Legionella. Hvordan spres legionellabakterier? Risikovurderinger. Vekst, spredning og smitte Jan Vilhelm Bakke, NTNU og Arbeidstilsynet

Transkript

1 Legionella Smittespredning, kartlegging, tiltak, prosjekteringsansvar, utførelse 18. November 2008, Oslo Hvordan spres legionellabakterier? Risikovurderinger Vekst, spredning og smitte Jan Vilhelm Bakke, NTNU og Arbeidstilsynet Legionella Grunnlag for risikovurderinger Hvordan foregår bakterieoverføringer? Forutsetninger for smitte og sykdom Virulens = evne til å skape sykdom, Hva er forutsetningene for at Legionella skal bli tilstrekkelig virulent til å gi sykdom? Mottakelighet Hva gjør en person mottakelig for smitte? Hvem er risikogruppene sårbare grupper? Kunnskapsunderlag for kartlegging og tiltak Nasjonalt Folkehelseinstitutt ( utarbeider miljømedisinske risikovurderinger og veiledninger med konkrete råd og anbefalinger, se Legionella eller Legionellose 1

2 Nytt regelverk for forebygging av legionellainfeksjoner er vedtatt og publisert i 2008 på søkeord: Legionella eller Legionellaveileder. Endringene i regelverket er: Forskrift om miljørettet helsevern, nytt kapittel med krav for å hindre spredning av legionella [1] Endringer i forskrift for badeanlegg, bassengbad og badstu [2] Midlertidig forskrift 12. juli 2005 er opphevet Tekst til ny veileder er publisert, men er enda ikke formelt ferdigstilt per november 2008 (?)[3]. 1. Forskrift om miljørettet helsevern. Helse- og omsorgsdepartementet Forskrift for badeanlegg, bassengbad og badstu m.v. Helse- og omsorgsdepartementet Forebygging av legionellasmitte en veiledning Legionella pneumophila - Gram-negative, aerobe staver (eller kokker, ikke vist), oftest 2-6 µm x 0,5 µm, årsak til Legionærsyken (legionellose eller pneumoni/ lungebetennelse). SEM, x 4,

3 Medical Encyclopedia: Legionærsyke organismen, Legionella Legionærsyken ble først beskrevet i 1976 etter utbrudd av fatal lungebetennelse i forbindelse med en Legionnærkongress I USA (veteraner). Organismen som var årsak til sykdommen fikk navnet Legionella pneumophila. Legg merke til intracellulær infeksjon. Bilde: fra US Centers for Disease Control and Prevention. Ca 50 arter beskrevet. 12 koblet til sykdom hos mennesker. Om lag 90% skyldes Legionella Pneumophila. Mange serogrupper (65?) av Legionella Pneumophila. Flest tilfelle er forbundet med serogruppe 1. Undergrupper av serogruppe 1 har varierende virulens. Undertyping for å identifisere spesifikke kilder for tiltak og eventuell rettslig oppfølging. Legionnaires disease. Pathogenicity and design considerations. Pennsylvania State University. 3

4 Legionellosesyklus Australian Institute of Refigeration Air Conditioning And Heating Legionella. Legionella, vekstbetingelser. Pennsylvania State University (US) 4

5 Infeksjonsvei for L. pneumophila. A: I miljøet er Legionella i stand til å gå inn i en viabel ( levende ) men ikke dyrkbar (VBNC) tilstand. Bakterien overlever i biofilm og vokser i alger og amøber (protozoer). B: Ved overføring via tekniske midler (dusj, boblebad, kjøletårn, scrubbere etc.) kan Legionella kolonisere menneskets luftveier. C: Etter opptak av makrofager formerer Legionella seg i vakuoler inne i denne. Til slutt frigjøres bakterien ved at vertscellen sprekker. (N: nucleus; L: lysosom). Michael Steinert, Ute Hentschel and Jörg Hacker Legionella pneumophila: an aquatic microbe goes astray. FEMS Microbiology Reviews Volume 26, Issue 2, June 2002, Pages Schema for L. pneumophila pathway in macrophages. Reproduced from: Swanson MS, Hammer BK, Legionella pneumophila pathogesesis: a fateful journey from amoebae to macrophages. Annu. Rev. Microbiol. 54: Fagosomet smelter ikke sammen med lysosomet slik at bakterien blir ødelagt, men danner derimot et beskyttet miljø for formering av Legionella pneumophila slik som i protozoer i naturen. 5

6 Protozo infisert med Legionella L. pneumophila overlever som en intracellulær parasitt i protozoer (som amøber og alger) og humane makrofager. Legionella Legionella pneumophila formerer seg her inne i en dyrket human human lungecelle (fibroblast). Multiple intracellulære basiller, også noen som deler seg, er synlig i lengde- og tverrsnitt. Transmisjon elektron mikroskopi. CDC/Dr. Edwin P. Ewing, Jr

7 Transmission electron micrographs of Hatmanella vermiformis (A and B) and WI-26 type I human alveolar epithelial cells (C and D) infected with L. pneumophila AA100 at 4 h (A and C) and 12 h (B and D) postinfection. The open arrows in panels A and C indicate RER-surrounded phagosomes, while the b's indicate bacteria. Note that the whole cell (B and D) becomes heavily infected with numerous bacteria (a few hundred to a thousand) by 18 h postinfection. Magnifications, 20,400 (A), 3,400 (B), 27,200 (C), 1,700 (D). Kwaik et al Legionella i installasjoner I vann med passende temperatur og når det er tilgang på næringsstoffer som ved ideelle forhold for Legionella i naturen: Kjøletårn og lignende installasjoner, inkludert våtskrubbere Dusj- og badeanlegg Kurbad, boblebad, spaanlegg Fontener Forstøverapparater for tilførsel av medisin gjennom luftveiene Tannlegeutstyr Drikkevann, spesielt varmt tappevann Ultralydbefuktere (brukt på frukt og grønnsakdisker) Mekaniske befuktere/vannforstøvere (skivebefuktere og lignende) Skjærevæsker (i verktøymaskiner for bearbeiding av metall) Høytrykkspyler (et mulig tilfelle, meldt FHI ) Luftebasseng i vannrenseanlegg? (Borregaard 2008) 7

8 Legionella og sykdom Luftveislidelser fra det banale til fatal lungebetennelse og systemsykdom Infeksjon/lungebetennelse smitter ikke person til person Dødelighet for innlagte på sykehus med lungebetennelse ( legionellose ) på 15-50% (selektert gruppe) Inkubasjonstid vanligvis 5-8, men inntil 2-20 dager Vanskelig å dyrke og diagnostisere, antagelig sterkt underdiagnostisert Pontiac feber er en ikke-infektiøs, influensalignende sykdom med full tilheling. Inkubasjonstid 4-66 timer. Den ligner luftfukterfeber, allergisk alveolitt og toksisk støvsyndrom (reaksjon på giftstoffer eller antigener) Legionella og risikofaktorer Kun varianter av L. pneumophila serogruppe 1er forbundet med epidemisk sykdom. Andre arter er ofte gitt navn etter stedet de ble funnet, for eksempel L. longbeachae og L. parisiensis. Tilstrekkelig antall bakterier av virulent type må forekomme i aerosolene til å medføre infeksjon Legionellose oppstår hyppigst hos personer som Er over 50 år gamle Er menn Er eller har vært røykere Har høyt alkoholforbruk eller Har medisinske tilstander eller behandling som svekker kroppens motstandsevne 8

9 Legionellose i Norge, meldt MSIS Legionellose meldt MSIS etter smittested. Smittested Norge Utlandet Ukjent Totalt Insidens i Norge, meldt MSIS, Tabell. Legionellosetilfeller meldt MSIS etter smittested. I 2005 ble det rapportert 60 tilfeller fra Østfold. Utbruddet i Stavanger 2001 ga 28 smittede hvorav 7 døde. Fredrikstad /Sarpsborg 2005 hadde 55 smittede hvorav 10 døde. Utbruddet sommeren 2008 i Østfold omfattet fem personer, fire menn og en kvinne år gamle, to med underliggende grunnsykdom. Alle innlagt, to døde, begge over 80 år, en med grunnsykdom. Det er ikke påvist noen sikker felles smittekilde. Fra tre pasienter ble bakteriene dyrket. De hadde samme bakteriestamme og samme stamme ble påvist i flere innretninger i Borregaards anlegg. Legionellose i Norge, meldt MSIS fra 1977 til 12. november 2008 < Kjønn Kvinne Mann Ukjent Totalt Samtlige Legionellosetilfeller meldt MSIS etter kjønn og alder. Halvparten var 60 år eller eldre, to tredeler var menn Totalt 9

10 Legionellose i Norge, meldt MSIS fra 1998 til 12. november 2008 Kjønn Kvinne Mann Ukjent Totalt Årstidsvariasjon Mai-avviket skyldes Borregaard 2005 Meldte legionelloser i Norge fordelt på måned (MSIS-statistikk) Januar Februar Mars April Mai Juni Juli August September Oktober November Desember 10

11 Utbrudd Stavanger 2001 Blystad H, Bjorlow E, Aavitsland P, Holm MJ. Outbreak of legionellosis in Stavanger, Norway final report. Alders- og kjønnsfordeling hos syke i utbruddet i Fredrikstad og Sarpsborg Mai 2005 ( ). Aldersgruppe Kvinner Menn Totalt Totalt

12 Utbruddet av Legionellose Fredrikstad/Sarpsborg Mai tilfelle, 52 diagnostisert på sykehuset Østfold i Fredrikstad, ti av disse pasientene døde Minst 39 av pasientene hadde underliggende sykdom Gjennomsnittsalder 69 år, median 66 år Den første ble syk 10. mai, siste 25. mai. Med inkubasjonstid 5-8 dager (mulig 2-20) var forløpet forenlig med en kilde som var aktiv fra om lag 7. mai og noen dager fremover. Folkehelsa (fhi.no): Når ble pasientene syke? Første sykdomsdag, smitte 2-10 dager tidligere, de fleste er da smittet i perioden mai. Smittekilden er ikke lenger aktiv. Oppdatert kl

13 Sverige: Legionella, alle år , rapporterte tilfelle/ Smittskyddsinstitutet.se 2005 Uppsala: Flere tilfelle av pasienter smittet på sykehuset fra dusjhoder, bl.a. på grunn av pålegg fra Yrkesinspeksjonen om tiltak mot fare for skolding. Maks temperatur var derfor 40 o C. Har Yrkesinspeksjonen skylda? Legionellose hva er reell forekomst? Luftveisplager kan ha mildt forløp og gå over uten behandling, men kan også gå over i alvorlig lungebetennelse og systemsykdom. 3-5% av innleggelser med lungebetennelse i Australia og USA lider av legionellose (Broadbent 1996, Marston et al 1997). Det tilsvarer 7 personer/ /år. Det tilsier ca 300 tilfelle årlig i Norge, 600 i Sverige. Hyppigst er antagelig udiagnostiserte enkelttilfeller, ofte hos terminale pasienter i sykehus(?). Muligens 20-30% i epidemier? Epidemier kan være oversett. I Sverige meldes tilfelle/år, i Norge 10 tilfelle i 1999 og 2000, 21 og 26 i 2002 og 2003, halvparten etter utenlandsopphold (Statens Smittskyddsinstitut, Nasjonalt Folkehelseinstitutt). Av de mellan personer i Sverige som varje år får lunginflammation i samhället (till skillnad mot sjukhussmittade) och läggs in på sjukhus räknar Statens Smittskyddsinstitut med att ca 2-5% är orsakade av legionellabakterier (dvs personer) tilfeller per år i Norge? 13

14 Legionella i installasjoner Legionella kan i følge litteraturen være hyppig og normalt til stede både i drikkevannsanlegg (20-40%) og i kjøletårn (opp til 40%) uten at det har vesentlig betydning for risiko. Det er ikke noe realistisk mål å utrydde Legionella i vannforsyningen. Unntak er spesielle situasjoner på sykehus med sterkt svekkede og mottakelige personer. Noen infiseres etter å ha aspirert drikkevann. Avgjørende for risiko er biomasse, biofilm og konsentrasjon av Legionella serotype 1 i clusters, biofilm eller inne i andre organismer i installasjoner som kan frigjøre aerosoler av dette materialet. Kimtall er god indikator på biomasse i installasjonene. Installasjonene må holdes rene!! Clive Broadbent. Guidance for the Control of Legionella. Reviewed by the South Australian Legionella Advisory Committee (Scott Cameron, David Cunliffe, Richard Bentham, Trevor Steele, John Ingham, Martyn Kirk). National Environmental Health Forum Monographs. Water Series No. 1. Department of Human Services, South Australia

15 Legionella og risikoforhold Størst risiko er kombinasjonen: vannkilde med temperatur o C, verst ved o C biofilm i installasjonene dannelse av kjelestein og andre avleiringer som skaper egnede biotoper for biologisk aktivitet i installasjonene aerosoldannelse fra kilden med spredning til omgivelsene Offentlige tilgjengelige boblebad regnes sammen med kjøletårn og våt-scrubbere (?) å høre til de tekniske installasjonene som gir størst smitterisiko 15

16 Legionellabakteriene kommer vanligvis inn i kjøletårn via nettvannet. Temperaturen i vannet i kjøletårn er vanligvis mellom 30 C og 35 C, og tilgangen på organisk materiale er god. Bakterien trives godt i biofilm, der næringstilgangen er god, og bakterien beskyttes der godt mot påvirkninger fra omgivelsene. Stor luftmengde og hastighet fører til at dråper slynges ut. Biomasse med Legionella kan fraktes opptil flere kilometer fra kjøletårnet inni vanndråper. Dråpefangere reduserer dette problemet. f 16

17 Kondens fra kjøletårn, Haukeland sykehus, Bergen Foto: Laila Årdal, YMA Over kjøletårn: aerosoldannelse, maks kapasitet fire tonn vann /time Foto: Laila Årdal, YMA 17

18 Damp, kondensater, tåkedannelse, fine vanndråper og aerosoler Avkast av luft nær metningspunkt for vanndamp danner kondensat (tåke, fine vanndråper) ved nedkjøling i kaldere uteluft. De er rene og helt ufarlig i seg selv, men kan gi lokale fuktskader. Aerosoler av vanndråper som ikke er fordampet fra kjøletårnet ( drift ) kan inneholde biologisk og kjemisk forurensning. Dråpefangere ( drifteliminators ) kan redusere dette til et minimum, fra opp til 1% ned til 0,002%. Kjøletårn og fordunstningskondensator. TU Betegnelsene åpne og lukkede kjøletårn er brukt. Det er angivelig hevdet fra faglig hold at de lukkede ikke er farlige. De representerer samme risiko! 18

19 Våtscrubber, prinsippskisse Prosessluften dras gjennom vanntåke fra høytrykks spraydyser, gjennom separator hvor vanndråper med støv skilles ut og resirkuleres vannreservoaret. Noe fordamper og forsvinner med avkastet særlig hvis prosessluften er varm. Forurensning fra prosessen fjernes jevnlig gjennom avløpet. Våtskrubberanlegg Spraytørke I på Borregaard cellulose tørker lignin med konsesjon for CO 2 på 6 MW installert effekt fra biogass og propan (SFT). SFTs krav oppfylles med avsluttende våt-skrubber-anlegg der støv fanges opp av en vanndusj. Temperaturen er ca 40 o C, lignin er organisk materiale. ( 19

20 Skrubber i spraytørkene. Rensetiltak for å redusere støvutslipp Lignin er tømmerets naturlige bindemiddel. Det kommer til Spraytørkene som tyktflytende væske med ca 50% vann. Den sprayes inn i et luftkammer med varm luft (2-300 grader). Vannet dampes ut, lignin i pulverform fanges opp og går videre til pakking. Renset avgassluft C Skrubberne fjerner de resterende partiklene i avgassen fra spraytørkene. Den vaskes gjennom en vannfilm før den slippes ut gjennom pipa. Væsken i skrubberne holder en temperatur på o C og blir gradvis byttet ut med klorert vann av drikkevannskvalitet. Videre drift av anleggene - Desinfeksjon. Rutiner for overvåkning, rengjøring og driftsforhold - Bred gjennomgang av fabrikkanlegget mht. utstyr, rutiner og tiltak - Gjennomgang ved tilsvarende anlegg utenfor Norge Avgassluft fra spraytørke 80 C Vifte Skrubber Dråpefanger Plater med vannfilm Spraydyser med vann Væske sirkuleres tilbake i prosessen (40-45 C) Spredningsberegninger av legionellasmitte Folkehelseinstituttet 20

21 Folkehelseinstituttets konklusjon Smitten kunne med stor sannsynlighet tilskrives skrubber ved Borregaard: Passer med at anlegget kan ha riktig temperatur, biofilm og spre aerosoler (små dråper) over store områder Passer med bosteds- og bevegelsesanalysene Passer med DNA-analysene Overraskende Aldri før utbrudd fra skrubber Rutinene ved anlegget var gode Kjente kilder til utbrudd Kilde: Folkehelseinstituttet Kjøletårn og liknende Boblebad Dusjer Tappekraner Luftfuktere Fontener Pustebehandlingsutstyr i sykehus Våtscrubbere ved visse vekstforhold! Ferskvann Vekst Vannsky Mennesker Biofilm C Stillstand 21

22 Lærdommer av Fredrikstadsaken Både lokale og sentrale helsemyndigheter gjorde godt arbeid i denne saken også Borregaard. Likevel er det påvist uakseptabel og elementær svikt i lokal drift av kjøletårn. Mange kommuner manglet oversikt. Det må sikres klare ansvarsforhold, bedre tilsyn og effektive sanksjoner på alle nivå. Miljørettet helsevern i kommunene må styrkes. Uavhengig, habilt tilsyn og faglig kompetanse må styrkes på regionalt nivå med miljømedisinsk kompetanse/tilbud ved helseforetakene og styrket teknisk hygienisk tilsyn fra statlig eller annet uavhengig nivå (Helsetilsyn/Fylkesmann oa). NRK : Kjøletårn på - hadde ikke fått med seg medieoppslagene Sent torsdag kveld ble anlegget i et uregistrert kjøletårn i Sarpsborg slått av. Kjøletårnet hadde vært avslått uten vedlikehold i lang tid, da det ble slått på igjen ved Påske. Kjøletårnet ligger sentralt i smitteområdet for Legionella. Det er gammelt, dårlig vedlikeholdt og renholdet var ikke bra. 22

23 One of the aeration ponds at the biological treatment plant at Borregaard Ind. Ltd. (Photo: FFI). Blatny et al. Sampling and identification of Legionella spp. at Borregaard Ind. Ltd. FFI 2007 Resultatene indikerer at legionella kan spres fra luftebassengene til luft nær biorenseanlegget til Borregaard. Legionella spp. ble påvist opp til 200 m fra luftebassengene i løpet av undersøkelsesperioden (Blatny et al Påvisning av Legionella spp. i luft ved Borregaard. FFI-rapport 2007/00560). Lærdommer av Fredrikstadsaken Tverrfaglige risikovurderinger av kjøletårn som underlag for hvordan risiko bør håndteres med tilstrekkelige fagressurser er nødvendig. Risiko-kostnad-nytte analyser av alternative tekniske løsninger for håndtering av overskuddsvarme med hensyn til både helse, miljø og energi (tørrkjøling, varmevekslere mot brønner, vann osv). Risikovurderinger av skrubbere og lignende installasjoner, identifisere behov og metoder for kartlegging og mulige tiltak. Overordnet samordning av helse-, miljø-, energi- og bygningssektorene. Jfr internasjonale råd gjennom mange år, bl.a. fra WHO. Dette for å løse konflikter mellom sektorene og fremme positive løsninger ved flerfaglig samarbeid og kunnskapsutvikling. 23

24 Våt og tørr kjøling Kjøletårn anvendes for å avgi overskuddsvarme til omgivelsene. Sammenlignet med tørr kjøling er de mer effektive, tar mindre plass, bruker mindre energi, kan lokaliseres lengre vekk fra kjølepunktet og støyer mindre. Tørrkjøling trenger mer luft, større vifter og større kompressorer, men er likevel mer lønnsom for mindre installasjoner fordi samlede kostnader til investering, drift og vedlikehold er lavere. Haukeland sykehus: Bygg for biologiske basalfag Kjøletårn eller tørrkjølertårn? 24

25 Tørrkjølere lager mer støy, bruker mer energi og tar mer plass Behov for tverr- og flerfaglig samarbeid! Nasjonalt tverr- og flerfaglig samarbeid om helhetlige løsninger er nødvendig! Også for å utvikle felles kunnskap om helse, miljø, energi og bærekraft. 25

26 Betydningen av vedlikehold kjøletårn er ikke drivhus! 26