Sampling and identification of Legionella spp. at Borregaard Ind. Ltd.

Abstract

Befolkningen i Sarpsborg/Fredrikstad-området opplevde et utbrudd forårsaket av Legionella pneumophila serogruppe 1 i mai 2005 hvor 56 personer ble registrert smittet. Skrubberanlegget ved Borregaard i Sarpsborg ble identifisert som sannsynlig smittekilde ved epidemiologiske analyser og genotyping av L. pneumophila bakterier isolert fra pasienter og spredningsanalyser. Tre nye tilfeller av sykdom forårsaket av L. pneumophila serogruppe 1 oppstod i november 2005 i samme område, men smittekilden for disse tilfellene er ikke avklart. Legionellabakterien har blitt påvist ved flere biologiske renseanlegg i Norden, inkludert Borregaard, Sarpsborg. Det er nødvendig å gjøre rede for om L. pneumophila generelt er tilstede ved renseanlegget til Borregaard. Et slikt prosjekt ble iverksatt som et samarbeidsprosjekt mellom Forsvarets forskningsinstitutt, Nasjonalt folkehelseinstitutt og Telelab AS, med Borregard som prosjekteier og FFI som prosjektkoordinator. Arbeidet ble utført i perioden 13.06.2006 – 05.12.2006. Samarbeidsprosjektet har hatt som formål å kartlegge tilstedeværelsen av Legionella spp. i luft ved Borregaard og undersøke om legionellabakterien kan spres fra luftebassengene til luft. FFI har, på oppdrag fra Borregaard, utført prøvetaking og genetisk analyse av luftprøver ved renseanlegget på Borregaard, koordinert prosjektarbeidet og utarbeidet en rapport som oppsummerer og beskriver resultatene fra alle samarbeidsaktørene. Denne rapporten beskriver FFIs arbeid i samarbeidsprosjektet som inkluderer prøvetakingsmetoder, analyse og identifisering av Legionella spp. og L. pneumophila i luft og væske ved bruk av real-time PCR. En CFD-modell ble benyttet for å estimere hastighetsfeltet i renseanleggets lokale omgivelser og ble brukt som grunnlag for å oppnå optimal plassering av luftprøvetakingsutstyr under gitte vindretninger. Resultatet fra studien viste at luftprøvetakerne SASS 2000PLUS og MAS-100® var velegnet til luftprøvetaking, og at real-time PCR, med bruk av L. pneumophila arts-spesifikke mip-primere, identifiserte L. pneumophila i luft. L. pneumophila ble påvist i væskeprøver fra luftebassengene og fra elven Glomma. Mikrobiologiske og molekylærbiologiske analyser viste tilstedeværelse av Pseudomonas spp., Acinetobacter spp., Vibrio spp. Shewanella spp., Enterococcus spp., samt en rekke vanlig forekommende miljøbakterier i luftebassengene. Noen av disse bakteriene er opportunistiske human patogener. Dette kan tyde på at varsomhet bør utøves ved håndtering av væskeprøver fra luftebassengene. Det henvises til FFI rapport 2007/00560 for en oppsummering av resultatene fra alle samarbeidsaktørene.

During May 2005, 56 inhabitants of Sarpsborg/Fredrikstad developed legionellosis caused by Legionella pneumophila serogroup 1, resulting in the death of ten patients. The wet scrubber at Borregaard Ind. Ltd. was identified as the source, In November 2005, three new cases of legionellosis were reported in Sarpsborg/Fredrikstad, but the source for exposure has still not been identified. There are very few studies elaborating the dispersion pattern and the impact of atmospheric conditions on the transmission of Legionella in air. This study has focused on the sampling of aerosols containing L. pneumophila and identifying this bacterial species by molecular methods. Also, one of the goals of this project was to elaborate the dispersion of L. pneumophila from the aeration ponds at Borregaard’s biological treatment plants to ambient air. This project was initiated by Borregaard Ind. Ltd. and involved three collaborating partners; The Norwegian Defence Research Establishment (Forsvarets forskningsinstitutt FFI), the Norwegian Institute of Public Health and Telelab AS. The project owner is Borregaard Ind. Ltd and FFI has been the project coordinator. The work was carried out during 13.06.2006 – 05.12.2006. This report describes the work performed by FFI. The dispersion of Legionella was studied by sampling airborne aerosols above and around the aeration ponds according to selected regions well suited for the aerosol sampling by predictions made by a Computational Fluid Dynamic (CFD) model of the biological treatment plant. The air collector SASS 2000PLUS was suitable for sampling aerosols containing viable Legionella cells and L. pneumophila was identified by specific real-time PCR using the mip primers. Results showed that L. pneumophila was, in general, not identified upwind of the aeration ponds. L. pneumophila was identified up to 180 m downwind of the aeration pond, strongly indicating that the aeration ponds are a source for generating aerosols of L. pneumophila. L. pneumophila was identified by mip real-time PCR in liquid samples harvested from all three aeration ponds at Borregaard Ind. Ltd., and from the Glomma river. It is not known if these air and liquid samples contain the same L. pneumophila strain, and if this strain is pathogenic to humans. Several different bacterial genus and species were identified in the aeration ponds by molecular and microbiological analysis. Pseudomonas spp., Acinetobacter spp., Vibrio spp. Shewanella spp., Enterococcus spp. and several other bacteria commonly found in the environment were identified in the aeration ponds. Some of these bacterial species are opportunistic human pathogens suggesting that care should be taken when working close to these ponds. An overall presentation of the work performed from all collaborating partners has been published in the FFI report 2007/00560.