Risicomanagement en/of Innovatie? - -

Transcriptie

1 Risicomanagement en/of Innovatie? ste Va kantiecursus in Drin kwatervoorziening en 25ste Vakantiecursus in Riolering & Afvalwatervoorziening 13 januari 2006 Samenstelling en eindredactie: prof. ir. J.C. van Dijk ir. M. van der Meulen

2

3 Technische Universiteit Delft Faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen Sectie Gezondheidstechniek Stevinweg 1, 2628 CN Delft Risicomanagement en/of innovatie? 58 e Vakantiecursus in Drinkwatervoorziening & 25 e Vakantiecursus in Riolering & Afvalwaterbehandeling vrijdag 13 januari 2006 te Delft Samenstelling en eindredactie: prof.ir. J.C. van Dijk ir. M. van der Meulen Layout: ir. M. van der Meulen i

4 58e Vakantiecursus in Drinkwatervoorziening & 25e Vakantiecursus in Riolering en Afvalwaterbehandeling Colofon De voordrachtenbundel Risicomanagement en/of Innovatie? van de 58e Vakantiecursus in Drinkwatervoorziening en de 25e Vakantiecursus in Riolering en Afvalwaterbehandeling is een uitgave van de Sectie Gezondheidstechniek van de Faculteit der Civiele Techniek en Geowetenschappen van de TU Delft. Meer informatie over deze en andere uitgaven kunt u verkrijgen bij: Faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen Sectie Gezondheidstechniek Postbus GA Delft tel M.Hubert@CiTG.TUDelft.nl DUP Satellite is an imprint of Delft University Press P.O. Box MG Delft The Netherlands Telephone: Telefax: Info@Library.TUDelft.NL ISBN Copyright 2005 by TU Delft All rights reserved. No part of the material protected by this copyright notice may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage and retrieval system, without written permission from the publisher: Delft University Press. Printed in The Netherlands ii

5 Inhoudsopgave Gezamenlijke opening De Tsunami, 1 jaar later 1 drs. T.J.J.Schmitz (VEWIN) / ir. K.J. Hoogsteen (WMD) 58 e Vakantiecursus in Drinkwatervoorziening Lessen uit het verleden 3 Prof.ir. J.C. van Dijk (TU Delft) Drinking water and public health: What are the risks? 11 dr. F.S. Hauchman (U.S. EPA) Risico-analyse en beheersing een case-study bij Hydron Flevoland 19 Drs. T.S. Neuman (Hydron Flevoland) Future trends affecting the global water industry 29 J.F. Manwaring (AwwaRF) Wetenschap en Waterbedrijf 37 Prof.dr.ir. W.G.J. van der Meer (Vitens) Ervaringen in Vlaanderen 45 Ir. L. Keustermans (VMW) 25 e Vakantiecursus in Riolering & Afvalwaterbehandeling Algemene inleiding 57 Prof.dr.ir. F.H.L.R. Clemens (TU Delft) Blue Force en Waterschap de Dommel samenwerking voor ontwikkeling zuiveringstechnologie 65 ir. H. Roelofs (WS De Dommel) Risicomanagement in de rioleringszorg 69 Drs. H.J. Gastkemper (Stichting RIONED) Over risico s, innovatie en adaptatie 73 Drs. C. Roos (NVA) Risicomanagement bij bestuurlijke besluitvorming 79 Ir. P.G.B. Hermans (WS Groot Salland) Het risico van innovatie bij de zuivering van afvalwater 93 Ir. K. de Korte (DWR) Gezamenlijke slotsessie Risk is of all time 105 Prof.dr.ir. B.J.M. Ale (TUD) Appendix 117 Genomineerden Gijs Oskam prijs Rob Elfering Fotografie Samenvattingen voordrachten iii

6 58e Vakantiecursus in Drinkwatervoorziening & 25e Vakantiecursus in Riolering en Afvalwaterbehandeling iv

7 De Tsunami, 1 jaar later De Tsunami, 1 jaar later drs. Theo Schmitz ir. Karst-Jan Hoogsteen Een jaar geleden werd bij de Vakantiecursus het hulpplan van de Nederlandse watersector voor de slachtoffers van de Tsunami aangeboden aan de ambassadeur van Indonesië. Nu, een jaar later, zal verslag gedaan worden van hetgeen er inmiddels bereikt is en wat er nog moet gebeuren. drs. T.J.J. Schmitz Algemeen directeur, VEWIN Door omstandigheden is er geen syllabus aangeleverd ir. K. Hoogsteen Algemeen directeur, WMD Risicomanagement en/of innovatie? 1

8 2 58e Vakantiecursus in Drinkwatervoorziening & 25e Vakantiecursus in Riolering en Afvalwaterbehandeling

9 Lessen uit het verleden Lessen uit het verleden prof. ir. Hans van Dijk 1. Terugblik op de 57 e Vakantiecursus: Door water verbonden Van medicijnen wordt water niet beter was de algemene conclusie van de deelnemers van de Vakantiecursus 2005, die als altijd weer spannend, actueel en sfeervol was. Op vrijdag 14 januari troffen bijna 400 prominenten uit de waterwereld elkaar weer bij het jaarlijkse Nieuwjaarscongres van de watersector. Er was ook weer een nieuw record te melden, namelijk het feit dat op 1 na alle directeuren van de waterbedrijven zich hadden ingeschreven. Nu zou dat record vroeger alleen al aan directeuren een volle zaal opgeleverd hebben, maar tegenwoordig zijn het er nog maar een handjevol, en als het aan de heer Vogelesang ligt binnenkort nog maar drie! Het thema Door water verbonden werd op een ontspannen en geanimeerde wijze ingevuld. In de wandelgangen en tijdens de afsluitende nieuwjaarsborrel verbonden de drinkwater- en afvalwaterdeskundigen zich, waarbij vele nieuwe initiatieven en voornemens voor het nieuwe jaar bedacht werden. prof.ir. J.C. van Dijk Hoogleraar Drinkwatervoorziening en voorzitter afdeling Watermanagement, TU Delft Wetenschappelijk directeur, Kiwa Het was weer gezellig.... Risicomanagement en/of innovatie? Ik had vorig jaar mijn traditionele jaaroverzicht Drinkwater geschrapt om ruimte te maken voor een nieuw fenomeen, namelijk de mysterie guest, iemand die iets heel bijzonders heeft gedaan dat absoluut gemeld moet worden bij de Vakantiecursus. 3

10 58e Vakantiecursus in Drinkwatervoorziening & 25e Vakantiecursus in Riolering en Afvalwaterbehandeling De Tsunami De eerste mysterie guest was ir. Karst Hoogsteen (WMD). Hij lichtte het plan van de watersector voor hulpverlening aan Sumatra toe, dat vervolgens door drs. Theo Schmitz (VEWIN) offi cieel werd aangeboden aan de vice-ambassadeur van Indonesië, de heer Oratmangun. Geneesmiddelen: wiens probleem is het? In afvalwater, oppervlaktewater en soms ook in grondwater blijken geneesmiddelen aangetoond te kunnen worden. De concentraties in drinkwater liggen echter ver onder de therapeutische doses en de veiligheidsgrenzen die worden aangehouden. Volgens drs. Bert Palsma (Stowa) is de beste aanpak om vooralsnog uit te gaan van het ALARA principe (As Low As Reasonably Achievable) en dit helder te communiceren naar de consument. Daarnaast pleitte hij voor een evenwichtige afweging tussen verbetering van de verwijdering bij RWZI s en bronmaatregelen, bijvoorbeeld bij ziekenhuizen. Theo Schmitz en de heer Oratmangun Na de tragedie van Tweede Kerstdag 2004, was het hartverwarmend om te ervaren hoe snel en massaal de gehele Nederlandse watersector hulp beschikbaar stelde. In de Vakantiecursus van 2006 zullen we terugkomen op het hulpproject en zullen Theo Schmitz en Karst Hoogsteen laten zien wat er inmiddels bereikt is en wat er in de toekomst nog moet gebeuren. Systeem in het grondwater Prof. dr. ir. Theo Olsthoorn (TU Delft / Waterleidingbedrijf Amsterdam), net als Karst Hoogsteen in 1974 afgestudeerd aan de TUD en afgelopen jaar benoemd tot hoogleraar Grondwaterwinning, gaf een lezing over de systeembenadering voor het grondwater. Hij ging in op de beschikbaarheid van grondwater en de wijze waarop gestuurd kan worden. Het laatste onderdeel gaf inzicht in de potentie van kunstmatige infiltratie. Als voorbeeld berekende hij dat voor een stad als Amsterdam een oppervlak van 500 km 2 nodig is indien het drinkwater uit grondwaterwinning moet worden geleverd. In het geval van kunstmatige infi ltratie is dit slechts 11 km 2. Geavanceerde oxidatie De tweede mysterie guest was dr. Joop Kruithof die samen met ir. Peer Kamp, bij drinkwaterproductiebedrijf Andijk, een internationale doorbraak in de waterzuivering met UV en waterstofperoxide heeft gerealiseerd. Hij toonde aan de hand van 68 dia s de ontwikkeling van de nieuwe zuiveringsstap. Uit proefonderzoek bleek dat door toepassing van UV de benodigde desinfectie kon worden bereikt. Verder is aangetoond dat door de toepassing van UV met waterstofperoxide ook een goede afbraak van organische microverontreinigingen bereikt kan worden. Door het toepassen van CFD modellering is het ontwerp van de installatie geoptimaliseerd en eind 2004 is de gerenoveerde zuivering onder grote belangstelling in gebruik genomen. Theo Olsthoorn 4

11 Lessen uit het verleden De Rijn als bron voor drinkwater De afgelopen decennia heeft de waterkwaliteit van de Rijn een spectaculaire verbetering doorgemaakt. Hierin hebben de waterleidingbedrijven langs de Rijn een grote rol gespeeld, onder meer via de IAWR. Toch is er bepaald geen reden om voldaan achterover te leunen, zo stelde dr. Peter Stoks (RIWA-Rijn). De kwaliteitsverbetering heeft namelijk vooral betrekking op de klassieke verontreinigingen. Stoffen waar de waterleidingbedrijven vandaag de dag last van hebben (zoals geneesmiddelen) vertonen juist een tegenovergesteld beeld. Voor de Rijnwaterbedrijven heeft dit geleid tot een versterkte aandacht voor emerging contaminants, voor lobby en voor samenwerking. De doelstelling blijft dat met een eenvoudige zuivering drinkwater moet kunnen worden bereid uit Rijnwater. Verder horen niet-natuurlijke stoffen niet thuis in de bronnen. Om politieke aandacht te krijgen stelde Stoks voor om de consument te mobiliseren. Verwacht mag worden dat de consument heel goed in staat is onderscheid te maken tussen de kwaliteit van rivierwater en de kwaliteit van drinkwater. Technologie kan ons helpen Waterkwaliteit is van oudsher de belangrijkste drijvende kracht voor ontwikkelingen in de zuiveringstechnologie. De ambitie van de gezamenlijke waterleidingbedrijven is te komen tot water van onberispelijke kwaliteit, op een duurzame wijze geproduceerd. Voor Waterleidingbedrijf Amsterdam heeft dit geleid tot een project waarbij verbetering van de kwaliteit wordt gerealiseerd door besturing van de zuivering op basis van modelvoorspellingen. Voor ozon, één van de belangrijkste zuiveringsstappen binnen het geheel van de zuivering, is proefonderzoek uitgevoerd naar de bromaatvorming. Ir. Alex van der Helm (DHV/TU Delft) liet zien dat bromaatvorming met 85% kon worden gereduceerd indien ozon wordt gedoseerd in opgeloste vorm in plaats van de conventionele methode met bellenkolommen. Ook volgde uit het proefonderzoek dat het verbeteren van de hydraulische eigenschappen van de ozoncontactkelders naar meer propstroom, tot enorme verbeteringen leidt met betrekking tot de desinfectie. Schone bronnen voor Evides Ir. Ger Vogelesang (Evides) begon zijn presentatie met een korte introductie van Evides en een uitleg van de naam, die is ontleend aan het zeepaardje Hippocampus mosanus evides. Voor de productie van drinkwater en voor het maken van diverse watersoorten voor de industrie maakt Evides gebruik van een breed spectrum van bronnen. Vogelesang pleitte voor het gebruik van zowel oppervlakte- als grondwater voor drinkwater binnen een voorzieningsgebied: meerdere ankers verdient de voorkeur. Daarnaast gaf hij aan dat het erg belangrijk is om de kennis van de bron op peil te houden en dat voor industriewater zelfs de vuilste bron waardevol kan zijn. Voorts liet hij zien dat de zuivering van de Berenplaat nu toch echt gemoderniseerd gaat worden, ondanks de voorkeur van de RIWA voor een eenvoudige zuivering. Vogelesang eindigde met zijn visie op de schaalvergroting voor de drinkwatersector, die zou moeten resulteren in drie Nederlandse waterleidingbedrijven. Schaalvergroting langs de bronnenlijn leek hem de eenvoudigste oplossing, een Maas-bedrijf, een Rijn-bedrijf en een grondwater bedrijf. Hij gaf toe dat de kans dat dit ooit gebeurt niet erg groot is en dat het eigenlijk ook niet zoveel uitmaakt wie nou met wie wil, zolang het maar snel gebeurt. De houthakkers Ger Vogelesang en Henk de Kraa Waterketenland, en wat vindt de waterklant? Voor een volle zaal met alle drinkwater- en afvalwatercollega s verzorgde ir. Leo Hendriks (Hydron Flevoland) het hoogtepunt van de dag, zo verklaarden vele aanwezigen. Hendriks toverde de zaal een indrukwekkende one-man show voor, met een 5

12 58e Vakantiecursus in Drinkwatervoorziening & 25e Vakantiecursus in Riolering en Afvalwaterbehandeling combinatie van conference, inhoudelijke bespiegelingen, muziek en zang. De strekking van zijn betoog was dat het integreren van de totale waterketen zal blijven stuiten op de beperkingen van de huidige wettelijke en bestuurlijke kaders. Zolang deze politieke blokkades niet op het hoogste niveau worden geslecht zullen successen in de waterketen minimaal blijven en het aantal teleurstellingen groot. En intussen is de aandacht voor echte innovatie en ontwikkeling voor de klanten uiterst beperkt en moet de schoonmoeder van Hendriks nog steeds op haar knietjes met de zaklamp in haar mond de watermeter onder het luik afl ezen. Onder begeleiding van ir. André Verberne (DHV) op het toetsenbord, bleek Hendriks in staat om de hele zaal mee te laten zingen met de speciaal voor deze gelegenheid door hem gecomponeerde waterketenblues. wordt op een intensieve manier aangeboden en wel zodanig dat deeltijders en gewone studenten samen in de klas zitten. Voor het vak drinkwater I houdt dit bijvoorbeeld in dat de stof geconcentreerd wordt in 7 dagen, waarbij de gehele dag gevuld wordt met een combinatie van hoorcollege, werkcollege, oefeningen en laboratoriumexperimenten. Op deze wijze verliezen de deeltijders geen reistijd, terwijl de gewone studenten ook profi teren van de intensieve werkvormen. Daarnaast verwachten we een leuke interactie tussen de jonge studenten en de oudere jongeren. Startbijeenkomst deeltijdopleiding Leo Hendriks bezingt de waterketenblues 2. Werknemers in de collegebanken Bij de opening van de Vakantiecursus had de decaan van de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen, prof. Louis de Quelerij, reeds gemeld dat de TU Delft in samenwerking met Stichting Wateropleidingen een nieuwe deeltijd opleiding Master of Science Watermanagement heeft ontwikkeld voor werknemers uit de watersector met een HBO-opleiding. Zij kunnen in 4 jaar het reguliere Master of Science diploma van de TU Delft behalen door een uitgekiend programma van deeltijdles en (afstudeer)projecten in het eigen bedrijf. Inmiddels is de nieuwe deeltijdopleiding bij de ingang van het nieuwe collegejaar in september van start gegaan. Het reguliere master-onderwijs Voor de eerste groep van 10 deeltijders werd op 25 augustus een startbijeenkomst georganiseerd. De deeltijders bleken afkomstig van waterbedrijven, waterschappen, RWS/V&W, ingenieursbureaus en een gemeente. De groep kreeg een uitgebreide introductie in het wel een wee van de studie en het studentenleven, inclusief de onmisbare campuskaart. Het programma werd afgesloten met een borrel waarbij prof. van Dijk zijn dank uitspraak aan de cursisten die zich vrijwillig als proefkonijn opgegeven hebben voor dit experiment. Net als bij andere experimenten zal er ook bij de deeltijdopleiding wel het een en ander misgaan, maar docenten, studenten en deeltijders verwachten positieve resultaten voor onze opleiding. Geïnteresseerden kunnen de website van de afdeling raadplegen ( en verdere informatie inwinnen bij: TU Delft: dr. ir. J. de Koning, onderwijscoordinator Watermanagement (j.dekoning@citg.tudelft.nl) SWO: ir. A. Maenhout (info@wateropleidingen.nl) 6

13 Lessen uit het verleden 3. Promoties Luuk Rietveld en Jasper Verberk Op 22 februari 2005 verdedigde ir. Luuk Rietveld met succes in de aula van de TU Delft zijn proefschrift Improving operation of drinking water treatment through modelling. Zoals bekend heeft Luuk tijdens zijn promotieonderzoek het Stimela-platform ontwikkeld, waarmee drinkwaterzuiveringsinstallaties kunnen worden doorgerekend. De modellen worden inmiddels door velen gebruikt ter optimalisatie van de bedrijfsvoering. Voorbeelden van verbeteringen zijn het sturen van de bypass van de ontharding en het sturen van de dosering van ozon als functie van waterkwaliteit en debiet. De promotiecommissie toonde zich onder de indruk van het proefschrift, maar desalniettemin werden pittige vragen gesteld die echter door Luuk op ontspannen en overtuigende wijze werden weerlegd. was gericht op de verbetering van membraanfiltratie door een slimme toepassing van lucht. Hij vond dat de stofoverdracht bij een 2 fasen stroming van water en lucht duidelijk beter was dan bij een stroming van alleen water. Hij onderzocht toepassingen van dit principe bij het reinigen van ultrafiltratiemembranen (AirFlush), maar ook het verhogen van fl ux en retentie bij capillaire nanofi ltratie. In beide gevallen bleek een aanzienlijk verbetering van de prestaties mogelijk. Promotie Jasper Verberk Ook in zijn geval bleek de promotiecommissie weliswaar vol lof over zijn onderzoek, maar desalniettemin in staat om moeilijke vragen te stellen. In zijn laudatio ging professor van Dijk in op de bijzondere rol die de promovendus jarenlang gespeeld heeft bij onderwijs en onderzoek van de sectie Gezondheidstechniek en in het bijzonder bij de organisatie van de Vakantiecursus. Promotie Luuk Rietveld In zijn laudatio prees professor van Dijk de kwaliteiten van de promovendus als teamspeler (met gevoel voor humor), manager (niet alleen van zijn eigen onderzoek, maar ook van dat van anderen) en civiel (die zoekt naar toepassing van wetenschappelijk onderzoek voor de drinkwaterpraktijk). Op 26 april 2005 verdedigde ir. Jasper Verberk in dezelfde aula zijn proefschrift Application of air in membrane fi ltration. Het onderzoek van Jasper Nadere berichten over de promoties van Luuk en Jasper en het verdere wel en wee van de sectie Gezondheidstechniek zijn te lezen in de digitale Nieuwsbrief Gezondheidstechniek. Wanneer U zich daarop wilt abonneren, volstaat een mailtje aan Mieke Hubert, secretaresse van de sectie (m.hubert@citg.tudelft.nl). 4. Drinkwater - principes en praktijk Op 24 november 2005 werd het eerste exemplaar van de tweede, herziene versie van het handboek Drinkwater - principes en praktijk aangeboden aan Caroline van de Wiel, directeur van Waterleidingbedrijf Amsterdam en Roelof 7

14 58e Vakantiecursus in Drinkwatervoorziening & 25e Vakantiecursus in Riolering en Afvalwaterbehandeling Kruize, directeur van Dienst Waterhuishouding en Riolering. De eerste druk werd vorig jaar uitgegeven door de Sdu. Het boek voorzag kennelijk in een grote behoefte, hetgeen zowel bleek uit de vele enthousiaste reacties vanuit de watersector als uit het feit dat de eerste druk binnen enkele maanden uitverkocht was. Aanbieden 1 e exemplaar tijdens de KVWN-dag in Amsterdam In deze tweede, herziene druk zijn een aantal correcties en verbeteringen aangebracht (mede naar aanleiding van suggesties van deskundigen) en is - als casus, ter illustratie van de stof - een module toegevoegd over historie en ontwikkeling van de drinkwatervoorziening van Amsterdam. Medio 2006 zal een Engelstalige versie van het handboek uitgegeven worden door World Scientific Publishers. Gegevens boek Titel: Drinkwater - principes en praktijk Auteurs: P.J. de Moel, J.Q.J.C. Verberk en J.C. van Dijk. Uitgave: Sdu Uitgevers (in samenwerking met TU Delft en Kiwa Water Research), Den Haag, ISBN-nr: Bestellen Bestellen, bij voorkeur per bij Jonie Keessen van Kiwa Water Research: Jonie.Keessen@kiwa.nl, telefoonnummer De prijs van het boek bedraagt 49,50 inclusief BTW. 5. Gijs Oskam prijs Voor de 4 e keer zal dit jaar tijdens de Vakantiecursus de Gijs Oskam prijs worden uitgereikt. Zoals bekend wordt deze prijs om de 2 jaar uitgereikt aan een veelbelovende jonge onderzoeker in de watervoorziening. De prijs wordt gesponsord door Evides en toegekend in overleg met de Commissie van Voorbereiding van de Vakantiecursus. Voor de prijs en de daaraan gekoppelde aanmoedigingspremie van 1000 Euro komen jonge afstudeerders in aanmerking. Criteria voor het verlenen van de prijs zijn de originaliteit en de kwaliteit van het onderzoek dat betrekking moet hebben op 1 van de volgende thema s: - het gebruik van oppervlaktewater voor de productie van drinkwater en ander water (in de breedste zin) - de ontwikkeling van de waterkwaliteit van oppervlaktewateren die als bron voor de drinkwatervoorziening gelden - het gebruik en/of beheer van spaarbekkens Uit de aanmeldingen selecteert de Commissie van Voorbereiding drie kandidaten. Dit jaar zijn de genomineerden: Anke Grefte: - Buisopstelling voor gedrag deeltjes Christiaan Kivit: - Deeltjestellers bij distributie Menno van Leenen: - NOM verwijdering bij Amsterdam Een samenvatting van de genomineerde afstudeerprojecten vindt u als bijlage in deze bundel. Tijdens de Vakantiecursus zal de winnaar bekend gemaakt worden en tevens de prijs worden uitgereikt door Gijs Oskam zelf. 6. Risicomanagement en/of innovatie? De rode draad in de Vakantiecursus van 2006 is de spanning die aanwezig is tussen risicomanagement en innovatie. Risicomanagement richt zich immers primair op het beheersen van risico s en heeft daarmee een zeker beheersmatig, zelfs ambtelijk karakter. Innovaties komen daarentegen alleen tot 8

15 Lessen uit het verleden stand als met bereid is (ondernemers)risico s te nemen en lijken daarom meer gebaat bij privaat initiatief. Welke rol hebben ondernemers en overheid in het verleden gespeeld bij de drinkwatervoorziening? Deze vragen zullen worden beantwoord aan de hand van de case-study van de drinkwatervoorziening van Amsterdam. Hierbij zal blijken dat de overheid lang niet altijd een heldenrol heeft gespeeld en dat vooruitgang dikwijls aan privaat initiatief te danken was, terwijl de gemeente vooral sterk was in het uitstellen door instellen (van een commissie). Desalniettemin is de drinkwatervoorziening van Amsterdam in vele opzichten bijzonder zo niet uniek: eerste drinkwaterbedrijf in Nederland (en zelfs privaat, nu bij wet verboden) laatste gemeentelijke bedrijf eerste bedrijf met een dubbel leidingnet laatste bedrijf zonder watermeters eerste bedrijf met technologische vernieuwingen als ondiepe duinwaterwinning, diepe winning, grootschalige infi ltratie, zuivering oppervlaktewater zonder chloor, ontharding, BAKF, enz. laatste duinwaterbedrijf met open terugwinning eerste bedrijf met vrouwelijke directeur eerste waterketenbedrijf (per 2006) Uit de rijke ervaring van Amsterdam blijkt dat de huidige principes en praktijk van de drinkwatervoorziening met vallen en opstaan geleerd zijn. Zo zal het ook in de toekomst gaan: wie werkt maakt fouten en wie innoveert moet risico s accepteren. 9

16 58e Vakantiecursus in Drinkwatervoorziening & 25e Vakantiecursus in Riolering en Afvalwaterbehandeling 10

17 Drinking Water and Public Health: What are the Risks? Drinking Water and Public Health: What are the Risks? dr. Fred Hauchman 1. Introduction The search for water that is free from impurities dates back thousands of years. The earliest recorded knowledge about water treatment can be found in the 4000 year old Sanskrit medical lore, which states It is good to keep water in copper vessels, to expose it to sunlight, and fi lter through charcoal. Pictures of men siphoning off liquids clarifi ed by sedimentation have been found on the walls of Egyptian tombs. Records from the ancient Greek and Roman civilizations indicate an awareness of the importance of conditioning water before consumption, usually by boiling, fi ltration or sedimentation. In the fi rst treatise on public hygiene, Hippocrates ( B.C.) asserted that water should be boiled and strained before being consumed (AWWA, 1981). F.S. Hauchman, Ph.D. Director Microbiological and Chemical Exposure Assessment Research Division, U.S. EPA Although the criteria for defi ning what is meant by pure water have become more sophisticated over time, the basic principles of water treatment have only varied slightly. Treatment methods based on fi ltration began to appear in cities in Europe by the turn of the 19 th century, and the practice became more widespread in cities across Europe and America by the middle of the century. The disinfection of community water supplies with chlorine beginning in the early 1900s represents one of the most important public health interventions in recent world history. The current source to tap approach to providing safe drinking water involves selecting and protecting the best available source, treating the water to control contaminants, and preventing deterioration of water quality in the distribution system. The use of the multi-barrier concept has virtually eliminated waterborne threats such as typhoid and cholera in developed countries worldwide. Nevertheless, some public health concerns remain. Improved analytical techniques now make it possible to detect many new or emerging waterborne pathogens and che- Risicomanagement en/of innovatie? 11

18 58e Vakantiecursus in Drinkwatervoorziening & 25e Vakantiecursus in Riolering en Afvalwaterbehandeling micals at very low levels of occurrence. The health risk associated with the presence of these contaminants is often unclear. More obvious in terms of public health impact is the continued occurrence of waterborne disease outbreaks due to inadequate water treatment or deterioration of water quality in the distribution system. The safety of the disinfection process itself, which results in the formation of potentially toxic organic and inorganic chemical byproducts, has been the subject of considerable scientific debate. In addition, some segments of the population, such as those with weakened immune systems, are more highly sensitive to the effects of certain waterborne pathogens and chemicals. Other concerns relate to the increasing pressures that have been placed on water resources due to population growth and urbanization, leading to potential water shortages and a greater potential for contamination of drinking water sources. Natural events such as hurricanes and earthquakes have had devastating impacts on water supplies, and concerns have been raised about the potential consequences of climate variability. Water supply systems may also be vulnerable to deliberate threats that could result in contamination of source or treated water, or damage water supply infrastructure. A comprehensive analysis of the most signifi cant drinking water risks is complex and well beyond the scope of this paper. This paper is intended to serve as an introduction to the topic by providing a general overview of the standard approaches used to assess chemical and microbial risks. A brief summary of health issues for several contaminants of particular interest is also included. toxicity to prioritize substances of potential concern. Criteria for prioritizing microbiological contaminants consider factors such as public health signifi cance, evidence of waterborne transmission, occurrence in source water, treatment effectiveness and availability of suitable analytical methods. Ultimately, a determination of the risk associated with exposure to a specific environmental contaminant requires a systematic and comprehensive examination of the available data on exposure and health, an integration of these data into a qualitative or quantitative assessment, and an explicit consideration of assumptions and uncertainties. These more formalized risk assessment approaches for chemicals and pathogens are described in sections 3.1 and 4.1 below. 3. Chemicals in Water 3.1 Chemical Risk Assessment The risk assessment framework developed by the National Research Council (NRC, 1983) has served as the foundation for risk assessments for over 20 years. As shown in the middle circle of Figure 1, risk assessment involves four steps: hazard identifi cation, dose-response assessment, exposure assessment, and risk characterization. The hazard identifi cation and dose-response steps involve an analysis of available data on the potential carcinogenicity, adverse reproductive effects, neurotoxicity or other health effects that may be associated with exposure to a particular chemical or mixture of substances. These data are derived from in vitro tests (e.g., genetic bioassays), short- and longterm toxicity studies in animals, and human epide- 2. Approaches for Prioritizing and Assessing Risk The U.S. Environmental Protection Agency (EPA), the American Water Works Association and other organizations have used a variety of schemes to identify chemicals and pathogens in water that may pose a threat to human health (NRC, 1999). Approaches for chemicals share a common framework that is based on assessments of exposure and Figure 1 - Research, risk assessment and risk management for chemicals of concern 12

19 Drinking Water and Public Health: What are the Risks? miology or clinical studies. Exposure assessments use monitoring data and models to estimate the magnitude, frequency and duration of exposure. Such assessments consider the route of exposure, population demographics and host factors (e.g., age, pre-existing health conditions). As described by Hill (1965) in his classic paper, several factors must be considered in determining whether or not there is a causal association between exposure to a chemical and an effect. These nine interrelated criteria include: (1) strength of the association; (2) consistency of the data with other studies of the same problem; (3) specifi city of the association between exposure and effect; (4) temporality, or whether or not an effect has been observed to occur after exposure; (5) demonstration of a biological gradient or dose-response; (6) biological plausibility; (7) coherence of evidence across the data base with respect to cause and effect; (8) experimental confirmation of observed effects; and (9) analogy or similarity of observations with those of other related chemicals. Hill s criteria can be especially useful in evaluating the overall data base of drinking water contaminants for which the health risks are not immediately apparent or clear. The resulting risk characterization may be either quantitative or qualitative, and involves an explicit consideration of the assumptions and uncertainties involved in the assessment. A quantitative assessment for a carcinogen is based on the use of a statistical model to describe the relationship between the dose of an agent administered or received and the incidence of an adverse health effect in exposed populations. A Reference Dose (RfD 1 ) is calculated for chemicals that cause effects other than cancer or for carcinogens believed to exhibit a threshold below which cancer may not occur. The uncertainties in an assessment can be signifi cantly reduced by using accurate exposure data and information on the biological processes involved in the toxic response, particularly the mode of action, metabolism and pharmacokinetics of a contaminant. A determination of the risks that may be posed by a 1 The RfD is an estimate of the amount of a chemical that a person can be exposed to on a daily basis that is not anticipated to cause adverse health effects over a lifetime. particular water contaminant (chemical or biological) should also consider the effectiveness of various treatment options that are available. 3.2 Chemical Risks A wide range of naturally occurring and man-made chemicals may contaminate surface water, groundwater, and water at the treatment plant or in the distribution system. As discussed above, the extent to which these substances pose a public health risk depends upon a variety of factors, including the level, frequency and duration of exposure, the chemical s toxic properties, and the sensitivity of the exposed individual. For many emerging chemicals in water, particularly those present in trace amounts and associated with subtle effects following longterm exposures, the existing health effects and/or exposure data bases are too limited to conduct a comprehensive risk assessment. The issue of the role of minerals in water with respect to their effects on health has also been raised. In this regard, the World Health Organization is currently conducting an assessment to determine if water hardness (specifically magnesium) may have beneficial effects by providing protection against the risk of cardiovascular disease. Resolution of this issue will be important for areas that soften their water or that rely upon desalination as a means of obtaining potable water. Under the Safe Drinking Water Act, EPA has established National Primary Drinking Water Regulations with MCLs or treatment techniques for a large number of inorganic and organic chemicals, disinfection byproducts, and other substances in water (EPA, 2004a). EPA has also implemented a risk-based contaminant selection and decision making process for unregulated chemicals (and microbes). Every five years, EPA is required to develop a list of contaminants that may be the subject of future regulatory determinations (EPA, 2004b). Improved analytical methods and new information on health effects, exposure and treatment will be required to support risk assessments and regulatory determinations for many chemicals (and microbes) on the list. The following is a brief discussion of selected chemicals of particular interest in the Netherlands. 13

20 58e Vakantiecursus in Drinkwatervoorziening & 25e Vakantiecursus in Riolering en Afvalwaterbehandeling MTBE Methyl tert-butyl (MTBE) is a fuel oxygenate that has been used in gasoline at low levels for over 25 years as a replacement for lead to enhance octane. It is currently being added to some gasoline at higher concentrations to help it burn more effi ciently and thereby reduce the levels of combustion emissions to the atmosphere. Recent studies have reported the detection of MTBE in groundwater in the U.S. (Moran et al., 2004), raising concerns about the contamination of sources of drinking water with this potentially toxic substance. Over the past ten years, many groups have conducted assessments of the health effects of MTBE (EPA, 1997; IARC, 1998; NTP, 1998; NSTC, 1997). These assessments have generally concluded that MTBE can cause cancer in animals and is potentially carcinogenic in humans. Studies have also demonstrated that long-term exposure of animals to high concentrations of MTBE causes adverse effects on the nervous system, liver, kidney, and reproductive system. In 1997, EPA reviewed available health effects information on MTBE in a Drinking Water Advisory guidance document (EPA, 1997). Although the data were insuffi cient to establish quantitative estimates of health risks, EPA indicated that the likelihood of adverse health effects at concentrations between 20 and 40 parts per billion (ppb) or below was very low. EPA is currently conducting a comprehensive analysis of the health effects of MTBE, and will utilize recent data on mechanisms of action and pharmacokinetics to derive a more biologically-based risk assessment NDMA N-Nitrosodimethylamine (NDMA) has been used in the manufacture of liquid rocket fuel, in other industrial applications and in research. In the late 1990s, it was detected at sites in California that were associated with chlorine/chloramines disinfection of water and wastewater. The occurrence of NDMA in groundwater and reclaimed water in the parts per trillion (ppt) range has raised concerns due to evidence that it can cause cancer in experimental animals. The National Toxicology Program (NTP, 2004) and the International Agency for Research on Cancer (IARC, 1982) have identifi ed NDMA and other nitrosamines as reasonably anticipated to be a human carcinogen. EPA has classifi ed NDMA as a probable human carcinogen (EPA, 1993), with a one-in-a-million cancer risk associated with 0.7 ppt. The water industry has supported many studies recently on NDMA formation, detection, occurrence, and removal by conventional and alternative treatment methods Pharmaceuticals/Personal Care Products (P/PCPs) Over the past ten years, numerous studies in Europe and the U.S. have demonstrated the presence of pharmaceutically active compounds in the effluents of wastewater treatment plants and receiving waters in Europe and the U.S. (Daughton, 2002; GWRC, 2004; Kolpin et al., 2002). A wide range of therapeutic classes of compounds have been detected in surface water and groundwater, usually at concentrations far below therapeutic levels in humans. Some of the main classes of compounds include analgesics, antibiotics, antiepileptics, beta blockers, estrogens, tranquillizers, and a variety of personal care products. Of the limited number of studies that have examined the occurrence of pharmaceuticals in drinking water, only a few samples were positive and the concentrations were generally in the low ppt range. There is little information in the scientifi c literature concerning the health effects that may result from long-term exposure to low concentrations of these substances. Assessments by several investigators, however, have indicated that the lifetime intake of pharmaceuticals in drinking water is far below the daily therapeutic dose (Mons et al., 2003; Webb, 2001; Webb et al., 2003). Although the public health implications of fi nding P/PCPs in the environment cannot be determined with certainty, the available data suggest that the risk to humans is likely to be very low (GWRC, 2004). The EPA has not yet conducted a formal risk assessment of P/PCPs. 4. Waterborne Pathogens 4.1 Microbial Risk Assessment Assessing the risk associated with exposure to waterborne pathogens has a number of features 14