Convegno ECM LINEE GUIDA LEGIONELLOSI Roma, 10-11 NOVEMBRE 2016 METODI DI PREVENZIONE E CONTROLLO Enrico Veschetti Istituto Superiore di Sanità. Dipartimento Ambiente e connessa prevenzione primaria
Condizioni che favoriscono la proliferazione di Legionella nelle reti idriche di distribuzione di acqua calda < 20 C stato di quiescenza 20-45 C proliferazione > 45-60 C inattivazione lenta > 60 C inattivazione rapida Ambiente aerobico Presenza di sedimenti, fanghi, scorie e materiali organici (fattori nutritivi) Formazione di biofilm
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)
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
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
Filtrazione al punto d uso
Filtri PoU: siti di applicazione Terapia intensiva Dialisi Ospedale Parto in acqua Cell factory
Trattamenti fisici: trattamenti termici Principio: Legionella è attiva a 20-50 C (intervallo ottimale di crescita: 35-46 C) Per temperature 50 C il tasso di sopravvivenza di Legionella decresce
Time (min) Trattamenti fisici: trattamenti termici Morte istantanea 90% inattivazione in 2 min 90% inattivazione in 2 hr 120 90 90% killing 100% killing Crescita di Legionella 60 30 Stato di quiescienza 0 40 50 60 70 80 Temperature ( C)
Trattamenti termici Shock termico o surriscaldamento periodico: Incremento della temperatura del boiler a 70-80 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 55-60 C : Viene interdetta la miscelazione con acqua fredda all uscita del boiler La temperatura dell acqua circolante sale da 42-44 C a 60 C per almeno 30 min durante la notte. Ciascun rubinetto deve raggiungere la temperatura di 50-55 C entro 1 min dalla sua apertura.
Trattamenti termici: criticità Il biofilm e il calcare tendono a ridurre la temperatura in prossimità delle pareti (isolamento termico)
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
Trattamenti termici: pericolo scottature Temperatura C Tempo di esposizione (s) Adulti Bambini ( 5 anni) 50 300 150 55 30 10 60 5 1 65 2 0.5 70 1 - Disinfezione termica a 55-60 C Shock termico Temperatura raccomandata ( C) Bidet 38 Lavandino 41 Doccia 41 Bagno 44
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
Trattamenti fisici: irraggiamento UV Principio: Inattiva io batteri dimerizzando la timina nel DNA (inibizione della replicazione) DIMER
Riparazione enzimetica dei danni UV Enzyme, e.g. photolyase DIMER DNA string Enzyme
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 0,4-8,0 254 200-400 L acqua fluisce all interno di una camera contenente lampade UV
Spettri di assorbimento UV Spettro emissione lampada media pressione Emissione lampada bassa pressione
Log N Log N Effetto biocida dell irragiamento UV Lampade a BASSA pressione Lampade a MEDIA pressione
Dosaggio dell UV Dose Intensity Residence time La dose erogata può essere incrementata: Aumentando l intensità delle lampade Riducendo il flusso dell acqua
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)
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 -
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)
Cloro richiesta Alcune specie (metalli, colfuri, bromuri, ecc.) riducono il cloro
Clorazione Iperclorazione shock: Aggiunta singola di cloro all acqua fredda di reintegro in modo da ottenere 20-50 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.
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
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
Generazione di biossido di cloro Dal clorato impiegando un agente riducengte a ph acido: 2 NaClO 3 + 4 HCl 2 ClO 2 + Cl 2 + 2 NaCl + 2 H 2 O 2 NaClO 3 + H 2 SO 4 + SO 2 2 ClO 2 + 2 NaHSO 4 con acido cloridrico con anidride solforosa Altri possibili riducenti: Metanolo, H 2 O 2
Generazione di biossido di cloro Dal clorito: 2 NaClO 2 + NaOCl + 2 HCl 2 ClO 2 + 3 NaCl + H 2 O 2 NaClO 2 + Cl 2 2 ClO 2 + 2 NaCl 5 NaClO 2 + 4 HCl 4 ClO 2 + 5 NaCl + 2 H 2 O 2 NaClO 2 + 2 H 2 O 2 ClO 2 + 2 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
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
Generazione in situ del biossido di cloro con sodio clorito e acido cloridrico
Generazione in situ del biossido di cloro con sodio clorito e acido cloridrico Reazioni secondarie: 4 ClO 2 - + 4 H + 2 Cl 2 + 3 O 2 + 2 H 2 O 5 ClO 2 - + 2 H + 3 ClO 3 - + 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)
Effetto del ph sull attività del biossido di cloro chlorine dioxide chlorine bromine Il biossido di cloro mostra attività battericida anche a ph elevati
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
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: 200-400 µg/l Cu, 20-40 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
Generazione in sito di ioni rame e argento
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
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 50 1000 mg/l per 30 min
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
Conclusioni Formazione Misure di controllo a barriere multiple Regolare manutenzione degli impianti Corretta progettazione degli impianti e dei successivi interventi di ampliamento