Kontekst badania
Syfony umywalek w środowisku szpitalnym coraz częściej uznaje się za groźne źródła bakterii chorobotwórczych, w tym szczepów wielolekoopornych. W licznych badaniach udokumentowano powiązanie genetyczne pomiędzy drobnoustrojami bytującymi w syfonach a szczepami wyizolowanymi od pacjentów, co jednoznacznie wskazuje na ich rolę w transmisji zakażeń. Istnieją także dowody, że usunięcie umywalek z oddziałów intensywnej terapii prowadzi do istotnego spadku częstości zakażeń wywołanych przez pałeczki Gram-ujemne. Pomimo tej wiedzy wciąż niewystarczająco zbadano mechanizmy fizyczne umożliwiające przedostawanie się bakterii z syfonu do otoczenia. Jednym z prawdopodobnych, a dotąd niedostatecznie rozpoznanych procesów, są przejściowe zmiany ciśnienia powietrza w systemach kanalizacyjnych, które mogą powodować naruszenie bariery wodnej syfonu i prowadzić do emisji aerozoli oraz rozprzestrzeniania się zanieczyszczonej wody.
Cele i hipotezy
Autorzy badania postawili sobie za cel zidentyfikowanie i opisanie mechanizmów umożliwiających przenoszenie bakterii z syfonów umywalek do wnętrza misy umywalkowej oraz na powierzchnie znajdujące się w jej bezpośrednim otoczeniu. Hipoteza badawcza zakładała, że występujące w systemach kanalizacyjnych zmiany ciśnienia powietrza mogą doprowadzać do naruszenia bariery wodnej syfonu. W konsekwencji dochodzić może do powstawania aerozoli zawierających bakterie, które osadzają się na powierzchniach umywalki i armatury, stanowiąc potencjalne źródło zakażeń w środowisku szpitalnym.
Metody badawcze
Badanie przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych z wykorzystaniem pełnowymiarowego modelu umywalki szpitalnej wyposażonej w standardowy syfon i podłączonej do pięćdziesięciometrowego odcinka rury kanalizacyjnej. Do układu włączono generator przejściowych zmian ciśnienia, umożliwiający odtworzenie zjawisk występujących w prawdziwych instalacjach. Jako modelowego organizmu użyto bakterii Pseudomonas alloputida KT2440, które wprowadzano do wody znajdującej się w syfonie. Zjawisko generowania aerozoli monitorowano za pomocą licznika cząstek umieszczonego nad kratką odpływową, a powierzchnie umywalki i kranu poddawano ocenie mikrobiologicznej przy użyciu płytek odciskowych z podłożem ogólnym.
Rezultaty badań i ich interpretacja
W wyniku oddziaływania zmian ciśnienia dochodziło do emisji aerozoli nad kratką syfonu. Były to zjawiska krótkotrwałe, widoczne w postaci nagłych skoków liczby cząstek, które jednak nie były dostrzegalne gołym okiem. Łączna liczba zarejestrowanych aerozoli w trakcie pojedynczego zdarzenia wynosiła około pięciuset, przy czym każde z nich mogło przenosić wiele komórek bakteryjnych. Stwierdzono również, że im bliżej odpływu znajdował się detektor, tym wyższe były wartości pomiarowe, co świadczy o stopniowym rozpraszaniu aerozoli w przestrzeni umywalki.
Równolegle przeprowadzona analiza mikrobiologiczna wykazała, że w sześciu z ośmiu prób, w których syfon zawierał bakterie, doszło do skażenia powierzchni misy umywalkowej lub armatury. Najczęściej bakterie izolowano z powierzchni kratki odpływowej i jej najbliższego otoczenia. W dwóch przypadkach powierzchnie płytek odciskowych były całkowicie pokryte koloniami bakteryjnymi, co wskazuje na szczególnie wysoką koncentrację zanieczyszczenia. W jednym z doświadczeń bakterie wykryto także na wylocie kranu, co oznacza, że aerozole mogły przenosić się ponad powierzchnią misy i osiągać odleglejsze elementy armatury.
Co szczególnie istotne, skażenie to następowało również w sytuacjach, w których nie obserwowano widocznego wypływu wody z syfonu. Świadczy to o tym, że mikroskopijne zaburzenia bariery wodnej w syfonie wystarczyły, by uwolnić aerozole zawierające bakterie, zdolne następnie do osiadania na powierzchniach. Wyniki te dowodzą, że syfon, mimo iż pełni rolę podstawowej bariery chroniącej przed przenikaniem drobnoustrojów z kanalizacji, nie jest w pełni skuteczny w sytuacjach występowania przejściowych zmian ciśnienia powietrza.
Interpretując uzyskane rezultaty, autorzy wskazują, że w środowisku szpitalnym opisany mechanizm może prowadzić do powtarzającego się skażenia umywalek, nawet po ich starannym oczyszczeniu i dezynfekcji. Oznacza to, że elementy te mogą być ponownie kolonizowane przez bakterie w sposób całkowicie niezależny od działań personelu medycznego. Takie zjawisko stanowi poważne zagrożenie dla skuteczności strategii kontroli zakażeń i wymaga włączenia aspektów inżynieryjnych do planowania działań profilaktycznych.
Wnioski
Badanie potwierdziło, że przejściowe zmiany ciśnienia w systemach kanalizacyjnych prowadzą do emisji aerozoli zawierających bakterie z syfonu umywalki do jej wnętrza oraz na powierzchnie armatury. Zanieczyszczenia te obejmują zarówno widoczne krople wody, jak i niewidoczne bioaerozole, które mogą osiadać na różnych powierzchniach i stanowić potencjalne źródło zakażeń. Odkrycie to dowodzi, że instalacje kanalizacyjne w szpitalach wymagają ponownego przemyślenia pod kątem projektowym i eksploatacyjnym. W szczególności należy uwzględnić rozwiązania redukujące ryzyko powstawania skoków ciśnienia, które mogą prowadzić do naruszania bariery wodnej syfonów.
Ograniczenia zakresu badawczego
Należy podkreślić, że była to próba pilotażowa przeprowadzona w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych, z zastosowaniem pojedynczego modelu umywalki i jednego gatunku bakterii. Wyniki powinny być w przyszłości zweryfikowane w badaniach obejmujących różne konfiguracje instalacyjne, zróżnicowane gatunki drobnoustrojów, a także rzeczywiste środowiska szpitalne. Zakres ciśnień zastosowanych w doświadczeniach był ograniczony, podczas gdy w budynkach mogą występować znacznie silniejsze i bardziej złożone zjawiska. Ponadto nie analizowano wpływu biofilmów rozwijających się w naturalnych systemach kanalizacyjnych, które mogą dodatkowo modyfikować sposób emisji bioaerozoli.
Artykuł opublikowano w Journal of Hospital Infection.