LINEE GUIDA LEGIONELLOSI. Enrico Veschetti

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1 Convegno ECM LINEE GUIDA LEGIONELLOSI Roma, NOVEMBRE 2016 METODI DI PREVENZIONE E CONTROLLO Enrico Veschetti Istituto Superiore di Sanità. Dipartimento Ambiente e connessa prevenzione primaria

2 Condizioni che favoriscono la proliferazione di Legionella nelle reti idriche di distribuzione di acqua calda < 20 C stato di quiescenza C proliferazione > C inattivazione lenta > 60 C inattivazione rapida Ambiente aerobico Presenza di sedimenti, fanghi, scorie e materiali organici (fattori nutritivi) Formazione di biofilm

3 Strategie di prevenzione Corretta progettazione degli impianti Completa separazione tubazioni acqua calda-fredda; Doppia regolazione della temperatura al boiler Ispezionabilità degli impianti Assenza di tratti ciechi / ristagni d acqua Verifiche del sistema Periodiche visite ispettive Ricerca di zone stagnanti / intersezioni tra reti idriche Controllo della temperatura in punti rappresentativi Interventi sul sistema Regolari interventi di manutenzione dell impianto Pulizia periodica della rete (rimozione di biofilm, trattamenti anti-corrosivi)

4 Sinossi delle strategie di controllo Meccaniche Disincrostazione e rimozione del biofilm Prevenzione della corrosione Rimozione di rami morti e terminali ciechi Fisiche Filtrazione Autoflussaggio Trattamenti termici Irraggiamento UV Chimiche Clorazione Disinfezione con ClO 2 Ionizzazione Impiego di altri disinfettanti

5 Trattamenti fisici: filtrazione al punto d uso Procedura: Impiegata nei terminali dei reparti più a rischio (pazienti immunocompromessi) Sostituiti o rigenerati periodicamente Pro: Montaggio rapido Assenza di biocidi Membrana con pori da 0,2 µm Contro: Trattamento locale Tempo di vita breve (30 gg) Costoso Possibile retrocontaminazione della tubazione

6 Filtrazione al punto d uso

7 Filtri PoU: siti di applicazione Terapia intensiva Dialisi Ospedale Parto in acqua Cell factory

8 Trattamenti fisici: trattamenti termici Principio: Legionella è attiva a C (intervallo ottimale di crescita: C) Per temperature 50 C il tasso di sopravvivenza di Legionella decresce

9 Time (min) Trattamenti fisici: trattamenti termici Morte istantanea 90% inattivazione in 2 min 90% inattivazione in 2 hr % killing 100% killing Crescita di Legionella Stato di quiescienza Temperature ( C)

10 Trattamenti termici Shock termico o surriscaldamento periodico: Incremento della temperatura del boiler a C per un periodo di 3 gg Ciascun rubinetto viene aperto in sequenza per almeno 5 min La temperatura dell acqua nei punti distali deve essere 60 C Disinfezione termica (notturna) a C : Viene interdetta la miscelazione con acqua fredda all uscita del boiler La temperatura dell acqua circolante sale da C a 60 C per almeno 30 min durante la notte. Ciascun rubinetto deve raggiungere la temperatura di C entro 1 min dalla sua apertura.

11 Trattamenti termici: criticità Il biofilm e il calcare tendono a ridurre la temperatura in prossimità delle pareti (isolamento termico)

12 Trattamenti termici: criticità Distribuzione verticale Distribuzione orizzontale ai piani Mandata acqua calda Ricircolo acqua calda Centrale termica Risacaldamento dell acqua e sua disinfezione Le zone stagnanti (terminali ciechi, rami morti, utenze non utilizzate) non vengono trattate Sistema di distribuzione ACS ospedaliero

13 Trattamenti termici: pericolo scottature Temperatura C Tempo di esposizione (s) Adulti Bambini ( 5 anni) Disinfezione termica a C Shock termico Temperatura raccomandata ( C) Bidet 38 Lavandino 41 Doccia 41 Bagno 44

14 Trattamenti termici Shock termico Pro: Relativamente semplice da controllare e monitorare Nessun impiego di reagenti chimici Disinfezione termica Contro: Non eradica la colonizzazione Rischio di scottature Causano incrostazioni e corrosioni (dezincatura dell acciaio zincato) Difficile da implementare negli impianti datati

15 Trattamenti fisici: irraggiamento UV Principio: Inattiva io batteri dimerizzando la timina nel DNA (inibizione della replicazione) DIMER

16 Riparazione enzimetica dei danni UV Enzyme, e.g. photolyase DIMER DNA string Enzyme

17 Irragiamento UV irradiation: lampade Tipologia di lampade Pressione Potenza KW λ (nm) Bassa Media Bassa 0,04-0,10 Alta 0,16-0,28 Bassa 1,0-4,0 Alta 0,4-8, L acqua fluisce all interno di una camera contenente lampade UV

18 Spettri di assorbimento UV Spettro emissione lampada media pressione Emissione lampada bassa pressione

19 Log N Log N Effetto biocida dell irragiamento UV Lampade a BASSA pressione Lampade a MEDIA pressione

20 Dosaggio dell UV Dose Intensity Residence time La dose erogata può essere incrementata: Aumentando l intensità delle lampade Riducendo il flusso dell acqua

21 Irragiamento UV Pro: Relativamente facile da installare Nessun effetto sul sapore e la potabilità Nessun danno alle tubazioni Nessun effetto avverso in caso di sovradosaggio Contro: Trattamento locale Nessun effetto residuo (necessario shock termico o clorazione a monte) L efficacia è ridotta dalla torbidità (necessaria una prefiltrazione)

22 Trattamenti chimici: clorazione Principio: L acqua viene disinfettata con cloro impiegando uno dei seguenti reagenti: cloro gas, ipoclorito di sodio o ipoclorito di calcio granulare Reagenti: Cl 2 + H 2 O HOCl + H + + Cl - NaOCl + H HOCl + Na + + OH - 2 O HOCl H + + ClO -

23 Clorazione Meccanimo di inattivazione di Legionella: HClO penetra attraverso la membrana cellulare HClO reagisce con il sistema enzimatico (inibisce l ossidazione del glucosio) Effetto biocida: HClO > Cl 2 >> ClO - La concentyrazione reale di HClO dipende dal ph dell acqua (85 % a ph 6,5; <2% a ph 9,5)

24 Cloro richiesta Alcune specie (metalli, colfuri, bromuri, ecc.) riducono il cloro

25 Clorazione Iperclorazione shock: Aggiunta singola di cloro all acqua fredda di reintegro in modo da ottenere mg/l di cloro residuo libero nei punti distali. Al termine del tempo di contatto (rispettivamente 2-1 hrs) l acqua viene drenata. L impianto viene lavato con acqua fresca fino ad ottenere una concentrazione di cloro residuo pari a 0,5-1,0 mg/l. Clorazione continua: Aggiunta continua di cloro fino ad ottenere la concentrazione di 1-2 mg/l di cloro libero nei punti distali.

26 Clorazione Pro: Facile da implementare e monitorare Relativamente economica Temperature prossime a 45 C incrementano la sua efficacia Effetto residuo Contro: Causa corrosione dopo 5-6 anni di impiego Si decompone a temperature elevate (>60 C) Produce by-products Rischio chimico

27 Trattamenti chimici: disinfezione con biossido di cloro Principio: L acqua viene disinfettata con biossido di cloro aggiungendo in continuo all acqua calda il reagente prodotto da un generatore installato in sito. E necessaria una concentrazione residua di 0,5-0,8 mg/l di biossido di cloro per controllare Legionella. Meccanismo di inattivazione di Legionella: Interferisce con l apporto di maltosio Ossida le molecole biologiche

28 Generazione di biossido di cloro Dal clorato impiegando un agente riducengte a ph acido: 2 NaClO HCl 2 ClO 2 + Cl NaCl + 2 H 2 O 2 NaClO 3 + H 2 SO 4 + SO 2 2 ClO NaHSO 4 con acido cloridrico con anidride solforosa Altri possibili riducenti: Metanolo, H 2 O 2

29 Generazione di biossido di cloro Dal clorito: 2 NaClO 2 + NaOCl + 2 HCl 2 ClO NaCl + H 2 O 2 NaClO 2 + Cl 2 2 ClO NaCl 5 NaClO HCl 4 ClO NaCl + 2 H 2 O 2 NaClO H 2 O 2 ClO H 2 O + H 2 con ipoclorito con cloro con acido cloridrico per elettrolisi Biossido di cloro stabilizzato: Nome commerciale del clorito stabilizzato con H 2 O 2 a ph alcalino (con HCO 3 - o HPO 4 2- ). Immediatamente prima dell uso, si aggiunge un acido (es., acido citrico). Dopo alcuni minuti la soluzione viene diluita con acqua

30 Generazione in situ del biossido di cloro con sodio clorito e acido cloridrico Hot-water delivery Mixer Flowmeter Controller Analyzer Analyzer Water heater ClO 2 generator Steam heating Telecontrol Cold-water makeup Hot-water recirculation Pump

31 Generazione in situ del biossido di cloro con sodio clorito e acido cloridrico

32 Generazione in situ del biossido di cloro con sodio clorito e acido cloridrico Reazioni secondarie: 4 ClO H + 2 Cl O H 2 O 5 ClO H + 3 ClO Cl 2 + H 2 O 4 HClO 2 2 ClO 2 + HClO 3 + HCl + H 2 O By-products: ipoclorito e clorato clorito(dopo diluizione a ph neutro)

33 Effetto del ph sull attività del biossido di cloro chlorine dioxide chlorine bromine Il biossido di cloro mostra attività battericida anche a ph elevati

34 Disinfezione con biossido di cloro Pro: L acqua calda incrementa la sua efficacia Insensibile al ph Effetto residuo Scarsa produzione di TOX e inerte con l ammoniaca Meno aggressivo del cloro nei confronti di rame e acciaio Contro: Costoso Necessaria una continua manutenzione del generatore e degli analizzatori Causa corrosione ad elevati dosaggi Produce by-products (rischio di superamento del valore guida WHO di 0,7 mg/l per clorito e clorato) Rischio chimico Degradato dall UV

35 Trattamenti chimici: ionizzazione Principio: L acqua viene disinfettata con Cu +, Cu 2+ e Ag + rilasciati in continuo per elettrolisi da elettrodi immersi nell acqua corrente. Dosaggio consigliato: µg/l Cu, µg/l Ag. Meccanismo di inattivazione di Legionella: Gli ioni rame e argento sono agenti battericidi ben noti. Agiscono sulla parete cellulare alterandone la sua permeabilità Denaturano le proteine e si legano al DNA Interferiscono con il trasporto di elettroni

36 Generazione in sito di ioni rame e argento

37 Ionizzazione Pro: Semplice da implementare Relativamente economica Può operare a temperature più basse riducendo il pericolo di scottature Effetto residuo Contro: Richiede tempo prime di risultare efficace (12-18 mesi) E richiesto l addolcimento dell acqua Difficile il controllo del livello di argento (non può essere misurato in situ, nessun controllo a feedback) La durezza causa la precipitazione di calcare sulla superficie degli elettrodi ph>7,6 interferisce con l efficacia (precipitazione di Ag + ) Causa la corrosione di tubature in acciaio dolce Non appropriato per l acciaio zincato in quanto lo zinco riduce gli ioni argento Sviluppo di resistenza ai bassi dosaggi

38 Altre potenziali alternative Monoclorammina <3 mg/l richiede un maggior tempo di contatto ma è molto persistente può essere più efficace del cloro, soprattutto a ph più elevati richiede ulteriori verifiche Perossido di idrogeno 10 mg/l e ioni argento 10 µg/l al momento parziali conferme sperimentali Legionella ancora rivelabile a > 100 mg/l Ozonizzazione a 1-2 mg/l lavora bene anche a temperature basse e ph elevati ha un tempo di emivita molto breve (nessun effetto residuo) può danneggiare le tubazioni è pericoloso per la salute umana Acido peracetico mg/l per 30 min

39 Alcuni sottoprodotti di disinfezione (DBPs) Disinfettante cloro gas ipoclorito biossido di cloro ozono monoclorammina DBPs trialometani e alorganici trialometani e alorganici bromati clorati clorito clorato epossidi organici bromati nitrito e alorganici N-nitrosodimetilammina cloruro di cianogeno

40 Conclusioni Formazione Misure di controllo a barriere multiple Regolare manutenzione degli impianti Corretta progettazione degli impianti e dei successivi interventi di ampliamento