Distributie Gertjan Medema hoogleraar Water & gezondheid Delft University of Technology Challenge the future
Microbiologische veiligheid Ken je wingebied Ken je grondstof Richt/beheers je zuivering Bescherm de distributie Veilig drinkwater 2
Veilige distributie zonder chloor Inhoud Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt? 3
Veilige distributie zonder chloor Distributie zonder chloor: big deal? In Nederland wordt geen desinfectiemiddel aan drinkwater toegevoegd om tot aan de kraan een restdesinfectie in drinkwater te realiseren Kraanwater is drinkwater! Bijna hele rest van de wereld: chloor meegeven af pompstation als: Extra barriere als ziekteverwekkers distributienet binnendringen Reduceren van nagroei Maatregel tegen terrorisme 4
Veilige distributie zonder chloor Distributie zonder chloor: big deal? Can I trust this water? Can I trust this water? 5
Rol voor chloor/chloordioxide/chlooramine? Bescherming tegen besmetting Kiwa/UKWIR-studie - Bescherming tegen besmetting is beperkt - Bescherming moet komen van integriteit en hygiene - Desinfectie maakt detectie besmetting moeilijker - E.coli eerder gedood dan virussen en protozoa 6
Veilige distributie zonder chloor Distributie zonder chloor: big deal? Na Legionella outbreak in Bovenkarspel discussie over desinfectie tijdens distributie VS: ziekenhuizen voorzien met drinkwater met monochlooramine geven minder Legionella gevallen dan met chloor. Idee: in NL geen veilige situatie voor Legionella, omdat we geen monochlooramine aan drinkwater toevoegen. 7
E. coli in drinkwater (MICRORISK) Country Samples with positive E. coli detection Number (total number) % Finished water Distribution system France 369 (54,560) 0.7% 903 (144,138) 0.6% Netherlands 17 (39,545) 0.04% 99 (107,593) 0.09% Germany 1 (20,737) 0.005% 15 (12,530) 0.1% +HOCl -HOCl Total 387 (114,842) 0,34% 1,017 (264,261) 0,38% 8
Analyse waarde van chloor tegen besmetting (Smeets et al 2009) Extra barriere na zuivering - Desinfectie in net niet goed beheerst en bewaakt - Ook de eerste gebruiker moet beschermd zijn - Waarde zeer beperkt: beter voldoende zuiveren Extra barriere als integriteit en hygiene falen - Geen residu overal in net - Weinig effectief door chloorverbruik en hydraulica besmetting - Bescherming in deeltjes/sediment/biofilm - Sommige pathogenen weinig gevoelig voor chloor cs (Cryptosporidium) - Maskeren verlies integriteit doordat E. coli zeer gevoelig is - Waarde beperkt: beter beheersen en bewaken integriteit en hygiene 9
Analyse waarde van chloor tegen besmetting (Smeets et al 2009) Bescherming tegen outbreaks - Veel meer outbreaks gerapporteerd in landen met chloordesinfectie - Vaak door besmetting net - Waarde zeer beperkt: beter beheersen en bewaken integriteit en hygiene - Minder normoverschrijdingen - Geen doel op zich, gaat om bescherming gebruikers - UK vs NL: ongeveer gelijk - D vs NL: ongeveer gelijk - F vs NL: veel vaker (0.6% vs 0.1%) - Waarde zeer beperkt: maskeert mogelijk verlies integriteit of hygiene 10
Analyse waarde van chloor tegen besmetting Bescherming bij werkzaamheden - Net open en drukloos: besmettingsrisico - Risico reduceren door drukloze deel te chloren voor ingebruikname - Waarde aanwezig: let op maskeren, snelle methoden gewenst - Bescherming in geval van besmetting - Te laat - Waarde zeer beperkt 11
Analyse waarde van chloor tegen besmetting Desinfecteren net nadat verontreiniging is opgetreden -Actie vooral spuien om net te reinigen -Desinfectie helpt om micro-organismen die in net achterblijven af te doden en levert daarmee extra bescherming gebruikers -Deeltjes/sediment/biofilm blijven veilige haven voor micro-organismen -Bemoeilijkt onderzoek effectiviteit maatregelen -Waarde aanwezig: extra bescherming gebruikers, extra maatregel om waterkwaliteit in net weer aan eisen te laten voldoen, snelle methoden gewenst 12
Veilige distributie zonder chloor Inhoud Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt? 13
Besmetting in de pers Kosten van corrigerende maatregelen 14
Leidsche Rijn, Utrecht Hydron 15
Lessen Klachtenmelding is meest gevoelige kwaliteitsmonitor Ongeluk zit in klein hoekje: cascade Risicobeleving bepaalt succes waterprojecten 16
Hemiksem en Schelle december 2010 17
Veilige distributie zonder chloor Besmetting van drinkwater tijdens distributie Dus wel: verontreiniging/besmetting van drinkwater in het distributienet van buitenaf met ziekteverwekkers uit faeces van mans en dier. Maar niet (nu): nagroei van micro-organismen (w.o. Legionella) en biofilmvorming tijdens distributie. 18
Veilige distributie zonder chloor Inhoud Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt? 19
Veilige distributie zonder chloor Wat zijn de gevolgen? Nederland 1981 Scheepvaartkwartier, Rotterdam Kruisverbinding bij afvalwaterlozing marineschip. 609 mensen ziek (darminfecties) 2000 Leidsche Rijn, Utrecht Kruisverbinding huishoudwaternet Ca. 200 mensen ziek (darminfecties) 20
Veilige distributie zonder chloor Wat zijn de gevolgen? Verenigde Staten, 1970-2002 21
Veilige distributie zonder chloor Wat zijn de gevolgen? EU, 1990 2004 86 outbreaks, van 55 voldoende gegevens Bij die 55: 7,7 miljoen mensen betrokken, 341 ziekenhuisopnamen, 1 dode 19 via distributienet 22
Veilige distributie zonder chloor Inhoud Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt? 23
Besmetting van drinkwater tijdens distrubutie 24
Veilige distributie zonder chloor Wat zijn de oorzaken? EU, 1990 2004 86 outbreaks, van 55 voldoende gegevens Bij die 55: 7,7 miljoen mensen betrokken, 341 ziekenhuis-opnamen, 1 dode 19 via distributienet Reservoir Overig Aanleg/reparatie Schoonmaken Terugstroom Leidingbreuk Lage druk Kruisverbinding 25
Incidenten in 40% van Nederland 1995 2000 (geregistreerd!) Productiebedrijven Verontreinigingen? Totaal Fecaal Niet-fecaal 4 7 2 13 Distributiesystemen 5 4 5 14 Totaal 9 11 7 27 16x falen van infrastructuur (59%) 23x Alle breuken, tijdens 11 48 pompputten in reservoirs werkzaamheden 1 terugstroming, (29%) (15%) (11%) 1 werk grondwaterproductiebedrijven! Piek in juli en augustus Stortbuien! 26
Veilige distributie Incidenten 1994 2003 Nederland 7 waterbedrijven 50 incidenten (vaker vinden van E. coli) 5/jaar 185000 mensen krijgen besmet water 27
Veilige distributie Incidenten: hoe lang duren ze? 28
Veilige distributie Incidenten: hoe besmet is het water? 29
Incidents: what is the health risk? (van Lieverloo et al., 2007) Of incidents we know: Duration Severity ([E. coli]) Severity ([pathogen]) # affected consumers (reasonably well, mostly not from start) (reasonably well, mostly not from start) (assumption based on ratio to E. coli) (estimate) In general we know: Volume of (cold) tap water that is consumed Dose-effect relations pathogens Calculate probability of infection 30
Pathogen to E. coli ratios (van Lieverloo et al., 2007) 31
Translation to health risk (van Lieverloo et al., 2007) 32
Epidemiological studies UK: risk of GI illness is higher in case of pressure loss of tap water supply (Odds Ratio 12.5 (95% CI 3.5 45) (Hunter et al, 2005) Norway distribution health epi study (Nygard et al, 2007) Consumers in area affected by repair had higher probability of intestinal illness (OR 1.6-2.0) Estimated # of GI cases 33000 on a population of 4.5 million If Norway = EU: 3.7 million GI cases due to mains repairs 33
The connected manholes Sewer manhole Drinking water manhole Oslo, Norway (photo: Jan Vreeburg, KWR) 34
Probability F(x) Transiente negatieve druk: Continue drukmeting 50 d 10 0 Empirical CDF 5 d 10-1 12 hr 10-2 1.2 hr 10-3 7 min 10-4 10-5 Burg. Fennemaplein De Ruyterstraat NH Hotel sterflat Friedhoffplein 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 x Pressure (bar) 35
druk (bar) Drukmeting: wel lage druk events, geen negatieve druk events druk (bar) 4 3 4 3 2 1 0 2 1 NH Hotel De Ruyterstraat Burg. Fennemaplein 0 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 tijd (26-27 aug 2008) NH Hotel De Ruyterstraat Burg. Fennemaplein 08:50 08:55 09:00 09:05 09:10 tijd (26 aug 2008) 36
Veilige distributie zonder chloor Inhoud Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt? 37
Er is toch een meetprogramma voor E. coli E. coli E. coli = Escherichia coli = bacterie die algemeen in hoog aantal in de darm van warmbloedige dieren voorkomt (en dus de faeces) Eenvoudig te kweken Indicator voor fecale verontreiniging Geen ziekteverwekker, maar commensaal (paar subtypen wel ziekteverwekkend (zoals O157)) Fecale verontreiniging: mogelijk ziekteverwekkers aanwezig, dus mogelijk gezondheidsrisico 38
Er is toch een meetprogramma voor E. coli Bacterien van de coligroep (Hele) oude methode om E. coli te detecteren Detecteert E. coli en reeks andere Enterobacteriaceae = bacteriën die algemeen in hoog aantal in de darm van warmbloedige dieren voorkomt (en dus de faeces), maar ook in rottende planten, sediment, papierafvalwater e.d. kunnen groeien Kan een fecale verontreiniging zijn, maar kan ook groei in filters of andere watermilieus: dus misschien een gezondheidsrisico, maar misschien ook niet Achterhaald 39
E. coli meetprogramma Wat weten we? 2001-2003 Nederland 9 waterbedrijven Ca 120 pompstations ca 11 miljoen consumenten Aantal monsters % met E. coli Rein 35000 0,04 Reservoir 1500 0,35 Net 100000 0,10 40
Detectiekans fecale verontreiniging in voorzieningsgebied PB Wierden De Eese 40 Doorlevering Albergen PS Wierden toren Almelo LR Bornsestraat Doorlevering Borne vanaf 2003 41
Monsterpunten Almelo en omgeving 42
12 verontreinigingen gesimuleerd Productiebedrijf, transportleiding en laagreservoir 9 distributieleidingen Blokverontreiniging 16 uur, 1 liter rioolwater per uur 1 liter rioolwater = 1.10 8 KVD/liter E. coli 43
Concentratie E. coli (KVD/l) Verontreiniging productiebedrijf effecten in PB en reservoirs 1000 100 Productiebedrijf Laag reservoir Hoog reservoir Detectiegrens 10 1 0,1 0,01 0 7 14 21 Dagen na begin verontreiniging 44
Concentratie E. coli (KVD/l) Verontreiniging productiebedrijf effecten in distributieleidingen 1000 100 T00008ZG B000057B T00008G9 T00007RS Detectiegrens 10 1 0,1 0,01 0 7 14 21 Dagen na begin verontreiniging 45
Er is toch een meetprogramma E. coli? Pakkans verontreiniging gering: in net <5% pompstation, transportleiding, reservoirs >50% Meetprogramma is altijd te laat (>1 dag) De klant merkt het meestal eerder! 46
Detection probability (%) detectiekans per besmetting (%) Vaker meten: grotere detectiekans? 100 44 monsters over 24 h in het leidingnet (incl. PS en reservoirs) 80 60 40 20 0 4/jaar 6/jaar 12/jaar 26/jaar 52/jaar 4 6 mpc-mediaan 12 26 52 Annual samples at each sampling site 47
Detection probability (%) detectiekans som besmettingen (%) Sensoren zouden veel hogere detectiekans geven 100 continue sensoren in leidingnet 80 60 40 20 0 mpa mpb mpd mmosa NSGA-II 5 15 25 35 45 aantal sensoren in netwerk Number of sensors 48
Sensoring system: welcome innovation Rapid E. coli detection systems - NASBA (Heijnen et al), RT-PCR (Wubbels et al) - 3-4 hr, 1/100 ml, viability - Increase robustness - Rapid on-site E. coli detection systems - Fluorogenic substrate technique - FISH 49
Veilige distributie zonder chloor Inhoud Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt? 50
Hygiene tijdens werkzaamheden Hygienecode Opslag, Transport en Distributie - Eerste editie 2001 - Opgesteld met waterbedrijven/labs - Gebruikt door VROM voor audit - Opgenomen in nieuwe Waterleidingbesluit - Nu herzien 51
Veilige distributie zonder chloor Preventie van besmetting Bewaking Meetprogramma E. coli (snelle bevestiging!) Elk signaal serieus nemen! Optimaliseren detectiekans meetprogramma Goedkeuring bij aanleg Goedkeuring bij reparatie (snelle test?) Meting druk Visuele inspectie Klachten 52
Veilige distributie zonder chloor Inhoud Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt? 53
Risicobeheersmaatregelen Inspectierichtlijn Melding normoverschrijdingen E. coli in reguliere meetprogramma Snelle methode voor bevestiging Als E. coli: direct melden, direct herhalen, direct maatregelen E. coli na reparaties/ingrepen Snelle methode voor bevestiging/snelle test Ook enterococcen Herhalen: voordat corrigerende maatregelen worden genomen, maar die nooit laten wachten! Ook stroomop- en afwaarts Ook op enterococcen Maatregelen Spuien Eventueel kookadvies (in overleg met VROM-Inspectie) 54
Risicobeheersmaatregelen Effectiviteit maatregelen Bronopsporing Doel: stoppen verontreiniging, voorkomen herhaling Analyse herkomst water bij verontreinigde locatie Nagaan uitgevoerde werkzaamheden, lage druk of andere (ver)storingen Optische inspectie Meetprogramma E. coli Meestal bemoeilijkt door beheersmaatregelen die tegelijker- tijd genomen moeten worden Spuien, spuien, spuien! Verontreiniging moet er uit Spuiplanner: schoonwaterfront Monitoren met E. coli of de verontreiniging weg is (check reservoirs!) 55
Risicobeheersmaatregelen Effectiviteit maatregelen Bij persistente verontreiniging Bron niet weggenomen? Met spuien niet alle delen bereikt? Reservoirs!! Biofilm? Spuien, chloring Bij fecale verontreiniging altijd kookadvies Is goede barrière in theorie, minder in praktijk Niet iedereen bereikt Niet al het kraanwater dat klant binnenkrijgt Langere tijd: verslapt Verbranding 56
Veilige distributie zonder chloor Inhoud Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt? 57
Noblesse oblige! 58