Gezondheidsrisico’s verbonden aan cyanobacteriële toxines en waarom is het belangrijk voor waterbeheerders
De afgelopen jaren hebben veel krantenkoppen melding gemaakt van vergiftigingen en sterfgevallen door dieren, met name met betrekking tot inbeslagneming bij honden na het drinken van of gewoon zwemmen in verontreinigd met cyanobacteriële waterbronnen. Epidemiologisch bewijs heeft aangetoond dat het probleem niet alleen beperkt is tot dieren, aangezien vergiftigingsverschijnselen bij mensen werden ontdekt na consumptie van drinkwater dat cyanobacteriële toxines bevat.
Snelle ontwikkeling van symptomen en ernstige gezondheidseffecten op korte termijn zijn de meest voorkomende gezondheidsrisico’s die verband houden met de aanwezigheid van cyanobacteriële toxines. Groepen die geassocieerd zijn met een hoger risico op het ontwikkelen van intense symptomen zijn onder meer kinderen die een grotere hoeveelheid water drinken in verhouding tot het lichaamsgewicht dan volwassenen, of entiteiten die het risico lopen op schade aan organen zoals dialysepatiënten of personen met een leveraandoening.
Onderzoek toonde ook aan dat blootstelling aan microcystinetoxines geassocieerd is met niet-alcoholgerelateerde leverziekte en mogelijk de tumorgroei kan bevorderen. Het is dus zowel een langdurige blootstelling aan lage toxinespiegels als de korte termijn gezondheidseffecten met hoge toxinespiegels die beide de gezondheid verslechteren. Voor beheerders van waterbedrijven betekent dit dat het cruciaal is om te weten of drinkwater blauwgroene algen en bijbehorende microcystinetoxines bevat. Het is essentieel om te voldoen aan de huidige drinkwaterrichtlijnen voor gifstoffen om het risico voor de volksgezondheid te minimaliseren.
Wat veroorzaakt smaak en geur in watervoorziening?
Onaangename smaak- of geurstoffen worden voornamelijk veroorzaakt door de aanwezigheid van twee metabolieten die worden geproduceerd door een reeks cyanobacteriën en actinomycete-bacteriën – 2-methylisoborneol (MIB) en geosmin. Ze zijn belangrijke indicatoren voor de kwaliteit en aanvaardbaarheid van drinkwater en kunnen aanleiding geven tot klachten van klanten. Ze zijn duidelijk op zeer lage niveaus (vanaf 500 cellen ml-1), daarom wordt een vroege waterbehandeling aanbevolen. Smaak- en geurstoffen komen vaker voor tijdens warmere maanden, wanneer hogere temperaturen de groei van algen bevorderen. Ondanks de onaangename smaak of geur van water, is het mogelijk niet onveilig om te drinken. De afwezigheid van verbindingen garandeert daarentegen niet dat water veilig is voor consumptie. Om het aan te pakken, b.v. in de Australische drinkwaterrichtlijnen worden twee verschillende soorten richtwaarden onderscheiden: een gezondheidsgerelateerde richtwaarde en een esthetische richtwaarde.
Richtlijnen voor drinkwater
Kwaliteitsrichtlijnen voor drinkwater adviseren tolereerbare niveaus voor componenten die gevaarlijk kunnen zijn voor de volksgezondheid en daarom belangrijk zijn voor watervoorzieningsautoriteiten. Respectieve staten, regio’s of landen ontwikkelen richtwaarden op basis van de richtlijnen van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) voor drinkwaterkwaliteit, die een wetenschappelijke overeenkomst vertonen over de gezondheidsrisico’s van chemicaliën en microben in de drinkwatervoorziening. Deze richtlijnen zijn fundamenteel bij het ontwikkelen van strategieën voor risicobeheer. Voorbeelden van richtwaarden voor de concentratie van totale microcystines in drinkwater waaraan in individuele landen moet worden voldaan, zijn als volgt:
Australia 1.3 μg L-1
South America 1.0 μg L-1
Canada 1.5 μg L-1
Verenigde Staten van Amerika – Cyanobacteriële toxines worden momenteel geaccepteerd als niet-gereguleerde verontreinigingen en vereisen mogelijk regelgeving op grond van de Safe Drinking Water Act.
WHO 1.0 μg L-1
Wat moeten waterbeheerders controleren?
Ten eerste, met betrekking tot cyanobacteriën in het drinkwaterreservoir, is het de moeite waard om de aanwezige soorten, opgeloste gifstoffen, celgetallen en smaak- en geurstoffen te kennen. Dit laatste kan niet direct worden gekoppeld aan de toxiciteit van cyanobacteriële bloei; daarom kan het alleen worden gebruikt als middel voor uitgebreide beoordeling en niet als basis voor een waarschuwingssysteem voor een giftige cyanobacteriële bloei. De beoordeling vergemakkelijkt het begrijpen van de omvang van cyanobacteriële problemen. Afhankelijk van de resultaten kan het management het Alert Levels Framework, drinkwaterrichtlijnen, beheersmaatregelen of waterzuivering implementeren.
Microscopisch onderzoek en opsomming worden vaak gebruikt om de soort te bepalen en de celovervloed voor koloniale en filamenteuze cyanobacteriën te schatten. De resultaten worden vaak gespecificeerd als cel mL-1 en kunnen later in het Alert Levels Framework worden gebruikt om het reservoir te evalueren in de richting van zijn cyanobacteriële belasting. Om de veiligheid van de drinkwatervoorziening te waarborgen, is het nuttig om de soort van mogelijk giftige cyanobacteriën te bepalen. Op basis van deze informatie is het mogelijk om een analytische techniek te kiezen die geschikt is voor het vaststellen van toxineniveaus. Een andere methode voor het detecteren van cyanotoxinen zijn real-time monitoringprogramma’s die parameters verzamelen zoals Phycocyanin, die een vroege waarschuwing voor toxische cyanobacteriële bloei (LINK) mogelijk kunnen maken.
Nutriënten en bijbehorend hoger risico op de groei van cyanobacteriën
Er zijn verschillende benaderingen gebruikt voor de risicobeoordeling van de groei van cyanobacteriënbloei op basis van de correlatie van omgevingsfactoren. Een belangrijke onderliggende hypothese van de beoordelingen van “gevoeligheid” of “kwetsbaarheid” is dat er een verband bestaat tussen de fosforbelasting in een zoetwaterreservoir en de algenproductiviteit en biomassa.
De belangrijkste voedingsstoffen die de gezondheid van de ecosystemen van waterlichamen beïnvloeden, zijn stikstof (N) en fosfor (P). Algen en waterplanten vertrouwen op natuurlijke wijze op deze voedingsstoffen voor hun groei. Overmatige hoeveelheden stikstof en fosfor in het water veroorzaken echter extreme groei van algenbloei. De wereldwijde productie van P is sinds de jaren veertig achttien keer gestegen. Ondertussen is de productie van N meer dan verzesvoudigd. Daarom wordt geschat dat de jaarlijkse stroom van P naar aquatische systemen is verdrievoudigd, terwijl N is verdubbeld. Verontreiniging van nutriënten kan optreden als gevolg van landontwikkeling, landbouw, aquacultuur en atmosferische afzetting van nutriënten. Deze verhogen de hoeveelheid, veranderen de verhoudingen en chemische vormen van voedingsstoffen die algenbloei bevorderen.
Stikstof is ook het meest voorkomende element in de luchtsamenstelling. Menselijke activiteiten produceren een aanzienlijk overschot aan stikstof in de lucht als stikstofoxiden of ammoniak. Het komt uiteindelijk terug op het land terecht en spoelt in nabijgelegen waterlichamen. Naar schatting is de atmosferische afzetting over land verdrievoudigd. Uitgebreide atmosferische N-afzetting leidt tot N-verzadiging van stroomgebieden en exporteert nitraat verder naar beken, meren en estuaria. Deze verhoogde watervervuiling door nutriënten stimuleert de verspreiding van algenbloei. Te veel ammoniak en een lage pH zorgt voor zuurstofarme waterzones die de waterorganismen verstikken en bedwelmen.
Nutriëntenbeheer – Wat kan er gedaan worden om de nutriënteninput te beheersen?
De primaire voedingsbronnen zijn meestal afkomstig uit het stroomgebied of intern afkomstig uit sediment. Op de lange termijn is het gunstig om stroomgebieden te beheren om de externe belasting te verminderen, maar het is duur, complex en meestal niet voldoende om cyanobacteriële bloemen te elimineren. Studies tonen aan dat de beheersing van externe voedingsbronnen de nutriëntenbelasting en algenbloei in waterlichamen vaak niet vermindert. Meren lijken erg traag te reageren op interventies ter beheersing van nutriënten. Dit komt omdat de voedingsstoffen langdurig in afzettingen blijven. Ze vullen algenbloei aan en veroorzaken verdere eutrofiëring.
Ecosysteemherstel heeft tot doel de beschadigde waterecosystemen te herstellen. Vervolgens worden de biologische, fysische en chemische functies en eigenschappen van waterlichamen hersteld. Meer rehabilitatie- en herstelstrategieën zijn gericht op het verlagen van de P-concentraties in het water. Een veel voorkomende aanpak is het vangen en verwijderen van P uit het systeem. Dit kan worden bereikt door fysisch-chemische methoden zoals ferrodosering. Het gaat om het toevoegen van ijzersulfaat. Als alternatief kunnen fysisch-mechanische methoden zoals spoelen en baggeren van vloerafzettingen de P-concentraties helpen verlagen. Deze methoden kunnen echter de natuurlijke balans van het aquatische ecosysteem verstoren. Deze oplossingen zijn tijdelijk. Zodra de interventie is gestopt, gaan de niveaus terug naar het vorige niveau.
Een efficiëntere herstelmethode is het beheersen van de algengroei, wat verdere ophoping van voedingsstoffen in de afzettingen helpt voorkomen. De belangrijkste methoden voor algenbestrijding zijn chemische bestrijding, beluchting, mengen en echografie. De ultrasone algenbestrijdingstechnologie wordt beschouwd als de veiligste en milieuvriendelijke oplossing voor eutrofiëring door vervuiling door voedingsstoffen. Het is onschadelijk voor vissen en planten en kan worden gebruikt voor meren en drinkwaterreservoirs.-
Over LG Sonic
LG Sonic is een toonaangevende internationale fabrikant van chemicaliënvrije algenbestrijdingssystemen die bewezen hebben de algenbloei met 70-90% te verminderen. LG Sonic heeft een lijn van waterbehandelingsoplossingen ontwikkeld op basis van ultrasone technologie. Gecombineerd met een reeks slimme waterkwaliteitssensoren, Remote Sensing (satellietbeeldvorming) om de waterkwaliteit vanuit de ruimte te bewaken en efficiënte beluchtingsoplossingen op basis van Nanobubbles, werken de oplossingen van LG Sonic samen om de ecologie van een waterlichaam te herstellen. In het afgelopen decennium zijn meer dan 10.000 LG Sonic-producten met succes geïnstalleerd in 96 verschillende landen. Het bedrijf heeft meerdere innovatieprijzen gewonnen, waaronder de WssTP Water Innovation Award, Aquatech Innovation Award, BlueTech Technology Innovation Award en de Shell LiveWIRE Award.-
Over de auteur
Marija Pejcic – Msc Urban Environmental Management aan Wageningen Universiteit en Researchcentrum, Environmentalist bij LG Sonic.
Bron: nieuwsbericht LG Sonic
