Avdelingsdirektør Truls Krogh Avdeling for vannhygiene

Presentasjon om: "Avdelingsdirektør Truls Krogh Avdeling for vannhygiene"— Utskrift av presentasjonen:

1 Drikkevannsforskriften og implikasjoner ved vannbehandling, hygieniske barrierer
Avdelingsdirektør Truls Krogh Avdeling for vannhygiene Divisjon for miljømedisin Nasjonalt folkehelseinstitutt

2 Folkehelseinstituttet
…. er attraktivt for andre Folkehelseinstituttet Folkehelsa SHUS MFR SRI NMD Folkehelseinstituttet er en sammensmelting av de tidligere institusjonene Folkehelsa, Statens helseundersøkelser, Statens rettsmedisinske institutt og Medisinsk fødselsregister (Bergen), samt deler av Norsk Medisinaldepot. Vitenskapskomiteen for mattrygghet er fysisk plassert i samme lokaler, men er organisatorisk ikke en del av instituttet. Vitenskaps-komiteen for mattilsynet

3 Historisk oversikt Egypt 1500 f.Kr. Mange steder, f.Kr.
Bilder av apparatur for vannbehandling Mange steder, f.Kr. boiling, filtration Persia (Kyros den store) sølvbeholder for oppbevaring av kokt vann (Herodot) Babylon and Assyria avanserte vannsystemer Hippocrates ( f.Kr.) Vann er viktig for folks helse, anbefaler filtrering av regnvann Roma akvedukter John Snow 1854 Broad Street pumpen Det at vannet kvalitet er viktig for helse, er en flere tusen år gammel erkjennelse, selv om den første som i moderne tid fant et helt klart bevis på akkurat dette, først fant ut dette for ca 150 år siden.

4 John Snow - epidemiologiens far
Broad Street pumpen London torsdag kveld 7. September 1854, møte i "The Board of Guardians of St. James's parish” 8. September pumpehåndtak fjernet Vi har nettopp feiret 150-årsdagen for det første kjent miljømedisinske tiltaket basert på vitenskapelige undersøkelser. Under et stort utbrudd av kolera i Soho, London, undersøkte John Snow fellesnevnere blant alle de som var blitt syke, og døde, og fant ut at det eneste fellestrekket var, foruten at de bodde i samme området, at de alle hentet og drakk vann fra samme vannpumpe. Midt i området var det imidlertid både en boligblokk med egen brønn, og et bryggeri (bryggeriarbeiderne drakk nesten ikke vann), og blant de som ikke drakk vann fra pumpen i Broad Street, var det få som ble syke. Det miljømedisinske tiltaket var å fjerne pumpehåndtaket slik at brønnen ikke kunne brukes. Selv om ingen trodde på hans påvisning av sammenhengen mellom vanndrikkingen og sykdommen da han la det fram tordagskvelden i det vi kan kalle helserådet, så gikk de med på å fjerne håndtaket allerede fredag morgen. Etter det ebbet epidemien ut. Dessverre ble pumpehåndtaket satt på igjen noe tid senere, men da var det ingen epidemi på gang. Senere ble det fjernet i forbindelse med ny epidemi, satt på igjen. Dette gentok seg en del ganger, før pumpebrønnen til slutt ble stengt, og pumpen flyttet. Den kan fortsatt finnes utenfor det som nå heter ”John Snow Pub” i Broadwick Street. Husk dette skjedde mange, mange år før bakteriene ble oppdaget. Den gangen var den fremherskende teorien at sykdom skyldes noe de kalte miasmer, dunster de trodde kom opp fra bakken.

5 Norge 1860 Sundhedscommissionene skal have sin Opmærksomhed henvendt paa: Vandhuses indretning og rensning Drikkevandets beskaffenhed Tiden var moden. Kolera- og tyfoidfeberepidemiene hadde herjet Europa i lang tid, og Norge fikk vedtatt en Sunnhetslov i 1860. Det som kanskje er mest fantastisk med denne, er at konsekvensen av kunnskapen om den sammenhengen som John Snow hadde vist mellom drikkevann og sykdomsspredning i 1854, finner vi igjen i lovverket i Norge allerede mindre enn 6 år senere (16. mai). Sunnhetskommisjonene (helserådene) skal være opptatt av drikkevannskvaliteten!!!!!! Og Vandhuses innretning og rensing!!!! Denne loven besto i mer enn 130 år før den ble erstattet av kommunehelsetjenestelovens bestemmelser om miljørettet helsevern.

6 Vannmengder Tilgjengelig vannmengde pr år i Norge: Vannforsyning
millioner m3 Vannforsyning 761 mill m3 levert fra vannverk i praksis 330 mill m3 (200 liter/pers./døgn teoretisk beregning) Jordbruk 265 mill m3 Industri 1.280 mill m3 Norge har tilgang til enorme vannmengder per år. Den globale debatten om vannmangel har ingen relevans i Norge. Jorden har heller ikke totalt sett mangel på tilgang på utnyttbart ferskvann til drikkevann og lignende, feilen er at det er ikke fordelt riktig i forhold til hvor menneskeheten har behov for det.

7 Vannkilder (2003) Overflatevannkilder: 90% Grunnvannskilder: 10%
Hovedproblemer: Lav pH, høy farge (humus), mikroorganismer Innsjøer: 80% Elver/bekker: 10% Grunnvannskilder: 10% Hovedproblemer: Jern, Mangan, Kalsium, Magnesium, Fluorid, Radon Ca 90% av befolkningen få vann fra overflatevannkilder hvor det er behov for hygieniske barrierer i vannbehandlingen. Det varierer om behovet er for én eller to hygieniske barrierer, men mange av anleggene har behov også for andre vannbehandlingstiltak, hvor fargefjerning og korrosjonsbekjempelse er de vanligste. Fargefjerningstiltak kan ofte kombineres med hygienisk barriere. Tidligere har vi trodd at våre store, dype innsjøer hadde vann av god mikrobiologisk kvalitet mesteparten av året, nyere undersøkelser tyder på at det sannsynligvis ikke er tilfelle, i hvert fall er det ikke så hygienisk sikkert som vi tidligere trodde. Ca 10% av befolkningen får vann fra grunnvannskilder, og fra mange av disse anleggene er det ikke behov for hygieniske barrierer i vannbehandlingen. Grunnvann er likevel ikke helt problemfritt, men problemene er oftere av bruksmessig karakter enn av betydning for helsen. Radon kan gi et betydelig strålingsbidrag ved avgivelse fra vannet til inneluften, for barn også direkte gjennom drikke, dersom grenseverdiene i forskriften overskrides.

8 Vannverksstørrelser (2000)
I internasjonal sammenheng er det pekt på at Norge har mange private vannverk, men nesten alle er små private andelslag, ikke privat i betydningen at det finnes en eier som tjener penger på å selge vann til andre. Oversikten viser antall vannverk i hver kategori eierskap, fordelingen på noen størrelseskategorier, og hvor mange personer de forskjellige anleggene forsyner innenfor hver kategori. Det er mulig at antallet private andelslag i den minste størrelseskategorien er for lavt, for det er ikke sikkert vi har klart å komme i kontakt med alle i den kategorien.

9 Drikkevannsforskriften (Basert på EU-direktiv 98/83/EF)
Virkning fra 1. januar 2002 Revidert med virkning fra 1. januar 2004 Norge fikk en helt ny drikkevannsforskrift 1. januar 2002, og den ble revidert allerede med virkning 1. januar 2004 på grunn av opprettelsen av Mattilsynet. Den første drikkevannsforskriften ble vedtatt i 1951, først og fremst med bakgrunn i bekymringen for at drikkevannskilder kunne bli forurenset av fremmede makter i forbindelse med krigføring. Allerede her ble grunnlaget for hygienisk sikring av drikkevannet lagt, med vekt på beskyttelse av vannkildene og tilstrekkelig vannbehandling, og en helsebegrunnet godkjenningsordning. Disse prinsippene ble opprettholdt ved ny drikkevannsforskrift i 1995, tilpasset kravene i EØS-avtalen. I den da nye forskriften ble uttrykket ”to hygieniske barrierer” første gang introdusert (i merknadene). I 2002 ble samme uttrykk innført i forskriften. Dette kravet om hygieniske barrierer finnes ikke i EU-direktivet, for EU-direktivet konsentrerer seg mer om den oppnådde drikkevannskvaliteten enn sikkerheten i drikkevannsproduksjonen.

10 Cryptosporidium parvum
E. coli Bildene viser øverst den viktigste indikatorbakterien i drikkevannsanalyser, en indikatorbakterie som var god indikator forekomst av rester av avføring og for de smittestoffene som var kjente i forbindelse med sykdom overført gjennom drikkevann for 100 år siden, kolera, tyfoidfeber, dysenteri og lignende. Nedenfor vises bilder av to protozoer som også kan finnes i avføring fra mennesker eller varmblodige dyr, og som har helt andre overlevelsesmuligheter i vann og i mange vannbehandlingsprosesser enn E. coli har. Vår viktigste indikatorbakterie er derfor dårlig indikator for smittefare for sykdommer forårsaket av disse to protozoene, og for en del virussykdommer. Vann som er fritt for E. coli, kan derfor ikke erklæres 100% fritt for smittefare. Giardia intestinalis Cryptosporidium parvum

11 Hygieniske barrierer i vannforsyningen
Hva skal vi ha barrierer mot? Biologiske, kjemiske og fysiske faktorer med helsebetenkelig betydning Noen barrierer dekker flere faktorer, mens andre dekker bare én faktor eller deler av den Vannbehandling som hygienisk barriere Skal gi sikkerhet, fordi vannkildesikkerheten ikke nødvendigvis er god nok alene De hygieniske barrierene skal sikre mot sykdomsfremkallende mikrober, helsebetenkelige kjemikalier og radioaktive elementer. De er helt klart at en og samme barriere sjelden kan ha like god virkning mot alle disse forskjellige faktorene, desinfeksjon for eksempel vil bare virke overfor levende smittestoffer, ikke mot for eksempel tungmetaller og radioaktive stoffer. Klorering vil kun virke mot et begrenset utvalg smittestoffer, ikke mot overlevelsesstadier av protozoer eller sporer av bakterier. Uttrykket ”to hygieniske barrierer” må derfor forstås som en samling forskjellige barrierer mot alle de forskjellige faktorene som kan være aktuelle. Med de enorme vannmassene som finnes i en rekke norske vassdrag, og de forholdsvis beskjedne påvirkningene vi har av kjemiske og radioaktive forurensninger, kan i de fleste tilfeller en beskyttelse av vannkilden og vannkilden i seg selv regnes for to hygieniske barrierer mot disse stoffene. Mikrober må det alltid være minst en hygienisk barriere mot i et vannbehandlingsanlegg basert på vann fra en overflatevannkilde, for naturen selv vil alltid representere et smittepotensiale, fordi en rekke sykdommer kan overføres fra dyr til mennesker gjennom vann. Membranfilter med små nok porer, er en barriere som vil kunne virke samtidig overfor de fleste aktuelle faktorer, men lekkasjefaren er alltid til stede.

12 Hygieniske barrierer Vannkilde Vannbehandling
Funksjon av fysiske etableringer, aktiviteter, beskyttelsestiltak og klausuleringer Funksjon av vanninntaksplassering og vannmasser Ingen matematiske definert størrelser, baseres på faglig skjønn Vannbehandling Definert for mikrober: 99,9% for vegetative bakterier og virus (3 log) 99% for protozoer og sporer av bakterier (2 log) Ikke definert for kjemiske og fysiske faktorer Hygieniske barrierer i vannkilder er ikke mulig å beskrive med matematiske uttrykk. Det må her utøves et hygienisk skjønn basert på de etableringer, aktiviteter, beskyttelsestiltak og klausuleringer som må medtas i vurderingen, og dette må sammenholdes med vannkildens egenskaper. Vannbehandlingstiltakene er beskrevet med en minimums virkning/effektivitet overfor mikrober, men det vil neppe være nødvendig for kjemiske og fysiske faktorer, for som nevnt er nivåene av slike lave i de aller fleste tilfellene. Når det er forskjell mellom nødvendig virkningsgrad overfor vegetative bakterier/virus og protozoer/bakteriesporer, så er den faglige begrunnelsen at nivåene funnet i råvannskilder er forskjellig. Smittefaren er derfor ikke større for den sistnevnte kategorien enn for den førstnevnte.

13 Prinsippet om ”minimum to hygieniske barrierer” multiple barrierer
Uavhengighet hindre at samme feil/hendelse slår ut begge barrierene Sikkerheten ivaretas best dersom en barriere kan etableres i vannkilden/tilsigsområdet dessverre ser det ut til at de store, dype norske innsjøene ikke lenger kan aksepteres som egne hygieniske barrierer for store vannforsyninger, og gårsdagens erfaringer kan man ikke stole på Kildebarriere er ”enkel” i drift, så fremt det ikke skjer noen alvorlige forurensningstilfeller. Tekniske innretninger har en tendens til å gi feil, enten på grunn av tekniske, systemiske eller menneskelige feil.

14 Vannbehandlingsmetoder akseptert som mulig hygienisk barriere
Desinfeksjonsmetoder: UV-desinfeksjon Ozonering Klorering (svak virkning pga klorsmak!) Partikkel-/fargefjerningsmetoder Koagulering/separasjon (ikke alene) Membranfiltrering Ozonering/biofiltrering Langsomfiltrering Dette er en enkel oppsummering av de mest aktuelle vannbehandlingsmetodene som har hygienisk barriere-virkning. Langsomfiltrering er satt med liten skrift fordi den har, og forventes ha, liten utbredelse i Norge.

15 Forutsetninger for å kunne være behandlingsbarriere
Bakterier og virus: 99,9% reduksjon (3-log) Parasitter (og bakteriesporer): 99% reduksjon (2-log) 30 mill. Eksempel: Vannverk, 1000 personer (500 m3/døgn), Råvann: 6 E. coli/100ml. => 30 mill. bakterier/døgn 30.000 Vi ser av regneeksempelet at noe som kanskje kan oppfattes som en beskjeden påvirkning av råvannet, 6 E. coli/100 ml, vil medføre at et anseelig antall bakterier vil passere ut på ledningsnettet selv om vannbehandlingen fjerner slike bakterier med 99 eller 99,9%s effektivitet. Et slikt råvann vil kreve 2 barrierer mot denne type bakterier.

16 Klorering Klorrest etter 30 min. >0,05 mg/l
Norsk publikum liker ikke klorsmak Meget lite effektivt ved slike begrensninger (men også lite biprodukter) Norsk kloreringspraksis har tatt hensyn til at befolkningen ikke liker klorsmak, og det har på den ene siden ført til at beskyttelsen som klor gir, ikke kan ansees som tilstrekkelig mot alle typer mikrober, men på den andre siden har det ført til at forekomsten av uheldige kloreringsbiprodukter har vært meget lavt. Her kan man gjerne si at lykken har vært bedre enn forstanden, for praksisen ble innført lenge før noen fant ut at kloreringbiprodukter kunne være helseskadelige. Bildet viser Ignaz Semmelweis, den ungarske legen som var den første vi kjenner til brukte klor i hygienisk sammenheng. Han ble ansatt på fødselsklinikken på universitetssykehuset i Wien i Det var 2 fødestuer, og på den hvor medisinerstudentene var involvert, var det 3 ganger så mange kvinner som døde i barselfeber enn på den andre. Han oppdaget at kvinner som ble undersøkt av studenter som kom rett fra undervisningen med disseksjon av lik, var mest utsatt for barselfeber. Han ba halvparten av studentene om å vaske hendene grundig i en kloroppløsning før de undersøkte pasientene. Den andre halvparten fortsatte med vanlig praksis; å undersøke pasientene uten å vaske seg. Resultatet var en dramatisk nedgang i antall tilfeller av barselfeber hos de pasientene hvor studentene først hadde vasket seg. Semmelweiss mente å se en klar sammenheng mellom uvaskede hender og barselfeber. Ytterst få av medisinkollegene til Semmelweiss lot seg overbevise. Hvordan kunne denne unge assistentlegen fra Ungarn tro at han visste bedre enn berømte universitetsprofessorer i Wien? Alle autoriteter tok avstand fra teoriene til Semmelweiss. Han mistet sin stilling ved universitetssykehuset i Wien og måtte dra tilbake til Budapest og Ungarn. Først flere tiår senere ble hans teorier om barselfeber anerkjent. I mellomtiden døde tusenvis av kvinner.

17 UV-bestråling >40 mWs/cm2 (biodosimetermetode) effektiv overfor bakterier, protozoer, de fleste virus og bakteriesporer >30 mWs/cm2 (teoretisk beregning) effektiv mot bakterier, protozoer og de fleste virus Bildet viser det synlige solspekteret, og det er markert hvilke UV-bølgelengder som har drepende effekt på bakterieceller, virus og andre levende mikrober. 40-dosen er det ”antakelig kommende dosekravet” innenfor EU (dvs også EØS). Dosen måles ved et biologisk forsøk med en type bakteriesporer, mens man i USA benytter en liknende metode basert på en bakteriofag (virus som angriper bakterier). 30-dosen ”henger igjen” fra tidligere norske krav til UV-aggregater og baserer seg på en teoretisk beregningsmetode. Inntil EU kommer med nye krav, vil dette kravet med tilhørende beregningsmetode fortsatt kunne anvendes i Norge. Norge har vært et foregangsland med hensyn til utnyttelse av UV-bestråling til desinfeksjon av drikkevann, og vi har derfor tradisjoner som vi vanskelig kan komme utenom før vi sannsynligvis får pålegg om å legge om til felles EØS-krav.

18 Ozon Første vannverk med ozon som desinfeksjon var i Oudshoorn i Nederland >0,2 mg/l etter 10 min. Effektiv mot bakterier og virus. Protozoer og sporer krever høyere doser Kan kombineres med biofiltrering Ozonering har liten tradisjon i Norge. Det ble tidligere anvendt på ett stort anlegg, men erfaringen var der at en moderat ozonering til bleking av vannet medført en økt begroing på ledningsnettet. Årsaken var at humusen ble delvis nedbrutt (avfarget), men den delvis nedbrutte humusen ble lettere tilgjengelig som næring for bakterier. Bakterieveksten økte derfor ut over ledningsnettet, men økt mengde biologisk slam (biofilm) voksende på ledningsveggen. Dersom ozonering skal virke som hygienisk barriere mot protozoer og bakteriesporer må dosen økes til 5 mg/l etter 10 minutters kontakttid. Metoden kan brukes til for eksempel humusfjerning dersom de delvis nedbrutte humusforbindelsene fjernes i et etterfølgende biologisk filter.

19 Koagulering (skal holde tilbake ”alt”)
Fellingsmetall: <0,15 mg/l Kitosan ?????? Fargetall: <10 mg/l Pt TOC: < 3,0 mg/l Turbiditet: <0,2 FNU Partikkelantall: <500/ml (2-400 mm) Koagulering er en vannbehandlingsmetode som i teorien kan holde tilbake det meste av alle helseskadelige forbindelser, ved at partikler felles ut, og en god del ladete positive ioner medfelles i prosessen. Også en del andre forbindelser vil medfelles, avhengig av overflateladninger på molekylene. Metoden er mest brukt til humusfjerning i store anlegg, små anlegg får ofte problemer med tilstrekkelig arbeidsinnsats til at driften blir stabil nok. Filtersyklusen inneholder faser hvor fjerningen av partikler (derved også bakterier, virus og protozoer) ikke er så effektiv som i den stabile driftsfasen. Koaguleringstrinnet kan derfor aldri være den siste barrieren i et anlegg. Den kan neppe sies å tilfredsstille

20 Membranfilter Nominell poreåpning: Tverrstrøm Kontroll
<10 nm porer er egnet for å holde tilbake virus <100 nm er egnet for å holde tilbake bakterier <1000 nm er egnet for å holde tilbake parasitter Tverrstrøm <20% innvinning (dvs >80% passerer) Kontroll overvåke lekkasjer pga feil i membraner/pakninger montering Kan være eneste behandlingsbarriere Øverst til høyre en modell av et Norovirus. Poreåpningsbegrepet er ikke entydig og veldefinert, mange like heller å bruke begrepet mol.vekt-cut-off for de mest finporete membranene, men dette er heller ikke entydig. Uansett, 10nm (nanometer) poreåpning tilsvarer omtrent en mol.vekt-cut-off på 100 kiloDalton. Tverrstrømskravet gjelder først og fremst spiralmembraner, mens hulfibermembraner ser ut til å kunne drives med mindre tverrstrøm, fordi de kan tilbakespyles. Alle membraner <100 nm virker 100% i forhold til indikator-bakteriene, så lenge det ikke er lekkasje i membranene eller i pakningene. Vi ser dessverre at membrananleggene ikke klarer å holde kravene til bakteriologisk kvalitet, og vi mistenker først og fremst dårlige pakninger eller andre lekkasjepunkter for dette.

21 Vannbehandling Dette er en oversikt over vannbehandlingmetoders anvendelse i Norge, slik det er oppgitt til vannverksregisteret, år Noen anlegg har flere enheter.

22 Vannverksregisteret 2003, Vannverk
Oversikten viser hvor stor prosentandel av vannverkene som har usikre eller utilfredsstillende analyseresultater for de angitte parametrene. Utilfredsstillende er mer enn 5% overskridelser, usikre er for få prøver i forhold til drikkevannsforskriftens krav. Tallet ved parameteren er antall vannverk som har levert inn opplysninger om den angitte parameteren. Til sammen dekker opplysningen for E. coli 95% av den delen av befolkningen som blir forsynt fra registrerte vannverk. Tilsvarende for fargetall er det 94%. For intestinale enterokokker er det 79%, så selv om antall vannverk er betydelig laver, slår det ikke så mye ut for peronantallet. I alt 4,1 mill personer ble i 2003 forsynt fra 1643 vannverk.

23 Vannverksregisteret 2003, Personer
Oversikten er basert på de samme vannverken som på forrige side. Sammenholdes opplysningen fra de to sidene, ser man at utslaget av utilfredsstillende prøver for E. coli tilsier at det er et problem for små vannverk (det øverste feltet er større for antall vannverk enn for personer), mens utilfredsstillende resultater for fargetallet slår mest ut på personoversikten. Her er det et par store anlegg som slår mest ut.

24 Anlegg med vann fra overflatevannkilde, uten desinfeksjon eller membranfiltrering
Dette viser en oversikt over hvor det finnes anlegg som verken desinfiserer vannet eller fjerner mikrober ved membranfiltrering. Disse vannverkene er ikke hygienisk tilfredsstillende uavhengig av hva bakteriologiske analyser måtte fortelle!

25 nedbørfelt, dypt inntak
1. barriere: Uberørt, beskyttet nedbørfelt, dypt inntak 2. barriere: Desinfeksjon Eksempel på et enkelt, og muligens tilfredsstillende anlegg.

26 Begrenset beskyttelse av nedbørfelt
1. barriere:Utvidet vannbehandling (membranfiltrering, koagulering eller ozonering/biofiltrering) 2. barriere: Desinfeksjon Eksempel på et tilfredsstillende anlegg med en hygienisk usikker vannkilde.

27 Vannverksregisteret 2003

28 Vannverksregisteret 2003

29 Vannverksregisteret 2003