Challenge the future
Delft University of Technology
Multiple barrier approach
Gertjan Medema
hoogleraar Water & gezondheid
2
Richt/beheers je zuivering
Bescherm de distributie
Veilig drinkwater Ken je
grondstof Ken je wingebied
Microbiologische veiligheid
3
Veiligheid grondwaterwinning
Ken je
wingebied
4
Sources of groundwater pollution
5
Inventarisatie microbiologische kwetsbaarheid
kalksteenwinningen
Ken je
wingebied
6
Inspectie putten
7
Analyse bodempakket en hydrologie
8
Analyse verontreinigingsbron (beek)
en hydrologie
9
10
11
De Kwetsbaarheidsindex
• Microbiologisch kwetsbare eigenschappen tijdens bodempassage
• Reistijd
• hydrologisch bepaald
• Lengte onverzadigde zone
• Verwijdering in onverzadigde zone hoger dan in verzadigde zone
• pH
• Aanhechting neemt af bij toenemende pH
• Redoxstatus bodem
• Aanhechting lager onder anoxische condities
• Inactivatie lager onder anoxische condities
12
• Microbiologische kwetsbaarheidsindex:
• De eigenschappen voor kwetsbaarheid omzetten in een score
• Scores toekennen op basis van overschrijding grenswaarden
• Met behulp van scores een totale index berekenen
De Kwetsbaarheidsindex
13
Hydrologie
• Reistijd
• < 100 dagen kwetsbaar
• Score 1
Bodemeigenschappen:
• Zuurgraad bodem
• pH >7 Kwetsbaar
• Score 1
• Redox bodem
• Anoxisch Kwetsbaar
• Score 1
• Onverzadigde zone
• Lengte < 5 meter Kwetsbaar
• Score 1
De Kwetsbaarheidsindex
14
• Totale index microbiologische kwetsbaarheid:
3 * score reistijd + score pH + score redox + score onv.zone
De Kwetsbaarheidsindex
15
Resultaten
Groundwater well system Total score Abstraction well Total score
Nuland - Middeldiep 6 Den Ham - Hammerflier 2
Noordijk - Noordijkerveld 6 Hoge Hexel 2
Eibergen – Olden Eibergen 6 Winterswijk – Corle 2
Soestduinen 5 Joppe – Gorssel 2
Boxmeer 5 Harderwijk 2
Budel 5 Aalten – ‘t Loohuis 2
Waalwijk 5 Varsseveld 2
Zwolle – Engelse Werk 5 Beegden 2
Goor 5 Sleen – Kruidhaars 2
‘t Klooster (Hengelo) 5 Dwingeloo – Leggeloo 2
Gaanderen – de Pol 5 Vlieland – Bokkendal 2
Dinxperlo 5 Zuidzijde – Bokkendal 2
Zutphen 5 Diep 2e WVP – Bokkendal 2
Vorden 5 Olde Kaste – Hengelo 2
Noordbargeres/Emmen 4 Amersfoort – Amersf. Berg 1
Emmen – Valtherbos 4 Havelte – Havelterberg 1
Vessem 4 Tubbergen – Manderveen 1
Vierlingsbeek 4 ‘t Harde – De Haere 1
Markelo – Herikerberg 4 Eerbeek 1
Noord-Deurningen – Rodenmors 4 Hoenderloo 1
Wierden 4 Putten 1
Enschede – Weerseloseweg 4 Rozendaal – Pinkenberg 1
Ede – Edese Bos 4 Bergen 1
Arnhem – La Cabine 4 Coevorden – De Loo (Dalen) 1
Manderheide – Manderveen 4 Bilthoven 1
Beilen 3 Driebergen 1
Appelscha – Terwisscha 3 Leersum 1
Holten – Espelo 3 Witharen 1
Buren – Ameland 3 Elburg 1
Hollum – Ameland 3 Mookerheid – Plasmolen 1
Schiermonnikoog – Hertenbos 3 Roosteren 1
Schiermonnikoog/WL plas 3 Ommen – Archemerberg 0
Weerselo 3 Westerveld – Havelterberg 0
Boerhaar 3 Holten – Holten 0
Nijverdal 3 Apeldoorn – Amersf. Weg 0
Rheden – Ellecom 3 Epe 0
Nijmegen I – Heumensoord 3 Lochem 0
Zeddam – van Heek 3 Beekbergen – Schalterberg 0
Gasselte 2 Wezep – Boele 0
Ruinerwold 2 Groesbeek – de Muntberg 0
Hilversum – Laren 2 Nijmegen II – Heumensoord 0
16
Begrazing en recreatie
• Onderzoek risico‟s begrazing
• Duinen
• Dunne onverzadigde zone (0.5m)
• Regenbui
• Dosering micro-organismen
• 4 dagen
• Volgen doorbraak in winput
Ken je
wingebied
17
Microbiologische veiligheid
Ken je
wingebied
18
Microbiologische veiligheid
Ken je
wingebied
19
Microbiologische veiligheid
Ken je
wingebied
20
Conclusies t.a.v. begrazing
• begrazing nabij ondiepe winputten putten kan voor het ruw water een kwaliteitsrisico opleveren
• dit geldt eveneens (in mindere mate) voor de natuurlijke fauna
• door goede nazuivering kan wel aan eis worden voldaan
21
Conclusies t.a.v. recreatie
• recreanten in gebied leveren door kans op humaan-pathogene virussen wel een risico op,
ook voor drinkwater na de nazuivering
22 Mestdepositie
Dichtheid dieren Defecaties per dag Gewicht per defecatie Plaats tov winmiddelen
Pathogenen in de mest Concentratie pathogenen Frequentie van voorkomen
Pathogenen uit mest
Regenfreqeuntie & intensiteit Overleving
Uitspoeling
Pathogenen transport in onverzadigde zone Dikte zone
Verwijdering pathogeen Preferente stroming
Pathogenen transport in verzadigde zone
Bodemsamenstelling Afstand/reistijd
Transportkinetiek pathogeen
Infectierisico
Pathogenen in drinkwater
Consumptie drinkwater
Dosis respons
23
Veilige Waterwingebieden
• „Is de 60-dagenzone veilig genoeg?‟
• 1937 Hygiënicus Dr. M. Knorr 60-dagenzone
• 1980 Commissie Bescherming Waterwingebieden Richtlijn 60-dagenzone
• 1997 BTO-onderzoek ism RIVM
Zuurstofrijk watervoerend pakket (Castricum) Virusverwijdering 60 dagen ruim voldoende
• 2002 Modelstudie RIVM
Zuurstofloos watervoerend pakket, 1 tot 2 jaarszone
24
Doel van het onderzoek
•De verwijdering van virussen in een kwetsbaar watervoerend pakket (zuurstofloos, relatief hoge pH en korte onverzadigde zone) bepalen.
•De resultaten gebruiken om uitspraak te doen of de huidige richtlijn van
60 dagen verblijftijd grondwater-winningen in kwetsbaar watervoerend
pakket voldoende beschermt.
25
Waterwingebieden onder druk
Blauw: Huidig waterwingebied
Paars:
Waterwingebied
RIVM-model
26
Opzet veldstudie
Klei
Watervoerend
pakket
27
Doorbraak bacteriofaag MS2
-5 -3 -1 1 3 5 7 9
0 20 40 60 80 100 120 140 160
tijd (dagen)
M S 2 l o g p v e m l -1
doseerput wp 1 wp 2 pompput
28
y = -0.0576x R 2 = 0.9879
-5 -4 -3 -2 -1 0
0 10 20 30 40 50 60 70
tijd (dagen)
L o g v e rw ij d e ri n g
Relatie verwijdering MS2 en verblijftijd
-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0
0 10 20 30 40 50 60 70
verblijftijd (dagen)
L o g v e rw ij d e ri n g MS2
MS2 Kiwa WR MS2 DIZON MS2 Castricum MS2 Roosteren
• Verwijdering is lineair met verblijftijd
• Verwijdering in zuurstofloos watervoerend pakket erg laag
29
Lengte beschermingszone
• Risicoanalyse:
scenario lekkend riool
• Concentratie van humaan-
pathogene virussen in rioolwater:
• Enterovirussen 833 virussen l -1
• Reovirussen 2143 virussen l -1
• Concentratie toegestaan in drinkwater:
• 1,2 × 10 -6 virussen l -1
• Benodigde verwijdering tijdens bodemtransport:
• Enterovirussen 8,8 log
• Reovirussen 9,3 log
30
Lengte beschermingszone
• Verwijdering
• Verdunning
• Aanname: 3 log verdunning bij pompput
• Inactivatie en hechting
• Resultaten lineaire MS2-verwijdering:
• Y = -0.0576X;
X = verblijftijd (dagen) en Y is log verwijdering
• Met behulp van deze gegevens
• lengte zone uitgerekend
31
Lengte beschermingszone
Inactivatie en hechting
Lengte zone
Enterovirussen
Reovirussen
5,8 log
6,3 log
101 dagen
109 dagen
32
Conclusies
•Onder scenario van lekkend riool is de 60-dagenzone mogelijk te kort om kwetsbare winningen tegen virusdoorbraak te beschermen
•Bij freatische winningen met een kwetsbaar watervoerend pakket moet de reistijd worden verruimd naar 110 dagen
•Er zijn in Nederland 213 grondwaterwinningen:
• 176 winningen niet kwetsbaar: handhaven 60-dagenzone
• 17 winningen kwetsbaar: reistijd verruimen naar 110 dagen
• 11 winningen zuurstofarm: nog onduidelijk
• 9 winningen kalksteen: nog onduidelijk
33
Veldstudie Roosteren
1 20.0
30.0
10.0
0.0
(m+N.A.P.) OW41 OW42 OW43 OW44 PW11
High water
Gravel/sand
Fine-grained sand
Loam River
Low water
