Geschätzt mehr als 95 % der Biomasse in Trinkwasserverteilungsnetzen ist als Biofilm auf Oberflächen zu finden. Im Normalfall sind die Mikroorganismen in diesen Trinkwasserbiofilmen nicht von hygienischer Bedeutung. Es kann aber nicht ausgeschlossen werden, dass pathogene Organismen in ein Trinkwasserverteilungsnetz gelangen und das Trinkwasser kontaminieren. Besonders gut überdauern können einige Pathogene, indem sie sich in Trinkwasserbiofilme einnisten und sich dort vermehren oder persistieren. Ein wichtiger Faktor bei der Vermehrung von Mikroorganismen ist die Temperatur. Eine erwartete Folge der durch den Klimawandel erzeugten globalen Erwärmung ist der Anstieg der Wassertemperaturen in Oberflächenwasser und Böden. Das würde gleichermaßen bedeuten, dass sich auch das Wasser in den Trinkwasserverteilungsnetzen erhöht. Die vorliegende Studie beschäftigt sich daher mit dem Einfluss der Wassertemperatur auf die Einnistung und Persistenz hygienisch relevanter Mikroorganismen in Trinkwasserbiofilmen.

Dazu wurden in Laborexperimenten Trinkwasserbiofilme auf EPDM-Coupons und auf Coupons aus PE80 etabliert. Parallel geschah dies unter nährstoffarmen und nährstoffreichen Bedingungen bei verschiedenen Wassertemperaturen im Bereich von 8 °C to 29 °C. Die Einnistung und Persistenz der Organismen wurde mittels konventioneller Kulturverfahren und der kulturunabhängigen Fluoreszenz in situ Hybridization (FISH) detektiert. Alle getesteten Zielorganismen waren in der Lage, sich in die etablierten Trinkwasserbiofilme einzunisten. Die Konzentration kultivierbarer E. coli and K. pneumoniae wurde kaum durch die Temperatur beeinflusst. Jedoch verringerte sich unter nährstoffarmen Bedingungen bei beiden Organismen die Anzahl der kultivierbaren Bakterien bei einer Wassertemperatur über 21 °C sowohl auf PE80 als auch auf EPDM. Im Gegensatz dazu stieg die Konzentration von P. aeruginosa bei Wassertemperaturen über 21 °C an. Coupon-Material und Nährstoffangebot hatten darauf keinen Einfluss mit einer Ausnahme bei 8 °C. Unter nährstoffreichen Bedingungen war die Einnistung bei dieser Wasstertemperatur deutlich höher als unter nährstoffarmen Bedingungen. Die Einnistung von L. pneumophila war über den gesamten Temperaturbereich vergleichbar. Bei Wassertemperaturen über 25 °C wurde L. pneumophila unter nährstoffarmen Bedingungen mittels kultureller Methoden jedoch nicht nachgewiesen. Die Persistenz von E. coli und K. pneumoniae wurde zwar durch die Zugabe von Nährstoffen verlängert, die Wassertemperatur hatte aber keinen Einfluss auf das Überdauern der Zielorganismen in den Trinkwasserbiofilmen mit einer Ausnahme bei 25 °C. Hier wurden unabhängig von Coupon-Material und Nährstoffsituation keine kultivierbaren E.coli und K. pneumoniae nachgewiesen. Mit der kulturunabhängigen Methode FISH wurden E. coli und K. pneumoniae über die gesamte Dauer des Experiments nachgewiesen. Zellzahlen waren mit der FISH-Methode deutlich höher als die durch kulturelle Methoden ermittelten Zellzahlen, was darauf hinweisen könnte, dass die Zielorganismen in einem sogenannten “Viable-but- nonculturable”- Zustand waren. Ergänzend zu den Laborversuchen wurden auch Feldversuche durchgeführt. Dazu wurden Biofilmreaktoren als Bypass in ein Trinkwasserverteilungsnetz eingebaut, um Trinkwasserbiofilme auf verschiedenen Materialien (EPDM, PE80, Edelstahl) anzuzüchten. Es wurde keine eindeutiger Effekt der Wassertemperatur auf die hygienische Qualität des Trinkwassers beobachtet. Das Material der Oberflächen, auf denen der Biofim gewachsen ist, hatte jedoch insofern einen Einfluss, dass auf EPDM die Biofilme eine höhere Zelldichte aufwiesen als auf PE80 oder Edelstahl. In 18 % der alanysierten Proben wurden hygienisch relevante Bakterien mittels kultureller Methoden in den Trinkwasserbiofilmen nachgewiesen. Die Zahl der koloniebildenden Einheiten erhöhte sich leicht mit steigenden Wassertemperaturen (4 % im Winter; 17 % im Sommer). Mittels FISH wurden kulturell nicht detektierbare Pathogene (P. aeruginosa, E. coli, K. pneumoniae, L. pneumophila) nachgewiesen, was auf ein Vorkommen dieser Organismen im VBNC-Zustand hindeutet. Die Häufigkeit, mit der die Zielorganismen mittels FISH nachgewiesen wurden und der Einfluss von Wassertemperatur und Oberflächenmaterial, war stammabhängig.

Diese Studie hat gezeigt, dass der Einfluss der Wassertemperatur auf das Überleben von hygienisch relevanten Bakterien in Trinkwasserbiofilmen nach keinem eindeutigen Schema verläuft. Das Ausmaß des Einflusses war in diese Studie abhängig von der Spezies und die Wassertemperatur war nur einer von vielen Faktoren, die in einem so komplexen System wie sie Trinkwassersyteme mit ihren Trinkwasserbiofilmen darstellen das Vorkommen von hygienisch relevanten Mikroorganismen beeinflusst.