakić, PhD

Nastavni zavod za javno zdravstvo

Splitsko-dalmatinske županije

Vukovarska 46, Split CROATIA

E mail: anita.rakic@nzjz-split.hr

Phone: +385 91 5198259

Website: www.nzjz-split.hr