Berlin - Klar und kühl, von gutem Geschmack und geruchlos soll das Wasser aus Deutschlands Hähnen sprudeln. Und natürlich darf es nicht gesundheitsschädlich sein, keine Krankheitserreger enthalten. So schreibt es die deutsche Trinkwasserverordnung vor. Um das alles zu gewährleisten, müssen die Wasserversorgungsunternehmen die Qualität ihres Produkts und seinen Gehalt an bestimmten Stoffen und Mikroorganismen regelmäßig kontrollieren. Die Anforderungen sind dabei sogar höher als bei in Flaschen abgefülltem Mineral- oder Tafelwasser.

„Trinkwasser gehört bei uns zu den sichersten und am strengsten überwachten Lebensmitteln überhaupt“, sagt Daniel Karthe vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Magdeburg. Trotzdem sieht er Möglichkeiten, die Kontrollen noch weiter zu verbessern. In einem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt namens Edit – „Entwicklung und Implementierung eines Anreicherungs- und Detektionssystems für das Inline-Monitoring von wasserbürtigen Pathogenen in Trink- und Rohwasser“ – haben er und seine Kollegen ein neues Überwachungssystem für Krankheitserreger entwickelt. Damit kann man unerwünschten Bakterien und Viren schneller und zuverlässiger als bisher auf die Spur kommen.

8000 Kilometer Leitungen

Zum Glück gelingt es solchen Organismen nur sehr selten, in die Brunnen und Leitungsnetze der Wasserversorger vorzudringen. Die Berliner Wasserbetriebe (BWB) zum Beispiel fördern Grundwasser aus 30 bis 140 Metern Tiefe, das normalerweise keine Bakterien enthält. Doch ab und zu kann es vorkommen, dass Erreger ins Versorgungsnetz geraten – etwa bei Bauarbeiten oder durch Unfälle. „In Berlin hatten wir den letzten solchen Fall im Jahr 2011“, erinnert sich die BWB-Ingenieurin Fereshte Sedehizade. Damals mussten viele Haushalte in Spandau zeitweise ihr Wasser abkochen, weil es zu viele Darmbakterien aus der Gruppe der coliformen Keime enthielt. Erst nach einer Desinfektion mit Chlor und einem gezielten Spülen der Leitungen war das Wasser nach ein paar Tagen wieder keimfrei.

„Damit wir solche Gegenmaßnahmen einleiten können, müssen wir eine Keimbelastung natürlich möglichst schnell erkennen“, sagt Fereshte Sedehizade. Das aber ist gar nicht so einfach. Für chemische Belastungen gibt es bereits eine Reihe von Online-Sensoren, mit deren Hilfe sich die Qualität des Trinkwassers sofort erfassen lässt. Mikrobiologische Probleme aufzuspüren aber dauert länger. Um möglichen Erregern auf die Spur zu kommen, entnehmen und untersuchen die BWB-Experten nicht nur jeden Tag Proben aus allen Berliner Wasserwerken. Auch die fast 8 000 Kilometer langen Wasserleitungen unter den Straßen der Hauptstadt stehen unter Beobachtung. Gemeinsam mit den Bezirks- und Gesundheitsämtern haben die Wasserbetriebe mehr als hundert sensible Stellen wie Krankenhäuser, Seniorenheime oder Kindergärten festgelegt, an denen einmal im Monat zusätzliche Kontrollen stattfinden.

Ob die entnommenen Proben unerwünschte Mikroorganismen enthalten, zeigt sich dann im Labor. Dort wird das Wasser in kleinen Schalen auf verschiedene Nährmedien aufgetragen und in den Brutschrank gestellt. Dann heißt es warten, ob etwas wächst. Und genau da liegt das Problem. „Es kann bis zu 48 Stunden dauern, bis das Ergebnis da ist“, sagt Fereshte Sedehizade. „Das ist viel zu lange“. Grund genug für die Forschungsabteilung der Wasserbetriebe, sich als Praxis-Partner an Projekten wie Edit zu beteiligen.

Doch es gibt noch einen weiteren Aspekt. „Es ist ja unmöglich, das Wasser routinemäßig auf sämtliche möglichen Erreger zu untersuchen“, erklärt Daniel Karthe vom UFZ. Der Aufwand wäre gigantisch. Deshalb konzentrieren sich die Routine-Tests auf drei typische Bakterien, die in belastetem Wasser häufig vorkommen und die sich leicht nachweisen lassen. Wenn in den Probeschälchen Kolonien von Escherichia coli, Enterococcus faecalis oder Pseudomonas aeruginosa wachsen, ist das für die Wasserversorger ein Alarmsignal: Hier stimmt etwas nicht – möglicherweise enthält das Wasser auch noch andere, gefährlichere Keime.

Was aber bedeutet es, wenn sich keines der Indikatorbakterien nachweisen lässt? Sehr häufig ist das Wasser dann völlig in Ordnung. Aber eben nicht immer. „Es gibt durchaus Krankheitserreger, die den Routine-Tests durch die Lappen gehen“, sagt Daniel Karthe. Schließlich sind es keineswegs nur Bakterien, die unangenehme oder sogar lebensgefährliche Symptome auslösen können. Diese Erfahrung mussten zum Beispiel die Bewohner der US-amerikanischen Großstadt Milwaukee im Jahr 1993 machen. Durch ein Leck im Filtersystem der Kläranlagen war dort ein einzelliger Darmparasit namens Cryptosporidium parvum ins Trinkwasser geraten. Tagelang grassierten Durchfall, Fieber und Bauchkrämpfe, 70 Menschen starben.
„Diesen Erreger kann man mit den bisher üblichen Methoden nicht nachweisen“, sagt Daniel Karthe. Genauso wenig wie Noroviren oder Enteroviren, die ebenfalls massive Magen-Darm-Beschwerden auslösen können. „Gerade Viren bleiben leicht unentdeckt, weil sie so klein und so schwer nachzuweisen sind“, erklärt der UFZ-Experte. Die im Rahmen der Edit-Projekts entwickelte Methode aber kann auch solche Übeltäter aufspüren.

Dazu brauchen die Forscher zunächst einmal tausend Liter Wasser, die sie dann in mehreren Filterschritten zu einer winzigen Probe konzentrieren. Zwar finden sich darin nicht mehr alle der ursprünglich vorhandenen Mikroben, etliche setzen sich zum Beispiel an den Filtermembranen ab und gehen so verloren. Doch immerhin 80 bis 90 Prozent der Organismen aus tausend Litern Wasser stecken schließlich in nur fünf Tausendstel Millilitern. So gehen den Fahndern auch Erreger ins Netz, die nur in sehr geringen Konzentrationen vorkommen.

Ziel: Vollautomatische Kontrolle

Nach dieser aufwändigen Vorarbeit beginnt dann die eigentliche Analyse. Zunächst versetzen die Edit-Mitarbeiter ihre Probe mit dem Farbstoff Propidium Monoazid, der die Erbmaterialien DNA und RNA von abgestorbenen Zellen rot färbt. „Tote Erreger, die schon bei der normalen Trinkwasseraufbereitung ausgeschaltet wurden, können wir so erst einmal aussortieren“, erklärt Daniel Karthe. Die DNA- und RNA-Stränge der lebenden Organismen lassen sich anschließend mit Hilfe molekularbiologischer Methoden vervielfältigen und identifizieren. Dabei kann das System nicht nur die drei bisher verwendeten Indikatorbakterien erkennen, sondern auch drei weitere Bakterien und drei Virengattungen. „Die Wahrscheinlichkeit, dass uns Erreger durch die Maschen schlüpfen, ist damit um Größenordnungen geringer als bisher“, sagt Daniel Karthe. Statt mindestens 18 Stunden dauert die gesamte Analyse zudem nur noch fünf Stunden. Und ein großes Labor ist dafür auch nicht nötig.

Wie sich das neue Verfahren in der Praxis bewährt, testen die Edit-Mitarbeiter derzeit bei den Berliner Wasserbetrieben, sowie bei Wasserversorgern in Magdeburg und Marburg. Bis das Produkt marktreif ist, kann es nach Einschätzung von Daniel Karthe allerdings noch ein paar Jahre dauern. Fereshte Sedehizade aber denkt schon weiter. Für sie ist das neue System ein Zwischenschritt auf dem Weg zu einem noch ehrgeizigeren Ziel: „Langfristig wollen wir das Berliner Trinkwasser kontinuierlich und vollautomatisch überwachen“, sagt die Ingenieurin. Gleich beim Vorbeifließen sollen Sensoren dann sowohl Krankheitserreger als auch chemische Belastungen erkennen und bei Problemen Alarm schlagen. Damit das Trinkwasser der Zukunft noch sicherer wird.