Zicht op ziekteverwekkers: veilig drinkwater met QMRA

In Nederland wordt geen chloor toegepast in het leidingnet. Daarom zijn drinkwaterbedrijven extra alert op de microbiologische veiligheid. Binnen het thema Waterkwaliteit en gezondheid legt KWR zich toe op de vraag welke risico’s microbiologische ziekteverwekkers opleveren voor mens en milieu. Voordat we de praktijk induiken, legt KWR-onderzoeker Patrick Smeets eerst uit wat QMRA inhoudt.

Veiligheid van water voorspellen

De toegestane gezondheidsnorm kun je vertalen naar ongeveer één ziekteverwekker per miljoen liter drinkwater. “Dat is één micro-organisme in een heel zwembad”, vergelijkt Smeets. “Omdat het onmogelijk is om zulke kleine hoeveelheden te meten, passen we met QMRA rekenmodellen toe. Deze modellen voorspellen de veiligheid van het water en zijn gebaseerd op metingen die wel zijn te doen: het aantal ziekteverwekkers in de bron, dus oppervlakte- of grondwater. Vervolgens komen de zuiveringsstappen. Per stap bepalen we wat de verwijderingsefficiëntie is. Dan kun je uitrekenen hoeveel ziekteverwekkers het drinkwater uiteindelijk in theorie bevat.”

Ontwikkeling QMRA

Al sinds het begin van deze eeuw houdt KWR zich bezig met QMRA. “In 1995 groeide de belangstelling voor modelmatige risicoschatting”, vertelt Smeets, die nu zelf 25 jaar aan deze materie werkt. “In de Verenigde Staten speelden grote uitdagingen rond de opkomst van ziekteverwekkers in drinkwater. In 2002 startte KWR het Europese project MicroRisk. Doel hiervan was het ontwikkelen van de QMRA-methode voor drinkwaterbedrijven. Naast het drinkwater zelf hebben we later ook voor het distributienet een QMRA-methodiek ontwikkeld. Ook werkt KWR met samenwerkingspartners aan een update en herziening van overzichtstabellen van de WHO – de Wereldgezondheidsorganisatie van de VN – die laten zien wat het microbiologische effect is van de zuivering. En in het onlangs afgeronde Europese project PathoCERT heeft KWR onder meer kennis ingebracht over de inzetbaarheid van QMRA bij het beheersen van microbiologische risico’s in noodsituaties.”

Tuinbouw

Wat Smeets interessant vindt, is dat ook buiten de drinkwatersector eindgebruikers baat kunnen hebben bij QMRA. “Dat blijkt bijvoorbeeld uit een TKI-project waarin een virussensor wordt ontwikkeld voor de tuinbouw”, zegt hij. “Ook voor waterschappen kan QMRA interessant zijn, bijvoorbeeld wanneer zij het afvalwater niet willen lozen maar gebruiken voor andere doeleinden, zoals irrigatie.” Behalve de bijdrage aan het besluitvormingsproces voor het risicobeheer, merkt Smeets nog een ander effect van QMRA op. “Als je het zuiveringsproces probeert te kwantificeren, ga je er op een andere manier tegenaan kijken. Dit heeft geleid tot een verbeterslag.”

Drinkwater maken uit effluent

Vanuit de praktijk onderschrijft Han Vervaeren de pluspunten van QMRA. Naast de klassieke bronnen van oppervlakte- en grondwater kijken drinkwaterbedrijven ook naar alternatieve bronnen om drinkwater van te maken, zoals het effluent van rioolwaterzuiveringsinstallaties. Omdat dit water sterk microbiologisch is verontreinigd, is inzicht nodig hoe te komen tot een technologisch adequate en robuuste zuivering. Een praktijkvoorbeeld is het Europese project B-Watersmart, waar het Belgische De Watergroep aan deelnam. Vervaeren: “Met QMRA is onderzocht hoe onze huidige zuivering zou moeten worden aangepast om drinkwater met een goede microbiologische kwaliteit te kunnen maken uit effluent. De uitkomsten van dit onderzoek waren doorslaggevend om dit scenario mee te nemen in een bredere evaluatie, die moet bijdragen aan meer zekerheid over de waterlevering in onze regio.”

Chemische veiligheid: QCRA

Naast microbiologische risicoanalyse is de kwantitatieve aanpak ook bruikbaar voor inschattingen van de chemische veiligheid van water. We spreken dan van QCRA (kwantitatieve chemische risicoanalyse). Toch zijn beide methoden verschillend van aard, vertelt KWR-onderzoeker Thomas ter Laak. “Vergeleken met micro-organismen zijn er veel meer verschillende chemische stoffen die problemen kunnen veroorzaken. Ook de eigenschappen van die stoffen verschillen enorm. Daarnaast kennen chemische stoffen allerlei omzettingsproducten en zorgen mengsels van stoffen voor andere effecten. Kortom: in je zuivering heb je vaak een combinatie van technieken nodig om het hele palet aan te pakken.”

Verwijderingsindex

In plaats van een soort methodiek, zoals in het geval van QMRA, omschrijft Ter Laak QCRA als een ‘paraplu’ om te kijken naar de robuustheid van zuiveringen in het verwijderen van chemische stoffen. “Samen met de drinkwatersector heeft KWR bijvoorbeeld een verwijderingsindex ontwikkeld. Deze index laat zien welke zuiveringsinspanning nodig is zodat het drinkwater voldoet aan de eisen van het drinkwaterbesluit. In feite is het – analoog aan QMRA – een maatstaf om te toetsen welke zuivering wordt gevraagd voor een bepaalde bron van drinkwater.” Dit toetsen kan alleen maar als voor de betreffende chemische stoffen een norm bestaat, maar die is lang niet altijd vastgesteld. “Van alle stoffen die niet op de lijst staan, willen we ook weten hoe deze zich in het milieu en de zuivering gedragen”, omschrijft Ter Laak de ambities rond QCRA. “De drinkwaterbedrijven meten veel meer chemische stoffen dan waartoe zij wettelijk verplicht zijn. Dit biedt de mogelijkheid om te toetsen in hoeverre de genormeerde stoffen representatief zijn voor niet-genormeerde stoffen.

QMRA als hulpmiddel

Hoewel QMRA als theoretisch model best ingewikkeld is, zijn de uitkomsten ervan niet moeilijk om te interpreteren, vindt Vervaeren. “Voor ons is het belangrijk dat KWR de juiste toepassingen zoekt waarbij QMRA de helpende hand biedt. Laten we eerlijk zijn: drinkwaterzuivering bestaat langer dan QMRA. Behalve dat we kunnen sturen op de ervaringen die we hebben opgebouwd, zie ik QMRA als een hulpmiddel om dieper inzicht te krijgen in de microbiologische verwijderingsefficiëntie van verschillende technologieën. Daardoor kan je nieuwe concepten beter ontwerpen en bestaande systemen optimaliseren. Dat is zeker een meerwaarde.”