In deze uitgave van Vitens Innoveert beschrijven we enkele projecten die de afgelopen jaren binnen het thema Veilig en Gezond Drinkwater zijn uitgevoerd. Bij die projecten blijft het niet, de komende tijd starten er diverse andere interessante onderzoeksprojecten. Zo wordt project Tracer opgevolgd door MICROWSEQ en krijgen ook de projecten DOSSIER en BroNchiTis een ambitieus vervolg. Daarnaast komt er een nieuw project dat is gericht op de ontwikkeling van een mobiel laboratorium. Ook komt er een oriënterend project rond klantinteractie.

MICROWSEQ

Binnen project TRACER hebben we onderzocht hoe we met nieuwe meet- en monitoringstechnieken, zoals next generation sequencing, microbiologische verontreinigingen kunnen opsporen. Als vervolg op dit project zijn we het project MICROWSEQ gestart, waarbij we ook weer samenwerken met Deltares. Met dit nieuwe project proberen we de inschatting van risico’s op het gebied van microbiële veiligheid van grondwaterwinningen te verbeteren. Daarvoor gaan we vier grondwaterwinningen nader onderzoeken op microbiologische kwetsbaarheid.

PatRoon

Het project BroNchiTis toont aan dat we met technieken als non-target screening, heel veel onbekende chemische stoffen in watermonsters kunnen detecteren. Welke stoffen dat precies zijn is echter lastig te bepalen. Daar komt bij dat het onmogelijk is om elke stof te identificeren. In het project DOSSIER hebben we onderzocht welke slimme technieken er zijn om de belangrijkste stoffen te selecteren. Eén van de uitkomsten van DOSSIER is dat er meer prioriteringsmethoden nodig zijn om snel en efficiënt te kunnen bepalen welke chemische stoffen in ieder geval moeten worden geïdentificeerd. Binnen het ambitieuze project PatRoon, dat deels wordt aangestuurd vanuit het collectief Bedrijfstakonderzoek van KWR, gaan we onderzoek doen naar deze extra methoden. Daarbij zal ook aandacht worden besteed aan sofware-tools die gebruikt kunnen worden bij de identificatie van onbekende stoffen. Voor PatRoon levert het laboratorium van Vitens een eigen in-kind bijdrage in de vorm van training.

MoDriLab

We hebben de afgelopen jaren veel onderzoek gedaan naar toegevoegde waarde van online sensoren voor de distributie en productie van drinkwater. We hebben verschillende sensoren getest, die inzicht geven in afwijkingen van drinkwater en in de processen tijdens de distributie. Met het project MoDriLab streven we naar de ontwikkeling van een mobiel laboratorium, dat verschillende sensoren bevat. Met dit laboratorium kunnen online metingen gedaan worden, zodat er zo snel mogelijk een uitspraak gedaan kan worden over de waterkwaliteit, bijvoorbeeld in het geval van een calamiteit.

Klant

De beschreven projecten in dit tijdschrift zijn vooral gericht op het meten en monitoren van waterkwaliteit. Naast deze aandachtsvelden richt het thema Veilig en Gezond Drinkwater zich ook op klantinteractie. Er zijn inmiddels plannen voor een onderzoeksproject over de rol en de perceptie van klanten bij initiatieven rond duurzaamheid en drinkwaterkwaliteit. Denk aan projecten die zich richten op het hergebruik van water.

Al deze geplande projecten laten zien dat we binnen het thema Veilig en Gezond Drinkwater de komende jaren doorgaan met onderzoeken, ontwikkelen en innoveren. We willen onze innovatieaanpak de komende jaren verder verbeteren om te zorgen dat nieuwe projecten nog effectiever verlopen. Als u op de hoogte wilt blijven van de lopende projecten binnen de Innovatie- en onderzoeksagenda van het thema Veilig en Gezond Drinkwater, kunt u kijken op www.vitensinnoveert.nl/veilig-en-gezond-drinkwater.

Geïnspireerd? Voor meer informatie of een samenwerking kunt u contact opnemen via merijn.schriks@vitens.nl

 *Dit is een artikel uit het magazine Vitens Innoveert – Thema Veilig en gezond drinkwater

 *Dit is een artikel uit het magazine Vitens Innoveert – Thema Veilig en gezond drinkwater: vitensinnoveert.nl/magazine

Dat zegt hydroloog Martin de Jonge. De kwaliteit van de grondwaterbronnen van Vitens staat centraal in zijn werk. Zo denkt hij na over monitoringsstrategieën en analyseert hij meetgegevens op trends. Sinds 2018 is Martin coördinator van het onderzoeksproject BroNchiTiS^*. Binnen dit project wordt met innovatieve technieken in kaart gebracht welke chemische stoffen allemaal een potentiële bedreiging vormen voor de grondwaterbronnen van Vitens.

“Grondwater is voor Vitens de belangrijkste bron voor de drinkwaterproductie”, vertelt Martin. “Kwalitatief is dit grondwater nu nog zo goed dat we er met weinig zuiveringsstappen hoogwaardig drinkwater van kunnen maken. Tegelijkertijd weten we dat de kwaliteit onder druk staat. Daarom monitoren we voortdurend de waterkwaliteit rond onze waterwingebieden. Daarbij analyseren we de watermonsters tot nu toe op de aanwezigheid van circa 800 doelstoffen: ongewenste chemische stoffen waarvan we weten dat ze in het grondwater kunnen voorkomen.”

“Binnen BroNchiTiS hebben we op twaalf locaties nabij winningsputten veel breder gekeken. Het betreft locaties met probleemstoffen afkomstig van vuilstorten, landbouwpercelen, stedelijk gebied, wegen en vervuild oppervlaktewater. Met non-target screening hebben we hier de veelheid aan chemische stoffen in watermonsters in beeld gebracht. Het achterliggende idee is simpel: als we weten welke stoffen op onze bronnen afkomen, dan kunnen we daarop anticiperen.”

Martin vervolgt: “Voor het onderzoek hebben we niet alleen traditionele watermonsters genomen, maar hebben we ook zogeheten passive samplers gebruikt. Dit zijn filters die we gedurende zes tot twaalf weken in oppervlaktewater of peilbuizen hangen. De meeste chemische stoffen hechten zich aan deze filters en doordat je ze gedurende een langere periode gebruikt, krijg je hoge concentraties van de stoffen op het filter. De hoeveelheid stoffen die we hebben aangetroffen is gigantisch. Zo hebben we in de monsters van de passive samplers ongeveer 75.000 verschillende stoffen gevonden. Circa 20.000 daarvan zagen we ook terug in de traditionele monsters.”

“Het grote onderscheidende vermogen is fantastisch, maar zorgt ook voor veel werk”

“Het grote onderscheidende vermogen is natuurlijk fantastisch, maar het zorgt ook voor veel werk. Immers, je weet nog niet om welke stoffen het gaat en het identificeren is een lastig en tijdrovend proces. Inmiddels hebben we ongeveer 100 nieuwe stoffen geïdentificeerd, waaronder vrij veel geneesmiddelen. Dat we deze stoffen al hebben kunnen benoemen komt vooral omdat er van deze middelen goede databases beschikbaar zijn. Wat dat betreft is de identificatie van industriële verontreinigingen veel lastiger, omdat daar niet altijd openbare bronnen over zijn.”

“Kennis van de stoffen die onze bronnen bedreigen, is voor Vitens belangrijk. Aangezien ons uitgangspunt is dat we extra zuiveringsstappen zoveel mogelijk willen voorkomen, kijken we in de eerst plaats of er preventieve maatregelen mogelijk zijn. Daarvoor gaan we onder andere het gesprek aan met direct betrokkenen. Op basis van de stoffen die we bij onze bronnen in de omgeving van stortplaatsen aantreffen, benaderen we bijvoorbeeld het bevoegd gezag om een saneringsplan aan te scherpen. En bij ongewenste stoffen in het effluent van een afvalwaterzuivering nemen we contact op met het betreffende waterschap.”

“Het leukste van dit project vind ik de multidisciplinaire samenwerking”

“Het leukste van een project als BroNchiTiS vind ik de multidisciplinaire samenwerking. Om de onderzoekspuzzel op te lossen, moet je de vakkennis van verschillende experts combineren. Als hydroloog moet ik bijvoorbeeld op basis van verblijftijden nadenken hoe we zorgen dat we het juiste water te pakken krijgen bij het nemen van monsters uit een peilbuis. Het laboratorium moet vervolgens als stoffendetective zoveel mogelijk stoffen zien te analyseren, terwijl de dataspecialist zijn statistische tools toepast om patronen ter herkennen in die duizenden stoffen.”

* BroNchiTiS staat voor brongerichte toepassing van NTS-technieken en refereert aan de narigheid die je kunt krijgen van vervuilende stoffen

Geïnspireerd? Voor meer informatie of een samenwerking kunt u contact opnemen via martin.dejonge@vitens.nl.

Met non-target screening (NTS) kan Vitens -in potentie- duizenden onbekende chemische stoffen in watermonsters detecteren. Het identificeren van al deze stoffen is praktisch gezien onuitvoerbaar. Daarom heeft Vitens samen met Deltares en de Vrije Universiteit onderzoek gedaan naar slimme technieken om de belangrijkste stoffen te selecteren.

Het onderzoek is in 2018 gestart onder de projectnaam DOSSIER. Deze acroniem staat voor Detectie van Onbekende Stoffen in Extracten van Ruwwater. Het gaat hierbij om onbekende chemische stoffen die Vitens detecteert met de analysetechniek NTS. De kracht van deze techniek is het grote onderscheidende vermogen: zo vonden onderzoekers van Vitens met NTS wel 5.000 verschillende chemische stoffen in één watermonster. Dat is waardevol, maar ook een enorme uitdaging. De identificatie van een onbekende chemische stof is namelijk lastig en tijdrovend. Daarom is het belangrijk om prioriteiten te stellen. Binnen DOSSIER hebben we onderzocht op welke manieren dat kan.

“We vonden met NTS wel 5.000 verschillende chemische stoffen in één watermonster!”

Vloeistofchromatografie is een scheidingstechniek die is gebaseerd op chemische eigenschappen van stoffen. Binnen DOSSIER hebben we gekeken of we deze chemische eigenschappen kunnen benutten. Tijdens het scheiden hebben we de chemische stoffen in fracties opgevangen. Vervolgens hebben we gekeken of de chemische stoffen in zo’n fractie een effect hebben in zogenaamde bioassays.

Door alleen de chemische stoffen uit fracties te identificeren die een negatief effect hebben in de bioassays, kunnen we (in theorie) het aantal te identificeren chemische stoffen reduceren. Als we ons vervolgens ook nog eens richten op de chemische stoffen die in hogere concentraties in één fractie zitten, kunnen we het aantal te identificeren chemische stoffen verder terugbrengen, waardoor de identificatie overzichtelijker wordt.

“Als een chemische stof in een erg lage concentratie in het water zit, kunnen we zijn unieke vingerafdruk missen”

Als een chemische stof in een erg lage concentratie in een watermonster zit, bestaat de kans dat we de unieke vingerafdruk ervan over het hoofd zien. Daarom hebben we ook onderzoek gedaan naar technieken, die ervoor zorgen dat de concentratie van chemische stoffen in onze monsters toenemen. Daarvoor hebben we proeven gedaan met drie verschillende passive samplers. Dit zijn filters waaraan de chemische stoffen zich kunnen hechten. We hebben de filters zes tot twaalf weken in oppervlaktewater, grondwater of peilbuizen gehangen. Vervolgens hebben we ze geanalyseerd. Uit deze analyses blijkt dat de concentraties van chemische stoffen op de filters veel hoger zijn dan in traditionele watermonsters.

Ondanks de bruikbare methoden van prioriteren en concentreren blijft de identificatie van nieuwe chemische stoffen de komende jaren lastig. De belangrijkste reden is het ontbreken van goede, openbare bibliotheken met de vingerafdrukken van nieuwe chemische stoffen. Verder is de identificatie lastig omdat chemische stoffen, zoals bestrijdingsmiddelen, na gebruik afbraakproducten vormen waarvan de vingerafdruk meestal niet bekend is. Los daarvan zijn extra prioriteringsmethoden nodig om snel en efficiënt te kunnen bepalen welke chemische stoffen in ieder geval moeten worden geïdentificeerd.

Geïnspireerd? Voor meer informatie of een samenwerking kunt u contact opnemen via merijn.schriks@vitens.nl.

 *Dit is een artikel uit het magazine Vitens Innoveert – Thema Veilig en gezond drinkwater

Het tijdig opsporen van microbiologische verontreinigingen is een belangrijke taak van Vitens. Binnen het project TRACER^* onderzoekt het drinkwaterbedrijf of de innovatieve analysetechniek next generation sequencing (NGS) hiervoor geschikt is. Een gesprek met Anneke Roosma, Geo Bakker en Adrie Atsma.

“Het project hebben we opgesplitst in twee deelprojecten”, vertelt adviseur drinkwaterkwaliteit Anneke Roosma. “Bij beide projecten onderzoeken we samen met kennisinstituut Deltares en de Universiteit van Wageningen of NGS meer inzicht biedt in de biologische waterkwaliteit dan onze gangbare technieken. Daarnaast hopen we met dit project duidelijk te krijgen wat de kansen en beperkingen van NGS zijn.”

Geo Bakker, specialist procestechnologie, vult aan: “NGS is een nieuwe techniek waarmee we de genetische code van micro-organismen in een watermonster in kaart kunnen brengen. Tot nu toe bepalen we de aanwezigheid van bacteriën die van invloed zijn op de drinkwaterkwaliteit met kweektechnieken. We filteren de bacteriën uit een watermonster en brengen ze vervolgens over op een specifieke voedingsbodem waarop slechts bepaalde bacteriën groeien. Als de bacteriën na enige tijd op de voedingsbodem aanwezig zijn, dan weten we dat deze soort bacteriën in het watermonster voorkwam.”

“We hopen met dit project duidelijk te krijgen wat de kansen en beperkingen van NGS zijn”

Poepbacteriën

“Kweektechnieken hebben een aantal nadelen”, legt Adrie Atsma, projectleider bij het Vitens laboratorium, uit. “In de eerste plaats zijn er maar enkele bacteriën die we goed kunnen kweken. Daarnaast vraagt een kweek de nodige tijd: pas na één tot twee dagen kun je zien of de bacteriën aanwezig zijn. We verwachten dat moleculaire technieken niet alleen sneller zijn, maar ook veel meer micro-organismen in een watermonster in beeld kunnen brengen.”

Adrie vervolgt: “Binnen het eerste deelproject onderzoeken we of het mogelijk is om met NGS sporen van menselijke of dierlijke ontlasting aan te tonen. Voor het vaststellen van dit soort fecale verontreinigingen gebruiken we tot nu toe de ‘poepbacteriën’ E. coli en enterococcen als indicator. We onderzoeken nu of er alternatieven voor deze indicatoren zijn. Daarvoor brengen we met NGS in kaart welke micro-organismen in een fecaal verontreinigd watermonster zitten en welke in een schoon watermonster. Beide monsters zijn afkomstig van dezelfde locatie. We nemen een monster dat fecaal verontreinigd is en een monster nadat de betreffende leiding is gereinigd. Door de genetische codes van deze twee monsters te vergelijken kunnen we hopelijk zien welke bacteriën naast E. coli en enterococcen kenmerkend zijn voor een fecale verontreiniging en welke daarvan geschikt zijn als alternatieve indicator. Als we dat weten kunnen we voor deze indicatoren PCR-tests ontwikkelen. Daarmee kunnen we in circa vier uur een fecale verontreiniging aantonen, wat veel sneller is dan met een kweek.”

Groot onderscheidend vermogen

“De eerste resultaten laten zien dat we met NGS een veelheid aan micro-organismen kunnen detecteren”, zegt Anneke. “Dit grote onderscheidende vermogen is positief. Zo biedt dit wellicht de mogelijkheid om fecale verontreinigingen in de toekomst te herleiden tot een specifieke verontreinigingsbron. Een fecale verontreiniging afkomstig van koeien heeft bijvoorbeeld een andere ‘vingerafdruk’ dan een verontreiniging door menselijke ontlasting. Tegelijkertijd zorgt het onderscheidende vermogen voor een forse uitdaging. Van de gedetecteerde micro-organismen is het grootste deel namelijk onbekend. De identificatie van alle micro-organismen is ontzettend veel werk. Daarom zullen we slimme manieren moeten ontwikkelen om te bepalen welke organismen voor ons wel en niet belangrijk zijn.”

Oppervlaktewaterwinningen

Binnen het tweede deelproject onderzoekt Vitens met NGS of microbiologische verontreinigingen in oppervlaktewater via infiltratie doordringen naar grondwaterbronnen. Voor dit project kijken de onderzoekers naar vier zogeheten oppervlaktewaterwinningen. Bij twee hiervan, Engelse Werk en Vechterweerd, is sprake van oeverinfiltratie. Bij de andere twee, Epe en Schalterberg, infiltreert Vitens gedurende een deel van het jaar oppervlaktewater om het grondwater aan te vullen dat wordt onttrokken voor de drinkwaterproductie.

Geïnspireerd? Voor meer informatie of een samenwerking kunt u contact opnemen via merijn.schriks@vitens.nl.

 *Dit is een artikel uit het magazine Vitens Innoveert – Thema Veilig en gezond drinkwater

Dat is de stellige overtuiging van Monique Musch, manager van het laboratorium van Vitens en Merijn Schriks, ambassadeur van het onderzoeksthema ‘Veilig en Gezond Drinkwater’. Daarom investeert Vitens de komende jaren fors in nieuwe meet- en analysemethoden, zoals next generation sequencing (NGS) en non-target screening (NTS), die nader worden onderzocht binnen de Vitens Innovatie- en onderzoeksagenda.

“Als Vitens zitten we in een aantal gevallen in de positie dat we voor onze drinkwaterproductie gebruik kunnen maken van schone, diepgelegen grondwatervoorraden”, zegt Merijn. “Dat kan gaan veranderen als we de komende jaren vaker moeten overstappen op alternatieve bronnen zoals oppervlaktewater. Bij het gebruik van dit soort bronnen worden innovatieve analysetechnieken steeds belangrijker. Immers, de kans op ongewenste stoffen in ondiep grondwater of oppervlaktewater is veel groter dan in diepgelegen grondwater.” 

“Innovatieve analysetechnieken worden steeds belangrijker”

Koploper

“Het mooie van de Vitens Innovatie- en onderzoeksagenda is dat we in onderzoeksprojecten kennis kunnen maken en ervaring kunnen opdoen met allerlei nieuwe technieken”, legt Monique uit. “Zo hebben medewerkers van het laboratorium binnen de projecten TRACER en BroNchiTiS gewerkt met NGS en NTS en geconstateerd dat deze technieken voor Vitens veel potentie hebben. Vanzelfsprekend moet het niet bij zo’n constatering blijven, zeker niet als je, zoals wij, koploper wilt zijn. Je moet dan ook echt zelf met nieuwe technieken aan de slag gaan, medewerkers opleiden en trainen en samen met andere partijen al doende ontdekken wat je met die technieken allemaal kunt en hoe je ze het beste kunt toepassen.”

“Het mooie van de Innovatie- en onderzoeksagenda is dat we kennis kunnen maken en ervaring kunnen opdoen”

Totaaloverzicht

Merijn: “NGS en NTS zijn beide screeningstechnieken waarmee je in kaart kunt brengen welke micro-organismen of chemische stoffen er allemaal in een watermonster kunnen zitten. Een dergelijk totaaloverzicht van verontreinigingen is heel belangrijk, omdat we ons als drinkwaterbedrijf regelmatig afvragen of we nog wel naar de juiste stoffen kijken. Perfluorverbindingen zijn wat dat betreft een duidelijk voorbeeld. Pas recent zijn we ons bewust van het risico van deze stoffen in het milieu en beseffen we dat we moeten gaan monitoren of deze stoffen in onze watermonsters voorkomen. Concreet betekent dit dat we voor perfluorverbindingen een specifieke analysemethode gaan ontwikkelen en zullen de watermonsters ook standaard op deze stof geanalyseerd worden.

“Pas recent zijn we ons bewust van het risico van perfluorverbindingen, waardoor we het water hier nu standaard op analyseren”

“Tijdens het project BroNchiTiS hebben we met NTS verschillende nieuwe chemische stoffen gevonden in de omgeving van onze grondwaterbronnen”, vervolgt Merijn. “Op termijn kunnen deze stoffen een bedreiging gaan vormen voor de lokale drinkwaterproductie. We zijn daarom aan het kijken of we deze ongewenste stoffen kunnen verwijderen.”

Hoger niveau

Monique: “Als we een dergelijk onderzoek kunnen onderbrengen in de Vitens Innovatie- en onderzoeksagenda dan zou dat mooi zijn. Natuurlijk is deze agenda gericht op de langere termijn en moet je voorkomen dat er allerlei ad-hocprojecten worden uitgevoerd. Dat neemt niet weg dat het ook belangrijk is om snel te kunnen schakelen, bijvoorbeeld als er duidelijke raakvlakken zijn tussen verschillende thema’s.”

“De Innovatie- en onderzoeksagenda zorgt ervoor dat er structureel aandacht is voor krachtige innovatie”

Merijn vult aan: “De Innovatie- en onderzoeksagenda zorgt ervoor dat er binnen Vitens nu structureel aandacht is voor krachtige innovatie en we ons veel meer dan vroeger afvragen of dingen niet slimmer of efficiënter kunnen. Dat is positief. Tegelijkertijd denk ik dat het nog beter kan. Onderzoek is soms toch nog versnipperd. Verder doorlopen we innovatietrajecten lang niet altijd volledig van het begin tot het eind, onder meer omdat projectmedewerkers ook erg druk zijn met hun dagelijkse taken. Ik hoop daarom dat we onze innovatieaanpak te komende jaren naar een nog hoger niveau weten te brengen.”

Geïnspireerd? Voor meer informatie of een samenwerking kunt u contact opnemen via merijn.schriks@vitens.nl of monique.musch@vitens.nl

 *Dit is een artikel uit het magazine Vitens Innoveert – Thema Veilig en gezond drinkwater