Schwimm- und Badebeckenwasser

Nicht erst seit den Schlagzeilen des Sommers 1996 geraten Frei- und Hallenbäder immer wieder in den Verruf, Gesundheitsgefahren für ihre Besucher zu bergen. Dazu gibt der folgende Beitrag einige Hintergrundinformationen.

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Quellen der Verunreinigungen von Schwimm- und Badebeckenwasser

Gesundheitliche Relevanz der Schadstoffbelastung von Badewasser

Bakteriologische Aspekte
Desinfektionsnebenprodukte der Chlorung
Chloramine
Trihalogenmethane (THM)
Anforderungen an die Qualität von Schwimmbadewasser
Gesetzliche Grundlagen und Grenzwerte
Minimierung der Desinfektionsnebenprodukte durch geeignete Aufbereitung
Literatur

1. Quellen der Verunreinigungen von Schwimm- und Badebeckenwasser

Je nach Herkunft des Füllwassers für Frei- und Hallenbäder bildet dieses bereits eine Quelle natürlicher Belastungsstoffe (z. B. Huminstoffe). Während des Badens gelangen dann von den Besuchern körpereigene Verunreinigungen (Schweiß, Urin, Keime, Hautabschwemmungen) sowie andere Belastungsstoffe (Sonnenschutzmittel, Schmutzpartikel von Liegewiesen etc.) ins Badewasser.

In Abhängigkeit von Besucherzahlen und Witterungsverhältnissen unterliegt sodann der jeweilige Belastungsgrad eines Schwimmbades zum Teil großen Schwankungen. Tab. 1 zeigt beispielhaft Zusammenhänge zwischen der Besucherzahl und dem Harnstoffgehalt in einem Hallenbad. Im Schnitt ist davon auszugehen, dass 95 % des Harnstoffgehaltes mit Urin eingetragen werden, pro Badegast durchschnittlich 25-30 ml.

Tab. 1: Verlauf der Harnstoff- Ammonium- und Nitritkonzentrationen
in Abhängigkeit von der Besucherzahl (Aus: Jessen & Gunkel 1995) 

 

Anzahl der Badegäste

Harnstoff-N mg/l

Ammonium mg/l

Nitrit-N mg/l

262

0,22

0,06

0,03

404

0,14

0,04

0,02

544

0,39

0,05

0,01

610

0,3

0,41

0,02

731

0,42

0,06

0,02

774

0,22

0,05

0,01

797

0,57

0,08

0,01

806

0,28

0,05

0,01

918

0,51

0,04

0,01

  

Die genannten Verunreinigungen machen eine Aufbereitung und Desinfektion des Badewassers notwendig, um die Anforderungen an ein hygienisch einwandfreies Badewasser zu erfüllen, wie sie das Bundesseuchengesetz verlangt. Die derzeit vorgeschriebene Desinfektionsmethode, die sicher nach heutigem Kenntnisstand durch keine anderes Desinfektionsverfahren ersetzen läßt, ist die Badewasser-Chlorung. Bereits mit sehr geringen Chlormengen werden Keime zuverlässig abgetötet. Damit verbunden ist aber die zusätzliche Bildung von Schadstoffen: Das Chlor reagiert mit natürlichen und anthropogenen Belastungsstoffen im Wasser zu Nebenreaktionsprodukten. Man unterscheidet dabei im wesentlichen zwei Verbindungsgruppen: Chlor-Stickstoffverbindungen (auch unter den Begriffen "gebundenes Chlor" oder Chloramine bekannt) und Chlor-Kohlenstoffverbindungen, von denen für die Gesundheit besonders die leichtflüchtigen Trihalogenmethane (THMs) von Bedeutung sind.

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2. Gesundheitliche Relevanz der Schadstoffbelastung von Badewasser

2.1 Bakteriologische Aspekte

Von Badenden gelangen nichtpathogene wie auch humanpathogene Keime in das Wasser, so dass sich die Frage nach dem Infektionsrisiko durch einen Schwimmbadbesuch stellt. Das Risiko einer oralen Infektion wird allgemein als gering angenommen. Dagegen sind Infektionen der Haut bedeutsamer. Bekannt geworden sind z. B. Hautausschläge durch Pseudomonas aeruginosa.

Ein besonderes Gesundheitsrisiko kann dabei von Warmsprudelbecken (mit 35 Grad Celsius und auch höheren Wassertemperaturen) ausgehen, wenn diese ungenügend gewartet und betrieben werden. Hier sind die Vermehrungsbedingungen für Bakterien günstig und durch eingeatmete Wasserdampfpartikel können zusätzliche Infektionen übertragen werden, die broncho-pulmonale Erkrankungen hervorrufen. Der Verdacht, dass auch Trichomonaden über Schwimmbadwasser übertragen werden können, konnte nicht bestätigt werden. Eine entsprechend hohe Dosierung an Desinfektionsmittel kann diese Risiken nicht unbedingt ausschalten. Vielmehr ist vorher eine ordnungsgemäße Aufbereitung notwendig (s. dazu Kap. 3.2).

Bei der hygienischen Beurteilung von Schwimmbädern steht meist die Wasserqualität im Vordergrund, die mikrobiologische Qualität der Hallenluft bleibt oft unberücksichtigt. Untersuchungen der Hallenluft von Schwimmbädern in Schleswig-Holstein ergaben zwar durchweg höhere Keimzahlen an den Ansaugstellen der Lüftungssysteme als in der Außenluft. Ein vermehrtes Gesundheitsrisiko durch Bakterien- und Schadstoffeintrag ist aber bei einer - auch von der Schwimmbadewasserkommission empfohlenen jährlichen Überprüfung der Lüftung nicht zu befürchten.

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2.2 Desinfektionsnebenprodukte der Chlorung

2.2.1 Chloramine

Die sogenannten Chloramine (oder gebundenes Chlor) entstehen durch Reaktion von Chlor mit Harnstoff, Kreatinin, Aminosäure und anderen stickstoffhaltigen Verbindungen (vorrangig aus Schweiß und Urin). Der typische Geruch in Schwimmbädern sowie die Augenreizungen nach Schwimmbadbesuchen werden auf Chloramine zurückgeführt. Die genaue Zusammensetzung der Chlorstickstoffverbindungen im jeweiligen Badewasser ist nicht bekannt. Toxikologische Daten liegen nur für Monochloramin als Leitsubstanz vor und wurden zudem über Untersuchungen zur Exposition über das Trinkwasser gewonnen.

Beobachtungen am Menschen zeigten keine toxischen oder kanzerogenen Effekte durch die Aufnahme von Monochloramin. Im Tierversuch wurden erst bei Trinkwasserkonzentrationen von 400 mg/l toxische Leberschäden und Gewichtsabnahme beobachtet. Daneben wurden schwach mutagene Effekte, bei hohen Dosen im Langzeitversuch auch erhöhte Leukämieraten nachgewiesen, embryotoxische und teratogene Effekte sind nicht bekannt. Geht man von einem versehentlichen Verschlucken von 100 ml Badewasser aus, werden bei Einhaltung der WHO-Trinkwassergrenzwerte von 3 mg Chlor/l keine toxikologisch relevanten Chloraminmengen aufgenommen.

Dagegen können aber bereits niedrige Luftkonzentrationen von 10ppm zu Irritationen der Augenbindehäute beim Menschen führen. Diese lokal toxischen Wirkungen gaben den Anlaß, für Chloramin im Bade- und Schwimmbeckenwasser einen Vorsorgewert von 0,2 mg/l anzusetzen. Der niedrige Richtwert soll auch unbekannte Größen (perkutane und inhalative Aufnahmepfade), zu denen noch nicht genügend Daten vorliegen, berücksichtigen.

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2.2.2 Trihalogenmethane (THM)

Zur zweiten Gruppe der Desinfektionsnebenprodukte, den Chlor-Kohlenstoffverbindungen gehören auch die leichtflüchtigen, organischen Halogenverbindungen, die Trihalogenmethane (THMs), oder auch Haloforme genannt. Bekanntester Vertreter der THMs ist das Chloroform. Wie angedeutet entstehen THMs durch Reaktion des Chlors mit natürlichen Belastungsstoffen im Füllwasser oder mit von Badegästen eingebrachten organischen Belastungsstoffen. Enthält das Füllwasser Bromid (natürlicherweise in Meerwasser, Solen, Mineral- und Thermalwasser), werden auch noch bromhaltige THMs, wie z. B. Bromoform (Tribrommethan), gebildet.

Die THMs stehen in begründetem Verdacht, ein krebserzeugendes Potential zu besitzen. Für Chloroform und Bromdichlormethan erfolgte der Nachweis der Kanzerogenität im Tierversuch, ihre gesundheitliche Bedeutung für den Menschen ist aber noch nicht geklärt.

Bei der Höhe der Exposition der Menschen mit THMs muß zwischen dem Aufenthalt in Frei- und in Hallenbädern unterschieden werden. Wasser in Freibädern hat eine deutlich höhere Belastung mit THMs als Wasser in Hallenbädern. Dies liegt vor allem an dem höheren Schmutzeintrag in Freibädern und der oft notwendigerweise höheren Chlorung etwa bei stärkerer Chlorzehrung an sonnenreichen Tagen. THM-Werte liegen nach Messungen des Landesgesundheitsamtes Baden-Württemberg in Hallenbädern zwischen 13 und 26 µg/l, in Freibädern bei 13-232 µg/l (siehe dazu auch Tab. 2).

Interessant ist neben den Wasserkonzentrationen der Vergleich der Luftbelastung mit THMs in Freibädern und Hallenbädern, da der inhalative Aufnahmepfad die größte Rolle spielen dürfte. Trotz der höheren Wasserwerte in Freibädern verhält sich die Luftkonzentration genau gegenläufig: Der THM-Gehalt in der Luft von Hallenbädern ist erheblich größer als der in der Luft über Freibadbecken. 70 cm über der Wasserfläche von Hallenbädern wurden immer noch 62-192 µg/ m3 ermittelt, in der Luft 20 cm über Freibadbecken im Schnitt nur noch 5,4 µg/ m3. Es sind keine klaren Zusammenhänge zwischen Wasser- und Luftkonzentrationen auszumachen. Dies liegt wohl daran, dass neben den THM-Wassergehalten viele andere Faktoren die Luftbelastung beeinflussen, so z. B. Wassertemperatur, -bewegung und Be- und Entlüftungssysteme in der Halle.

Tab. 2: Trihalogenmethanbelastung in Hallen- und Beckenfreibädern (Aus: Eichelsdörfer 1996, nach Umweltbundesamt 1994)
 

Art der Bäder

freies Chlor

 

in mg/l

gebund. Chlor

 

in mg/l

THMs im Wasser 

 

in µg/l

THMs in der Luft

 

20 cm über Becken

 

in µg/m3

THMs in der Luft

 

150 cm über Becken

 

in µg/m3

Hallenbäder          
Mittelwerte

0,39

0,24

14

36

28

Minimum - Maximum

0 - 1,0

0 - 1,15

0,9 - 62

7,3 - 219

7,2 - 62

Zahl der Messungen

n = 102

n = 102

n = 90

n = 70

n = 61

Freibäder          
Mittelwerte

0,12

0,14

34

5,4

nicht bestimmt

Minimum - Maximum

0 - 0,5

0 - 0,3

106 - 123

2,1 - 12

nicht bestimmt

Zahl der Messungen

n = 27

n = 27

n = 65

n = 5

n = 0

 

Von Bedeutung für die gesundheitliche Relevanz der THM-Belastung von Schwimmbädern ist in erster Linie die von Badegästen aufgenommene Menge an THM. Hierzu wurden Blutproben von Schwimmern untersucht die Ergebnisse faßt Tab. 3 zusammen. Es fällt auf, dass in Hallenbädern bei niedrigen THM-Wasserkonzentrationen Blutwerte erreicht werden, denen in Freibädern weitaus höhere THM-Werte zugrundeliegen. So kann davon ausgegangen werden, dass die gesundheitliche Belastung der Badegäste durch erhöhte Werte in Freibadwasser tatsächlich geringer ist als in Hallenbädern gleicher THM-Konzentrationen, auch dann, wenn in Freibädern Richtwerte häufig überschritten werden (s. dazu 3.1).

Tab. 3: Vergleich der THM-Konzentrationen im Blut von Schwimmern in Hallen- und Freibeckenbädern in Abhängigkeit von der THM-Konzentration im Beckenwasser. (Aus: Eichelsdörfer 1996)
 

Hallenbäder

Freibäder

THMs im Wasser in µg/l

THMs im Blut 

 

in µg/l

THMs im Wasser 

 

in µg/l

THMs im Blut 

 

in µg/l

 

13

0,18 - 0,42

7

0,10

 

20

0,41

13

0,07 - 0,13

 

21

0,70

14

0,06 - 0,08

 

22

0,35 - 0,85

16

0,06 - 0,08

 

23

0,21 - 0,43

17

0,05 - 0,11

 

26

0,24 - 0,51

23

0,14

 

28

0,35 - 0,93

28

0,14 - 0,24

 
   

29

0,11 - 0,41

 
   

32

1,10 - 0,14

 
   

37

0,08 - 0,24

 
   

(55)

(0,34 - 0,75)

 
   

69

0,17 - 0,18

 
   

142

0,26 - 0,30

 
   

175

0,26 - 0,34

 
   

207

0,36 - 0,75

 
   

232

0,12

 

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3. Anforderungen an die Qualität von Schwimmbadewasser

3.1 Gesetzliche Grundlagen und Grenzwerte

Die gesetzliche Basis für Qualitätsanforderungen an Schwimm- und Badewasser ist in § 11, Abs. 1 des Bundes-Seuchengesetzes festgehalten: "Schwimm- oder Badebeckenwasser in öffentlichen Bädern muß so beschaffen sein, dass durch seinen Gebrauch eine Schädigung der menschlichen Gesundheit durch Krankheitserreger nicht zu besorgen ist". Daher muß Badewasser aufbereitet und desinfiziert werden; die technischen Einzelheiten dazu sind in der DIN-Norm 19643 "Aufbereitung und Desinfektion von Schwimm- und Badewasser" geregelt.

In dem 1993 neu bearbeiteten Entwurf dieser DIN-Norm sind nun Richtwerte für Chloramine und THMs enthalten: So sollen Chloramine eine Konzentration von 0,2 mg/l und THMs 0,02 mg/l (als Chloroform berechnet) nicht überschreiten. Der Richtwert für Chloramin basiert auf seinen lokal irritativen Wirkungen. Der THM-Richtwert ist im Grunde als technische Richtkonzentration zu interpretieren, also als Wert, der nach dem Stand der Technik auf ein unvermeidbares Minimum festgelegt wurde, um eine Beeinträchtigung der Gesundheit zu vermeiden, er vermag sie aber nicht vollständig auszuschließen. Die von ihrem Molekulargewicht eher schwereren bromhaltigen THMs werden dabei auf das leichtere Chloroform äquivalent umgerechnet.

Seit 1991 liegt im Entwurf eine Schwimmbeckenwasserverordnung vor (letzter Stand: 1994), in welchem die gleichen Richtwerte für Chloramine und THMs festgeschrieben sind. Auf der Basis neuer Erkenntnisse über die THM-Aufnahme in Freibädern (s.2.2.2) wird aber heute diskutiert, ob nicht der Richtwert für THMs in Freibädern höher angesetzt werden könnte, ohne dadurch das tatsächliche Gesundheitsrisiko entscheidend zu erhöhen. Dies erscheint nicht zuletzt auch deshalb sinnvoll, als in den Norm- und Referentenentwürfen auch heute schon Richtwertüberschreitungen bei bestimmten Betriebszuständen zugelassen sind. So heißt es im DIN-Entwurf, dass "bei Freibädern während höherer Chlorung zur Einhaltung der mikrobiologischen Anforderungen höhere Werte aufreten dürfen". Nach veröffentlichten Mitteilungen der Badewasserkommission des Umweltbundesamtes sollen in Zukunft "in Freibädern höhere Werte unberücksichtigt bleiben".

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3.2 Minimierung der Desinfektionsnebenprodukte durch geeignete Aufbereitung

Die DIN-gerechte Aufbereitung des Badewassers erfolgt zumeist durch ein kombiniertes Verfahren mit den Schritten Flockung - Filterung - Chlorung. Dabei ist die Chlorung, zu der es nach derzeitigem Kenntnisstand keine echte Alternative gibt, quasi zwingend notwendig, um mikrobiologisch einwandfreie Qualität zu erhalten.

Die Vorteile der Chlorung sind:

Wegen der Entstehung der gesundheitlich bedenklichen Nebenprodukte bei der Chlorung muß aber eine Minimierung der eingesetzten Chlormengen angestrebt werden, und durch sachgerechte Aufbereitungstechnik statt hoher Chlorgaben die Qualität des Badewassers gewährleistet werden. Voraussetzung dafür ist, dass möglichst viele Belastungsstoffe bereits vor der Chlorung aus dem Badewasser entfernt werden, die Chlor zehren bzw. Vorläufersubstanzen für schädliche Nebenprodukte sein können. Abb. 1 zeigt schematisch den klassischen Verfahrensablauf.

 

 

Abb. 1: Fließschema der Verfahrenskombination Flockung-Filterung-Chlorung (Aus: Eichelsdörfer 1993)

Bei der Siebung werden die groben Schwimmstoffe abgetrennt, die feineren Trübungsstoffe durch Flockung und anschließende Filterung entfernt. Abschließend erfolgt die Chlorung zur Oxidation und Desinfektion in einem. Alle noch nicht geflockten Belastungsstoffe sind bei dieser Technik also im Filtrat noch vorhanden. Um demnach einwandfreie Qualität zu gewährleisten sind folgende Anforderungen zu erfüllen:

Eine wesentliche Reduzierung der THM- und Chloramin-Konzentrationen bringt die Einführung einer neuen, nicht sehr kostenaufwendigen, Verfahrenskombination, bei der zusätzlich zur Flockung Pulver-Aktivkohle dosiert wird, mit sich (s. Abb. 2). Mit einer weiteren Optimierung, der Integration einer Ozonstufe, spielen THMs und Chloramine sogar kaum mehr eine Rolle. Dieses Verfahren ist aber für bestehende Bäder mit größeren Umbaumaßnahmen verbunden und wird wohl daher als Maßnahme auf Bäder beschränkt bleiben, wo die in den Entwürfen vorgeschlagenen Richtwerte überschritten werden. Auch bei Neuplanungen kann es Berücksichtigung finden. Wo dagegen die Werte unterhalb dieser "technisch unvermeidbaren Restkonzentrationen" liegen, genügen die klassischen Verfahrensschritte der Wasseraufbereitung.
 

 
Abb. 2: Verminderung der Konzentration von Desinfektionsnebenprodukten durch Aktivkohle in Schwimmbeckenwasser am Beispiel eines bestehenden Bades, das mit Pulverkohledosierung nachgerüstet wurde (Aus: Grohmann 1995)

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Literatur

Badewasserkommission des Umweltbundesamtes (1996): Hygienische Überwachung öffentlicher und gewerblicher Bäder durch die Gesundheitsämter (Amtsarzt). - In: Bundesgesundheitsblatt 4/96:147-150

Badewasserkommission des Umweltbundesamtes (1996): Berichtigung im Bundesgesundheitsblatt 6/96:112

Bundesministerium für Forschung und Technologie (1994): Halogenierte Kohlenwasserstoffe in der Raumluft von Hallenbädern. - Forschungs-Info 104/94

Eichelsdörfer, D. (1993): Hat das Verfahren Flockung - Filterung - Chlorung noch eine Chance? - In: Archiv des Badewesens 5/93:189-196

Eichelsdörfer, D. (1995): Das Trihalogenmethan-Problem bromidhaltiger Mineral- und Thermalbadewässer und Versuche zu seiner Minimierung. - In: HuK 47 2/95:29-34.

Eichelsdörfer, D. (1996): Biogene und anthropogene Schadstoffe in natürlichen Badegewässern und Schwimmbädern. - In: GSF-Bericht 7/96, Seminarband der Zentralen Informationsstelle, Umweltberatung Bayern: "Macht uns die Umwelt krank"

Eichelsdörfer, D. (1996): Die THM-Problematik in Freibädern - neue Erkenntnisse. - In: Archiv des Badewesens 3/96:126-132

Grohmann, A. (1995): Zur Frage der technisch unvermeidbaren Restkonzentrationen von Trihalogenmethanen und Chloraminen im Schwimm- und Badebeckenwasser. - In: Bundesgesundheitsblatt 10/95:380-385

Information Umwelt (1995): Getrübte Badefreuden? - Belastung durch Bakterien, organische und anorganische Schadstoffe, Chlorung von Badewasser. - GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, Neuherberg

Jessen, H.-J. & K. Gunkel(1995): Zur Problematik des Urineintrages in das Badewasser. - In: Archiv des Badewesens 6/95:273f

Roßkamp, E. & W. Schimmelpfennig (1995): Toxikologische Bewertung der Chloramine im Schwimm- und Badebeckenwasser. - In: Bundesgesundheitsblatt 10/95:378-380

Schweinsberg, F. (1996): Toxikologische Bewertung von Trihalogenmethanen in Bädern. - In: Archiv des Badewesens 3/96:133-135

Seidel, K. (1985): Bakteriologische Probleme von Badewässern unter besonderer Berücksichtigung von Warmsprudelbecken und "Psycho-Tanks". - In: Umwelthygiene für Ärzte und Naturwissenschaftler 303-310. Gustav Fischer Verlag

Umweltbundesamt (1995): Aufbereitungstechnik und wasserhygienische Situation in den Frei- und Hallenbädern der Regierungsbezirke Chemnitz und Leipzig. - In: Jahresbericht 1995:194f

Umweltbundesamt (1996): Trinkwasser - Desinfektion und Bewertung der Desinfektionsnebenprodukte - Merkblatt 181/5a der FKST für Gesundheitsämter. - In: Umweltmedizinischer Informationsdienst 2/96:17-19

Vielhauer, A.u.a (1994): Keimbelastung der Schwimmhallenluft. In: Forum Städte-Hygiene 45:287-292

Verfasserin: Ulrike Koller

Stand: März 1997

© GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, Umweltberatung Bayern, Ingolstädter Landstraße1,D-85764 Neuherberg, Fax: 089/3187-3324, e-mail: ubb@gsf.de und ©  Bayerischen Staatsministerium für Landesentwicklung und Umweltfragen

 

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