Das Überlebensverhalten von Mikroorganismen auf Luftfiltern raumlufttechnischer Anlagen unter besonderer Berücksichtigung des Artenspektrums von Pilzen

Abstract

Die Luftfilter raumlufttechnischer (RLT-)Anlagen werden als Risikofaktoren für Kontami-nationen der Innenraumluft gesehen, da es auf ihnen zur Abscheidung von biogenen Be-standteilen und zur Akkumulation von Mikroorganismen kommt, die sich möglicherweise unter günstigen Konditionen auf den Luftfiltern vermehren. Vor allem aerogen übertragene Infektionen und die Auslösung allergischer Reaktionen bei Mensch und Tier werden in diesem Zusammenhang immer häufiger beobachtet. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Konzentration und das Überlebensverhalten von Mik-roorganismen auf Luftfiltern von RLT-Anlagen zu untersuchen. Der Schwerpunkt der Un-tersuchung lag beim mykologischen Aspekt, da zunehmend gesundheitsrelevante Effekte durch Pilzsporen und -hyphen sowie durch Mykotoxine im Zusammenhang mit dem Innen-raumklima beobachtet werden. Im Zeitraum von Januar 1996 bis Juni1997 wurden in der Vorkammer einer RLT- Anlage eines Berliner Universitätsklinikums "Airotester" betrieben. Mit diesen Prüfgeräten konnte Außenluft angesaugt und auf mit Luftfiltermaterial bespannte Zylinder verteilt werden. Das Luftfiltermaterial (Glas- und Synthesefaser) wurde in Intervallen von 1, 2, 3, 6, 9 und 15 Tagen gewechselt. Aus Proben der entnommenen Luftfiltermaterialien wurden mittels der Schüttelmethode Eluate gewonnen, auf Nährmedien (Malzextrakt- und Blut-Agar) ausge-bracht und diese inkubiert. Anschließend erfolgte die quantitative Bestimmung der Mikro-organismen und die umfassende mykologische Differenzierung. Um darüber hinaus den Einfluß der Luftfiltermaterialien Glas- und Synthesefaser auf die Wachstumsgeschwindigkeit von Pilzmyzel zu untersuchen, wurde außerdem für diese Un-tersuchung der "Hemmtest" konzipiert und von April bis Dezember 1997 durchgeführt. Dazu wurden Eluate aus fabrikneuen, sauberen Proben der genannten Luftfiltermaterialien gewonnen und aus diesen unter Zusatz von Agar Nährmedien hergestellt. Diese Nährme-dien wurden in "Race tubes", Glasröhrchen mit aufgebogenen Enden, gegossen. Anschlie-ßend erfolgte jeweils die Inokulation von Cladosporium cladosporoides in die "Race tubes" und die Messung des Myzelwachstums über einen Zeitraum von 24 Tagen. Aus den Ergebnissen der Untersuchung geht hervor, daß auf den Luftfiltern, die in den Airotestern während einer Standzeit von bis zu sechs Tagen mit Außenluft durchströmt wurden, keine Akkumulation von vitalen Pilzen oder Bakterien stattfand, sondern daß die Mikroorganismen innerhalb dieses Zeitraums abstarben. Der Vergleich der beiden Luftfil-termaterialien Glas- und Synthesefaser hinsichtlich der Anzahl der Mikroorganismen, die von den Luftfiltern isoliert werden konnten, ergab signifikant höhere Konzentrationen für Glasfaserfiltermaterial. Ebenso zeigte der "Hemmtest" einen signifikanten Unterschied der Wachstumsgeschwindigkeit von Pilzmyzel auf Nährmedien mit Zusatz von Glas- oder Synthesefaserfiltereluaten. Der über einen Jahresverlauf untersuchte Einfluß der klimati-schen Parameter relative Luftfeuchtigkeit und Lufttemperatur zeigte eine deutliche Abhän-gigkeit zwischen der Lufttemperatur und der Anzahl sowie der Vitalität der isolierten Pilze und Bakterien. Die mykologische Differenzierung der von den Luftfiltern isolierten Pilze ergab, daß es sich vor allem um Gattungen handelte, deren Sporen und Lysisprodukte ein hohes allergenes Potential haben und die somit als Allergene in der Raumluft von Bedeu-tung sein können, da sie durch die Luftfilter in die Innenraumluft gelangen. Aus den gewonnenen Ergebnissen ergibt sich die Forderung nach regelmäßigen techni-schen und hygienischen Kontrollen von RLT-Anlagen zur Sicherstellung hygienischer Standards und zur Minimierung der Belastung der Innenraumluft durch Allergene und mikrobielle Lysisprodukte. Darüber hinaus macht die Untersuchung deutlich, daß weiterer Abklärungsbedarf hinsichtlich der Pathogenität von inhalierten mykotoxinhaltigen Sporen oder Myzelfragmenten und mikrobiellen Lysisprodukten, wie ß-Glucanen und Endotoxi-nen, besteht.

Air filters in heating, ventilation and air conditioning (HVAC) systems supplying indoor spaces are proposed as a source of indoor air contaminants. The reasoning is partly based on their main function which is to accumulate airborne micro-organisms - which can proli-ferate given the right conditions. Recent research indicates that the micro-organisms are increasingly implicated in airborne infections and allergies in humans and animals. Therefore it was the aim of this study to determine the concentration and the survival time of micro-organisms on the material used in air filters of HVAC systems. The main focus was set on the mycological aspect since adverse health effects are increasingly associated with fungal spores, hyphae and mycotoxins in indoor air. Between January 1996 and June 1997, "Airotester filter devices" were used in the pre-chamber of a HVAC system in a Berlin university-hospital. These filter devices consist of cylinders through which the outdoor air is drawn. Different filter media can be placed a-round the cylinders. Two filter materials (glass fiber and synthetic fiber) were changed at intervalls of 1, 2, 3, 6, 9 and 15 days. The samples of air-filter were washed out ("Schüt-telmethode") and the solution was plated out onto agar media (malt extract agar/blood a-gar) and incubated. The fungi and bacteria colonies cultivated on the agar media were counted and the fungal genera were identified. Apart from the above mentioned experiments, another method was developed ("Hemmtest" ) to compare the influence of the two different filter materials on the growth rate of fungal mycelium. The "Hemmtest" was conducted between April and December, 1997. An eluate was made from new clean filter material (using the same "Schüttelmethode") and added to agar media. The media was filled in "Race tubes". Cladosporium cladosporoides was ino-culated and its growth rate was measured over 24 days. The results from the study clearly showed that air filters are a hostile habitat for fungi and bacteria as they appear unable to grow and do not survive very long as viable spores. A different amount of micro-organisms were found. However this seemed more likely due to other factors such as different filter collection efficiency than to any antimicrobial effect of the filter materials. The mycological differentiation showed that most of the identified fun-gal genera, respectively their spores and lysis products, are associated with allergic reacti-ons in humans and animals. The results underline the importance of keeping the filters of HVAC systems in a well de-signed and maintained state to minimize the growth of potentially allergenic and infectious micro-organisms and contamination of indoor air. The study clearly identifies the further need for investigations on the health implications from inhaled spores or fungal byproducts containing mycotoxins and the consequences of exposure to microbial lysis products such as ß-glucans and endotoxins.