Water … ook voor later W. Verstraete Lab. Microbiële Ecologie en Technology (LabMET) UGent
Water als een strategisch element
Water als bron van ziektekiemen 1 0,9
30000
0,8 25000
Berlin
(Dorau, 1995)
0,7 0,6
20000
0,5 15000
0,4 number of families sewered
10000 5000
cases of thyphus per year per 1000 inhabitants per year
0,3 0,2 0,1
0 0 1870 1875 1880 1885 1890 1895 1900 1905 1910 1915 1920 year
Salmonella typhi veroorzaakt tyfus
cases of typhus
number of families sewered
35000
Global decline
Water als bron van ziektekiemen Fecaliën : 1 miljoen tot 1 miljard kiemen per g Water : ziekteverwekkend bij 1-10 kiemen per L voor Salmonella, Vibrio choleria, Entamoeba histolyca, Plasmodium (malaria)
In de Amerikaanse burgeroorlog stierven 81.360 soldaten aan dysenterie en vonden er 93.443 de dood in de strijd. Mens 49, 2003
Diarree trof 403.000 inwoners van Milwaukeee, Winsconsin – waarvan 4.400 erg genoeg om gehospitaliseerd te worden – in 1993 toen Cryptosporidium de watervoorraad van de stad besmette. Mens 49, 2003
Zij en wij • Ze zijn in de meerderheid – 1 miljoen per gram grond – 1 miljoen per liter Spa blauw,… – 1 miljoen per m3 – 103 per cm2 huidoppervlak – 1012 per g faeces
Onze “naaste” partners
Per volwassene: … kg levende bacteriën
Pro - en prebiotica
Water cyclus
Water cyclus Natuurlijke water cyclus - ondergronds
Water cyclus Ondergronds • Lange verwijltijd (jaren tot decennia) • Zelfzuiverende werking van de bodem en sedimenten -filter -eigen gemeenschap aan micro-organismen • Soms toch problemen : - ijzer - arseen -…
Water cyclus Natuurlijke water cyclus - bovengronds
Biologische analyse waterkwaliteit Vlaanderen
Water cyclus Bovengronds • Korte verwijltijd (dagen tot weken) • Zelfzuiverende werking volstaat meestal niet • Conventionele polluenten -- Biologische zuurstofvraag (BZV) -- Nutriënten Æ Waterbloei -- Kiemen (opportunistische en echte ziekteverwerkkers)
Zandfiltratie ●Traag ● Snel
Granular Activated Carbon (Lee et al., 2001)
Totale procestrein
Problemen m.b.t. kwaliteit 1. Chemische stoffen 2. Micro-organismen
Problemen m.b.t. kwaliteit Nitraat • EU wetgeving : Minder dan 50 mg/L vereist • Oorzaak : bemesting • Nitriet is de boosdoener; de nitraatproblematiek is overroepen
Nitraatverwijdering (Liessens et al., 1993)
Problemen m.b.t. kwaliteit Trihalomethanen • EU wetgeving : minder dan 100 µg/L • Oorzaak : chlorering • Moeilijk te verwijderen Æ enkel zuiver water benutten als grondstof
Problemen m.b.t. kwaliteit POPs = Persistente Organische Polluenten • EU wetgeving : minder dan 100 ng/L • Oorzaak : - pesticiden - “personal care products” - farmaceutica
Problemen m.b.t. kwaliteit POPs • Pesticides : - gebruik streng gereglementeerd - pesticiden moeten biologisch afbreekbaar zijn • Detergenten, e.d.m. : - streng voorafgaand onderzoek naar afbraak in diverse compartimenten van leefmilieu en eco-tox
Problemen m.b.t. kwaliteit POPs Dusver niet onderzocht; Nieuwe EU-wet in de maak : REACH !
Pharmaceuticals in ground water
Group
Maximum concentration detected (ng/l)
Analgesics
1465 (Propylphenazone)
Antibiotics
470 (Sulfamethoxazole)
Anti-epileptics Lipid regulators
identification (Phensuximide) 45 (Fenofibrate) (Jones et al., 2001)
Pharmaceuticals in drinking water Group
Maximum concentration detected (ng/l)
Analgesics
6 (Dichlophenac)
Anti-neoplastics
13 (Bleomycine)
Lipid regulators
27 (Bezafibrate)
Psychiatric drugs
10 (Diazapam) (Jones et al., 2001)
Environmental fate of EE2
More and more (harmful) pharmaceuticals appear in the environment resulting in distrust in the water quality.
Problemen m.b.t. kwaliteit Micro-organismen •Cryptosporidium, Giardia • Helicobacter pylori Recente pathogenen •Legionella •E.coli 0157 : HI
Gevolgen van de problemen m.b.t. waterkwaliteit en kwantiteit • Schaalvergroting naar “mega-providers” • Diepe ecologisten : weerstand tegen elke vorm van technologie - Chemie - Infrastructurele werken • Consument - Gebruik van flessen water - Aanvullende behandeling aan huis
Use of bottled water % Growth consumption bottled water
Distrust of public results in the growth of use of bottled water. In the EU there’s an increase of about 5% per year in the use of bottled water. This equals a willingness to pay of 0,5 euro/L water
In-house water treatment Downscaling of technology from industrial to in house application
Wat brengt de toekomst Drie trends : • Gebruik van drinkwater moet dalen • Meer kringloopsluiting • Betere monitoring
Trends • Minder water verbruik : L/d Persoonlijke hygiëne 50 Toilet spoeling 40 Wassen van kleding, vaat, … 36 Koken, drinken 4 130 • Gebruik van hemelwater - Opvang per huis, wijk, … - Extra behandeling tot drinkwater
Trends • Performantere kleinschalige zuivering van hemelwater - Membraantechnologie : ultrafiltratie, inverse osmose - Licht : UV, gewoon licht & titaan dioxide - Biokatalyse : “micro-organismen met fijne bek”
DESAR Decentralised sanitation and reuse
De Blauwe Dooradering Drinkwaterleiding E-water
Individuele gebruiker
Decentrale zuivering per gebruiker of cluster Membraaninstallatie Tijdelijke opslag in grond of vijver Riool
Telemetrie Controle
Drinkwater Maatschappij Telemetrie Management Monitoring Controle
Closed cycle/HACCP Oostduinkerke
Procesverloop aëroob
Noteer: afvalwater is “wanorde = entropie”; meten is essentieel
Rioolwaterzuiveringsinstallatie
Gescheiden/geprogrammeerde riolering
Advanced Life Support (NASA, 1997)
MELiSSA: bio-safe loop design
DERDE WERELDLANDEN Drinkwater • Vaak besmet met kiemen • Arsenic is groeiend probleem Nepal, Bangladesh Pogingen * Plastiekfles in zon * Fotovoltaïsche cel Keukenzout
kWh
Chloordisinfectie * “Teezakje” voor ° uitvlokken en ntsmetting ° arsenic sorptie ° ....
DERDE WERELDLANDEN Afvalwater • Vaak rechtstreeks gebruikt voor kweek van groenten (Mexico City, ...) Pogingen * Latrines (?) * Oxidatievijvers, wetlands, ... (?) Biogas Æ kWh
*
Anaerobe Membraan Filter
Vijver Æ Irrigatie op het land
Slib naar het land LiSST = Low investment Safe Sewage Treatment
Trends Betere monitoring • Chemisch : HPLC-MS • Bio-assays :
hER-yeast screen
Trends Betere monitoring • Uitplating • Testkits bv. E. coli 0157 HI Listeria monocytogenes Legionella • Monoclonaal antilichaam + flow cytometrie • FISH
Comamonas sp.
Pseudomonas sp.
Trends Betere monitoring • Elke cel bevat DNA Æ 16 S RNA gen is uniek voor
elke cel Æ PCR => code voor elk type organisme • Quantitatieve bepaling van hoeveelheid van een bepaald 16 S RNA gen – “Real time PCR” Ook niet kweekbare micro-organismen in beeld
Trends Betere monitoring • Elk staal Æ bar code Host database Cows
Gulls
• Elk staal Æ bron herkenning
Horses
Monitoring of water: PCR-DGGE (Dewettinck et al., 2002)
Probe Resolution Hierarchy
BESLUITEN 1. Water zit vol leven +: Dit “leven” is slim : afbraak van nieuwe stoffen; ... . - : Dit “leven” is sluw : MAR stammen, nieuwe ziekten Legionella, E. Coli 0157, BSE, SARS, ... .
BESLUITEN (1. Water zit vol leven-vervolg)
Actie : 1.1. Meer O&O voor dit domein. - Nieuwe zuiveringstechniek - Krachtige perspectieven door moleculaire technieken. 1.2. Verstandig omgaan met * Kiemen, GMO’s, ... * Antibiotica, desinfectantia, ... .
BESLUITEN 2. Zuiver water is een mensenrecht Met dit recht is het slecht gesteld : • 30% van de wereldbevolking lijdt aan “water stress” • 40% van de wereldbevolking beschikt niet over de nodige sanitaire voorzieningen
BESLUITEN
(2. Zuiver water is een mensenrecht – vervolg)
Actie : 2.1. Politici aanspreken om in de bres te staan voor water - Wereldgezondheidsorganisatie(WGO) - OESO - Verenigde naties - ... 2.2. NGO’s steunen die “LISST”- type projecten opzetten
BESLUITEN 3. De “gezondheid” van water is fel bedreigd - POPs - Pathogenen Actie : 3.1. EU-kaderwetten - Waterbekkens - REACH (Registration Evaluation Authorisation Chemicals) ten volle steunen
BESLUITEN (3. De “gezondheid” van water is fel bedreigd – vervolg)
Actie : 3.2. Water in korte kringloop brengen en er naar handelen : -De vervuiling zo fel mogelijk voorkomen en beperken; - De volle zuivering doen en betalen.
BESLUITEN 4. Krachten in de maatschappij (zowel vanwege de “markteconomie” als de “diepe ecologie” eroderen het concept van de algemene distributie van drinkwater, ook bij ons Actie : 4.1. De markteconomie niet toelaten water ten volle in te palmen
BESLUITEN (4. Krachten in de maatschappij – vervolg)
Actie : 4.2. Drinkwater maximaal decentraal aanmaken -Uit regenwater -Uit freatisch grondwater -Uit oppervlaktewater Zelfredzaam zijn. Geen roofbouw op andere gewesten/andere generaties.
