Untersuchung von Luftbefeuchtern auf Verkeimung und

Untersuchung von Luftbefeuchtern auf Verkeimung und Auswirkungen auf die Belastung der
Raumluft
Anke Brüggemann, Karin Petersen
Investigation of Air Humidifiers for Microbial Contamination and Their Effect on Air
Luftbefeuchter aus verschiedenen Museen, sowie die jeweilige Raumluft wurden hinsichtlich des
Keimgehalts und Artenspektrums untersucht. Es ließ sich kein direkter Zusammenhang zwischen
der Verkeimung der Luftbefeuchter und einer Zusatzbelastung in der Raumluft feststellen.
Trotzdem ist es möglich, daß Toxine und MVOCs der Mikroorganismen aus den Luftbefeuchtern in
die Raumluft gelangen und zu Schäden an Kunst und Kulturgut oder gesundheitlichen
Beeinträchtigungen bei Menschen führen.
Microbiological contamination of humidifiers in different museums and the affect on indoor air
quality were investigated, in particular, the range and quantity of micro-organisms present. There
appears to be no direct connection between contamination of the humidifiers and that of the air.
Nevertheless it is possible that toxins and MVOCs (microbial volatile organic compounds) from the
micro-organisms in the humidifiers are present in the air, and could cause damage to the cultural
heritage or health problems for people.
1. Einleitung
Die Werterhaltung sensibler Güter sowie das Wohlbefinden von Menschen hängt von der Qualität
der Raumluft ab. Ein wichtiges Indiz der Raumluft ist die Luftfeuchtigkeit. In geschlossenen
Räumen ist die Luftfeuchtigkeit, besonders während der Wintermonate, oft zu niedrig. Für
Menschen gilt eine relative Luftfeuchtigkeit von 45 bis 60% in der Raumluft als ideal.
Eine zu hohe Luftfeuchtigkeit, d.h. über 60%, kann die Bildung von Schimmelpilzen begünstigen.
Trockene Luft (unter 40 % Rel. Luftfeuchtigkeit) kann zu Schäden an Kunst und Kulturgut führen.
Hiervon sind unter anderem Gemälde und antike Möbel betroffen, da sich Holz und Fassungen bei
zu niedriger Luftfeuchtigkeit zusammenziehen und reißen. Des weiteren können gesundheitliche
Probleme auftreten, da trockene Raumluft die Immunität des Organismus schwächen kann und er
damit anfälliger für Infektionskrankheiten ist. Um diesen Problemen entgegenzuwirken, werden in
vielen Museen Luftbefeuchter eingesetzt. Sie sollen für eine konstante Luftfeuchtigkeit in der
Raumluft garantieren und somit die Zerstörung der wertvollen Güter vermeiden.
Die Luftbefeuchter bestehen zum größten Teil aus Befeuchtermatten, die entweder mit Wasser
berieselt oder durch eine Wasserwanne befeuchtet werden. Sie funktionieren nach dem sogenannten
Verdunsterprinzip, d. h. die trockene Luft wird über die feuchte Matte geleitet, nimmt von dort die
Feuchtigkeit auf und wird dann in den Raum abgegeben.
Die klimatischen Bedingungen in den Befeuchtern stellen einen idealen Lebensraum für eine
Vielzahl von Organismen, unter anderem auch für Bakterien und Pilze, dar: es ist warm, feucht und
organische Nährstoffe sind in Form von z. B. Staub vorhanden. Dieses Problems sind sich auch die
Hersteller der Luftbefeuchter bewußt und bieten für ihre Geräte eine Vielzahl von Zusatzprodukten
wie z. B. UV-Lampen, lonisierungselektroden und spezielle Luftfilter an, die eine Verkeimung der
Geräte verhindern sollen. Um eine Be-siedelung von Organismen in den Wasserwannen zu
unterbinden, werden von vielen Firmen chemische Wasserzusätze angeboten.
Bakterien und Pilze führen zu Schäden an Kunst und Kulturgut, und können zudem zu
gesundheitlichen Beeinträchtigungen bei Restauratoren, Besuchern und anderen Museumsmitarbeitern führen. Wie stark die Luftbefeuchter verkeimen können, welche Mikroorganismen und Pilze sich in den Luftbefeuchtern aufhalten und inwieweit sich diese in der
Raumluft wiederfinden, ist das Thema dieser Arbeit.
Im Rahmen einer Diplomarbeit wurden in verschiedenen Städten Deutschlands, aus unterschiedlichen Museen, Proben aus dem Wasser und von den Befeuchtermatten hinsichtlich ihres
Keimgehalts und ihres Artenspektrums untersucht. Um zu prüfen, inwieweit sich die Verkeimung
auf die Raumluft auswirkt, wurden Luftproben von den jeweiligen Museen genommen und die
Keimzahl sowie ihr Artenspektrum bestimmt.
2. Methoden
2.1. Wasserproben
Von den Wasserproben wurden die Keimzahlen, d.h. die kolonienbildenden Zellen mit Hilfe eines
automatischen Verdünnungssystems ermittelt.
2.2. Befeuchtermatte
Um das Artenspektrum von den Befeuchtermatten zu isolieren, wurde ein Stückchen der
Filterproben auf geeignete Anzuchtmedien gebracht.
2.3. Luft
Für die Luftkeimmessung wurden die beiden für derartige Untersuchungen üblichen Standardmedien Malz und DG 18 (jeweils vier Parallelen) mit 50 I Raumluft beimpft. Von den
jeweiligen Standorten wurde ebenfalls eine Probe der Außenluft genommen. Ein Vergleich mit der
Außenluft ist in jedem Fall dringend erforderlich, da die Keimzahlen der Außenluft, und somit auch
die der Innenluft, saisonal abhängig sind. Eine reine Innen-raummessung ist nicht aussagekräftig
und kann deshalb nicht als alleiniges Indiz für eine Schimmelpilzbelastung geltend gemacht
werden.
Wichtig ist ebenfalls die Bestimmung von thermotoleranten Pilzen. Diese Pilze wachsen bei relativ
hohen Temperaturen. Die durchschnittliche Körpertemperatur des Menschen liegt bei 37 °C und
stellt somit keine Barriere für die thermotoleranten Pilze dar. Sie können den menschlichen
Organismus besiedeln und zu einer Schwächung des Immunsystems führen. Einige sind
Toxinbildner und somit potentielle Krankheitserreger. Um auch die thermotoleranten Arten zu
bestimmen, wurde deshalb eine Parallele der Proben bei 37 °C im Brutschrank inkubiert.
Leider werden von vielen Firmen keine Außenluftmessungen für die Auswertung von Innenraummessungen vorgenommen, ebenso wird eine Bestimmung der noch bei Körpertemperatur
wachsenden Pilze unterlassen. Folglich sind die von diesen Firmen zur Verfügung gestellten
Ergebnisse nicht aussagekräftig. Dieselben Mängel wies auch eine Untersuchung der Stiftung
Warentest in ihrem Artikel „Gefährliche Mikroben" (Ausgabe Februar 2001) auf. Bei ihrer
Untersuchung wurden Luftproben von April bis Dezember 2000 ausgewertet, ohne die jeweilige
Außenluft mit einzubeziehen. Knapp die Hälfte der Wohnräume waren demnach belastet. Ein
Vergleich mit den Keimzahlen der Außenluft, die je nach Jahreszeit sehr unterschiedlich ist, hätte
sicherlich zu einem ganz anderen Ergebnis geführt.
Von allen Proben (Wasser, Befeuchtermatte, Luft) wurden alle angezogenen Organismen (Pilze und
Bakterien) isoliert. Die Pilze wurden mit einem Pilzbestimmungsschlüssel bis zu ihrer Art
bestimmt.
Um die Bakterien weiter zu differenzieren, wurden sie hinsichtlich ihrer Zellwandbeschaffenheit in
zwei unterschiedliche Gruppen (grampositive und gramnegative) unterteilt. Dies ist eine wichtige
taxonomische Eigenschaft für die Bestimmung von Bakterien. Eine weitergehende
Charakterisierung der Bakterien konnte im Rahmen einer Diplomarbeit und aus finanziellen
Gründen nicht durchgeführt werden.
3. Ergebnisse und Diskussion
Um einen Überblick über die Verkeimung der einzelnen Gerätetypen, die unterschiedliche
geographische Lage, sowie die unterschiedlichen Reinigungszeiträume der Geräte zu erhalten, stelle
ich hier nur eine kleine Auswahl meiner Ergebnisse dar.
3.1. Wasserproben
Die Keimzahlen in den Wasserproben variierten je nach Gerätetyp und Reinigungsintervall sehr
stark. Die Keimzahlen der Pilze waren im allgemeinen sehr niedrig. Die Bakte-rienzellzahlen waren
in fast allen Wasserproben sehr hoch. Zum Vergleich: In Trinkwasser soll die Kolonienzahl den
Richtwert von 100 je ml nicht überschreiten. Ob die Bakterien durch die Luftbefeuchter an die
Raumluft abgegeben werden können und um welche Bakterienarten es sich größtenteils handelt, ist
noch unklar. Alle Geräte wurden mit Leitungswasser gespeist, welches noch einige Nährstoffe
beinhaltet und somit einen Lebensraum für Mikroorganismen darstellen kann. Eine Möglichkeit, die
Keimzahlen in den Wasserbehältern gering zu halten, wäre anstatt Leitungswasser destilliertes
Wasser zu benutzen, da dieses nahezu frei von Nährstoffen ist.
Nur bei einem einzigen Gerät konnten keine Pilze und Bakterien isoliert werden. Dieses Gerät ist
mit einer UV-Lampe, lonisierungselektroden und einer Direkteinspeisung mit Leitungswasser
ausgestattet. Durch diese Ausrüstung ist eine Verkeimung der Luftbefeuchter fast völlig
auszuschließen. Eine UV-Lampe alleine ist nicht ausreichend, wie die extrem hohen Keimzahlen
zeigen. Möglicherweise liegt es an der Anordnung dieser UV-Lampe in den Luftbefeuchtern, da sie
sich nicht in unmittelbarer Nähe der Wasserwannen befindet. Chemische Wasserzusätze wurden
von fast keinem Museum verwendet. Ihre Wirksamkeit ist sehr fraglich und besonders in Gebäuden
mit wertvollen Gütern nicht empfehlenswert, da sie möglicherweise mit in die Raumluft gelangen
können und zu Schädigungen der Objekte führen könnten.
3.2. Befeuchtermatten
Die Befeuchtermatten waren zum größten Teil sehr stark verkeimt, und es konnten viele
unterschiedliche Pilze und Bakterien isoliert werden. Eine Keimzahl pro Filterstück ließ sich nicht
ermitteln. Hier sind wahrscheinlich technische Zusatzmittel und sorgfältige Reinigungen der Matten
nötig, um eine Verkeimung zu verhindern.
3.3. Luft
Die Luftkeimmessungen werden zur besseren Übersicht nur am Beispiel eines Gebäudes gezeigt.
Abb. 1 Keimzahlen der Luftproben
Für die Schimmelpilzbelastungen in Innenräumen gibt es bisher noch keine Richtwerte. Eine
allgemeine Regel ist, daß die Keimzahlen der Innenluft nicht über denen der Außenluft liegen
dürfen. Sehr wichtig ist ebenfalls die Artenzusammensetzung. Liegen die Keimzahlen in
Innenräumen über denen der Außenluft, so wird von einer Belastung von Schimmelpilzen
gesprochen. Bei dem beprobten Gebäude lagen die Werte in den Räumen alle unter denen der
Außenluft, so daß hier von keiner Belastung ausgegangen werden konnte. Für bestimmte Pilzarten,
die nachweislich gesundheitsschädigend sind (einige Aspergil-lus-Arten) liegen Richtwerte von
max. 50 Keimen/m3 Luft vor.
In dem beprobten Gebäude war die Keimzahl von Aspergillus fumigatus, einem thermo-toleranten
Pilz, in einem Raum neun mal höher als in der Außenluft.
Abb. 2 Keimzahlen thermotoleranter Arten
Hier wurde der Grenzwert von 50 Keimen pro Kubikmeter Luft deutlich überschritten. Eine
Gefährdung der Gesundheit kann hier nicht ausgeschlossen werden. In diesem Museum wurden
insgesamt vierzehn unterschiedliche Bakterien isoliert. Bei diesen handelte es sich in der Mehrzahl
um gramnegative Arten. Bisher gibt es noch keine gesetzlichen Richtwerte und nur wenige
Untersuchungen über die Anzahlen und Arten von Bakterien, die sich in der Raumluft befinden
dürfen. Allgemein läßt sich hier nur sagen, daß sich in gut durchlüfteten Räumen einige hundert
Bakterien in einem Kubikmeter Luft befinden. Die ermittelten Keimzahlen weisen bei dem
beprobten Gebäude also keine Auffälligkeiten auf.
4. Zusammenhang zwischen Luftbefeuchtern und Raumluft
Anhand meiner Ergebnisse läßt sich kein direkter Zusammenhang zwischen der Verkeimung von
Luftbefeuchtern und der Keimbelastung in der Raumluft erkennen, wie die folgende Tabelle zeigt.
L = Luft
M = Befeuchtermatte
W = Wasser
+ = schwaches Wachstum
++ = mittelmäßiges Wachstum
+++ = starkes Wachstum
(+) = Wachstum nur auf einer von drei Parallelen
Die Proben der Befeuchtermatten wiesen zum Teil sehr starke Verkeimungen auf, jedoch wurden
nur in einzelnen Fällen Pilze, die von den Matten isoliert worden sind, auch in der Raumluft
gefunden. Folgenden Ursachen könnten zu diesen Ergebnissen geführt haben:
1. Die Proben stammten aus dem Randbereich der Befeuchtermatte und standen somit nicht im
direkten Kontakt mit der Raumluft. Es wäre also durchaus möglich, daß an anderer Stelle der
Befeuchtermatte ein völlig anderes Artenspektrum vorherrschen könnte.
2. Nicht alle Pilze waren vermehrungsfähig. Einige waren in Biofilmen eingeschlossen und
konnten nicht zum Auswachsen angeregt werden.
3. Die Befeuchtermatten haben eine wabenähnliche Struktur, so daß möglicherweise nicht alle
Pilze isoliert werden konnten, da sie nicht in direktem Kontakt mit dem Nährmedium standen.
Ebenso wurden nur in sehr seltenen Fällen Schimmelpilze, die aus den Wasserproben isoliert
worden sind, in der dazugehörigen Raumluft gefunden, wobei es sich hierbei allerdings um zwei
verschiedene Lebensräume mit ganz unterschiedlichen chemischen und physikalischen Parametern
handelt.
Eine Bestimmung der Bakterienarten konnte im Rahmen einer Diplomarbeit nicht durchgeführt
werden. Ob nun die gleichen Arten, die sich in den Luftbefeuchtern befinden, auch in der Raumluft
vorkommen und somit zu Schäden an Kunst und Kulturgut führen können, bleibt weiterhin unklar.
Die Differenzierung der isolierten Bakterien durch die Gramfärbung läßt allerdings eine grobe
Aussage zu: Bei allen isolierten Bakterien aus den Wasser-, Befeuchtermatten- und Luftproben
handelt es sich größtenteils um gramnegative Arten. Von insgesamt 125 isolierten Bakterien waren
87% gramnegativ.
Abb. 3 Differenzierung der Bakterien
Es gibt sowohl unter den grampositiven als auch unter den gramnegativen Bakterien potentielle
Krankheitserreger. In der Mehrzahl wurden, sowohl aus den Luftbefeuchtern wie auch aus der
Raumluft, gramnegative Bakterien isoliert. Einige von ihnen sind Endo-toxinbildner. Endotoxine
sind Bestandteile der Zellwand und können, auch ohne das Bak-terium selbst, in die Raumluft
abgegeben werden. Sie sind gesundheitsschädlich, und ihre Einatmung kann unter anderem zu
Influenza mit Fieber und Irritationen der oberen Atemwege führen. Ohne eine Artbestimmung der
Bakterien kann in diesem Zusammenhang allerdings keine Aussage darüber getroffen werden, ob es
sich bei den isolierten Arten um gesundheitsgefährdende Bakterien handelt oder nicht. In diesem
Zusammenhang müssen noch weitere Untersuchungen erfolgen. Eine Besiedelung von Kunst- und
Kulturgut durch Pilze und Bakterien ist nicht wünschenswert. Eine Zusatzbelastung durch
Luftbefeuchter ist nicht auszuschließen, auch wenn die von mir erzielten Ergebnisse nicht eindeutig
darauf schließen lassen. Schließlich können Toxine und MVOCs von den Mikroorganismen aus den
Luftbefeuchtern an die Raumluft abgegeben werden. In weiteren Untersuchungen müßten diese
Faktoren mit einbezogen werden.