Water als een strategisch elementwverstra/november/Water ook voor...4. Krachten in de maatschappij...

Water … ook voor later

W. Verstraete

Lab. Microbiële Ecologie en Technology (LabMET)

UGent

Water als een strategisch element

Water als bron van ziektekiemen

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

1870 1875 1880 1885 1890 1895 1900 1905 1910 1915 1920

year

num

ber o

f fam

ilies

sew

ered

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

case

s of

typh

us

number of families sewered

cases of thyphus per year per1000 inhabitants per year

(Dorau, 1995)Berlin

Salmonella typhi veroorzaakt tyfus

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)

Mens 49, 2003

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.

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

Per volwassene: … kg levende bacteriën

Onze “naaste” partners

Pro - en prebiotica

Water cyclus

Water cyclusNatuurlijke water cyclus - ondergronds

Water cyclusOndergronds• 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 cyclusBovengronds

• Korte verwijltijd (dagen tot weken)• Zelfzuiverende werking volstaat meestal niet• Conventionele polluenten

-- Biologische zuurstofvraag (BZV)-- Nutriënten 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)

Trihalomethanen• EU wetgeving : minder dan 100 µg/L• Oorzaak : chlorering• Moeilijk te verwijderen

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 biologischafbreekbaar zijn

• Detergenten, e.d.m. : - streng voorafgaand onderzoek naar afbraak in

diverse compartimenten van leefmilieu en eco-tox

Problemen m.b.t. kwaliteit

Problemen m.b.t. kwaliteitPOPs

Dusver niet onderzocht;

Nieuwe EU-wet in demaak : REACH !

Pharmaceuticals in ground water

Group Maximum concentration

detected (ng/l)

Analgesics

Antibiotics

Anti-epileptics

Lipid regulators

1465 (Propylphenazone)

470 (Sulfamethoxazole)

identification (Phensuximide)

45 (Fenofibrate)

(Jones et al., 2001)

Pharmaceuticals in drinking water

(Jones et al., 2001)

Group Maximum concentration

detected (ng/l)

Analgesics

Anti-neoplastics

Lipid regulators

Psychiatric drugs

6 (Dichlophenac)

13 (Bleomycine)

27 (Bezafibrate)

10 (Diazapam)

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

• Schaalvergroting naar “mega-providers”

• Diepe ecologisten : weerstand tegen elke vorm van technologie - Chemie- Infrastructurele werken

• Consument - Gebruik van flessen water- Aanvullende behandeling aan huis

Gevolgen van de problemen m.b.t. waterkwaliteit en kwantiteit

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 treatmentDownscaling of technology from industrial to in house application

Wat brengt de toekomst

Drie trends :• Gebruik van drinkwater moet dalen• Meer kringloopsluiting• Betere monitoring

• Minder water verbruik : L/d

Persoonlijke hygiëne 50Toilet spoeling 40Wassen van kleding, vaat, … 36Koken, 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”

Trends

DESARDecentralised sanitation and reuse

De Blauwe Dooradering

Individuele gebruiker

Drinkwaterleiding

Decentrale zuivering per gebruiker of clusterMembraaninstallatie

Tijdelijke opslag in grond of vijver

E-water

DrinkwaterMaatschappij

TelemetrieControle

TelemetrieManagement Monitoring Controle

Riool

Closed cycle/HACCPOostduinkerke

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, BangladeshPogingen* Plastiekfles in zon* Fotovoltaïsche cel kWh

Keukenzout

Chloordisinfectie * “Teezakje” voor ° uitvlokken en ntsmetting

° arsenic sorptie° ....

DERDE WERELDLANDENAfvalwater• Vaak rechtstreeks gebruikt voor kweek van groenten

(Mexico City, ...)

Pogingen* Latrines (?)* Oxidatievijvers, wetlands, ... (?)

* AnaerobeMembraanFilter

Biogas kWh

Vijver Irrigatie op het land

Slib naar het land

LiSST = Low investment Safe Sewage Treatment

• Chemisch : HPLC-MS

• Bio-assays : hER-yeast screen

Trends

Betere monitoring

• Uitplating• Testkits bv. E. coli 0157 HI

Listeria monocytogenesLegionella

• Monoclonaal antilichaam + flow cytometrie• FISH

TrendsBetere monitoring

Comamonas sp. Pseudomonas sp.

TrendsBetere monitoring

• Elke cel bevat DNA 16 S RNA gen is uniek voorelke cel

PCR => code voor elk type organisme

• Quantitatieve bepaling van hoeveelheid van eenbepaald 16 S RNA gen – “Real time PCR”

Ook niet kweekbare micro-organismen in beeld

TrendsBetere monitoring

• Elk staal bar code

Host databaseCows Gulls Horses

• Elk staal bron herkenning

Monitoring of water: PCR-DGGE(Dewettinck et al., 2002)

Probe Resolution Hierarchy

BESLUITEN

1. Water zit vol leven

+: Dit “leven” is slim : afbraak vannieuwe 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 beschiktniet over de nodige sanitairevoorzieningen

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”- typeprojecten opzetten

BESLUITEN

3. De “gezondheid” van water isfel 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 mogelijkvoorkomen en beperken;

- De volle zuivering doen en betalen.

BESLUITEN

4. Krachten in de maatschappij (zowel vanwege de “markteconomie” als de“diepe ecologie” eroderen het conceptvan de algemene distributie vandrinkwater, 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 oppervlaktewaterZelfredzaam zijn.Geen roofbouw op andere gewesten/andere generaties.