Terug naar overzicht

Waterlabs en drinkwatersector, twee handen op één buik

14 september 2021

Om de waterkwaliteit van de Maas te kunnen ‘lezen’ trekken waterlaboratoria en drinkwaterbedrijven steeds meer samen op. Dat is nodig, want de informatiebehoefte groeit gestaag. Om aan de toenemende vraag te kunnen voldoen sleutelen de waterlabs aan hun analysemethoden. De symbiose tussen de labs en de drinkwatersector leidt tot versnelde innovatie. Met als kers op de taart voortschrijdend inzicht in de waterkwaliteit van de Maas. Hoe gaat dat in zijn werk? Gerdien de Kloe van Aqualab Zuid over de wereld van de drinkwateranalyses.

Meer aandacht voor stoffen

Onderzoek naar chemische stoffen is niet nieuw, maar de technische mogelijkheden blijken nu wel groter dan ooit. Door nieuwe ontwikkelingen in de analytische chemie, vooral in de massaspectrometrie, kunnen veel meer stoffen tegelijk gedetecteerd worden. Daarnaast richt wetenschappelijke onderzoek zich ook op effectgerichte monitoring. Dankzij geautomatiseerde cell-based assays is het mogelijk om snel risicoprofielen te maken voor heel veel nieuwe stoffen tegelijk. Hierdoor komt er steeds meer kennis binnen handbereik, juist ook over nieuwe stoffen. Hoe meer stoffen je meet, hoe meer je weet. Dat biedt kansen voor de drinkwatersector. Maar het zorgt ook voor dilemma’s, want waar moet je je in het monitoringsprogramma op richten? Precies om die reden werken drinkwaterbedrijven intensiever samen met de waterlaboratoria. Met welke ontwikkelingen hebben ze te maken?
 

Trends

De Kloe: “Om te beginnen neemt de interesse voor de bestaande traditionele analyses af. Dat is prima, want als je een set componenten 10 jaar hebt geanalyseerd en je treft ze bijna niet aan, dan kun je de aandacht beter richten op nieuwe relevante stoffen.” De vraag is: welke? “We zien steeds meer vraag naar analyse van zeer polaire stoffen, componenten die goed oplossen in water en erg mobiel zijn. Zulke stoffen zijn moeilijk te verwijderen in de waterzuivering, waardoor de kans ook groot is dat ze in het drinkwater terecht komen. Deze vraag naar inzicht in zeer polaire stoffen groeit, mede door de PFAS-milieuramp. Om deze stoffen te kunnen meten zoeken we als lab de grens op van wat er analyse-technisch gezien mogelijk is.” Daarover later meer.

De Kloe signaleert ook een andere relevante trend, namelijk dat er anno 2020 veel informatie gedeeld wordt binnen de sector. “Het leuke is dat als een waterlaboratorium of Rijkswaterstaat een bepaalde component meet, de andere drinkwaterbedrijven er meteen ook graag meer van willen weten. Verder wordt er niet alleen steeds meer informatie gevraagd, maar het moet allemaal ook steeds sneller gebeuren. Voorbeeld: deze week nog kregen we te maken met een lozing op de Rijn van een industriële stof die zeer zorgwekkend was. Als er een stof van de ZZS-lijst wordt aangetroffen gaan alle alarmbellen af, dan moet het allemaal snel.”
 

Innovatie voor nauwkeurige detectie

Omdat de industrie niet stilstaat en telkens nieuwe stoffen ontwikkelt, moet het laboratorium op zoek naar analysemethoden die de klus kunnen klaren. Het gaat daarbij zowel om nieuwe screeningsmethoden als om verbeterde detectietechnieken. Met andere woorden: het gaat om overzicht en om nauwkeurigheid. De drijvende kracht achter deze innovatie is het feit dat er steeds meer stoffen in de Maas al in extreem lagere concentraties relevant (toxisch) blijken te zijn. Er blijkt ‘hightech’ nodig om informatie over zulke nieuwe stoffen boven water te krijgen. Een voorbeeld. In 2020 werd er bij Aqualab Zuid een Triple Quad Mass Spec Systeem (voor doelstofanalyses) aangeschaft om bekende stoffen heel nauwkeurig te kunnen bepalen. “Het is op dit moment een van de meest gevoelige apparaten op de markt. Volgend jaar moeten we wellicht weer een extra apparaat aanschaffen. Zo hard groeit de vraag naar analyses.”
 

Brede screening en QTOF

Het gaat volgens De Kloe niet alleen om innovatie ten behoeve van nauwkeurigere detectie van bekende doelstoffen in lage concentraties, maar ook om nieuwe technieken voor brede screening. “Een brede screening levert informatie over het voorkomen van nieuwe stoffen (pieken). Zodra je weet dat een stof blijvend in beeld is, wil je die stof vervolgens ook nauwkeurig kunnen bepalen. Daarvoor is dan een goede doelstofmethode nodig. Kortom: de doelstofanalyses volgen op de screening, maar tussen de beide methodes moet een goedewisselwerking zijn.” De Kloe geeft als voorbeeld screening met de QTOF, dat staat voor quadrupole time-of-flight (QTOF) mass spectrometry (MS). “Daarmee kunnen we geneesmiddelen, bestrijdingsmiddelen en drugs detecteren. We werken met een stoffenbibliotheek van ruim 2.000 bekende stoffen. Daarnaast screenen we met de QTOF ook industriële stoffen waar we nog weinig zicht op hebben. In die stofcategorie vallen stoffen die eerder verantwoordelijk waren voor grote calamiteiten op de Maas, zoals pyrazool (2015), melamine (2018), PFAS (2020)".
 

QTOF Bas

Meetmethode voor zeer polaire stoffen

“Bij het screenen gaat er bijzondere aandacht uit naar polaire stoffen. Wemeten een brede set maar hebben technisch gezien nog moeite met de analyse van zeer polaire stoffen. Daar blijken andere scheidingsmethoden voor nodig te zijn.” Met dat doel voor ogen ontwikkelde onderzoeksinstituut KWR twee jaar geledende multimode-methode’ gebaseerd op geavanceerde chromatografie. “Door verschillende typen scheidingsmethoden c.q. chromatografiekolommen te gebruiken, kun je kijken naar verschillende sets van (polaire) stoffen. Met andere woorden: na verbeterde scheiding van componenten is ook de detectie van zeer polaire stoffen beter mogelijk. Wij gaan deze methode zelf ook in huis halen. Maar we willen deze methode ook inzetten voor nieuwe screening. Dit om te kijken wat er nog meer aan onbekende polaire stoffen in het Maaswater zit.” De Kloe verwacht dat deze verbeterde scheiding en screening veel nieuwe informatie gaat opleveren. “Veel industriële stoffen worden in de zuiveringsinstallatie gemetaboliseerd, en daardoor meer polair gemaakt. Vervolgens zijn deze metabolieten zo mobiel dat ze de zuivering passeren en in de Maasterecht komen. Dat is relevante informatie voor de drinkwaterbedrijven, die willen daar zicht op krijgen.”
 

Succesvolle identificatie

De optimalisatie van analysemethoden werpt nu al zijn vruchten af. Een paar jaar geleden wisten de onderzoekers van Aqualab Zuid 8-HPA (8-hydroxypenillic acid) te identificeren. “De drinkwaterbedrijven hadden al meer dan anderhalf jaar last van deze stof op de Maas. Drinkwaterbedrijf WML moest de waterinname er steeds voor stoppen. Na onze identificatie van de component heeft WML direct actie ondernomen richting de lozer. Toen stopte de lozing direct. Hieruit blijkt het belang van identificatie van nieuwe stoffen. Drinkwaterbedrijven kunnen het probleem gericht aankaarten bij de lozer, de industrie kan vervolgens zoeken naar oplossingen voor het probleem.” Appeltje-eitje? Niet bepaald, want voor veel stoffen leveren de meetinspanningen niet direct milieuwinst op. Dat geldt bijvoorbeeld voor de PFAS. “De PFAS-stoffen zijn toxicologisch heel relevant. De gezondheidskundige richtwaarden worden heel laag. Het gaat om concentraties in de orde van nanogrammen per liter. Punt is dat de PFAS-stoffen ook daadwerkelijk in deze concentraties worden aangetroffen, zowel in oppervlaktewater als in drinkwater. Omdat ze niet meer uit het water te verwijderen zijn, moeten we ons er dus op instellen dat we wellicht de komende 20 jaar nog PFAS-stoffen in het milieu zullen hebben. Bijkomende uitdaging is dat we met deze lage normering op de grens zitten van wat er technisch gezien haalbaar is om te meten. Daardoor hebben we te maken met een grote spreiding op de meetresultaten. Kortom: we kunnen weliswaar steeds meer meten, maar dat betekent niet dat de problemen uit de wereld zijn. PFAS is een complex probleem waar de drinkwatersector de komende jaren nog mee te maken heeft.”
 

Evaluatie van de drinkwaterrelevante stoffen

Hoe gaat het verder? Op welke stoffen moeten drinkwaterbedrijven de komende jaren hun pijlen richten? Die vraag vormt de kern van de ‘evaluatie van de drinkwaterrelevante stoffen’ die door de waterlabs - in opdracht van de drink - watersector- wordt voorbereid. De Kloe: “We zijn nu bezig met het inventariseren van nieuwe stoffen. Dat gebeurt zowel vanuit de literatuur als vanuit eigen meetinformatie. Vervolgens beoordelen we de toxicologische relevantie van kandidaat-stoffen. Na toetsing aan bepaalde criteria worden de stoffen als al dan niet ‘drinkwaterrelevant’ gezien. Als ze het stempel drinkwaterrelevant hebben betekent het dat ze voor tenminste drie jaar worden gemonitord. Om zeker te weten of ook de huidige 36 drinkwaterrelevante stoffen nog in het reguliere monitoringsprogramma thuishoren (en dus als doelstof gemeten moeten blijven worden) wordt er een evaluatie uitgevoerd. Dat betekent dat de huidige lijst met 36 drinkwaterrelevante stoffen opnieuw beoordeeld wordt.” Hoe gaat het verder? Dat blijkt een kwestie van werk in uitvoering. “Uit de eerste literatuurverkenning hebben we een lijst met 100 mogelijk nieuwe stoffen opgesteld. Als blijkt dat deze toxicologisch niet relevant zijn verdwijnen ze weer van de lijst. De uiteindelijke resultaten van de evaluatie worden meegenomen in het monitoringsprogramma van volgend jaar.”
 

Voor het gehele RIWA jaarrapport klik op deze link