KIINTEISTÖJEN VESIJÄRJESTELMIEN RISKINARVIOINTI JA -HALLINTA: LEGIONELLA-BAKTEERIN ESIINTYVYYS
Paul Streng Pro gradu -tutkielma Ympäristötiede Itä-Suomen yliopisto, ympäristö- ja biotieteiden laitos Toukokuu 2021
ITÄ-SUOMEN YLIOPISTO, Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta, Ympäristötiede
Paul Streng: Kiinteistöjen sisäisten vesijärjestelmien riskinarviointi ja -hallinta: Legionella- bakteerin esiintyvyys
Pro Gradu -tutkielma, 81 sivua, 3 liitettä (10 sivua)
Tutkielman ohjaajat: Eila Torvinen, yliopistonlehtori (UEF), FT, dosentti & Jarkko Rapala, neuvotteleva virkamies (STM), MMT, dosentti
Toukokuu 2021
___________________________________________________________________________
Avainsanat: aerosoli, kiinteistön vesijärjestelmä, Legionella, legionelloosi, lämmin käyttövesi riskinarviointi, talousvesi, veden lämpötila
TIIVISTELMÄ
Tutkimuksen tarkoitus oli selvittää legionellabakteerin esiintyvyys 21 julkisen terveydensuojelulain 13 §:n mukaisen valvontakohteen lämminvesilaitteistossa. Lisäksi oli tarkoitus arvioida tarkemmin neljän tutkimuskohteen vesijärjestelmissä esiintyviä taudinaiheuttajien kasvun mahdollistavia riskitekijöitä. Tutkimus tehtiin, jotta saataisiin tietoa legionellabakteerien esiintyvyydestä, toimivasta riskinarvioinnin toteutuksesta sekä lisättyä kiinteistön vesijärjestelmistä vastaavien tahojen legionellatietoisuutta. Työn tarpeellisuutta riskinarvioinnin kehittämisen osalta voidaan perustella uudelleenlaaditun juomavesidirektiivin ((EU 2020/2184) velvoittamalla kiinteistöjen vesijärjestelmiä koskevalla riskinarviointivelvollisuudella. Toisaalta legionellabakteerin aiheuttamien tautitapausten todennäköinen alidiagnosointi tukee tutkielman tavoitteita.
Kiinteistöjen vesilaitteistojen toimintaa ja mahdollisia vaikutuksia veden laatuun selvitettiin suorittamalla lämpötila sekä vapaan kloorin mittauksia. Riskinarviointiin osallistuneiden kohteiden vesilaitteistoille ominaiset riskitekijät puolestaan selvitettiin käyttämällä laatimaani kiinteistöjen vesijärjestelmien riskinarviointiin tarkoitettua tarkistuslistaa. Tarkistuslistan sisältämien riskitekijöiden riskitaso määritettiin kvalitatiivisella riskianalyysillä määrittämällä kullekin tekijälle todennäköisyys ja seuraus.
Tutkittujen 21 kohteen lämpimän käyttöveden näytteistä ei analyyseissä havaittu Legionella- suvun bakteereita. Lämpimän käyttöveden lämpötilat olivat kuitenkin osin riittämättömiä (<
50 oC) legionellan kasvun rajoittamiseksi. Kylmän talousveden lämpötilat puolestaan olivat riittäviä (<20 oC) ehkäisemään legionellan lisääntymisen. Kylmästä vedestä mitatun vapaan kloorin pitoisuudet olivat toisaalta taas riittämättömiä legionellan torjuntaan.
Kvalitatiivisen riskinarvioinnin mukaan neljässä riskinarvioidussa kohteessa oli useita tarkistuslistan mukaisia legionellan kasvua suosivia riskitekijöitä. Riskiä aiheuttivat eniten viipymiä ja lämpötilanmuutoksia sekä eri vesilaatujen sekoittumisen mahdollistavat LVI- tekniset ratkaisut. Riskitasot jakautuivat siten, että kohtalaisen riskitason riskitekijöitä arvioitiin olevan tarkastelluissa kohteissa eniten. On ilmeistä, että kiinteistöjen vesijärjestelmien ylläpitäjien tietoisuutta näistä tekijöistä pitää lisätä.
UNIVERSITY OF EASTERN FINLAND, Faculty of Science and Forestry, Environmental Science
Paul Streng : Risk assessment and management of Building Water Systems: Occurrence of Legionella bacterium.
Master’s thesis, 81 pages, 3 appendix (10 pages)
Supervisors: Eila Torvinen, University lecturer (UEF), PhD, docent & Jarkko Rapala, Senior adviser (STM), PhD, docent
May 2021
___________________________________________________________________________
Keywords: aerosol, building water systems, drinking water, hot water, Legionella, legionellosis, risk assessment, water temperature
ABSTRACT
The purpose of this study was to determine the occurence of Legionella bacteria in hot water distribution system of 21 studied sites. In addition, the risk factors for the growth of pathogens in building water systems of the four study sites were assessed in more detail. The study was conducted in order to obtain information on the occurence of Legionella bacteria and the effective way to use risk assessment. Furthermore, the aim was to increase the Legionella awareness of those who are responsible for water systems of the studied sites. The need for development of risk assessment can be justified by the obligation of the recast Drinking Water Directive to impose a risk assessment on water systems in buildings. On the other hand, the probable underdiagnosis of Legionella-caused infections supports the aims of this thesis.
The operation of the building water systems and the possible effects on the water quality were investigated by conducting temperature and free chlorine measurements. The risk factors specific to the building water systems of the sites that participated in the risk
assessment, were determined by using the risk assessment checklist. The risk level of the risk factors included in the checklist, were determined by qualitative risk analysis by estimating the probability and consequence for each factor.
Of the 21 hot water samples examined, no bacteria of the genus Legionella were detected in the analyzes. However, hot water temperatures were partially inadequate (<50oC) to inhibit Legionella growth. Cold water temperatures, in turn, were sufficient (<20oC) to prevent the proliferation of Legionella. On the other hand, concentrations of free chlorine measured from cold water were again insufficient to control Legionella.
According to the qualitative risk assessment, the four risk-assessed sites had several, mainly moderate risk causing risk factors, that favored the growth of Legionella. The most significant risks were posed by technical causes, which enabled water delays and temperature changes. It is obvious that persons responsible for water systems should be further informed about these risk factors.
ESIPUHE
Tässä Pro gradu -tutkielmassa selvitettiin legionellabakteerin esiintyvyyttä 21 kiinteistön lämpimässä käyttövesijärjestelmässä. Samalla arvioitiin legionellan lisääntymismahdollisuuksiin vaikuttavia riskitekijöitä kohdekiinteistöjen niin kylmän talousveden kuin lämpimän käyttöveden vesijärjestelmissä. Tutkimus toteutettiin osana Lahden kaupungin ympäristöterveydenhuollon terveysvalvonnan projektia.
Henkilökohtaisessa osuudessani täydensin selvitysten laajuutta neljän erilaisen terveysvalvonnan kohteen osalta suorittamalla niiden vesijärjestelmille perusteellisen ja kirjallisuuteen pohjautuvan riskinarvioinnin legionellabakteerin kasvu- ja menestymismahdollisuuksiin vaikuttaviin tekijöihin keskittyen. Riskinarvioinnin ohella tavoitteena oli kehittää vesijärjestelmien riskinarviointiin soveltuva riskinarvioinnin tarkastuslista, jota pystyisivät hyödyntämään niin kiinteistöjen omistajat kuin kunnan valvontaviranomaiset.
Erityiskiitokset haluan osoittaa sosiaali- ja terveysministeriön neuvottelevalle virkamiehelle Jarkko Rapalalle työhön liittyvästä koordinoinnista sekä muusta saamastani avusta. Haluan kiittää myös tutkielman ohjaajaa Eila Torvista kriittisestä, mutta kannustavasta ja kehittävästä palautteesta. Lisäksi kiitän Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen vesimikrobiologian ryhmää sekä riskinarvointeihin osallistuneita kiinteistöjen edustajia yhteistyöstä ja saamastani työhön liittyvästä avusta. Kiitokset ansaitsee myös Tuija Kaunisto työhön liittyvistä kommenteista sekä Lahden kaupungin ympäristöterveydenhuollon terveysvalvonta, joka mahdollisti osallistumiseni heidän yksikkökohtaiseen projektiinsa.
Kuopiossa 20.05.2021.
Paul Streng
MÄÄRITELMÄT
Aerosoli: Kiinteiden tai vesihiukkasten tiivistymä ilmassa tai muussa kaasussa.
Biofilmi: Orgaanisten molekyylien muodostama materiaalin pinnalle syntyvä mikrobirakenne.
ESGLI: ESCMID Study Group for Legionella Infections, Euroopan kliinisen mikrobiologian ja tartuntatautien yhteisön asettama eurooppalainen tutkimusryhmä legionellalle.
Erityinen vesilaitteisto: Muuhun kuin talousveden johtamiseen tarkoitettu vesilaitteisto.
Jakojohto: Vesijohto, joka palvelee kahta tai useampaa vesipistettä.
Kiinteistön vesijärjestelmä: Putkistot, putkivarusteet, laitteet liittimet ja muut vastaavat, jotka on asennettu sekä kiinteistön tonttisulun ja vesipisteiden väliin. Käytännössä kyse on kylmän talousveden tai lämpimän käyttöveden vesilaitteistosta, joihin voi olla liitettynä erityisiä vesilaitteistoja.
Kytkentäjohto: Vesijohto, jolla vesikaluste yhdistetään jakojohtoon.
Lämmin käyttövesi: Talousvedestä lämmitettyä muuhun kuin juotavaksi tai ruoanlaittoon tarkoitettua vettä.
NASEM: The National Academies of Sciences, Engineering and Medicine, Yhdysvaltojen kansallinen tiedeakatemia.
Pmy/l: Pesäkettä muodostavaa yksikköä per litra.
Riski: Vaaratilanteen todennäköisyyden ja sen seurausten vakavuuden yhdistelmä, jos vaara ja vaaratilanne toteutuvat ihmisten käyttöön tarkoitetun veden toimitusjärjestelmässä.
Talousvesi: Kylmä vesi, joka on tarkoitettu juomavedeksi, ruoan valmistukseen tai muihin kotitaloustarkoituksiin siten kuin terveydensuojelulaissa (763/1994) se määritellään. Lisäksi talousvesi täyttää sille sosiaali- ja terveysministeriön talousvesiasetuksessa (1325/2015) asettamat laatuvaatimukset.
Vesikaluste: Vedenottoon tarkoitettu laite, kuten hana, sekoitin tai vastaava.
Vesilaitteisto: Laitteisto talousveden ja lämpimän käyttöveden johtamista varten.
WHO: World Health Organization, Maailman terveysjärjestö.
SISÄLLYSLUETTELO
1. JOHDANTO ... 7
2. KIRJALLISUUSKATSAUS ... 8
2.1 KIINTEISTÖN VESIJÄRJESTELMÄ ... 8
2.2 KIINTEISTÖJEN VESIJÄRJESTELMIEN HYGIEENISYYTEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT ... 13
2.3 KIINTEISTÖJEN VESIJÄRJESTELMIEN HYGIEENISYYTTÄ KOSKEVA SÄÄNTELY JA OHJEISTUS ... 15
2.4 LEGIONELLA-BAKTEERI ... 19
2.5 LEGIONELLABAKTEERI KIINTEISTÖJEN VESIJÄRJESTELMISSÄ ... 21
2.6 LEGIONELLABAKTEERIN AIHEUTTAMAT TERVEYSVAIKUTUKSET ... 27
2.6.1 Legionellabakteerille altistuminen ... 27
2.6.2 Vaikutusmekanismit ... 28
2.6.3 Terveysvaikutukset ... 29
2.6.4 Tautitapaukset ja ilmaantuvuus ... 31
2.7 VESIJÄRJESTELMIEN RISKINARVIOINTI ... 34
2.8 VESIJÄRJESTELMIEN RISKINHALLINTATOIMENPITEET ... 36
3 TYÖN TAVOITTEET ... 40
4 AINEISTO JA MENETELMÄT ... 41
4.2 LEGIONELLANÄYTTEENOTTO JA -ANALYYSI SEKÄ MITTAUKSET ... 43
4.3 KIINTEISTÖJEN VESIJÄRJESTELMIEN KVALITATIIVINEN RISKINARVIOINTI ... 44
5 TULOKSET ... 48
5.1 LEGIONELLA-, LÄMPÖTILA- JA KLOORITULOKSET ... 48
5.2 KVALITATIIVINEN RISKINARVIOINTI ... 50
5.2.1 Riskinarvioinnin esiselvitys ... 50
5.2.2 Tarkistuslista ja riskimatriisi ... 51
6 TULOSTEN TARKASTELU ... 60
6.1 LEGIONELLA- , LÄMPÖTILA- JA KLOORITULOKSET ... 60
6.2 KVALITATIIVINEN RISKINARVIOINTI ... 62
6.3 TARKISTUSLISTAN TOIMIVISUUS, PUUTTEET JA KEHITYSKOHDAT ... 68
7 YHTEENVETO ... 70
LÄHDELUETTELO ... 72
LIITE I ESITIETOLOMAKE ... 1
LIITE II PROJEKTIKIRJE ... 1
LIITE III TARKISTUSLISTA ... 1
1. JOHDANTO
Legionella on ympäristöpatogeeneihin kuuluva gram-negatiivinen ja hyvin ympäristöstressitekijöitä, kuten happamuutta ja korkeaa lämpötilaa kestävä bakteerisuku. Sitä esiintyy kaikkialla ympäristössä, niin maaperässä kuin vesissä, mutta erityisen hyvin se pystyy lisääntymään terveyshaittaa aiheuttaviin pitoisuuksiin kiinteistöjen vesijärjestelmissä.
Legionellabakteerille altistutaan pääasiallisesti hengittämällä bakteereilla kontaminoituneita aerosoleja, mikä voi johtaa vakavaa keuhkokuumetta aiheuttavaan legioonalaistautiin lievempään tautimuotoon eli Pontiac-kuumeeseen. Se tunnistettiin ensi kertaa sen aiheutettua 182 tapauksen keuhkokuume-epidemian Philadelphian osavaltiossa Yhdysvalloissa vuonna 1976. Siitä lähtien tartuntatapaukset ovat olleet globaalisti nousussa, vaikka legionelloosin katsotaan edelleen olevan alidiagnosoitu tartuntatauti. Legionellabakteerin on katsottu aiheuttavan vesivälitteisistä taudinaiheuttajista merkittävimmän rasituksen terveydelle ainakin Yhdysvalloissa sekä Euroopassa, jossa havaittiin tähän mennessä suurimmat legionellasta johtuvat tapausmäärät vuonna 2018. (ECDC 2020; NASEM 2020; (EU) 2020/2184.)
Tutkielmassa käsiteltiin kiinteistöjen kylmän talousveden ja lämpimän käyttöveden vesijärjestelmiä legionellabakteerin kasvuympäristöinä. Työn tarve juontui uusittuun juomavesidirektiiviin ((EU 2020/2184) säädetystä jäsenmaiden valitsemien ensisijaisten kiinteistöjen omistajien velvollisuudesta tehdä rakennustensa vesijärjestelmille terveysperusteinen riskinarviointi. Legionellan pitoisuudelle asetettiin myös ensi kertaa toimenpideraja-arvo, joten legionellalle altistavien riskitekijöiden seuraamisesta ja pitoisuuksien seurannasta tulee yleistä Suomessakin. Tutkielmassa ei käsitelty tartuntalähteitä, kuten jäähdytys- tai jätevesijärjestelmiä tai muita vesijärjestelmiä, joita ei ole liitetty kiinteistön talousvesi- tai lämminvesijärjestelmään.
Tutkielman tavoitteena oli selvittää legionellabakteerin esiintyvyys tutkimuskohteiden lämpimän käyttöveden vesijärjestelmissä sekä arvioida neljässä tarkemmin tarkastellussa kohteessa legionellan esiintyvyyttä ja sen kasvun mahdollistavia riskitekijöitä niin kylmän talousveden kuin lämpimän käyttöveden vesijärjestelmissä. Lisäksi tarkoituksena oli kehittää kiinteistöjen vesijärjestelmien riskinarviointiin soveltuva tarkistuslista, jota vesijärjestelmien turvallisuudesta vastaavat voisivat käyttää omissa riskinarvioinneissaan.
2. KIRJALLISUUSKATSAUS
2.1 KIINTEISTÖN VESIJÄRJESTELMÄ
Kiinteistön vesijärjestelmillä tarkoitetaan kiinteistön kylmän talousveden tai lämpimän käyttöveden johtamiseen tarkoitettua keskus-, siirto- sekä pääteosien muodostamaa vesijärjestelmäkokonaisuutta ja siihen liitettyä erityistä vesilaitteistoa. Rakennuksen vesijärjestelmän keskusosat muodostuvat vesimittareista, venttiileistä, säiliöistä, lämmönsiirtimistä, varaajista sekä paineenkorotuspumpuista. Siirto-osat käsittävät puolestaan vesiputkistot ja muut veden tuonnin ja kierrätyksen putkistot. Pääteosilla taas tarkoitetaan vesikalusteita, kuten hanoja, suihkuja, wc-istuimia tai sekoittimia sekä muita vesipisteitä eli vesikalusteilla varustettuja vedenottopaikkoja. Vesilaitteistot on suunniteltava siten, että haitalliset ristiinvirtaukset kylmä- ja lämminvesilaitteiston sekä erityisten vesilaitteistojen välillä estetään. (Talotekniikkainfo 2020.)
Kylmävesijohdot on suunniteltava ja asennettava siten, että kylmävesilaitteistossa johdettavan veden lämpötila saa ympäristöministeriön vesi- ja viemärilaitteistoja koskevan asetuksen (YMa 1047/2017) 6 §:n mukaan olla korkeintaan 20 oC. Kylmävesilaitteistoon saa johtaa vastaavasti asetuksen 4 §:n mukaan vain talousveden laatuvaatimukset täyttävää vettä, eikä vesilaitteistoon johdettua vettä tarvitse pääsääntöisesti käsitellä kiinteistökohtaisesti. Toisin sanoen talousvesi johdetaan kiinteistön tuloventtiilille, jonka jälkeen on kulutuksen mittaava vesimittari. Vesimittarin jälkeen talousvesi johdetaan suoraan jakojohtoihin ja lopulta kytkentäjohtojen kautta vesikalusteille. Kiinteistön kylmävesilaitteisto voi sisältää vedenkäsittelylaitteiston sekä vesisäiliöitä. Usein talousvesi johdetaan kuitenkin rakennuksen vesikalusteille laadultaan sellaisena kuin se vesilaitokselta tulee. Rakennuskohtaiselle vedenkäsittelylle, kuten suodatukselle, kemikaalikäsittelylle tai pH-arvon säätämiselle voi kuitenkin olla tarvetta, jos vesilaitteistoon johdetaan vettä yksityisestä kaivosta tai muusta kiinteistökohtaisesta vedenottamosta. Lisäksi on huomattava Suomessa esiintyvät alueelliset ja pinta- ja pohjavesien laatuerot, jotka vaikuttavat niin kiinteistökohtaiseen vedenkäsittelytarpeeseen kuin suunnittelun aikaisiin päätöksiin materiaalivalintoja tehtäessä.
Vesilaitokselta tulevan liian alhaisen tai liian korkean verkostopaineen vuoksi vesilaitteistoon
voi olla myös tarpeen asentaa paineenkorotusasema tai paineenalennusventtiili, jotta liian iso paine ei lisää turhaa kulutusta tai rasita vesikalusteita. (Talotekniikkainfo 2020.)
Lämminvesilaitteisto on YMa (1047/2017) 6 §:n mukaan suunniteltava ja asennettava siten, että veden lämpötila on vähintään 55 oC, mutta korkeintaan 65 oC. Lämmin käyttövesi valmistetaan pääasiallisesti keskitetysti kiinteistössä. Lämpimän käyttöveden verkostoon kuuluu tyypillisesti lämmönsiirrin, käyttövesisäädin, lämpötila-anturi, kiertovesipumppu, erilaiset venttiilit, kuten pumppu-, säätö-, varo- sekä linjasulkuventtiilit ja kalustesulut. (Kuva 1; Kuva 2; Talotekniikkainfo 2020.) Lämmönsiirrin koostuu kahdesta lohkosta, jonka toisella puolella kiertää kaukolämpövesi, joka lämmittää toiseen lohkoon johdetun talousveden lämpimäksi käyttövedeksi suunnitteluarvon lämpötilaan. Veden lämpötilaa kontrolloidaan säätämällä kaukolämpöveden vesivirtaa säätöventtiilillä. Anturitekniikkaan perustuva automatiikka kasvattaa lämpimän veden kulutuksen yhteydessä vaihtimeen johdettujen nesteiden volyymia. (Seppänen & Seppänen 1998.) Kiertovesipumpun tehtävä on puolestaan ylläpitää lämpimän käyttöveden lämpötila vakiona kaikkialla lämminvesiverkostossa, jotta kaikista vesipisteistä saadaan lämmintä käyttövettä rakennuksen rakentamisvuotta vastaavien säädösten mukaisessa ajassa ja lämpötilassa (Talotekniikkainfo 2020). Lämpimän käyttöveden kiertojohto on nykyisen voimassa olevan ympäristöministeriön vesi- ja viemäriasetuksen (1047/2017) mukaan suunniteltava siten, ettei lämpötila laske missään verkoston osassa alle 55
oC. Kiertojohdon mitoituksen perusteena käytetään verkostossa syntyvää lämpöhäviöitä ja se suunnitellaan asennettavaksi vesikalusteiden läheisyyteen (Talotekniikkainfo 2020).
Kuva 1. Nykyaikainen kaukolämpöön perustuva lämmönjakokeskus, missä käyttövesi-, patterilämmitys sekä ilmastoinnin lämmityksestä vastaavat osat ovat samassa kokonaisuudessa, mutta erillisinä järjestelminään.
Kuva 2. Kytkentäkaavio kuvan 1 kaltaisesta nykyaikaisen lämmönjakopaketin lämpimän käyttöveden piiristä.
Kaaviossa esitetään, kuinka kaukolämpö kiertää piirissä ja lämmittää järjestelmään tuodun kylmän veden lämmönsiirtimessä (LS1) lämpimän käyttöveden asetusten vaatimaan lämpötilaan ennen sen johtamista vesikalusteisiin. Lämpimän käyttöveden kiertopumppu puolestaan pitää lämpötilan korkealla, jotta lämmintä käyttövettä on saatavilla vesikalusteista, kuten suihkuista ja hanoista, kun vedenkäyttäjä sitä tarvitsee.
Järjestelmän automatiikka vastaa lämpimän käyttöveden lämpötilan mittaamisesta, hälyttää sen muutoksista sekä korjaa lämpötilan sen laskettua asetusten vastaiseksi avaamalla säätöventtiilit ja päästämällä kaukolämpönestettä lisää lämmönsiirtimeen. Kaukolämpöputkiston vuotoja taas seurataan kaukolämmön saapuvan ja lähtevän nesteen välisellä paine-erolla. (AirExet 2021.)
Kiinteistöjen kylmä- ja lämminvesijohtoina käytetään nykyään pääsääntöisesti muoviputkia, kuten ristisilloitettua polyeteeni- (PEX) sekä kupari- ja komposiittiputkia. Vanhemmissa vesijärjestelmissä voi esiintyä myös sinkittyä terästä putki- tai vesisäiliöissä. Rakennusten ulkopuolisten kylmävesi- eli tonttijohtojen materiaalina käytetään muoviputkia, kuten kovia polyeteeni (PEH) -putkia, jotka asennetaan asennusputkeen. (Kekki ym. 2008.) Rakennuksissa näkyviin jäävät pinta-asenteiset kytkentäjohdot ovat yleensä kromattuja, muovitettuja tai haluttuun sävyyn maalattuja kupariputkia (Seppänen & Seppänen 1998). Muita veden kanssa kosketuksissa olevia materiaaleja ovat messinki, ruostumaton teräs, alumiini, emali ja monet muovit, kuten epoksimuovi (EP), lasikuituvahvisteinen muovi (GRP), polyamidi (PA), polypropeeni (PP), polytetrafluorietyleeni (PTFE) sekä erilaiset kumit, kuten nitriili- (NBR) ja eteenipropeenikumi (EPDM). Edellä mainituista materiaaleista valmistettuja tuotteita ovat liittimet, tiivisteet, suodattimet, hanat, vesisäiliöt, pinnoitteet, vesimittarit sekä pumput. Lisäksi eri putkille sovelletaan erilaisia liitostapoja ja esimerkiksi juotosliitoksissa käytetään tinaa (Sn), fosforia (P), kuparia (Cu) sekä hopeaa (Ag). (Kekki ym. 2007.) Materiaalien laajan kirjon vuoksi veden kanssa kosketuksissa olevien materiaalien valinnassa tulisi YMa (1047/2017) 4
§:n mukaan huomioida vesilaitteistoon johdettavan veden laatu, jotta vältytään materiaalien korroosiolta. Toisaalta on huomattava, vaikka sosiaali- ja terveysministeriön asetuksen talousveden laatuvaatimuksista ja valvontatutkimuksista (STMa 1325/2015, talousvesiasetus) mukaan vesi ei saa olla syövyttävää. Kaikille syövyttävyyteen vaikuttaville tekijöille, kuten alkaliteetille ei kuitenkaan ole asetettu edes laatutasoa asetuksessa.
Rakennustyyppi ja toiminnan luonne voivat sisältää erilaisia riskejä vesijärjestelmissä johdettavan veden laadulle. Mikrobikasvuston esiintymiseen vesilaitteistoissa vaikuttavat rakennuksen koko, vesilaitteistoon johdettavan veden laatu, vesijärjestelmän monimutkaisuus, ikä ja teknisesti monimutkaiset ratkaisut, kuten pitkät ja useasti haaroittuvat putkilinjat tai vesijohtojen kohdat, joissa vesi virtaa vain vähän tai ei lainkaan. Myös lämpimän käyttöveden kierron virtaaman riittävyys voi aiheuttaa lämpimän käyttöveden lämpötilakontrollille haasteita, jos kiertojohdot ovat liian pitkiä tai niiden määrää ei ole mitoitettu riittäväksi rakennuksen koko ja vesikalusteiden määrä huomioiden. Lisäksi kiinteistön toiminnan kausiluonteisuudesta aiheutuu laajempia veden käyttökatkoksia, mikä johtaa veden seisoiseen ja sen mahdolliseen laadun heikkenemiseen. (WHO 2011.)
Kiinteistöjen vesijärjestelmät saattavat sisältää erityisiä vesilaitteistoja kuten uima- allasvesilaitteistoja, sammutusvesilaitteistoja tai muita vastaavia kylmä- ja lämminvesijärjestelmistä erillisiä olevia kokonaisuuksia, joista voi aiheutua haitallisia ristiinvirtauksia teknisten suunnittelu- tai asennusvirheiden sekä tuoterikkojen vuoksi (WHO 2011). Esimerkiksi allasvesilaitteiston täyttöön ja korvausvedeksi käytetään yleensä talousvettä, mutta laitteistot tulee suunnitella erillisiksi järjestelmiksi, jotta vedet eivät pääse sekoittumaan keskenään (Valvira 2017). Talousveden ja erityisen vesilaitteiston veden sekoittuminen ehkäistään suunnittelustandardin (SFS-EN 1717) mukaisella takaisinimusuojauksella, kuten ilmavälillä, yksisuunta- tai tyhjöventtiilillä, joilla siis ehkäistään veden takaisinimeytyminen esim. uima-allaslaitteistosta talousvesilaitteistoon (Kuva 3). Lisäksi erityinen vesilaitteisto tulee merkitä selkeästi, jotta laitteiston osia ei sekoiteta rakennuksen vesilaitteistoon. (Talotekniikkainfo 2020.)
Kuva 3. Vesilaitokselta tulevan veden ohjaaminen erityisen vesilaitteiston käyttöön on tehtävä käyttämällä lainsäädännön edellyttämää takaisinimusuojausta, jotta vältytään talousveden ja muun kuin talousveden sekoittumiselta. Kuvassa esitetään, kuinka talousvesilaitteiston ja muualta kuin yleiseltä vesilaitokselta tulevan erityiseen vesilaitteistoon johdetun veden sekoittuminen estetään 50 mm ilmavälillä. (Talotekniikkainfo 2020.)
2.2 KIINTEISTÖJEN VESIJÄRJESTELMIEN HYGIEENISYYTEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT
Kiinteistöjen vesijärjestelmissä johdettavan veden laatuun vaikuttaa haitallisesti monet tekijät, kuten lämpötila, pH, alkaliteetti, kemikaalit, kovuus, orgaanisen ja epäorgaanisen aineen määrä, biofilmin ja muiden mikrobien esiintyvyys, verkoston hydrauliset olosuhteet, kuten veden seisominen tai heikko virtaus, paineenvaihtelut sekä putkistovuodot. Mikrobien lisääntymisen kannalta oleellisia muuttujia ovat assimiloituva orgaaninen hiili (assimilable organic carbon, AOC) ja mikrobeille käyttökelpoinen fosfori (microbial available phosphorus, MAP), joiden korkea pitoisuus mahdollistaa mikrobien lisääntymisen. Happi taas vaikuttaa keskeisesti biofilmeissä elävään lajistoon. Laatuun vaikuttavat keskeisesti myös veden kanssa kosketuksissa olevat materiaalit ja veden tekninen laatu eli syövyttävyyteen vaikuttavat muuttujat, kuten veden happi- ja hiilidioksidipitoisuus, kalsium, kloridi, sulfaatti ja edellä mainitut pH-arvo sekä alkaliteetti. (Kekki ym. 2008.) Lisäksi veden laatuun voi vaikuttaa epäasianmukaiset ristikytkennät, jolloin laatuvaatimuksiltaan huonompilaatuista vettä voi sekoittua laadultaan parempaan veteen. Toisaalta keskeistä on kiinteistön vesilaitteistoon johdettavan veden laatu sekä huoltohenkilökunnan tekemät huolto- ja kunnossapitotoimenpiteet. (WHO 2011; ESGLI 2017.)
Seisovassa vedessä desinfektiokemikaalipitoisuus sekä lämpötila ovat matalampia, orgaanisen aineen pitoisuus on korkeampi ja liuenneen hapen pitoisuus puolestaan matalampi. Lisäksi viipymien on todettu muuttavan veden mikrobiyhteisön koostumusta ja lisäävän muun muassa alkueläinten määrää. (NASEM 2020.) Toisaalta hydraulisten olosuhteiden ja veden kanssa kosketuksissa olevien materiaalien on katsottu vaikuttavan veden laatua heikentävästi.
Kuluman ja sähkökemialliseen veden ja materiaalin vuorovaikutusilmiöön perustuvan tai mikrobitoiminnan kiihdyttämän korroosion myötä putkimateriaalien sisäpinta saattaa karhentua, jolloin ravinnerikkaan biofilmin kasvu mahdollistuu, mikä edelleen heikentää vedenlaatua. Biofilmi on vesijärjestelmän mikrobikasvuston kannalta keskeinen tekijä, koska se suojaa mikrobeja lämpötilamuutoksilta, hankalilta virtauksilta sekä kemikaaleilta. (Surman- Lee ym. 2007.) Toisaalta orgaaninen aines saattaa kerääntyä vesijohtojen pinnoille kerrostumiksi tai sakaksi, joka lähtee liikkeelle paineen vaihtelun seurauksena (WHO 2011).
Virtausnopeus saattaa aiheuttaa myös materiaalin eroosiokorroosiota. Lämpötila puolestaan vaikuttaa materiaalien liukenemiseen, syöpymiseen sekä vesijärjestelmässä vallitsevaan
mikrobiologiseen aktiivisuuteen. (Kekki ym. 2008.) Inkinen ym. (2014) havaitsivatkin tutkimassaan kylmävesijärjestelmässä viikonlopun ajan seisseessä vedessä suuremman kokonaismikrobipitoisuuden ja elinkykyisten mikrobien biomassan lämminvesijärjestelmässä johdettuun veteen verrattuna.
Veden kanssa kosketuksissa olevilla materiaaleilla, kuten liittimillä, tiivisteillä, putkimateriaaleilla ja vesikalusteilla voi olla erilaisia vaikutuksia järjestelmässä johdettavan veden laatuun. Joustavista synteettisistä materiaaleista, kuten putkista tai putkiyhteistä voi liueta orgaanista hiiltä, mikä lisää bakteerien kasvun lisäksi biofilmien muodostumista. (Neu
& Hammes 2020.) Juotokset ja muut liitosmateriaalit voivat vapauttaa veteen monia eri kemikaaleja ja metalleja, kuten rautaa, kuparia ja benzo(a)pyreeniä. Orgaanisia kemikaaleja voi liueta myös liimoista, liukasteista ja orgaanisista pinnoitteista. (WHO 2011; Kaunisto 2013). Lisäksi on todettu, että eri materiaalien pinnoilla esiintyy koostumukseltaan erilaisia mikrobiyhteisöjä ja eri pitoisuuksilla siten, että korkein mikrobiologinen monimuotoisuus on havaittu ruostumattoman teräksen pinnalta ja vastaavasti matalin kuparin pinnalta (Learbuch ym. 2021). Eri metallisten materiaalien, kuten kuparin ja messingin toisiinsa liittämisen on taas havaittu mahdollisesti edistävän galvaanisen korroosion ja vesivälitteisten patogeenien kasvuun vaikuttavien tekijöiden pitoisuuksien, kuten ravinnepitoisuuksien muutosta (Cullom ym. 2020). Materiaaleista liukenevat aineet voivat siis suoraan vaikuttaa veden terveydelliseen, kemialliseen sekä tekniseen laatuun. Toisaalta veden kanssa kosketuksissa olevien materiaalien pinta-alan ja vaikutusajan on katsottu olevan keskeisessä roolissa veden ja materiaalien välisessä vuorovaikutusilmiössä. (Kekki ym. 2008.)
Ristisilloitetuista polyeteeni (PEX) -putkista voi liueta veteen haihtuvia orgaanisia (VOC) - yhdisteitä, kuten metyyli-tert-butyylieetteriä (MTBE), etyyli-tert-butyylieetteriä (ETBE), tert- amyylimetyylieetteriä (TAME), tert-butyylialkoholia (TBA) sekä erilaisia materiaalin valmistukseen käytettyjä antioksidanttien hajoamistuotteita. Kemikaalien liukenemisen on katsottu olevan voimakkaampaa materiaalien käyttöönoton alkuvaiheessa. (Kaunisto ym.
2017.) Toisaalta Lehtola ym. (2004) ja Inkinen ym. (2014) ovat havainneet PEX-putkista liuenneen käyttöönoton alkuvaiheiden aikana myös mikrobeille käyttökelpoista hiiltä ja fosforia. Virtausnopeuden ja veden lämpötilan kasvun on puolestaan todettu vauhdittavan kemikaalien ja orgaanisen hiilen liukenemista. Edellä mainitut yhdisteet TBA:ta lukuun
ottamatta voivat aiheuttaa haju- tai makuhaittaa kullekin ominaisilla pitoisuuksilla, mutta niiden ei ole todettu olevan juodun veden välityksellä toksisia ihmisille. Tert-butyylialkoholille ei siis tunneta haju- tai makukynnystä talousvedessä, mutta sen tiedetään puolestaan olevan mahdollisesti toksinen munuaisille. (Kaunisto ym. 2017.) Monikerrosmuovi- eli komposiittiputket ovat käytännössä kahden polyeteenikerroksen putkirakenteita, joiden välissä on alumiinikerros ja jotka ovat liitetty erikoisliimalla toisiinsa. Niiden vaikutus veden laatuun on siis samankaltainen kuin polyeteeniputkilla. Sinkitystä teräsmateriaalista taas voi liueta veteen korroosiotuotteiden lisäksi sinkkiä. (Kekki ym. 2008.)
Kupariputkista voi liueta kuparia veteen pehmeässä, happamassa ja hiilidioksidia sisältävässä vedessä (Kekki ym. 2008). Uuden kuparipinnan on puolestaan todettu materiaalien käyttöönoton alkuvaiheessa hidastavan biofilmin kasvua (Cullom ym. 2020). Toisaalta kuparin on todettu olevan resistentimpi mikrobien kolonisaatiolle kuin synteettisten materiaalien (Surman-Lee ym. 2007). Veden kanssa kosketuksissa olevaa kuparin ja sinkin sekä osin lyijyn seosta eli messinkiä puolestaan käytetään vesijärjestelmien liittimissä ja venttiileissä. Kaksi yleisintä messingin vauriotyyppiä ovat jännityskorroosio ja sinkinkato. Messinkiosista voi liueta vaurion seurauksena sinkin lisäksi lyijyä. Liukoisuus tulee kuitenkin testata materiaalien tyyppihyväksyntämenettelyssä, joten liukoisuuden ja kestävyyden ei pitäisi muodostaa terveyshaittaa. (Kaunisto 2010.) Inkinen ym. (2014) havaitsivat tutkimuksessaan korkeimmat veden lyijypitoisuudet ensimmäisen muutaman viikon aikana vesijärjestelmän käyttöönotosta.
Toisaalta kromatuista messinkiosista voi liueta veteen myös nikkeliä. (Kaunisto 2010; Inkinen ym. 2014).
2.3 KIINTEISTÖJEN VESIJÄRJESTELMIEN HYGIEENISYYTTÄ KOSKEVA SÄÄNTELY JA OHJEISTUS
Vesijärjestelmien hygieenisyyttä säännellään sosiaali- ja terveysministeriön (STM), ympäristöministeriön (YM) sekä maa- ja metsätalousministeriön (MMM) hallinnonaloilta.
Terveydensuojelulaissa (763/1994) ja sen nojalla säädetyissä sosiaali- ja terveysministeriön talousvettä koskevissa asetuksissa (1325/2015, 401/2001) sekä sosiaali- ja terveysministeriön asetuksessa asunnon ja muun oleskelutilan terveydellisistä olosuhteista sekä ulkopuolisten asiantuntijoiden pätevyysvaatimuksista (545/2015, asumisterveysasetus) säädetään
talousveden laadusta, kiinteistöjen vesijärjestelmien hygieenisyydestä ja vastuutahoista terveellisen ja muutoin turvallisen veden johtamisesta kiinteistöjen vesilaitteistoissa.
Talousvettä koskevassa lainsäädännössä säädetään talousveden laatuvaatimuksien ja - tavoitteiden lisäksi kiinteistön vesilaitteistosta aiheutuvasta poikkeamasta (1325/2015 18 a §) sekä siitä mahdollisesti aiheutuvasta terveyshaitan poistamisesta. Asumisterveysasetuksen 7
§:ssä säädetään terveysperusteisesti lämpimän käyttöveden lämpötilarajoista.
Ympäristöministeriön laatimassa maankäyttö- ja rakennuslaissa (132/1999) määritellään rakentamisen yleisistä edellytyksistä ja lain 117 c §:n mukaisesta rakentamisen terveellisyydestä sekä lain 120 §:ssä erityissuunnittelijan velvollisuudesta huomioida kiinteistön vesilaitteistoon johdetun veden laatu. Lisäksi YM säätää maankäyttö- ja rakennuslain nojalla asetustasolla rakennusten vesi- ja viemärilaitteistoista (1047/2017) sekä veden kanssa kosketuksissa olevien materiaalien teknisistä ja hygieenisistä vaatimuksista (475/2018, 476/2018, 477/2019, 480/2019, 481/2019, 482/2019, 499/2019, 500/2019, 1044/2020, 1112/2020). Ympäristöministeriön teknisiä ja hygieenisiä vaatimuksia koskevissa asetuksissa todetaan, että talousveden kanssa kosketuksissa olevasta materiaalista ei saa siirtyä veteen terveydelle haitallisia aineita eivätkä ne saa heikentää veden laatua tai mahdollistaa terveydelle haitallisten mikrobien kasvua. Toisin sanoen asetuksissa säädetään, että veden kanssa kosketuksissa käytettävien materiaalien on sovelluttava talousvesikäyttöön.
Asetuksissa säädetään eri materiaaleja koskevia vaatimuksia materiaalien liukenemisen, lujuuden ja paineenkeston, korroosionkestävyyden, rakenteen ja mittojen, virtaamien, merkintöjen sekä käyttöominaisuuksien osalta. Toisaalta yhteisten Euroopan tasoisten harmonisoitujen rakennustuotestandardien ja teknisten arviointien puute on edellyttänyt kansallista rakennustuotteiden kelpoisuuden osoittamista esimerkiksi tyyppihyväksynnän avulla (Kaunisto 2017). Tyyppihyväksyntää varten YM on säätänyt lain eräiden rakennustuotteiden tuotehyväksynnästä (954/2012) nojalla tyyppihyväksyntäasetuksia (1/18, 2/18, 1/19, 2/19, 3/19, 4/19, 5/19, 6/19, 7/19, 8/19, 1/20, 2/20) jo edellä mainituissa asetuksissa säädettäville veden kanssa kosketuksissa oleville rakennustuotteille. Tyyppihyväksyntää koskevat tekijät, kuten kelpoisuus talousveden johtamiseen tulee näiden tyyppihyväksyntäasetusten mukaan testata akkreditoidussa testauslaboratoriossa.
Maa- ja metsätalousministeriön hallinnonalaan kuuluvassa vesihuoltolaissa (119/2001) säädetään kiinteistön vesi- ja viemärilaitteiston liittämisestä vesihuoltolaitoksen verkostoon, siihen liittyvistä vastuukysymyksistä sekä kiinteistön vesihuoltolaitteiston suunnittelusta, rakentamisesta, kunnossapidosta ja käytöstä. Vesihuoltolain 13 §:n mukaan kiinteistön omistajan vastuu veden laadusta alkaa kiinteistön vesihuoltolaitteiston ja vesilaitoksen vesijohtoverkoston liittämiskohdasta. Lain 13 §:n 1 mom. mukaan kiinteistön vesilaitteiston yhteensopivuus tulisikin varmistaa vesihuoltolaitoksen laitteiston kanssa.
Säädösten lisäksi ministeriöt ja niiden alaiset viranomaistahot sekä keskusjärjestöt laativat ohjeistusta ja suunnitteluohjeita. Talousveteen ja asumisterveyteen liittyvät soveltamisohjeet laatii sosiaali- ja terveysalan lupa- ja valvontavirasto (Valvira). Ympäristöministeriön vesi- ja viemärilaitteistoja koskevan asetuksen taustaa ja sisältöä taas avataan taloteknisen teollisuus ja kauppa ry:n (Talteka) laatimassa vesi- ja viemärilaitteistot -oppaassa (Talotekniikkainfo 2020).
Lisäksi on huomattava, että eri vuosina rakennettujen rakennuksien vesijärjestelmiä koskee eri aikakausien rakentamismääräykset ja -ohjeet (Sisäasiainministeriö RakMk D1 1976, YM RakMk D1 1987, YM RakMk D1 2007), jotka ovat sallineet tällä hetkellä voimassa olevan YMa (1047/2017) lainsäädännön vastaisia teknisiä ratkaisuja. Eri määräysten aikana rakennettuja tai saneerattuja vesijärjestelmiä koskevat myös erilaiset lämpötilan minimi- ja maksimiarvot ja niiden odotusajat.
Legionella on tärkein kiinteistöjen vesijärjestelmien kautta tauteja aiheuttava patogeeni ja legionellapitoisuuksille on ollut Euroopan tasoisia kuin maakohtaisiakin suosituksellisia raja- arvoja niin käyttö- kuin allasvesille (Cunliffe 2007; ESGLI 2017). Nyt uusitussa Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivissä ((EU) 2020/2184, juomavesidirektiivi) ihmisten käyttöön tarkoitetun veden laadusta säädetään legionellabakteereille ensi kertaa talousvettä sekä lämpimän käyttöveden laatua koskeva toimenpideraja-arvo. Direktiivin mukainen 1000 pmy/l raja-arvo koskee kaikkien Legionella-lajien yhteenlaskettua pitoisuutta. Direktiivi tuo lisäksi EU:n jäsenmaille velvoitteita kiinteistöjen vesijärjestelmiä koskevaan riskinarviointiin, jonka mukaan jäsenmaiden on varmistuttava, että ensisijaisiksi prioriteettikiinteistöiksi katsotut kohteet varmistavat käyttämiensä vesijärjestelmien terveellisyyden ja turvallisuuden suhteessa vesikalusteelta saatavan veden laatuun. Ensisijaisia tiloja ovat esimerkiksi sairaalat, vanhainkodit, päiväkodit sekä oppilaitokset ja majoitustilat. Riskinarvioinnin avulla on
tarkoitus selvittää, voiko kiinteistöjen vesijärjestelmistä, kuten teknisistä toteutuksista, vesilaitteistoissa käytetyistä materiaaleista tai muusta, kuten vesijärjestelmille tehtyjen huoltotoimenpiteiden riittämättömyydestä, aiheutua terveyshaittaan johtavaa veden laadun heikkenemistä. Riskinarvioinnin ja sen pohjalta tehtävän seurannan lisäksi uudessa juomavesidirektiivissä säädetään talousveden kanssa kosketuksissa olevien materiaalien hygieenisistä vaatimuksista. Tällä sääntelyllä on suora yhteys vesilaitteistoissa johdettavan veden laatuun ja täten myös legionellabakteerin esiintyvyyteen. (Rapala 2020.)
Juomavesidirektiivin 7 artiklan 6-kohdan mukaan kiinteistön vesijärjestelmän riskinarviointi on tehtävä ensimmäisen kerran viimeistään 12. päivänä tammikuuta 2029. Lisäksi riskinarviointi on toistettava kuuden vuoden välein ja siihen sekä riskinhallintatoimenpiteisiin liittyvät tiedot on tarvittaessa päivitettävä. Direktiviin 10 artiklan 3-kohdan mukaan jäsenvaltioiden on legionellabakteerin esiintyvyyden ehkäisemiseksi varmistettava, että julkisten ja yksityisten tilojen omistajia kannustetaan toteuttamaan vesijärjestelmien riskinarviointi sekä tiedotetaan toimenpiteistä riskin poistamiseksi tai vähentämiseksi. Lisäksi tulisi edistää putkiasentajien ja muiden vesijärjestelmien kanssa tekemisissä olevien toimihenkilöiden koulutusta sekä varmistaa, että legionellan osalta toteutetaan toimivia ja riskiin suhteutettuja valvonta- ja hallintatoimenpiteitä.
Seurannan osalta todetaan 10 artiklan 1-kohdan a-alakohdassa, että legionellapitoisuus tulisi todentaa tiloissa, joissa on havaittu riskinarvioinnin perusteella erityisiä veden laatuun ja ihmisten terveyteen liittyviä riskejä. Direktiivin liitteen I D-osan mukaan riskinhallintatoimia voitaisiin harkita tautitapausten yhteydessä, vaikka legionellapitoisuus olisi alle toimenpiderajan. Tällöin olisi kuitenkin vahvistettava tartunnan lähde sekä yksilöitävä Legionella-laji. Direktiivin liitteen II D-osan mukaan näytteenotto olisi taas otettava epäillystä legionellabakteerin runsaan lisääntymisen riskikohdista, altistumista edustavista kohdista tai molemmista. Näytteenotosta todetaan, että jäsenmaiden olisi vahvistettava legionellabakteeria koskevat näytteenottomenetelmien suuntaviivat. ((EU) 2020/2184.)
2.4 LEGIONELLA-BAKTEERI
Legionella on γ-proteobakteereihin kuuluva bakteerisuku, jonka bakteerilajit ovat gram- negatiivisia ja fakultatiivisesti aerobisia, morfologialtaan siimamaisia 0,3 –0,9 μm leveitä ja 2 –20 μm:n pituisia sauvabakteereita (Pine ym. 1979). Ne tuottavat tietyille antibiooteille, kuten penisilliinille vastustuskykyistä beetalaktamaasia sekä useita potentiaalisesti sytotoksisia entsyymejä, kuten eksoproteaaseja, nukleaaseja ja lipaaseja sekä fosfataasia (Lyytikäinen ym.
2018). Legionellabakteerit selviät monenlaisissa ympäristöissä niin luonnonvesissä ja maaperässä kuin ihmisten rakentamissa ympäristöissä, kuten rakennusten vesijärjestelmissä.
Legionellabakteerilajeja on tämänhetkisen tiedon mukaan yli 60 nimettynä. Lajit muodostavat tämän lisäksi ala- eli seroryhmiä, joita tunnetaan 70. Legionellat jaotellaan seroryhmiin soluseinien lipopolysakaridien (LPS) perusteella. Tästä huolimatta legionellan ekologiaa käsittelevä tutkimus koskee lähes yksinomaan Legionella pneumophila -lajia. (Surman-Lee ym. 2007; NASEM 2020.)
Legionella pneumophila mukautuu muuttuvaan ympäristöön säätämällä solun fysiologiaa lisääntyväksi, tarttuvaksi, filamenttimaiseksi, infektiokykyiseksi tai elinkykyiseksi, muttei viljeltävään tilaan (viable, but not culturable, VBNC). Erikoistuneet solut eroavat tavallisista soluista ominaisuuksiltaan, kuten taudinaiheuttamiskyvyltään sekä kyvyltään sietää antibiootteja ja biosideja sekä muita ympäristön stressitekijöitä. Ravinteiden vähyyteen L.
pneumophila varautuu ollessaan ravinteikkaassa ympäristössä varastoimalla energiaa solun käyttöön säätelyproteiini CsrA toiminnan avulla. Varastoidun energian avulla L. pneumophila muokkaa solukalvon koostumusta ja ulkokalvon lipopolysakkaridin rakennetta, muodostaa vastustuskyvyn stressitekijöille, kehittää flagellan ja tuottaa useita virulenssitekijöitä, joiden avulla se pystyy selviytymään ja kasvamaan. (Surman-Lee ym. 2007; NASEM 2020.) Todentamisen kannalta on oleellista huomata, että kaikki legionellabakteerisolut eivät siis ole viljeltävissä, vaikka ne olisivatkin elinkykyisiä ja kykenisivät aiheuttamaan infektion kohdesolussa (Devos ym. 2005). Tästä huolimatta viljelymenetelmän katsotaan olevan tällä hetkellä luotetuin analyysimenetelmä. Lainsäädännössä ja ohjeistuksissa legionellapitoisuuksia koskevat raja-arvot esitetään vain viljelytuloksille. Toisaalta molekulyylibiologisia menetelmiä, kuten kvantitatiiviseen polymeraasireaktioon perustuvaa qPCR -analyysimenetelmää voidaan käyttää tutkimusten apuna nopean tuloksen saamiseksi
sekä kuolleiden tai VBNC-tilassa olevien legionellabakteereiden havaitsemiseen. (ESGLI 2017; THL 2020.)
Legionellabakteerit käyttävät suojanaan ja lisääntymiseen kiinteälle, kuten rakennuksen vesilaitteistojen putkiston pinnalle syntyvää biofilmiä tai biofilmissä ja vapaana vedessä esiintyviä alkueläimiä, kuten ameboja ja ripsieläimiä. Legionellabakteerit käyttävät ensisijaisesti ameboja solunsisäiseen lisääntymiseen. Legionella selviytyy niukalla määrällä ravinteita ja on itsessään suhteellisen resistentti lämpökäsittelyille sekä käsittelykemikaaleille.
Lisäksi se kestää hyvin happamia olosuhteita, mutta parhaiten se kasvaa Wadowsky ym. (1985) mukaan pH-arvoilla 5,5 – 9,2. Alkueläimet antavat edelleen lisäsuojaa ja ravinteita legionellabakteerien selviytymistä varten. Legionellan runsas lisääntyminen lopulta hajottaa alkueläinsolun, jolloin bakteerit vapautuvat väliaineeseen, kuten vesilaitteistossa johdettavaan veteen. Toisaalta kaikki alkueläimet eivät toimi yhtä tehokkaasti legionellabakteerien suojana, eivätkä kaikki välttämättä mahdollista legionellan lisääntymistä. (Surman-Lee ym. 2007;
NASEM 2020.) Mukautuakseen bakteerisolun kasvun kannalta haastaviin olosuhteisiin legionellabakteeri pystyy selviytymään laskemalla solun metabolista aktiivisuutta ja menemällä hetkellisesti VBNC-tilaan, jolloin bakteerisolujen pitoisuutta ei pystytä määrittämään viljelemällä, mutta josta se voi jälleen elpyä olosuhteiden ollessa kasvun kannalta suotuisammat (Devos ym. 2005.)
Legionellabakteerin optimaalisen lisääntymisen kannalta lämpötila on oleellinen tekijä.
Legionella pneumophila -lajia on havaittu ympäristöolosuhteissa 0 oC – 45 oC lämpötilassa, mutta parhaiten legionellat lisääntyvät 25 oC – 45 oC lämpötilassa. (Kruse ym. 2016; NASEM 2020.) Kusnetsov ym. (1993) ovat todenneet, että legionellasolujen kasvu ja metabolinen aktiivisuus laskevat huomattavasti lämpötilan ollessa yli 45oC säilyttäen kuitenkin metabolisen aktiivisuuden 51,6 oC lämpötilaan asti. Van der Kooij ym. (2016) ja Sharaby ym. (2017) mukaan L. pneumophilan eri kannoilla on lisääntymisen kannalta erilaiset optimilämpötilat ja eri lämpötiloissa esiintyy rakenteeltaan erilaisia alkueläinyhteisöjä. Toisaalta on tutkittu, että lämpötila vaikuttaa bakteerin flagellan kasvuun, millä puolestaan on katsottu olevan vaikutusta bakteerin taudinaiheuttamiskykyyn. Legionellabakteerit kuolevat kuitenkin muutamassa tunnissa 50 oC lämpötilassa ja vastaavasti muutamassa minuutissa 55 – 60 oC lämpötilassa.
Lämpötilan lisäksi L. pneumophila tarvitsee lisääntyäkseen aminohappoja ja orgaanista hiiltä,
mutta myös mahdollisesti mineraaleja kuten rautaa, sinkkiä ja magnesiumia. (Surman-Lee ym.
2007; NASEM 2020.) Edellä mainitun ohella muiden näytematriisissa esiintyvien mikrobien on katsottu vaikuttavan legionellojen lisääntymiseen mm. ravinteiden luovutuksen osalta joko kasvua estävästi tai suosivasti. Bakteereista muun muassa Streptococcus ja Escherichia - bakteereilla on katsottu olevan legionellojen kasvua estävä vaikutus, kun taas Acinetobacter - bakteerilla on katsottu olevan kasvua suosiva vaikutus. (Toze ym. 1990.) Sienistä puolestaan Aspergillus inhiboi legionellan kasvua, ja viherlevät sekä syanobakteerit taas suosivat sen kasvua (Pope ym. 1982).
Raakavesilähde ja veden laatu vaikuttavat legionelloihin siten, että pintavedet suosivat niiden kasvua, mutta pohjavesissäkin suvun bakteereita esiintyy. Pohjavedet sisältävät maaperäsuodattumisen ansiosta vähemmän orgaanista ainetta tai mikrobeja, mikä estää legionellabakteereiden kasvua. (NASEM 2020.) McBurnett ym. (2018) Pilot -mittakaavassa suoritetun tutkimuksen mukaan legionellabakteerin pitoisuus laskee, mitä paksumman maaperäaineskerroksen lävitse vesi suodattuu. Costa ym. (2005) puolestaan tutkivat porakaivoista legionellan esiintyvyyttä pohjavesissä kahdelta maantieteellisesti eri alueelta seitsemän vuoden ajan ja havaitsivat yleisesti pieniä legionellapitoisuuksia. Tutkituissa pohjavesissä esiintyi Legionella pneumophilan lisäksi L. oakridgensis, L. santhelensi ja L.
londiniensis -lajien bakteereita. Toisaalta tutkimuksen tulosten pohjalta todetaan legionellabakteereiden kolonisaation tapahtuvan hitaasti. Legionellalajeja esiintyy siis laajalti luonnonvesissä, mutta pitoisuudet ovat selvästi pienempiä kuin rakennetuissa vesijärjestelmissä (Devos ym. 2005).
2.5 LEGIONELLABAKTEERI KIINTEISTÖJEN VESIJÄRJESTELMISSÄ
Kiinteistöjen sisäisiin vesijärjestelmiin lukeutuvia tartuntalähteitä ovat suihkut, vesihanat ja muut rakennuksen sisällä olevat kylmän talousveden tai lämpimän käyttöveden vesijärjestelmään liitetyt vesikalusteet, kuten kylpyammeet. Toisaalta vesijärjestelmiin on saatettu liittää erityisiä vesilaitteistoja, kuten pore- ja uima-allaslaitteita sekä sammutusvesilaitteistoja, mitkä voivat vesilaitteistojen vesien sekoittuessa lisätä osaltaan legionellan esiintymisen todennäköisyyttä. Porealtaat puolestaan lisäävät legionellan leviämisriskiä muodostaessaan käytönaikana runsaasti aerosoleja. Lisäksi
sairaalaympäristöissä erilaisten aerosoleja muodostavien välineiden, kuten hengityksenhoitolaitteiden sekä hammashuollon hoitoinstrumenttien on todettu olevan legionelloosin tartuntalähde. Tartuntalähteille yhteinen tekijä on siis niiden kyky muodostaa aerosoleja sekä se, että vesi on vesijärjestelmissä mesofiilisella lämpötila-alueella joko sinne lämmenneenä tai jäähtyneenä. (Kuva 4; Surman-Lee ym. 2007.) Suomessa on tutkittu kylmän talousveden ja lämpimän käyttöveden vesijärjestelmiä, poreamme- ja uima-allasvesiä sekä kostutinvesiä omakoti-, rivi- ja kerrostaloista sekä sairaaloista (Kusnetsov ym. 2018).
Legionellan kasvun kannalta otolliset kasvuolosuhteet syntyvät suurempiin rakennuksiin, joissa on monimutkainen ja kookas kylmä- ja lämminvesivesijärjestelmä ja kausiluontoisuudesta johtuvia veden käyttökatkoksia (Bentham ym. 2007; WHO 2011; ESGLI 2017).
Kuva 4. Legionella-bakteerin esiintymismahdollisuudet suhteessa eri vesijärjestelmien riskipisteisiin ja kansallisen lainsäädännön asettamiin lämpötilaraja- ja suunnitteluarvoihin. Kuvassa esitetään kiinteistön vesijärjestelmiin lukeutuvien tartuntalähteiden lisäksi kostuttimet sekä jäähdytystornit, jotka ovat merkittäviä tartuntalähteitä legionellan aiheuttamissa tautitapauksissa. (Talotekniikkainfo 2019.)
Kiinteistöjen vesijärjestelmissä voi esiintyä immuunivasteeltaan heikentyneille ihmisille vaarallisia taudinaiheuttajia, joista yleisimpiä ovat Pseudomonas aeruginosa- ja ei- tuberkuloottiset mykobakteerit, kuten Mycobacterium avium -laji (Cullom ym. 2020). Lisäksi
vesijärjestelmään voi päätyä ulosteperäisiä bakteereita ja viruksia veden kontaminoituessa jo vesilaitoksella tai kiinteistön omissa vesilaitteistoissa (WHO 2011). Legionellabakteerit ovat kuitenkin vesijärjestelmissä esiintyvistä patogeeneistä tärkeimpiä (Surman-Lee ym. 2007).
Legionella pneumophila on selvästi yleisin kiinteistöjen vesijärjestelmissä esiintyvä legionellalaji (Surman-Lee ym. 2007; Kruse ym. 2016; NASEM 2020). Kruse ym. (2016) löysivät laajassa tutkimuksessaan vähemmän virulenttia Legionella anisaa toiseksi eniten, mutta huomattavasti L. pneumophilaa vähemmän. Legionellabakteeria on havaittu vesilaitteistoissa esiintyvistä biofilmeistä sekä kylmän talousveden ja lämpimän käyttöveden näytteistä suihkuista, vesihanoista ja kostuttimista otettuna (Kruse ym. 2016; NASEM 2020).
Barnan ym. (2016) Unkarissa tekemässä omakotitaloja ja suurempia julkisia rakennuksia käsittelevässä tutkimuksessa 61 % tutkitusta 168 lämpimästä käyttövesijärjestelmästä havaittiin legionellaa. Kaikista tutkituissa vesijärjestelmissä havaituista pitoisuuksista 49 % ylitti 1000 pmy/l ja vastaavasti 30 % ylitti 10 000 pmy/l pitoisuuden. Korkeimmat pitoisuudet olivat yli 1 000 000 pmy/l ja ne analysoitiin terveydenhoitolaitoksesta ja teollisuusrakennuksesta otetuista näytteistä. Zacheus & Martikainen (1994) havaitsivat legionellaa noin kolmasosassa (30 %) tutkimassaan 67 suomalaisen kerrostalokiinteistön lämpimässä käyttövesijärjestelmässä. Legionellanäytteet otettiin rakennukseen tulevasta vedestä, lämmönsiirtimeltä lähtevästä vedestä sekä vesikalusteilta. Korkeimmat legionellapitoisuudet havaittiin vesihanoista ja suihkuista otetuissa vesinäytteissä keskiarvopitoisuuden ollessa 3600 pmy/l. Kaikkien positiivisten näytteiden keskiarvopitoisuus oli vastaavasti 2700 pmy/l. Kerrosten lukumäärän onkin havaittu vaikuttaneen legionella- analyysien positiiviseen tulokseen (Barna ym. 2016; Kruse ym. 2016).
Dilgerin ym. (2019) Etelä-Saksassa tekemässä 13 397 lämmintä käyttövesijärjestelmää koskevassa tutkimuksessa 76 200 otetusta näytteestä legionelloja havaittiin 20,7 % näytteistä.
Positiivisten näytteiden legionellapitoisuudet olivat 2/3 näytteissä alle 1000 pmy/l ja lopuissa positiivista näytteissä yli 1000 pmy/l, pitoisuuksien ollessa enimmillään yli 100 000 pmy/l.
Legionellapitoisuudet ja vesijärjestelmissä esiintyvät legionellalajit vaihtelivat alueellisesti sekä tutkittujen alueiden sisällä. Osassa tutkituista vesijärjestelmissä esiintyi useampia kuin ainoastaan yhtä legionellalajia, vaikka sen katsotaankin olevan tutkimuksen datan perusteella harvinaista.
Kruse ym. (2016) huomasivat laajassa 718 rakennuksen vesijärjestelmiä koskevassa tutkimuksessaan, että paikalliset eli vesipisteiltä otetut näytteet olivat useammin legionellapositiivisia kuin systeemaattiset eli esimerkiksi lämmönsiirtimeltä otetut näytteet.
Tämän katsottiin johtuvan paikallisista viipymistä, biofilmin ja kalkkisakan esiintyvyydestä sekä kontaminoituneista hanoista ja niiden liitososista. Legionellaa sisältävien kiinteistöjen
vesijärjestelmissä 63,5 %:ssa näytteitä legionellapitoisuudet olivat pääosin välillä 1000 – 10 000 pmy/l, mutta satunnaisesti hyvin korkeita, jopa 10 000 – 100 000 pmy/l.
Vesilaitteistojen pääteosiin eli varsinaisen hanan ja jakojohdon sulkuventtiilin välille muodostuu legionellan kasvun kannalta otolliset olosuhteet matalamman lämpötilan ja alhaisen vapaan kloorin pitoisuuksien vuoksi (Cervero-Arago ym. 2015). Lisäksi vesijärjestelmien pääteosien todetaan olevan alttiimpia legionellalle matalamman virtauksen myötä. Legionellaa esiintyy käyttämättömissä vesijohto-osuuksissa, vesisäiliöissä tai muissa kohdissa vesijärjestelmiä, joissa veden seisominen mahdollistuu. (Springston & Yocavitch 2016.) Legionellabakteereita on havaittu vesilaitteistoissa esiintyvistä biofilmeistä sekä kylmän talousveden ja lämpimän käyttöveden näytteistä suihkuista, vesihanoista ja kostuttimista otettuna (Kruse ym. 2016). Pierre ym. (2019) puolestaan havaitsivat tutkimuksessaan, että 77
%:ssa tutkituista vesijärjestelmistä (35/45) legionellatulos oli yhteneväisesti positiivinen sekä lämpimän käyttövesijärjestelmän kiertojohdon paluupuolelta että vesilaitteistojen pääteosilta otetuissa näytteissä. Lämpimän käyttöveden vesijärjestelmän kiertojohdon pituus, kierron tekninen toteutus ja kiertopumpun riittämätön teho saattavat myös altistaa veden lämpötilan laskulle sekä viipymille ja edelleen legionellalle suotuisiin kasvuolosuhteisiin. Toisaalta legionellan kasvua edistää vesijärjestelmän teknisessä toteutuksessa esiintyvät nykyään kansallisen voimassa olevan asetuksen (YMa 1047/2017 8 §) vastaiset ratkaisut, joissa lämpimän käyttövesijärjestelmän kiertojohtoon on kytketty lattialämmitys tai muu liian tehokas lämmönluovutin, jotka puolestaan laskevat lämpimän veden lämpötilaa. (WHO 2011.)
Erilaiset vesikalusteet, kuten suihkujen päät ja vesihanat ovat legionellan kasvun kannalta potentiaalisia, koska vesi pääsee seisomaan kytkentäjohdossa ja lämpötila muuttuu bakteerikasvulle suotuisammaksi. Joidenkin vesilaitteistojen osien katsotaan olevan alttiimpia legionellaa suosivalle biofilmin muodostumiselle. Esimerkiksi kumi- (eteeni-propeenikumi)
sekä muovimateriaalien (PEX) on katsottu edistävän legionellan kasvua. (Moritz ym. 2010.) Vesikalusteissa käytettyjen metallisten materiaalien ruosteen ja korkeiden jakeluverkostosta tulevien rautapitoisuuksien on myös todettu lisäävän legionellabakteerin kasvua (van der Lugt ym. 2017). Lisäksi vedensekoittajien katsotaan muodostavan riskin, jos sekoittajan venttiili hajoaa tai sitä ei ole asennettu heti vesipisteen läheisyyteen, jolloin talousvesi ja lämmin käyttövesi sekoittuvat legionellan kasvun kannalta optimaaliseen lämpötilaan ennen veden käyttöä (WHO 2011; NASEM 2020). Toisaalta vesijärjestelmien kuntoa, materiaaleja, teknisiä ratkaisuja sekä huoltoa ja kunnostusta koskevan kirjanpidon katsotaan olevan tärkeää, jotta pystytään estämään legionellan kasvun kannalta suotuisat toimenpiteet tai niiden puute (WHO 2011).
Legionellabakteerit voi päätyä rakennuksen vesilaitteistoihin rakennustöiden aikana, paineenvaihteluiden seurauksena tai vedenkäsittelyssä tapahtuneiden virheiden seurauksena.
Puutteellinen tai tekemättä jätetty ennen vesilaitteiston käyttöönottoa suoritettava huuhtelu vaikuttaa veden laatuun ja edelleen legionellan kasvumahdollisuuksiin. Vesilaitteistoissa johdettavan veden laatu riippuu osin siis rakennuksen vesilaitteistoihin johdettavan veden laadusta, vesipisteiden käyttötiheydestä, mutta myös veden kanssa kosketuksissa olevista materiaaleista sekä käsittelymenetelmistä. (Bentham ym. 2007; NASEM 2020.) Toisaalta epäasianmukainen ja riittämätön vedenkäsittely, kuten vääränlainen biosidien annostelu tai väärän käsittelymenetelmän käyttö mahdollistavat niin muiden mikrobien kuin legionellankin kasvun. Edellä mainitun vuoksi altistumisreittejä ja legionellan kasvumahdollisuuksia tulisi ajatella jo vesijärjestelmän suunnitteluvaiheessa. (Bentham ym. 2007; WHO 2011.)
Luonnon pohjavesiä raakavetenään käyttävissä rakennusten vesilaitteistoista on havaittu löytyvän vähemmän Legionella-bakteereita kuin pintavettä käyttävissä vesilaitteistoissa (Zacheus & Martikainen 1994; Barna ym. 2016). Pohjavettä käyttävissä vesijärjestelmissä havaittiin kokonaisuudessaan vähemmän mikrobeja ja orgaanista ainesta, mutta enemmän rautaa kuin pintavettä käyttävissä vesijärjestelmissä (Zacheus & Martikainen 1994).
Legionellan on todettu ylipäätään olevan melko yleinen kiinteistöjen lämminvesijärjestelmissä, etenkin käsiteltyä pintavettä käyttävissä kohteissa. Orgaanisen aineen määrän ja kohonneiden legionellapitoisuuksien on osoitettukin korreloivan keskenään. Lisäksi matala lämpimän käyttöveden lämpötila vaikuttavaa legionellan esiintyvyyteen. (Szewzyk & Stenström 1993;
Zacheus & Martikainen 1994; Kruse ym. 2016.) Toisaalta veden viipymän, käyttökatkosten jälkeisen huuhtelun tai biosidikäsittelyn puutteen ja kylmän talousveden yli 25 oC lämpötilan on todettu lisäävän legionellan esiintymistä. (Kyritsi ym. 2018). Kylmän veden lämpötilakontrollia saattaa vaikeuttaa myös ennustetusta ilmaston lämpenemisestä johtuvat seuraukset, kuten rakennusten lämpeneminen suhteessa vallitseviin olosuhteisiin (Walker 2018).
Legionellapositiivisista näytteistä on analysoitu korkeampia rauta- ja magnesiumionipitoisuuksia, mutta ne eivät ole olleet tilastollisesti merkitseviä. Myös vapaan kloorin ja lämpötilan on todettu olevan merkittävässä roolissa legionellan esiintyvyydessä.
(Kyritsi ym. 2018.) Bargellini ym. (2011) ovat havainneet tutkimissaan lämpimissä käyttövesijärjestelmissä kohonneita rauta-, mangaani- ja sinkkipitoisuuksia sekä heterotrofisten bakteerien lukumäärän kasvua legionellapositiivissa näytteissä. He havaitsivat, että hivenaineiden pitoisuudet Mn > 6 ug/l, Zn > 375 ug/l ja Fe > 42 ug/l lisäsivät legionellan kasvun riskiä. Kylmässä talousvedessä puolestaan vapaan kloorin pitoisuuden < 0,375 mg/l, pH-arvon ≥ 7,45 ja kovuuden pitoisuuden ≥ 321 mg/CaCO3/l on todettu lisäävän legionellan esiintyvyyden riskiä. Vapaan kloorin pitoisuuden > 0,375 mg/l on vastaavasti todettu suojaavan legionellalta. Toisaalta Pierre ym. (2019) eivät löytäneet tilastollista merkitsevyyttä vesijärjestelmän pääteosista tutkittujen näytteiden legionella-analyysin positiivisuuden sekä muuttujien, kuten heterotrofisten bakteerien lukumäärän, lämpötilan, vapaan kloorin pitoisuuden, kalsiumin, magnesiumin, sinkin, mangaanin, kuparin tai lämpimän kiertojohdon paluuvedestä mitatun orgaanisen kokonaishiilen välille.
Muita legionellan kasvun mahdollistavia riskitekijöitä ovat riittämättömästä takaisinimun suojauksesta johtuvat takaisinvirtaukset sekä tahattomat ja merkintöjen puutteesta johtuvat epäasianmukaiset ristikytkennät kylmän talousvesijärjestelmän ja lämpimän käyttövesijärjestelmän tai erityislaitteiston, kuten uima-allaslaitteiston välillä. Lisäksi vedenkulutukseen nähden liian suuret vesisäiliöt, lämminvesikierron ja -pumpun sekä termostaatin toimivuus, pitkät ja haaroittuvat putkistot, epäasianmukaiset kytkentäjohtojen poistot ja tulppaukset sekä vähäinen tai satunnainen vesipisteen käyttö ovat legionellan kasvun mahdollistavia riskitekijöitä. Riskiä lisää myös vesilaitteistojen putkien puutteellinen eristys, jolloin huoneilman lämpötila ja lämpimät vesiputket saattavat lämmittää kylmän veden
säädösten vastaiseksi ja päinvastoin. Lisäksi vesijärjestelmään kohdistetut korjaukset ja laajennukset saattavat lisätä legionellalle suotuisia olosuhteita, jos virtauksissa tapahtuu muutoksia tai korjaustoimenpiteiden yhteydessä materiaalit kontaminoituvat, mikä edistää veden laadun heikkenemistä. Vesikalusteiden puutteellinen huolto, kuten suodattimien, suuttimien tai suihkupäiden puhdistamisen laiminlyönti ja vaihtamatta jättäminen lisäävät myös osaltaan riskiä altistua legionellalle. (WHO 2011; ESGLI 2017.)
2.6 LEGIONELLABAKTEERIN AIHEUTTAMAT TERVEYSVAIKUTUKSET
2.6.1 Legionellabakteerille altistuminen
Altistuminen tapahtuu pääasiassa hengittämällä legionellabakteeria sisältäviä aerosoleja, harvinaisemmissa tapauksissa aspiroimalla legionellalla kontaminoitunutta vettä keuhkoihin tai suorasta haavakontaktista. Aspiroitumisen tai haavan kautta altistumisen ei kuitenkaan katsota olevan yhtä merkittävässä roolissa suhteessa aerosolialtistumiseen. Taudin itämisaika vaihtelee kahdesta päivästä kymmeneen päivään siten, että Pontiac-kuumeella on lyhyempi itämisaika. (Hornei ym. 2007; Lyytikäinen ym. 2018.) Lisäksi Legionellabakteerin virulenssi vaikuttavaa taudin ilmaantuvuuteen sekä aerosolien kulkeutumisen. Myös aerosolin koko vaikuttaa infektiivisyyteen ja korkea ilman suhteellinen kosteus saattaa vaikuttaa aerosolien leviämiseen. (Hornei ym. 2007; Phin ym. 2014.) Legionellabakteerin solukalvon hydrofobisuus taas lisää legionellan selviytymistä aerosolissa ja toisaalta edesauttaa bakteerin adheesiota kohdesolukalvoon (Phin ym. 2014). Tartunnan saaminen suihkusta on yksi tyypillisimmistä tavoista altistua legionellabakteereilla kontaminoituneille vesiaerosoleille (Kuva 5).
Kuva 5. Altistusmalli suihkun kautta hengittämällä tapahtuvasta altistumisesta legionellabakteereilla kontaminoituneille aerosoleille. Legionellabakteeri lisääntyy suihkukalusteessa esiintyvässä biolfilmissä tai alkueläimessä (A). Legionellabakteeri irrottautuu biofilmistä suihkuun johdettavan vedenvirtauksen vuoksi (B).
Legionellabakteerilla kontaminoitunut vesi johdetaan suihkupäähän, jossa se aerolisoituu hengitysvyöhykkeelle (C). Lopulta kontaminoituneet aerosolit sisäänhengitetään (D) ja osa sisäänhengitetystä annoksesta kulkeutuu keuhkojen alveoleihin (E). (Schoen & Ashbolt 2011.)
2.6.2 Vaikutusmekanismit
Legionelloosin voi aiheuttaa mikä tahansa gram-negatiivinen legionellabakteerilaji.
Legionellabakteereiden virulenssin ja patogeenisuuden kannalta keskeinen mekanismi on solukalvon läpäisykykyyn ja solunsisäiseen lisääntymiseen vaikuttava bakteriaalinen tyypin neljä eritystapa (secretion system, Dot/Icm T4SS), mikä mahdollistaa gram-negatiivisten bakteerien proteiinien ja nukleiinihappojen kuljettamisen kohdesolun sisään. Tyypin neljä eritystapa perustuu bakteerisolussa olevaan moniproteiiniseen kompleksiin, mikä pystyy muodostamaan karvamaisen proteiinirakenteen legionellabakteerisolun ja kohdesolun välille.
Proteiinirakenteen avulla legionellabakteerisolu pystyy siirtämään kohdesoluun proteiineja, nukleiinihappoja sekä DNA:ta. Kohdesoluun eritetyt proteiinit ja nukleiinihapot edistävät DNA-juosteen muutoksia sekä aiheuttavat infektioita isäntäsolussa häiritsemällä solujen luontaista solubiologista toimintaa. Lisäksi Legionella pneumophila pystyy muodostamaan itselleen moniproteiinisen kompleksin avulla solulimakalvosta kuroutuneen solunesterakkulan, jonka avulla se selviytyy paremmin. (Newton ym. 2018.)
Bakteerin virulenssitekijät, kuten kudoksia vaurioittavat proteaasit tai infektion aikainen useiden proteiinien ilmentymä lisäävät legionellan taudinaiheuttamiskykyä sekä saattavat vaikuttaa sen kykyyn lisääntyä alkueläimissä (Hornei ym. 2007). Makrofagien katsotaan kuitenkin olevan legionellabakteerien ensisijainen kohde lisääntymiselle ihmisessä.
Sairastumisherkkyys johtuu siitä, että Legionella pneumophila pystyy lisääntymään ihmisten alveolaarisissa makrofageissa ja monosyyteissä. (Khweek & Amer 2010.) Toisaalta legionellan infektiopotentiaalin on katsottu johtuvan alkueläinten kyvystä antaa legionellabakteerille suojaa sitä vahingoittavia tekijöitä, kuten isäntäsolun immuunipuolustuksen valkosoluja sekä vedenkäsittelykemikaaleja vastaan (Khodr ym. 2016). Legionella pneumophila pystyy estämään isäntäsolun apoptoosin torjumalla L. pneumophilaa sisältävän fagosomin ja lysosomien fuusion, jonka seurauksena legionellasolujen sisäistä tuhoutumista ei tapahdu.
Lisäksi se pystyy eristämään käyttöönsä tärkeitä ravinteita lisääntymistä ja taudinaiheuttamiskyvyn kasvattamista varten. (Khweek & Amer 2010.) Taudinaiheuttamiskykyyn vaikuttaa keskeisesti myös L. pneumophilan kyky sopeutua kohdesolun ulkoiseen ja sisäiseen ympäristöön sekä ravinteiden saatavuuteen (Newton ym.
2018). Lama ym. (2017) ovat myös todenneet, että alkueläinsoluissa lisääntyneillä L.
pneumophila -lajeilla on yli 100-kertaa korkeampi taudinaiheuttamiskyky kuin ympäristöstä, kuten makeista vesistä eristetyillä saman lajin legionellabakteereilla.
Legionella pneumophilan aikaansaaman infektion on todettu aiheuttavan NF-κB- proteiinikompleksin aktivoitumisen ihmisen keuhkoepiteelisoluissa, mikä johtaa useiden sytokiinien sekä kemokiinien erittymiseen ja edelleen immuunijärjestelmän puolustustilaan.
Immuunijärjestelmän aktivoituminen rajoittaa legionellan lisääntymistä. Lisäksi se kiihdyttää kaspaasi-3-entsyymin aktivaatiota ihmisen makrofagisoluissa ja saa aikaan L. pneumophila - solujen apoptoosin. Toisaalta kaspaasi-3-entsyymin aktivaation on todettu voivan aiheuttaa myös viivästynyttä fagosomin kypsymistä. (Khweek & Amer 2010.)
2.6.3 Terveysvaikutukset
WHO:n (2007) mukaan mitä tahansa legionellabakteerin aiheuttamaa infektiota kutsutaan legionelloosiksi. Legionellabakteerin aiheuttama infektio saa aikaan vahvan
tulehduksenvastaisten vasteen. Legionelloosin tartuntalähde on aina ympäristöperäinen, eikä se voi tarttua ihmisestä toiseen. Legionelloosi voi ilmetä joko vakavampana keuhkokuumeen aiheuttavana legioonalaistautina tai lievempänä keuhkokuumeettomana, mutta korkeakuumeisena ja flunssan kaltaisena Pontiac -kuumeena. Pontiac-kuumeen katsotaan aiheutuvan kuolleista legionellasoluista vapautuneiden endotoksiinien aiheuttamasta tulehduksesta tai yliherkkyysreaktiosta, kun taas legioonalaistaudissa bakteeri kulkeutuu kudokseen ja aiheuttaa infektion. (Lyytikäinen ym. 2018.) Legioonalaistauti saattaa aiheuttaa keuhkokuumeen lisäksi useita erilaisia oireita, kuten korkeaa kuumetta, hengitysvaikeuksia, kuivaa yskää, ruoansulatukseen liittyviä ongelmia sekä lihaskipua ja saattaa olla hoitamattomana hengenvaarallinen. Legionellaperäisen infektion aiheuttama keuhkokuume saattaa oireilla ensimmäiseksi kuumeena sekä pää- ja lihassärkyinä. Edellä mainittujen oireiden ilmenemisen jälkeen voi ilmetä parin päivän kuluessa kuivaa yskää ja taudin edetessä muutaman päivän kuluessa hengenahdistusta. (Taulukko 1.) Legionellalajeista 28:n lajin on todettu aiheuttaneen infektion ihmiselle, mutta yleisimmin legioonalaistaudin aiheuttaa legionellalajeista Legionella pneumophila ja erityisesti sen serotyyppi 1. Muita kliinisesti relevantteja lajeja ovat L. longbeacheae, L. anisa, L. migdadei sekä L. bozemanii. (Hornei ym.
2007; Phin ym. 2014; Lyytikäinen ym. 2018.)
Taulukko 1. Keuhkokuumetta aiheuttavan legioonalaistaudin ja Pontiac-kuumeen kliinisä eroja. Merkittävimpien erojen voidaan todeta olevan itämisajassa, oireissa ja niiden vakavuudessa, taudin tarttuvuudessa sekä sairaalanhoidon tarpeessa ja kuolleisuudessa. (Lyytikäinen ym. 2018.)
Legioonalaistauti Pontiac-kuume
Kliiniset oireet ja löydökset Kuume, lihaskivut ja yskä sekä hengitysvaikeus, päänsärky, sekavuus, pahoinvointi ja ripuli.
Influenssan kaltainen tauti (kuume, vilunväreet, lihaskivut, huonovointisuus).
Keuhkokuume Kyllä Ei
Patogeneesi Aiheuttajabakteerin replikaatio Mahdollisesti endotoksiinin aiheuttama tulehdus Itämisaika 2-10 vrk, keskimäärin 5-6 vrk. 5-78 tuntia, yleensä 1-2 vrk.
Taudin saavien osuus
taruntalähteelle altistuneista Alle 5 % Yli 90 %
Hoito Uudet makrolidit tai fluorokinolonit Oireenmukainen (paranee itsestään)
Aiheuttajabakteerin
eristäminen Mahdollista Ei koskaan
Seuraukset Sairaalahoidon tarve yleistä.
Kuolleisuus 10 %, hoitoon liittyvissä infektioissa 25 %.
Ei sairaalahoidon tarvetta.
Kuolleisuus 0 %.
