Dricksvattensäkerhet virus, bakterier och parasiter Jakob R Ottoson Sveriges lantbruksuniversitet Statens Veterinärmedicinska Anstalt
Learning objectives Pathogens Which ones are we talking about? Where do they come from? What characteristics do they have? Barriers Treatment technologies Mechanisms of removal and inactivation Interaction of the above Depending on system, which pathogens are likely to cause disease?
Concluding table Parameter From low to high from a risk point of view Comment Excretion Parasites Bacteria Viruses Resistance environment Bacteria Days - week Viruses Weeks - months Parasites Months - years D-value, time for 1 log reduction Physical removal Parasites Bacteria Viruses Desinfection sensitivity Bacteria Viruses Parasites Infectious dose Bacteria/Parasites Bacteria/Parasites Viruses Outbreak causing agents have low Zoonotic Viruses Parasites Bacteria transmission Reported Viruses Parasites Bacteria Which are notifiable?
Risker från avfallshanteringberor på exponering och barriärer Material Barriärer* Exponering Animaliska biprodukter Avloppsslam Behandling Utspädning (i recipient) Konsumtion av gröda Foder Humanurin Fekalier Avloppsvatten Hushållssopor Restriktioner: användning, gröda (process), djurslag Karenstid (mellan gödsel och skörd) Spridningsteknik (nedmyllning, injektion) Bete Förorenat vatten *Barriär; minskar sannolikheten för exponering, infektion eller sjukdom av en patogen
Utbrott i Sverige, 1995-2003 Totalt 35 vattenburna utbrott med 25 000 sjuka (ej enskilda brunnar) Mindre men fler utbrott från grundvattenverk Orsak Kraftig förorening av råvattnet (t.ex. vid kraftiga regn, snösmältning) Säsong (vinterkräksjuka, turistsäsong) Tekniska fel Källa: Mikrobiologisk riskprofil vatten (Livsmedelsverket 2005)
Underskattning Med faktor ~50 (rapporterat 20 600; i Sverige 67 ggr. Lindqvist et al. 2001)
Några vattenburna utbrott i Sverige 1980 Grums 2-3000 Campylobacter 1986 Sälen 1500 Giardia 1991 Jönköping 600 Cryptosporidium 1994 Kramfors 2000 Campylobacter 2003 Söderhamn 3000 Campylobacter m.fl. 2008 Lilla Edet 400 Norovirus 2010 Östersund 27000 Cryptosporidium 2011 Skellefteå 20000 Cryptosporidium
Orsakande mikroorganism Ofta inte bestämt Blandade infektion (generell avloppsförorening) Saknar patient och/eller vattenprov Virus som ej kunde diagnosticeras Campylobacter Norovirus Giardia Cryptosporidium
Andra organismer Shigella Salmonella VTEC Rotavirus Hepatit A virus Oppurtunister Helicobacter pylori Aeromonas Mycobacterium Legionella Foto: Therese Westrell
Sjukdomar som kan spridas med vatten Framför allt mag-tarmsjukdomar som sprids fekalt-oralt Förutom enterititer, kan mer allvarliga sjukdomar spridas fekalt-oralt. Dessutom allvarliga följdsjukdomar av tarmsjukdomar 150-200 agens: virus, bakterier, parasiter
Virus Små (20-100 nm) svåra att avskilja mekaniskt Inte levande (behöver värdcell för replikation) ingen aktivitet (resistenta mot uttorkning och andra processer) Ofta värd/vävnadsspecifika korsar inte artbarriär (få zoonoser). Hepatit E (genotyp 3) påvisad zoonos (gris, hjort) Utsöndras i höga halter (10 9 per g feces) Låg infektionsdos Ex: Norovirus (vinterkräksjuka), rotavirus, Hepatit A virus
Parasiter Resistenta former i miljön: ägg, cystor och oocystor Giardia intestinalis (lamblia, duodenalis) zoonos?,10-12 µm. Giardiasis ( Talinnsjuka ). Orsak till kokpåbud i Oslo 2007 Cryptosporidium hominis (humanspecifik); C. parvum (zoonos, fr.a. kalvar) 5 µm. Milwaukee, 400 000 sjuka. Östersund, Skellefteå. Fler bassängrelaterade utbrott Klorresistenta (fr.a. Cryptosporidium)
Bakterier Aktiva (om inte sporbildare) Kan tillväxa i miljön (men dör oftast snabbare än virus/parasiter p.g.a. konkurrens med adapterad mikrobiota) Flera zoonotiska agens (fåglar, däggdjur och reptiler) Campylobacter jejuni and coli; vanligast. Låg infektionsdos. Salmonella spp.; låg incidens (djur) i Sverige. Hög infektionsdos VTEC, EHEC; Fr.a. hos idisslare (kor). Låg incidens i norra Sverige. Högst Skåne, Halland Antibiotikaresistens
Dos-respons modeller 1,0 0,8 0,6 0,4 Probability of infection rota giardia crypto campylobacter ID50 0,2 0,0 1 10 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 Number of cells ingested
Biofilmer Samhälle av mikroorganismer och extracellulära produkter Utbyte av närings-, spårämnen Skydd mot desinfektion Tillväxt, frisättning infektiös dos Orsakar problem på ledningsnät Campylobacter! interaktion med amöbor?
Säkert vatten, dagens paradigm Water safety plans (WSP), vattenskyddsområden Dricksvattenföreskrift LIVSFS 2011:3 Omtryck av dricksvattenföreskrifterna. Allmänna hygienregler och faroanalys och kritiska styrpunkter införs, liksom också regler om sammanställning och utvärdering av förändringar av kvaliteten.
Vattenskyddsområden Naturvårdsverket 2010
Riktvärden föreslagna av Svenskt Vatten Parameter Gränsvärde* Riktvärde Kommentar E. coli 500 / 100 ml 100 / 100 ml Gränsvärdena motsvarar 95:e percentilen i en lognormalfördelning Intestinala 200 / 100 ml 40 / 100 ml och ska för E. coli ligga enterokocker under 500/100 ml och för enterokocker 200/100 ml för excellent nivå (2006/7/EC) Somatiska kolifager 300 / 100 ml 60 / 100 ml Begränsad användning i Sverige Clostridiesporer 5 / 100 ml Påvisade i 100 ml Analys av sporer Koliforma bakterier 10 000 / 100 ml Ingen stark indikator på fekal förorening varför inget gränsvärde föreslås Cryptosporidium spp. 0,1 / L 0,01 / L *Överskridet gränsvärde > 5 % av tiden, genomför utredning för att spåra källan, ta fram beslutsunderlag med kvantitativ riskvärdering Överskridet riktvärde > 5 % av tiden, dubblera provtagningsfrekvens, spåra källan
Föroreningskälla: från djur eller människa (avlopp)? Zoonoser: kan spridas från djur till människor. Salmonella, Campylobacter, EHEC, Cryptosporidium parvum Tarmvirus: Värdspecifika. Till exempel norovirus och rotavirus. Humananpassade stammar/arter t.ex. Cryptosporidium hominis Risken för infektion större i avloppsförorenade vatten än jordbruksförorenade
Lantbrukets påverkan: gödsel och strandbete: Zoonotisk spridning Cattle Campylobacter VTEC (E. coli O157) Cryptosporidium parvum Giardia lamblia Salmonella Pigs Hepatit E virus Salmonella Yersinia (Sheep) Giardia lamblia Listeria
Vattenverk i Sverige 50% ytvatten: Färre men större Mycket humusämnen Känsligare för fluktuationer Kräver mer rening 50% grundvatten: Fler men mindre Oftast bara desinfektion som reningssteg
Dricksvattenrening (ytvatten) Råvatten Grovsilning Kemisk fällning Snabbfiltrering Långsam sandfiltrering Desinfektion ph-justering Distribution www.stockholmvatten.se
Log reduktion per grupp Reningssteg Virus Bakterier Parasiter Koagulering/fällning 1.9 (0,2-4,3) 1.7 (0,5-3,9) 2,0 (0,4-3,7) Snabb sandfiltrering/aktivt kol (0,7-1,2) 1.0 (0,3-1,5) 0,6 (0-1,4) Långsamfiltrering 2,1 (0,9-3,5) 2.2 (1,3-3,4) (0,3-6,5) Klorering 2,0 (1,5-3,0) 3.5 (2,5-5,0) 0.4 (0-1,0) UV-strålning (3-4) (6,5-8) (3 - > 4,5) Mikrofiltrering 2 (< 1-3) 7 (3-8) 6.5 ( > 4-7) Ultrafiltrering 6 (1-8) 8 (7 - > 8) 8 (3-8) Från Westrell 2004
Grundvatten Fysisk avskiljning av mikroorganismer (storlek och elektrostatisk bindning) Biologisk (nedbrytning av lättillgängligt kol) Kompletteras med lätt desinfektion
Aktörer och ansvar från täkt till kran Konsument Ytvattentäkt Grundvatten Vattenverk Distributionsanläggning VA-installation Havs- och Vattenmyndighete n Miljödepartementet SVERIGES GEOLOGISKA UNDERSÖKNING LIVSMEDELSVERKET Landsbygdsdepartementet LIVSMEDELS- VERKET BOVERKET Socialdepartementet BOVERKET LIVSMEDELSVERKET SOCIALSTYRELSEN Näringsdepartementet LÄNSSTYRELSE OCH KOMMUN Ramdirektivet för vatten 2000/60/EG Finansdepartementet Vattentjänstlagen Socialdepartementet Dricksvattendirektivet 98/83/EG Miljöbalken Livsmedelslagstiftning Plan- och Bygglagen/ BBR
Kvalitetskrav (SLVFS 2001:30*) Vattnet skall vara hälsosamt och rent Hälsorelaterade Infektioner, förgiftningar, allergier Estetiska Lukt, smak, färg Tekniska Korrosion, biofilm Tre bedömningsnivåer Tjänligt Tjänligt med anmärkning Otjänligt *Nytryck LIVSFS 2005:10
Fekala indikatororganiser Naturligt förekommande i tarmen Utsöndras i höga halter Bör vara enkla och billiga att analysera Inte patogena Används som indikation på fekal förorening och därmed risk för närvaro av patogener hygienisk kvalitet Förekommer i olika regelverk T.ex koliforma bakterier och E. coli Ej garanti för riskfritt patogener kan ha längre överlevnad, beror på när provet tas, osv. Samt tvärtom.
Bedömning (normal kontroll) Parameter Otjänligt Tjänligt med anmärkning Antal mikroorganismer vid 22 C 100/ml (hos användaren; 10 efter desinfektion) Antal långsamväxande 5 000/ml bakterier Koliforma bakterier 10/100 ml Påvisad i 100 ml E. coli Påvisad i 100 ml Clostridium perfringens; endast ytvattenverk tj. anm. vid påvisad i 100 ml Utökad kontroll Enterococci (otj. Påvisad 100 ml) Actinomyceter (tj. anm. 100/100 ml)
Att producera ett bra vatten Kontroll av vattentäkt: kartlägga utsläpp (avlopp, jordbruk, dagvatten, bräddpunkter) Tidiga varningssystem: vid t.ex. bräddning uppströms, turbiditet, bakterievärden m.m. Validerade reningsprocesser FoU
Ex. forskning och utveckling Nya reningstekniker: Membran (RO, nanofiltr.) Desinfektion Biomonitoring: Daphnier (kräftdjur) rörelsemönster indikation på miljögifter i råvattnet Diagnostik: virus/parasit-förekomst, källspårning Klimatförändring: ökade flöden, dimensionering av reningsverk, lokalt omhändertagande av dagvatten mm.