Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Evaluierung von Methoden zur Trinkwasseruntersuchung in Krisen- und Katastrophengebieten

Bleul, Ingo Jürgen

Testing drinking water is one of the most important tasks in crisis-afflicted and disaster areas. This task is necessary in order to ensure the provision of safe drinking water for local inhabitants and emergency and mission personnel. The German Drinking Water Regulations of 2001 state that drinking water must be tested using standard methods or equivalent methods approved by the German Environmental Agency. In order to simplify the testing of drinking water in crisis-afflicted, disaster and mission areas, we compared the standard methods with four alternative methods and evaluated their reliability both in vitro and in the field. The comparative examination with respect to the detection limits of the various methods was carried out in in vitro experiments with test germs of the strain collection of the Central Institute of the Bundeswehr Medical Service in Kiel. In the experiments, contaminated water samples were diluted to below the detection limits and examined with the various methods. The number of germs was calculated for each stage of dilution and the results were evaluated with the help of logistic regression. We found that all of the methods had comparable detection limits for the germs under examination. In the field trial, 573 water samples were examined with the methods to be evaluated and the methods stipulated in the German Drinking Water Regulations of 2001. In order to evaluate as broad a spectrum of water sources as possible, we examined water samples from KFOR facilities, samples from public water supply facilities, samples from private households, and samples from surface waters in the country of deployment. The findings were evaluated pursuant to the German Drinking Water Regulations of 2001 and in terms of their practicability, and their suitability under adverse infrastructural conditions. In order to make a statement about the comparability of findings, we subjected samples suspected of containing coliform organisms, E. coli and all enterococci to germ differentiation. In the comparative examination for E. coli with the standard methods and the alternative methods, we assessed the method-specific reactions and found that the standard methods provided more positive findings of E. coli than the alternative methods. For the various methods, false negative findings for the detection of E. coli were determined in 15-17 samples per method. When we evaluated the methods used after modification in the form of germ differentiation, we found that all three alternative methods had a higher detection frequency for E. coli. This discrepancy can be explained by the lack of the enzyme b-D-glucuronidase in several strains of E. coli and the less intense reactions of E. coli with the culture medium m-Endo. The germs not identified by the specific reactions as E. coli were, however, identified by each method as coliform organisms on grounds of method-specific reactions. Using the modified methods, we encountered 8-12 false negative findings for the detection of E. coli using the methods of the German Drinking Water Regulations of 2001. When we compared the effectiveness of the methods for detecting coliform organisms, we found that the alternative methods agreed with the standard method in over 89% of the findings. We had more positive findings with the Colilert-18 method than with the standard method. The method with m-Endo Broth had just as many positive findings, while the P/A test with MUG resulted in 3 positive results less than the methods stipulated in the German Drinking Water Regulations of 2001.

Die Untersuchung von Trinkwasser stellt in Krisen – und Katastrophengebieten eine der vordringlichsten Aufgaben dar, um eine sichere Versorgung der Bevölkerung sowie des Hilfs- und Einsatzpersonals sicherstellen zu können. Die TrinkwV 2001 schreibt die Untersuchung von Trinkwasser mittels Standardmethoden oder Methoden, welche durch das Umweltbundesamt als gleichwertig zugelassen sind, vor. Um in Krisen-, Katastrophen- und Einsatzgebieten die Durchführung der Trinkwasseruntersuchung zu vereinfachen wurden 4 Alternativmethoden hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit mit den Standardmethoden im in-vitro- und Feldversuch verglichen. Die vergleichende Untersuchung hinsichtlich der Nachweisgrenze der verschieden Methoden wurde in einem in-vitro-Versuch mit Testkeimen der Stammsammlung des ZInstSanBw Kiel durchgeführt. Im Rahmen der Versuche wurden dotierte Wasserproben bis unterhalb der Nachweisgrenze verdünnt und mit den Methoden vergleichend untersucht. Die Keimzahl wurde für die einzelnen Verdünnungsstufen berechnet und die Ergebnisse mit Hilfe der logistischen Regression ausgewertet. Hierbei wurde für alle Methoden eine vergleichbare Übereinstimmung der Nachweisgrenze in Hinblick auf die zu untersuchenden Keime nachgewiesen. Im Feldversuch wurden  573 Wasserproben mit den zu validierenden Methoden und den durch die TrinkwV 2001 vorgeschriebenen Methoden vergleichend untersucht. Um ein möglichst breites Spektrum verschiedenster Wasserquellen beurteilen zu können, wurden neben der Untersuchung von Wasserproben aus KFOR - Einrichtungen auch Proben aus öffentlichen Wasserversorgungseinrichtungen, privaten Haushalten sowie aus Oberflächengewässern im Einsatzland in die Untersuchung mit einbezogen. Die ermittelten Ergebnisse wurden hinsichtlich ihrer Vergleichbarkeit mit den Standardmethoden im Hinblick auf die Beurteilung nach TrinkwV 2001 sowie der Praktikabilität der Methoden und ihrer Eignung unter widrigen infrastrukturellen Gegebenheiten beurteilt. Um eine Aussage über die Übereinstimmung der Befunde treffen zu können, wurde jeder Verdacht auf coliforme Keime, E. coli und alle Enterokokken einer weiterführenden Keimdifferenzierung unterzogen. Bei der vergleichenden Untersuchung auf E. coli mit der Standardmethode und den Alternativmethoden konnte anhand der methodenspezifischen Reaktionen festgestellt werden, dass der Nachweis von E. coli mit der Standardmethode mehr positive Befunde lieferte, als die Alternativmethoden. Für die einzelnen Methoden konnten falsch negative Ergebnisse für den Nachweis von E. coli von 15 – 17 Proben pro Methode festgestellt werden. Bei der Beurteilung der zum Vergleich verwendeten Methoden nach einer Modifikation in Form einer weiterführenden Keimdifferenzierung konnte jedoch mit allen drei Alternativmethoden eine höhere Nachweisfrequenz für E. coli ermittelt werden. Diese Diskrepanz lässt sich mit dem Fehlen des Enzyms ß-D- Glucuronidase bei einigen Stämmen von E. coli bzw. weniger intensiven Reaktionen von E. coli mit dem Nährmedium m-Endo begründen. Die nicht als E. coli anhand der spezifischen Reaktionen identifizierten Keime wurden jedoch von jeder Methode auf Grund der methodenspezifischen Reaktionen als coliforme Keime identifiziert. Anhand der modifizierten Methoden konnten 8 – 12 falsch negative Ergebnisse für den Nachweis von E. coli mittels der Methode der TrinkwV 2001 ermittelt werden. Die Vergleichsuntersuchung auf coliforme Keime ergab eine Übereinstimmung aller als Alternativen getesteten Methoden mit der Standardmethode von über 98 % der Befunde. Hierbei konnten mit der Methode Colilert®-18 mehr positive Befunde ermittelt werden als mit der Standardmethode. Das Verfahren mittels m-Endo Broth erbrachte gleich viele positive Befunde, während der P/A Test mit MUG 3 positive Ergebnisse weniger als die Methode nach TrinkwV 2001 lieferte. Auf Grund der statistischen Auswertung konnte eine mindestens gleichwertige Zuverlässigkeit beim Nachweis von E. coli und coliformen Keimen für alle zum Vergleich stehenden Methoden nachgewiesen werden. Bei der Untersuchung auf Enterokokken konnte zwischen der Methode nach TrinkwV2001 und dem EnterolertTM eine Übereinstimmung der Befunde von 99,48 % ermittelt werden. Auf Grund der Ergebnisse der Feld- und Laborversuche konnte eine ausreichende Übereinstimmung der zu beurteilenden Methoden mit den Standardmethoden der TrinkwV 2001 ermittelt werden. Für den Einsatz der Methoden unter erschwerten infrastrukturellen Bedingungen in Krisen- und Katastrophengebieten sowie im Auslandseinsatz der Bundeswehr können alle verglichenen Methoden eine ausreichende Sicherheit bei der Beurteilung von Wasser für den menschlichen Gebrauch und Trinkwasser sicherstellen. Im Hinblick auf die Praktikabilität der Untersuchung bieten die Methoden Colilert®-18 und EnterolertTM deutliche Vorteile gegenüber den Methoden der Trinkwasserverordnung, da diese Methoden einen deutlich geringeren logistischen Aufwand und eine schnellere und einfachere Bearbeitung bei gleichwertiger Sicherheit ermöglichen.

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Bleul, Ingo Jürgen: Evaluierung von Methoden zur Trinkwasseruntersuchung in Krisen- und Katastrophengebieten. Hannover 2007. Tierärztliche Hochschule.

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