Innholdsfortegnelse Innholdsfortegnelse... 1 Sammendrag... 8 1 Introduksjon... 15 1.1 Om bakgrunnen for rapporten... 15 1.2 Noen utfordringer som Drikkevannsforskriften m/veileder gir... 17 1.2.1 Hva er en hygienisk barriere?... 17 1.2.2 Tiltak i nedbørfelt/vannkilde som hygienisk barriere... 18 1.2.3 Vannbehandling som hygienisk barriere... 18 1.2.4 Hvilke indikatorer skal vi bruke for å overvåke barriereeffekt ved desinfeksjon?... 19 1.3 Innholdet i denne rapporten... 20 2 Patogener som man skal ha barrierer mot... 21 2.1 Typer av patogener... 21 2.1.1 Protozoer... 21 2.1.1.1 Cryptosporidium... 21 2.1.1.2 Giardia... 22 2.1.2 Bakterier... 22 2.1.2.1 Campylobacter... 22 2.1.2.2 Salmonella... 23 2.1.3 Virus... 23 2.1.3.1 Adenovirus... 23 2.1.3.2 Norovirus... 24 2.1.4 Sopp... 24 2.2 Smitteveier... 24 2.3 Indikator mikroorganismer... 25 2.3.1 Bakgrunn... 25 2.3.2 Nye begrep: Indeks og indikator mikroorganismer... 26 2.3.3 Typer av indikatorer som benyttes... 27 2.3.3.1 Koliforme bakterier (KB)... 27 2.3.3.2 Termotolerante (fekale) koliforme bakterier (TKB) / E. coli... 27 2.3.3.3 Enterokokker/ fekale streptokokker... 28 2.3.3.4 Heterotrofe bakterier (kimtall).... 28 2.3.3.5 Clostridium perfringens... 29 2.3.3.6 Kolifager... 30 2.3.4 Bruk av indikatororganismer for helserelatert risikobestemmelse... 30 2.4 Forekomst av patogener i norsk drikkevann... 32 2.4.1 Patogene som er assosiert til registrerte sykdomsutbrudd... 32 2.4.2 Innhold av ulike patogene i vann... 33 2.4.2.1 Protozoer.... 33 2.4.2.2 Patogene bakterier... 34 2.4.2.3 Opportunistisk patogene bakterier... 35 2.4.2.4 Virus... 36 2.4.2.5 Sopp... 36 2.5 Eksempler fra utlandske vannforekomster... 37 2.6 Behovet for beredskap mot patogene mikroorganismer i norsk drikkevann... 38 3 Oversikt over desinfeksjonsmetoder... 40 3.1 Generelt om desinfeksjon... 40 3.1.1 Desinfeksjonsmekanismer... 40 Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 1
3.1.2 Faktorer som påvirker desinfeksjonseffektiviteten... 41 3.1.2.1 Kontakttid... 41 3.1.2.2 Konsentrasjon av desinfeksjonsmidlet... 42 3.1.2.3 Ct-verdien... 42 3.1.2.4 Strømningsbildet i desinfeksjonsreaktoren... 44 3.1.2.5 Temperatur... 46 3.1.2.6 Vannets sammensetning... 46 3.1.3 Noen desinfeksjonsbegreper... 47 3.2 Desinfeksjon med klorforbindelser... 47 3.2.1 Desinfeksjon med klor... 47 3.2.1.1 Klor reaksjoner med vann... 48 3.2.1.2 Fritt tilgjengelig klor... 48 3.2.1.3 Bundet tilgjengelig klor... 50 3.2.2 Bruk av kloramin for sekundærdesinfeksjon... 51 3.2.2.1 Generering... 51 3.2.2.2 Doseringspunkt... 51 3.2.3 Bruk av klordioksid... 52 3.2.4 Effektiviteten av klorforbindelser til desinfeksjon... 53 3.2.4.1 Bakterier... 53 3.2.4.2 Virus... 53 3.2.4.3 Parasitter... 54 3.2.5 Dannelse av desinfeksjonsbiprodukter... 55 3.2.5.1 Dannelse av desinfeksjonsbiprodukter ved klorering... 55 3.2.5.2 Desinfeksjonsbiprodukter ved kloraminering... 58 3.2.5.3 Desinfeksjonsbiprodukter ved klordioksid... 58 3.3 Desinfeksjon med ozon... 58 3.3.1 Generelt om ozon... 58 3.3.2 Elementene i et ozonanlegg... 59 3.3.2.1 Fødegassen... 59 3.3.2.2 Ozongeneratoren... 60 3.3.3 Innblandings-, kontakt- og reaksjonstanker... 60 3.3.3.1 Diffusorsystemer... 61 3.3.3.2 Injektorsystemer... 62 3.3.3.3 Turbininnblandere... 63 3.3.3.4 Pakkede kolonner... 64 3.3.3.5 Spay kammere... 65 3.3.3.6 U-rør... 65 3.3.3.7 Ozon-destruksjon... 66 3.3.4 Desinfeksjonseffektivitet ved ozonering... 66 3.3.4.1 Bakterier... 66 3.3.4.2 Virus... 66 3.3.4.3 Parasitter... 67 3.3.4.4 Faktorer som innvirker på effektiviteten... 68 3.3.5 Desinfeksjonsbiprodukter ved ozonering... 68 3.3.5.1 Bromat... 69 3.4 Desinfeksjon med UV bestråling... 69 3.4.1 Generelt om UV-desinfeksjon... 70 3.4.2 UV-dose og dosefordeling... 72 3.4.2.1 UV-dose... 72 3.4.2.2 UV-dose responsbestemmelse... 73 Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 2
3.4.2.3 UV-transmisjon... 74 3.4.3 UV-anlegg... 74 3.4.3.1 UV-reaktoren... 75 3.4.3.2 UV- lamper... 76 3.4.3.3 Kvartsrørene... 77 3.4.3.4 Sensorer og måleutstyr... 78 3.4.3.5 Temperaturmålere... 78 3.4.4 Måling av desinfeksjonseffektivitet... 78 3.4.5 Vannkvalitetens innflytelse... 79 3.4.6 Dannelse av desinfeksjonsbiprodukter... 79 3.4.7 Inaktiveringseffektivitet ved UV-desinfeksjon... 80 3.4.7.1 Bakterier... 81 3.4.7.2 Virus... 82 3.4.7.3 Parasitter... 82 3.4.7.4 Indikatorer og modellorganismer... 83 3.4.7.5 Oppsummering når det gjelder inaktiveringseffekt med UV... 84 3.4.8 Godkjenning av UV-aggregater... 85 3.5 Avanserte oksidasjonsmetoder... 86 3.5.1 Ozon baserte prosesser... 87 3.5.2 Hydrogen peroksid baserte løsninger... 87 3.5.3 Katalysatorbaserte metoder... 87 3.5.4 Potensialet for AOP i Norge... 87 3.6 Bruk av flere desinfeksjonstiltak samtidig (kombinert desinfeksjon)... 88 3.6.1 Klor/kloramin... 88 3.6.2 Klordioksid/kloramin... 88 3.6.3 Ozon/klor eller ozon/kloramin... 89 3.6.4 Ozon/UV... 89 3.6.5 UV/Klor eventuellt UV/Kloramin... 90 3.7 Inaktiveringseffekt ved andre vannbehandlingsmetoder... 90 3.7.1 Hurtigfiltrering uten koagulering... 91 3.7.2 Langsomsandfiltrering/elvebankinfiltrasjon... 91 3.7.3 Koagulering/filtrering... 91 3.7.4 Membranfiltrering... 94 3.7.4.1 Karakterisering av membraner... 94 3.7.4.2 Membraner som hygienisk barriere i drikkevannsbehandling... 95 3.7.4.3 Membrananleggets integritet... 96 3.7.4.4 Barriereeffekten i membrananlegg... 98 3.7.5 Ozonering/biofiltrering... 98 3.7.6 Oppsummering Barriereeffekt av parasitter ved separering... 98 4 Risiko og sårbarhet... 100 4.1 Hva er problemet... 100 4.2 Definisjoner... 101 4.2.1 Risikofaktor... 101 4.2.2 Risiko... 101 4.2.3 Risikovurdering... 101 4.2.4 Risikohåndtering... 101 4.2.5 Risiko-kommunikasjon... 102 4.3 Helsebaserte mål for vannforsyningen... 102 4.4 Identifikasjon av uønskede hendelser... 103 4.4.1 Verktøy for å oppdage og vurdere effekten av feil og uønskede hendelser... 103 Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 3
4.4.1.1 Failure Modes and Effect Analysis (FMEA) - et verktøy for å bestemme hvordan feil kan skje og effekten av feil... 103 4.4.1.2 Feil-tre (Fault tree) analyse (FTA)... 103 4.4.1.3 Hendelsestre (Event tre) analyse (ETA)... 104 4.5 Bestemmelse av risiko... 104 4.5.1 Risikobestemmelse og rangering av uønskede hendelser vha matriseverdier 104 4.5.2 Bestemmelse av risiko for infeksjon... 106 4.5.2.1 Epidemiologiske undersøkelser... 106 4.5.2.2 Kvantitativ mikrobiell risikoanalyse (QMRA)... 106 4.6 Kvantitativ mikrobiell risikoanalyse (QMRA)... 106 4.6.1 Gjennomføring av QMRA... 106 4.6.2 Eksempel på bruk av QMRA svensk vannforsyning... 108 4.6.3 Andre eksempler på bruk av QMRA... 109 4.7 Hazard Analysis and Critical Control Points (HACCP) et redskap for å styre risiko og vannkvalitet... 110 4.7.1 Styringstiltak... 111 4.7.2 Styringspunkt (Critical control points CCP)... 111 4.7.3 Understøttende program... 112 4.7.4 Eksempler på gjennomføring av HACCP... 112 4.7.4.1 Eksempler fra Danmark... 112 4.7.4.2 Eksempler fra Sveits... 113 4.7.5 Eksempler på mulige styringspunkt (CCP) ved vannverk... 114 4.7.5.1 Vannkilden... 114 4.7.5.2 Klorering... 115 4.7.5.3 Ozonering... 115 4.7.5.4 UV-anlegg... 115 4.7.5.5 Membranfiltrering... 115 4.7.5.6 Ledningsnett... 116 4.8 Water Safety Plan... 116 4.8.1 Oppbyggingen av en WSP... 117 4.9 Dagens praksis mhp risikohåndtering... 118 4.9.1 Norge... 118 4.9.1.1 Eksempel på risiko analyse: Trondheim... 119 4.9.2 Europa... 119 4.9.2.1 EU regelverk... 119 4.9.2.2 Storbritannia. Cryptosporidium regelverk... 120 4.9.2.3 Andre europeiske land... 121 4.9.3 HACCP og norske vannverk... 121 5 Norsk desinfeksjonspraksis i dag... 122 5.1 Desinfeksjon ved norske vannverk... 122 5.1.1 Registrerte brudd på kravet om null E. coli i levert vann... 124 5.1.2 Svikt i hygieniske barrierer... 124 5.1.3 Erfaringer med kloreringsanlegg og UV-anlegg... 125 5.2 Eksisterende veiledninger mht desinfeksjonspraksis... 125 5.2.1 Tilsigsområde/vannkilde som hygienisk barriere... 126 5.2.2 Vannbehandling som hygienisk barriere... 126 6 Desinfeksjonspraksis i andre land sammenlignet med den i Norge... 128 6.1 Opplegget for spørreundersøkelsen... 128 6.2 Generelt om desinfeksjonspraksis... 129 Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 4
6.2.1 Sammenligning av norsk desinfeksjonspraksis generelt med den i andre land 130 6.3 Om lover, forskrifter og standarder... 131 6.3.1 Sammenligning av lover, forskrifter og standarder i Norge med den i andre land... 133 6.4 Om indikatororganismer og patogener... 134 6.4.1 Sammenligning vedrørende bruk av indikatororganismer samt frykt for sykdomsfremkallende mikroorganismer i Norge og i andre land.... 135 6.5 Om bruk av desinfeksjonsmetoder... 136 6.5.1 Sammenligning mellom Norge og andre land mht bruk av ulike desinfeksjonsmetoder... 138 6.6 Om tilsettingspunkt og doseringsmengde... 138 6.6.1 Sammenligning mellom Norge og andre land når det gjelder tilsettingspunkt og doseringsmengde... 141 6.6.1.1 Tilsettingspunkt... 141 6.6.1.2 Doseringsmengder... 141 6.6.1.3 Kontakttid... 142 6.7 Om desinfeksjonsrest... 142 6.7.1 Sammenligning av praksis i Norge og andre land mht desinfeksjonsrest... 143 6.8 Om dimensjoneringskriterier... 144 6.8.1 Sammenligning vedrørende dimensjoneringskriterier... 145 6.9 Generelle kommentarer... 145 7 Amerikanske regler for dimensjonering og drift av desinfeksjonsanlegg... 147 7.1 Grunnlagsdokumenter... 147 7.2 Regler vedrørende desinfeksjonsanlegg... 147 7.2.1 Bestemmelse av kontakttiden, T... 147 7.2.1.1 Tracer studier... 148 7.2.1.2 Baffling factor... 150 7.3 Andre behandlingsprosesser... 151 7.4 Klorering... 154 7.5 Ozonering... 157 7.5.1 Inaktivering av Giardia og virus... 157 7.5.1.1 Bestemmelse av C... 158 7.5.1.2 Inaktivering etter T 10 metoden... 159 7.5.1.3 Inaktivering etter CSTR-metoden... 160 7.5.1.4 Inaktivering etter SFA-metoden... 161 7.5.2 Inaktivering av Cryptosporidium... 161 7.5.2.1 Inaktivering etter T 10 metoden... 163 7.5.2.2 Inaktivering etter CSTR-metoden... 164 7.5.2.3 Inaktivering etter Extended CSTR-metoden... 164 7.5.2.4 Andre metoder for beregning av inaktivering av Crypto... 168 7.6 UV-anlegg... 169 7.6.1 Generelt... 169 7.6.2 Biodosimeter test... 169 7.6.3 Krav til UV-dose... 171 7.6.4 Enkelte driftsaspekt... 172 8 Forslag til en prosedyre for bestemmelse av optimal desinfeksjonspraksis... 174 8.1 Oppbygning av en prosedyre... 174 8.1.1 Risikosituasjonen... 174 8.1.2 Sårbarhetssituasjonen... 174 Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 5
8.1.3 Vannkvalitetssituasjonen... 176 8.1.4 Tiltak i nedslagsfelt/kilde og øvrige vannbehandlingstiltak... 177 8.2 Bestemmelse av kvalitetsnivå... 177 8.3 Bestemmelse av barrierehøyde... 179 8.4 Log-kreditt for tiltak i nedslagsfelt og vannkilde... 180 8.5 Log-kreditt for vannbehandling... 182 8.6 Bestemmelse av nødvendig log-reduksjon i sluttdesinfeksjonen... 183 9 Beregnings- og testmetoder ( verktøykasse ) for desinfeksjon... 185 9.1 Dimensjoneringsgrunnlag... 185 9.1.1 Dimensjonerende vannmengde... 185 9.1.2 Dimensjonerende sammensetning på vannet som skal desinfiseres... 186 9.1.3 Dimensjonerende temperatur... 186 9.2 Generelt om Ct-beregning og bestemmelse av nødvendig dose... 186 9.3 Klorering... 187 9.3.1 Prosessforløpet... 187 9.3.2 Bestemmelse av t eff i Ct-beregningen... 188 9.3.3 Bestemmelse av C eff i Ct-beregningen... 189 9.3.4 Nødvendig klordose... 190 9.3.5 Beregningsprosedyre og bruk av Ct for klor... 191 9.3.5.1 Dokumentasjon i driftssituasjon... 191 9.3.5.2 Dimensjonering... 192 9.3.5.3 Testprosedyre for bestemmelse av klorkonstanter... 193 9.4 Ozonering... 194 9.4.1 Prosessforløpet... 194 9.4.2 Reaktortyper... 197 9.4.3 Bestemmelse av t eff i Ct-beregningen... 197 9.4.4 Bestemmelse av C eff i Ct-beregningen... 198 9.4.4.1 Definisjon av parametere... 198 9.4.4.2 C eff i kontakttanken... 199 9.4.4.3 C eff i reaksjonstanken... 199 9.4.5 Nødvendig ozondose... 201 9.4.6 Beregningsprosedyre og bruk av Ct for ozon... 202 9.4.6.1 Dokumentasjon i driftssituasjonen... 202 9.4.6.2 Dimensjoneringssituasjon... 204 9.4.6.3 Testprosedyre for bestemmelse av ozonkonstanter... 205 9.5 UV-bestråling... 206 9.5.1 Dimensjonering og drift av UV-anlegg... 207 9.6 Dimensjonerende Ct-verdier... 210 10 Oppsummering og anbefalinger... 212 10.1 Behovet for en revisjon av desinfeksjonspraksis... 212 10.2 Patogene mikroorganismer og indikatororganismer... 212 10.2.1 Bakterier... 212 10.2.2 Virus... 212 10.2.3 Protozoer... 213 10.2.4 Sopp... 213 10.2.5 Forekomst av patogener i norsk drikkevann... 213 10.2.6 Utviklingen i Norge... 214 10.3 Desinfeksjonsmetoder og metoder som fjerner patogener... 214 10.3.1 Desinfeksjonseffektivitet... 214 10.3.2 Desinfeksjonsmetoder... 215 Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 6
10.3.3 Desinfeksjonsmetodenes effektivitet... 215 10.3.4 Andre behandlingsmetoder som gir barrierevirkning... 216 10.4 Risiko og sårbarhet... 216 10.4.1 Helsebaserte mål for vannforsyningen... 217 10.4.2 QMRA... 217 10.4.3 HACCP... 217 10.4.4 WSP... 218 10.5 Norsk desinfeksjonspraksis i dag... 218 10.6 Desinfeksjonspraksis i andre land sammenlignet med den i Norge... 218 10.6.1 Lover og regler vedrørende desinfeksjon... 219 10.6.2 Bruk av sluttdesinfeksjon i vannbehandlingen... 219 10.6.3 Bruk av klor som desinfeksjonsmiddel... 219 10.6.4 Bruk av kraftigere oksydasjonsmidler... 220 10.6.5 Desinfeksjonsrest... 220 10.6.6 Sikring av desinfeksjonen som tilstrekkelig hygienisk barriere... 220 10.7 Dimensjonering og drift av desinfeksjonsanlegg med ut gangspunkt i amerikanske regelverk... 221 10.8 Forslag til en prosedyre for bestemmelse av optimal desinfeksjonspraksis... 222 10.8.1 Oppbygning av prosedyren... 222 10.8.2 Problemstillinger knyttet til den foreslåtte prosedyre behovet for videre utredninger... 223 10.9 Beregnings- og testmetoder ( verktøykasse ) for desinfeksjon... 224 10.10 Anbefalinger... 225 10.10.1 Anbefalinger mht planleggingsprosedyre... 226 10.10.2 Om beregnings- og testmetoder for klor og ozon... 226 10.10.3 Om testmetoder for dimensjonering av UV-anlegg... 227 10.10.4 Anbefalinger mht overvåkning av patogene mikroorganismer... 227 10.10.5 Anbefalinger mht risiko og sårbarhet... 228 Referanser... 229 Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 7
Sammendrag Den er et betydelig kunnskapsbehov vedrørende desinfeksjon her i landet. Det prosjektet som NORVAR har igangsatt og som denne rapporten er et resultat av, tar primært sikte på å sammenstille kunnskap på feltet med tanke på å øke kompetansen om desinfeksjon i drikkevannsbransjen. I prosjektbeskrivelsen er det spesielt trukket frem at man skal gi en oversikt over desinfeksjonspraksis i andre land og å sammenligne denne norsk praksis. Denne informasjonen skal sammen med gjennomgang av sentrale elementer i forbindelse med desinfeksjon (patogenindikatorer, desinfeksjonsmetoder og deres effektivitet etc.) danne grunnlag for forslag til hvordan desinfeksjonspraksis i Norge vil kunne utvikles i lys av intensjonene og innholdet i Drikkevannsforskriften. Det er laget to rapporter i prosjektet: 1) selve hovedrapporten og 2) en tilleggsrapport som er mer omfattende enn hovedrapporten spesielt mht innhold av teknisk karaktér. De to viktigste årsakene til at det er behov for en revisjon av den desinfeksjonspraksis man har hatt i Norge de siste ti-år er: Implementeringen av Drikkevannsforskriften (01.01.2002) og spesielt kravet her om to hygieniske barrierer Erkjennelsen av at man også i norske vannkilder må regne med at man det forekommer klorresistene patogene mikroorganismer (parasitter) Patogene mikroorganismer og indikatororganismer Som et alternativ til direkte påvisning av patogene mikroorganismer er man henvist til å benytte indikatororganismer, stort sett indikatorbakterier. I Norge og i de fleste andre land er Campylobacter den bakterie som er den viktigste årsaken til vannbårne utbrudd. Campylobacter er ikke spesielt resistent overfor desinfeksjon og E. coli anses derfor for å være en god indikator nærvær av bakterier etter desinfeksjon. Norovirus er den hyppigste årsak til vannbårne sykdomsutbrudd forårsaket av vann både i Norge og i mange andre land. Fordi norovirus generelt har noe høyere motstand mot desinfeksjon enn E. coli, så er ikke E. coli en pålitelig indikator mht nærvær av norovirus etter desinfeksjon. Adenovirus (f. eks. type 40 og 41), er påvist i vannkilder og i behandlet vann. Dette viruset kan få stor betydning for desinfeksjonspraksis fordi det har høy resistens mot desinfeksjon, i særdeleshet mot UV-bestråling. Cryptosporidium er en parasitt som omfatter 8 arter og av dem er det C. parvum som har forårsaket de fleste infeksjoner hos mennesker. Oocystene er svært motstandsdyktige overfor klorering, mindre overfor ozon og er lite motstandsdyktige overfor UV. I de siste 20 år er det rapportert flere vannbårne utbrudd forårsaket av parasitten Giardia i Vest-Europa. Giardia cystene er mer resistente enn fekale bakterier overfor klor og ozon, men ikke så resistente som Cryptosporidium. Parasittene er lite resistente overfor UV bestråling. Generelt vil E. coli derfor ikke være en pålitelig indikator for nærvær av parasitter i drikkevann etter desinfeksjon. På grunn av sin høye resistens mot desinfeksjon blir sporer av Clostridium perfringens benyttet som indikator for parasitter (Giardia og Cryptosporidium) i flere land. Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 8
Muggsopp har de senere år fått stadig økt oppmerksomhet som årsak til allergier og infeksjoner hos mennesker. Muggsopp-sporer kan være resistente overfor ulike desinfeksjonsmetoder (klor, UV), men fjernes godt som partikler (koagulering/filtrering, membranfiltrereing). Forekomst av patogener i norsk drikkevann Det forekommer årlige sykdomsutbrudd i Norge pga vannbåren smitteoverføring. I løpet av perioden 1988-2002 ble det registrert i alt 72 utbrudd vannbårne sykdomsutbrudd i Norge. Campylobacter var årsak ved 26 % av utbruddene, norovirus ved 18 % mens smittestoffet var ukjent for 46 % av utbruddene. Cryptosporidium er ikke identifisert som sykdomsårsak i Norge, mens Giardia for første gang ble registrert som årsak i 2004. Basert på den informasjonen en har innhentet i dette prosjektet, er det gjort et grovt anslag over mulig konsentrasjonsnivå av de viktigste patogene mikroorganismer i norske vannforekomster (overflatevann). Patogene virus: Norovirus: 0-2000 per L Patogene bakterier: Campylobacter: 0-50 per 100 ml Patogene protozoer: Giardia: 0-4 per 10 L Cryptosporidium: 0-4 per 10 L Utviklingen i Norge Selv om vannverkseiere selvsagt må ta utgangpunkt i de indikatororganismer som ligger til grunn i Drikkevannsforskriften, er det grunn til i større grad å kartlegge situasjonen i vannkildene mer spesifikt, spesielt mht virus og parasitter. Det kan være grunn til å stille spørsmålstegn ved om de indikatororganismer vi benytter for overvåkning av vannkvalitet i henhold til Drikkevannsforskriften er egnet som indikatorer for vurdering av barrierevirkning ved desinfeksjon. Denne rapporten viser at noen av desinfeksjonsmetodene er mer effektive overfor en patogentype mens en annen metode en mer effektiv overfor en annen patogentype. Av de patogene som vi dag kan tenkes å ha barriere mot, er Cryptosporidium mest resistent overfor klor, mens Adenovirus er mest resistent overfor UV-bestråling. Dersom vi skal legge disse to mikroorganismene til grunn for vår praksis og politikk med hensyn til utøvelsen av kravet til to hygieniske barrierer, vil det kreve en betydelig omlegging av norsk desinfeksjonspraksis. Desinfeksjonsmetoder og metoder som fjerner patogener De dominerende desinfeksjonsmetoder i Norge er klorering og UV-bestråling. Disse metodene, samt andre metoder som i større grad er i bruk i andre land, bl.a. ozonering, er grundig diskutert i rapporten. De ulike desinfeksjonsmetoder har ulik inaktiveringseffektivitet overfor ulike mikroorganismer. Det er en direkte sammenheng mellom inaktiverings-effektivitet og Ctverdi. Ct verdien blir derfor svært sentral for dimensjonering og drift av desinfeksjonsanlegg fordi den kan fortelle oss hvilken inaktiveringsgrad vi kan forvente ved en bestemt konsentrasjon (C) av desinfeksjonsmiddel og en bestemt kontakttid (t) mellom den aktuelle mikroorganisme og den aktuelle konsentrasjon av desinfeksjonsmiddel. Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 9
Desinfeksjonsmetoder Klorering er fortsatt den vanligste metode når vi betrakter antall mennesker forsynt eller m 3 vann behandlet. I mange land arbeider man imidlertid med strategier for å erstatte klor som desinfeksjonsmiddel. Dette skyldes: Dannelse av helseskadelige biprodukter når klor reagerer med naturlig organisk stoff Klors dårlige inaktiveringseffektivitet overfor parasitter UV-bestråling øker sterkt i omfang først og fremst for å demme opp for parasitter. Det er imidlertid en viss usikkerhet knyttet til bruk av UV pga den lave effektiviteten overfor visse typer av virus (Adenovirus). Ozonering er lite brukt i Norge. Hovedsakelig brukes metoden som forbehandling i anlegg for ozonering/-biofiltrering. Kombinert med UV-bestråling vil metoden (riktig dimensjonert) gi en høy barriereeffekt mht alle de aktuelle patogene mikroorganismer. Kloramin er lite brukt i Norge og klordioksid brukes ikke i hele tatt. Desinfeksjonsmetodenes effektivitet I rapporten har man gått gjennom ulike effektiviteter mhp inaktivering som er rapportert: Klor-forbindelser Klor er et svært effektivt desinfeksjonsmiddel overfor bakterier og rapporterte Ctverdier ligger vanligvis under 2 mg. min/l for 3 log inaktivering ved 1 o C. Noen enteriske virus er mer resistente overfor fri klor enn bakterier og krever høye Ctverdier for inaktivering (for eksempel er det rapport om Ct = 30 mg. min/l for Poliovirus for 4 log inaktivering). Klor er svært lite effektivt overfor parasitter og krever så høy Ct-verdier for inaktivering at bruk av klor for inaktivering av parasitter er praktisk/økonomisk uinteressant. Kloramin er lite effektiv både overfor bakterier, virus og parasitter, mens klordioksyd er om lag like effektiv som klor overfor bakterier og virus, men noe mer effektiv overfor parasitter. Ozon Ozon er svært effektivt overfor bakterier (Ct < 1 mg. min/l for 3 log inaktivering ved 1 o C). Ozon er mer effektiv enn klor overfor virus (Ct < 2 mg. min/l for 3 log inaktivering ved 1 o C). Ozon er effektiv overfor Giardia (Ct < 3 mg. min/l for 2 log inaktivering ved 1 o C), men er mindre effektiv overfor Cryptosporidium ( Ct > 25 ved 2 log inaktivering ved 1 o C). UV-bestråling UV-bestråling er svært effektivt overfor bakterier (< 15 mj/cm 2 for 3 log inaktivering ved 1 o C). UV-bestråling er effektivt overfor de fleste virus (< 30 mj/cm 2 for 3 log inaktivering ved 1 o C) men det finnes virus, Adenovirus type 40 og 41, som er svært resistent overfor UV (> 150 mj/cm 2 for 3 log inaktivering ved 1 o C). UV-bestråling er svært effektivt overfor parasitter (< 10 mj/cm 2 for 2 log inaktivering ved 1 o C). Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 10
Risiko og sårbarhet Begrepene risiko og sårbarhet kan knyttes til 1) mulige interne svakheter ved vannforsyningen, som for eksempel kildevalg, svikt ved desinfeksjonsanlegg og installasjoner på ledningsnettet, ledningsbrudd, mm og 2) eksterne trusler, for eksempel av typen terrorangrep og ekstreme naturhendelser. Rapporten gir en innføring i bakgrunn og status for bruk av aktuelle redskap for risikoanalyse og risikostyring i vannforsyningen. Utviklingen går nå mot en mer metodisk sikring av hele vannforsyningssystemet og hvor risikoanalyse er grunnlaget for denne sikringen (WHO 2004). For å bestemme risikoen for infeksjon som er knyttet til vannforsyningssystemet inklusive desinfeksjonstrinnet, kan en benytte epidemiologiske undersøkelser eller en såkalt kvantitativ mikrobiell risiko analyse (Quantitative Microbial Risk Analysis - QMRA). QMRA er blitt lansert (WHO 2004) som et potensielt redskap for å ta beslutninger angående tiltak i vannforsyningssystemet, relatert til å oppnå kvantitative, helsebaserte mål. En Hazard Analysis Critical control Point (HACCP) prosedyre kan være et redskap for å styre og kontrollere sikkerheten ved vannverket. Sentralt i denne prosedyren er såkalte kritiske kontroll-punkt (CCP). I rapporten gjennomgåes de sentrale elementene i HACCP og QMRA. Norsk desinfeksjonspraksis i dag På grunnlag av gjennomgang av data i Vannverksregisteret for 2005 kan man oppsummere som følger: Et forbausende stort antall vannverk (530 eller 31 % av alle) har ikke desinfeksjon i det hele tatt, noe som er i strid med bestemmelsene i Drikkevannsforskriften. Spesielt er det forbausende at hele 217 overflatevannverk (hvorav 23 vannverk > 1.000 pe) ikke har noen form for desinfeksjon. Klorering og UV bestråling dominerer som desinfeksjonsmetoder i Norge. Det er flere UV-anlegg enn kloranlegg, men de største anleggene er basert på klor. Det er bare 11 UV anlegg > 10.000 pe i Norge mens det er 61 kloranlegg, hvorav 4 også har UV. Det er få ozonanlegg (4 registrerte) alle i anlegg for ozonering/biofiltrering hvor ozon både er brukt som desinfeksjonsmiddel og oksydasjonsmiddel (bl.a. for å fjerne farge). Blant de vannverk som har en eller annen form for desinfeksjon, er det langt flere anlegg som kun har desinfeksjon (evt to desinfeksjonssteg med ulike metoder) enn anlegg som kombinerer en form for hygienebarriere gjennom partikkelfjerning med en desinfeksjonsmetode (evt to stegs desinfeksjon). Det er et betydelig antall membrananlegg (26 % av alle membrananlegg) som ikke har noe eget desinfeksjonssteg. Det er et ikke ubetydelig antall vannverk som har levert vann som har avvik i kravet om null E.coli. Det er ikke uvanlig med svikt i desinfeksjonsanleggene, og det virker som om beredskapen mot svikt er dårligere enn man skulle ønske. Problemer knyttet til strømforsyningen (svikt eller spenningsvariasjoner) representerer et problem for desinfeksjonsanleggene ved flere vannverk. Det kan virke som driftspersonalet på flere vannverk har dårlig kontroll på hva som faktisk doseres av klor eller av UV-stråling. Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 11
Desinfeksjonspraksis i andre land sammenlignet med den i Norge Et sentralt element i dette prosjektet har vært å sammenligne norsk desinfeksjonspraksis med den i andre land for å se om norsk praksis skiller seg vesentlig ut og om det er erfaringer fra andre land som kan være verdt å ta med når en optimal norsk desinfeksjonspraksis skal utmeisles. Det ble derfor helt fra prosjektets start satt i gang en omfattende spørreundersøkelse som ble besvart av eksperter i en rekke land. Fra denne kan det pekes på følgende forhold: Lover og regler vedrørende desinfeksjon Svært mange land arbeider med revisjon av sine lover og regler. Dette er utvilsomt initiert av de store vannbårne epidemier (for eksempel forårsaket av parasitter) som man har opplevd de 10 siste år. Bruk av sluttdesinfeksjon i vannbehandlingen Vi har i Norge nå en ambisjon om at alt vann levert til forbruker skal være desinfisert. Enkelte land (Nederland, Tyskland, Sveits) går i motsatt retning (spesielt hva angår bruk av klor). I disse landene synes politikken å være å gå så langt det er mulig i retning av så omfattende forbehandling at behovet for en sluttdesinfeksjon faller bort. Det er ingen tvil om at det er en sterk trend i retning av å redusere bruken av klor som desinfeksjonsmiddel i mange land. Bruk av kraftigere oksydasjonsmidler I de fleste land er det en interesse for og økning i bruk av avanserte kjemiske oksidasjonsprosesser (AOP) for å redusere innholdet av organiske mikroforurensninger (pesticider, farmakologiske restprodukter, hormonhermere etc). Disse kraftige oksidasjonsmetodene representerer også en sikker desinfeksjon og kan representere et viktig element i oppbygningen av tilstrekkelige hygienisk barrierer i et anlegg uten å være sluttdesinfeksjon. Desinfeksjonsrest I enkelte land (for eksempel UK) er det en klar oppfatning i vannbransjen at vann skal leveres med en desinfeksjonsrest basert på føre-var prinsippet og med tanke på forurensning av distribusjonsnettet, mens andre land (for eksempel Nederland, Tyskland og Sveits) mener at vannet som sendes ut på nettet må være så biostabilt at desinfeksjonsrest på nettet ikke er nødvendig. Sikring av desinfeksjonen som tilstrekkelig hygienisk barriere På dette punktet synes det å være to fremherskende strategier: 1. Å måle på indikatororganismer etter desinfeksjonen og legge opp denne (dimensjonering og drift) slik at kravet om fravær av disse (evt kravet om fjerningsgrad, for eksempel log-reduksjon) tilfredstilles. 2. Å legge opp til et krav til dimensjonering og drift (inklusiv sikkerhetsfaktorer hvor hensynet til risiko, sikkerhet og sårbarhet er trukket inn) som er slik at man med stor sannsynlighet er garantert å møte de aktuelle kravene til hygienisk barriere. Vi støtter den strategi som innebærer krav til dimensjonering og drift (som benyttes i USA og Canada) og vil anbefale at det her i landet etableres en prosedyre for å finne fram til hva som kan regnes for å være tilstrekkelig hygienisk barriere som baserer seg på et tilsvarende prinsipp hva angår dimensjonering og drift. Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 12
Dimensjonering og drift av desinfeksjonsanlegg med utgangspunkt i amerikanske regelverk Det er gjort en gjennomgang av de amerikanske reglene som er basert på Ct-prinsippet, og på et multiple barrier konsept. Selv om de amerikanske reglene er svært grundige, er de for kompliserte til å være direkte anvendelige for norske forhold. Det er imidlertid en rekke elementer ved reglene kan være aktuelle, og i vårt forslag til verktøykasse har vi tatt utgangspunkt i de amerikanske reglene men gjort betydelige forenklinger og tilpasninger. Forslag til en prosedyre for bestemmelse av optimal desinfeksjonspraksis Det er laget et forslag til en prosedyre for hvordan man skal gå fram for å bestemme hva som vil være god desinfeksjonspraksis i et gitt tilfelle. Prosedyren tar utgangspunkt i: vannverkets størrelse type av vannkilde hvilken vannkvalitet man kan ventes å ha i kilden hvilken vannbehandling utover desinfeksjon man legger opp til Vi har foreslått å ta utgangspunkt i vannverkets størrelse (antall personekvivalenter forsynt), der benyttes tre nivåer; < 1000 pe, 1000 10.000 pe og > 10.000 pe ettersom dette ville fange godt opp størrelsesstrukturen i norsk vannforsyning. Videre har vi skilt mellom tre typer av vannkilder; grunnvann, overflatevann fra innsjøer og overflatevann fra elver og bekker. Prosedyren leder fram til hva inaktiveringsgraden av ulike organismegrupper bør være i sluttdesinfeksjonen, og dette vil danne grunnlag for dimensjonering og drift av det primære desinfeksjonsanlegget i vannverket. Man bestemmer vannverkets kvalitetsnivå på grunnlag av dets størrelse, vannkildetype og kildekvalitet. Vannkvaliteten i kilden baseres på historiske data om forekomst av E. coli og C. perfringens samt (i de fleste tilfeller) en ytterligere kartlegging av C. perfringens sporer og parasitter (Cryptosporidium og Giardia). Kvalitetsnivået fører fram til nødvendig barrierehøyde som oppgis som et visst antall log-reduksjoner som må oppnås i vannverket totalt for hhv bakterier, virus og parasitter. Så gis det kreditt (log-kreditt) for tiltak i nedslagsfelt/kilde og for vannbehandlingstiltak utover sluttdesinfeksjonen slik at man til slutt kan beregne den log-reduksjon som sluttdesinfeksjonen må sikre. Denne log-reduksjonen legges så til grunn for dimensjonering og valg av sluttdesinfeksjonen gjennom bruk av Ct-begrepet (evt It=dose begrepet for UV). Beregnings- og testmetoder ( verktøykasse ) for desinfeksjon Det foreslås etablert et sett av beregningsmetoder og/eller testmetoder som gjør det mulig å verifisere at man ved en utforming og drift av den aktuelle desinfeksjonsmetoden, oppnår den log-reduksjon som prosedyren omtalt over tilsier. Grunnlaget er: Dokumentasjon basert på Ct-prinsippet ved desinfeksjon med tilsatte oksidasjonsmidler Dokumentasjon med biodosimetertest av tilstrekkelig dose ved UV-desinfeksjon Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 13
Vi har i denne rapporten lansert forslag til gjennomføring av disse metodene, men det vil være behov for mer detaljer og grundigere retningslinjer, som kan utarbeides i en evt videreføring. Vi har foreslått forskjeller i beregnings-metodene avhengig av om det er klor, ozon eller UV som skal benyttes for desinfeksjon. Det er også forskjeller i metodene for dimensjonering av doseringsutrustning (doser) og for dimensjonering av anleggsstørrelse/utforming som sikrer tilfredsstillende effekt. I tillegg er det foreslått egen metode for driftsdokumentasjon på eksisterende anlegg. Anbefalinger Vi mener at Norge ville være tjent med å i større grad ta i bruk prosedyrer og metoder som gjør det lettere å finne fram til hva som vil være god desinfeksjonspraksis. Derfor anbefaler vi et opplegg basert på tre pilarer: 1. En prosedyre som leder fram til hvilke desinfeksjonsmål (i form av inaktiveringsgrad for ulike patogengrupper) man skal sluttdesinfisere for 2. En verktøykasse som inneholder de analyse- og beregningsmetoder som er nødvendige å benytte for å sikre at man ved dimensjonering og drift klarer å oppfylle de desinfeksjonsmål som punkt 1 leder fram til 3. Et sett av regler/metoder som sikrer at sårbarheten og sikkerheten i det foreslåtte desinfeksjonsopplegg blir tilfredsstillende. Vi har også foreslått en tabell over dimensjonerende Ct-verdier for norske anlegg, som i hovedsak tar utgangspunkt i amerikanske anbefalinger med en del forenklinger og justeringer. Under dimensjoneringen vil beregnet Ct-verdi som beskrevet over sammenlignes med nødvendig dimensjonerende Ct-verdi angitt i tabellen for de aktuelle betingelsene. For UV er det ikke angitt Ct-krav. Grunnen til dette er at vi har anbefalt å benytte biodosimetrisk test med UV-dose på 40 mws/cm 2 som dimensjonerende verdi. Myndighetene bør imidlertid vurdere om denne dimensjonerende UV-dosen er tilstrekkelig for inaktivering av virus. Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 14
1 Introduksjon 1.1 Om bakgrunnen for rapporten Desinfeksjon av drikkevann har vært og er fortsatt et av de viktigste forebyggende helsetiltak for å hindre sykdomsutbrudd og dødsfall i befolkningen. Desinfeksjon har derfor vært én av bærebjelkene i det å sikre befolkningen et hygienisk betryggende drikkevann. Klorering av drikkevann har historisk sett vært den viktigste desinfeksjonsmetoden både i Norge og i andre land. Allerede på 70-tallet ble det imidlertid her i landet igangsatt desinfeksjonsanlegg basert på UV-bestråling og antallet UV-anlegg har øket sterkt de senere år. Som det vil fremkomme av denne rapporten er det i dag 312 vannverk som bruker klorering alene. I tillegg er det 204 vannverk som har både klorering og UV. Det er imidlertid hele 528 vannverk som bruker UV alene, slik at det altså totalt er 732 UV-anlegg og 516 kloreringsanlegg i landet (Vannverksregisteret, 2005-data). Regnet i antall personer som mottar vann, er likevel klorering fortsatt dominerende metode, ettersom UV-anlegg i stor grad har blitt installert ved små og mellomstore vannverk. Også dette er imidlertid i ferd med å forandre seg ettersom UV-anlegg nå blir installert ved store vannverk i Oslo og Bergen. I motsetning til i mange andre land, er ozonering lite brukt her i landet, men også interessen for ozon er økende, spesielt som en kombinert metode for humusfjerning og desinfeksjon i anlegg basert på ozonering/biofiltering. Det er særlig to årsaker til denne endring i desinfeksjonspraksis, dvs en reduksjon i bruk av klor til fordel og UV og ozon: 1. Kunnskapen om at klor danner helseskadelige klororganiske forbindelser når det reagerer med naturlig organisk materiale (NOM eller humus) i vann 2. Kunnskapen om at enkelte patogene mikroorganismer (særlig parasittiske protozoer) er meget resistente overfor klor Den norske kloreringspraksis har gjennom årene vært preget av lave doser. Dette har medført at dannelsen av klororganiske stoffer ikke har blitt ansett å være et stort problem. Tiltakene rettet mot fjerning av humus (NOM) har derfor mer vært begrunnet i fjerning av farge enn mot kontroll med dannelsen av klororganiske forbindelser. Man kan imidlertid stille spørsmålstegn ved effektiviteten av kloreringen mange steder nettopp på grunn av de lave dosene som er benyttet, ettersom klorbehovet til oksidasjon av humusstoffer kan ha vært så høyt at restklorkonsentrasjonen kan ha blitt for lav til å gi sikker hygienisk barriere. Norsk desinfeksjonspraksis har primært vært rettet mot inaktivering av patogene bakterier og virus. Det har imidlertid ikke vært praksis i den ordinære overvåkingen å spesifikt analysere mht virus. Man har benyttet indikatorer for effektivitet av desinfeksjonen som man har trodd også vil dekke den potensielle smitte som virus i drikkevann vil kunne representere. I de senere år har man både i utlandet og i Norge blitt oppmerksom på at epidemier kan skyldes forekomst av klorresistente patogene, hovedsakelig parasittiske protozoer (for eksempel Cryptosporidium og Giardia). Dette har allerede vært kjent i minst 20 år, men har ikke vært gjenstand for særlig oppmerksomhet i Norge før man for få år siden fikk konstatert at oocyster og cyster av disse parasittene forekommer i om lag 1/3 av norske Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 15
drikkevannskilder. Giardia-epidemien i Bergen høsten 2005 viste at også her i landet vil vi kunne få epidemier dersom de hygieniske barrierene ikke er tilstrekkelige. UV-bestråling ble ikke tatt i bruk i Norge primært for å demme opp for de problemene som klorering representerer, men mer som en hensiktsmessig og enkel desinfeksjonsmetode for små vannverk. UV-bestråling fører imidlertid ikke til dannelse av biprodukter i særlig grad og metoden har vist seg å være effektiv overfor protozoene. Dette har, sammen med det generelle ønsket om å redusere bruken av klor, bidratt til en dreining av desinfeksjonspraksis bort fra klor og i retning av UV-bestråling. Internasjonale undersøkelser har imidlertid vist at UVbestråling ikke er like effektiv overfor visse typer av virus (spesielt Adenovirus), slik at heller ikke denne metoden er fri for lyter. Ozonering kan primært betraktes som en oksidasjonsmetode som dessuten gir god desinfeksjonseffektivitet. Det er derfor sjelden at ozonering brukes kun til desinfeksjon. Men også ozonering velges i mange land fremfor klor for desinfeksjonsformål for hindre dannelse av klororganiske biprodukter og for å oppnå en mer effektiv inaktivering av parasitter (spesielt Giardia). Ozonering kan imidlertid danne andre biprodukter (for eksempel bromat) og representerer heller ikke den ideelle desinfeksjonsmetode. Som det vil fremgå senere i denne rapporten har man i mange land også praksis for bruk av klordioksid, som ikke har blitt godkjent som desinfeksjonsmiddel i Norge, og kloramin, som kun brukes i meget beskjeden grad i Norge. Ved innføringen av den nye Drikkevannsforskriften (01.01.2002), ble det nedfelt i forskriftsteksten at norske vannverk skulle ha to hygieniske barrierer hvorav minst én av barrierene skal ligge i desinfeksjonen. Dette, sammen med den generelle utviklingen av desinfeksjonspraksis i Norge og i andre land, har aktualisert oppmerksomheten omkring desinfeksjon og desinfeksjonspraksis. Det er nå en viss usikkerhet hos vannverkseiere mht hva de skal satse på av desinfeksjonspraksis i årene som kommer. Den utviklingen som er beskrevet over, har avstedkommet et kunnskapsbehov knyttet til en rekke forhold vedrørende desinfeksjonspraksis hos alle som arbeider med å etablere hygieniske barrierer i vannverkene. Det prosjektet som NORVAR har igangsatt og som denne rapporten er et resultat av, tar primært sikte på å sammenstille kunnskap på feltet med tanke på å øke kompetansen om drikkevannsdesinfeksjon i drikkevannsbransjen. En slik økt kompetanse er nødvendig for å gjøre bransjen i stand til å innta en aktiv og kompetent rolle i den dialog med godkjenningsmyndigheten som planlegging, utbygging og drift av vannverk krever. Et delmål med prosjektet er at NORVAR og NORVAR s fagutvalg for vannforsyning skal kunne føre en aktiv dialog og stille kritiske kontrollspørsmål til myndighetenes kravfastsettelse på området drikkevannsdesinfeksjon. I prosjektbeskrivelsen er det spesielt trukket frem at man skal gi en oversikt over desinfeksjonspraksis i andre land og å sammenligne denne med norsk praksis. Denne informasjonen skal sammen med gjennomgang av sentrale elementer i forbindelse med desinfeksjon (patogenindikatorer, desinfeksjonsmetoder og deres effektivitet etc.) danne grunnlag for forslag til hvordan desinfeksjonspraksis i Norge vil kunne utvikles i lys av intensjonene og innholdet i Drikkevannsforskriften. Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 16
1.2 Noen utfordringer som Drikkevannsforskriften m/veileder gir Vi regner med at Drikkevannsforskriften med veileder er godt kjent. Her skal vi kun peke på enkelte forhold som representerer utfordringer ved implementering av kravene og intensjonene i forskriften. Kravet til hygienisk betryggende vann fremgår av Drikkevannsforskriftens paragraf 14. Her heter det at det til sammen skal finnes minimum to hygieniske barrierer i vannforsyningssystemet, hvorav den ene skal sørge for at drikkevann blir desinfisert eller behandlet på annen måte for å fjerne, uskadeliggjøre eller drepe smittestoffer. Kravet om behandling kan i spesielle tilfeller fravikes for vann fra grunnvannskilder som er godt beskyttet mot forurensninger. Slike kilder skal uansett ha opplegg for desinfeksjon i beredskap. 1.2.1 Hva er en hygienisk barriere? Drikkevannsforskriften (paragraf 3) definerer hygienisk barriere slik: Naturlig eller tillaget fysisk eller kjemisk hindring, herunder tiltak for å fjerne, uskadeliggjøre eller drepe bakterier, virus, parasitter mv., og/eller fortynne, nedbryte eller fjerne kjemiske eller fysiske stoffer til et nivå hvor de enkelte stoffene ikke lenger representerer moen helsemessig risiko. De hygieniske barrierer skal altså ikke bare omfatte smittestoffer, men også kjemiske og fysiske stoffer med helsemessig betydning. I denne rapporten berører vi imidlertid kun barrierer mot patogene organismer hovedsakelig gjennom desinfeksjon. Vannbehandlingsmetoder som innebærer fjerning av patogene mikroorganismer som partikler berøres kun i mindre grad. Begrepet to hygieniske barrierer uttrykker et prinsipp for hvordan man ønsker å sikre drikkevannsforsyningen. Dette prinsippet innebærer en totalvurdering av alle faktorer i vannforsyningssystemet som har betydning for sikkerheten, både naturlige, tekniske og driftsmessige forhold. Både nedbørfeltet med vannkilde og vannbehandling kan ha en barrierevirkning. Forskjellige forurensingstrusler kan kreve barrierer med ulik virkemåte og ulikt omfang, og i praksis innebærer dette at minimum to hygieniske barrierer kan bestå av mange enkeltelementer. Dette gjør det ikke enkelt å fastslå i ethvert tilfelle om et tiltak representerer en hygienisk barriere eller ikke, og spesielt ikke hvor stor barrierevirkningen er. Dette er nok årsak til at man i andre land opererer etter prinsippet om at man skal etterstreve multiple barrierer (som kan være mer enn to), mens Norge er det eneste landet som vi kjenner til som har innført to hygieniske barrierer som et krav i lovgivningen. Fastlegging av hva som skal være en hygienisk barriere er ikke triviell. I Veiledningen til drikkevannsforskriften heter det: Fastsettelsen av de hygieniske barrierene skal være basert på en helhetstenkning, dvs vurdering av både vannkilde med tilhørende tilsigsområde og beskyttelse av disse, vannbehandling og distribusjon. Barrierene skal være uavhengige, og skal sikre at mange sykdomsfremkallende organismer, fysiske og kjemiske stoffer ikke representerer noen helsemessig trussel eller betenkelighet i drikkevannet når det stilles til disposisjon for brukeren. Forskriften med veiledning legger altså opp til en utstrakt bruk av skjønn i fastleggelsen av om barrierevirkningen i et gitt tilfelle er tilstrekkelig god. Dette gjør det vanskelig for den praktiserende ingeniør eller myndighetsperson som skal avgjøre om et vannverk som skal opp for godkjenning, tilfredsstiller kravet til to hygieniske barrierer eller ikke. Vi tror det er behov for en prosedyre eller fremgangsmåte som kan lede fram til hva som må oppnås av barrierevirkning overfor ulike patogengrupper basert på den situasjonen vannverket Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 17
befinner seg i. Dette er avhengig av slike forhold som vannverkets størrelse, type av vannkilde, type av nedslagsfelt og eventuelle tiltak i vannkilde og nedslagsfelt samt hvilken vannbehandling utover desinfeksjon som er forutsatt for å møte andre vannkvalitetskrav enn de hygieniske i forskriften. 1.2.2 Tiltak i nedbørfelt/vannkilde som hygienisk barriere Forskriften vektlegger et viktig prinsipp i norsk vannforsyning, nemlig at man så langt som mulig velger gode kilder og beskytter disse mot forurensning, slik at vannkilden kan fungere som hygienisk barriere. Det hevdes at dette gir bedre sikkerhet enn å måtte fjerne eller uskadeliggjøre slike komponenter i vannbehandlingen. Dette er godt innarbeidet holdning i norsk vannforsyning som imidlertid kan bestrides. Man har nemlig svært liten oversikt over hva tiltak i nedslagsfelt og vannkilde faktisk betyr, barrieremessig sett. Om et nedbørfelt med vannkilde skal vurderes til å representere en hygienisk barriere eller ikke, baseres i høy grad på skjønn. Det heter i veiledningen at: Det viktigste virkemiddelet for å få den naturlige barrieren til å virke, vil som oftest være at tilsigsområde og vannkilde holdes mest mulig fritt for etableringer eller aktiviteter som kan tilføre vannet uønskede komponenter. Dette er utvilsomt riktig, men utsagnet gir ikke noe kvantitativt å forholde seg til i vurderingen av barrierevirkning. Hvor langt fra idealtilstanden kan man bevege seg uten at statusen som hygienisk barriere mistes? Og selv om vi kan klare å hindre etableringer i nedbørfeltet, kan vi sjelden hindre fugler og ville dyr som også kan spre smitte. Det eneste virkelige kriteriet på at nedbørfelt og vannkilde er en hygienisk barriere, er dokumentasjon for at de patogene mikroorgansimer man ønsker barrierer mot, ikke forekommer i konsentrasjoner over et nærmere bestemt nivå. I realiteten burde dette nivået sannsynligvis være identisk med vannkvalitetskravene, dvs at de ikke skal forekomme. I Veiledningen har man imidlertid angitt at dersom en konkret vurdering av risiko for det enkelte vannverk ikke tilsier noe annet, anbefales det at råvannsfunn på inntil 1 parasitt/10 l av parasittene Giardia og Cryptosporidium og inntil 3 termotolerante koli/100 ml, kan aksepteres uten at status som hygienisk barriere mistes. Dette åpner for at en hygienisk barriere i nedslagsfelt/vannkilde ses annerledes på enn en barriere i behandlingen. Det sies ingen ting om forekomst av virus. Nå er det ingen praksis i Norge for verken å analysere på virus eller parasitter i den normale vannkvalitetsovervåkingen og derfor vet de fleste vannverkseiere svært lite om virus- og parasittsituasjonen i sine vannkilder og nedslagsfelt. Vi tror det ville være en fordel om man i større grad kunne kvantifisere den barrierevirkning overfor ulike patogentyper som ulike tiltak i nedslagsfelt/kilde kunne gi for dermed å unngå at dette blir overlatt fullstendig til skjønn. Dette er selvsagt ingen enkel oppgave, men vil kunne innarbeides i en prosedyre eller fremgangsmåte for hvordan man kan gå fram ved vurdering av total barriereeffekt i et vannverk. Vi vil senere i rapporten komme tilbake til dette. 1.2.3 Vannbehandling som hygienisk barriere Drikkevannsforskriften fastslår (riktignok med visse unntak) at alt drikkevann skal være desinfisert eller behandlet på annen måte for å fjerne, uskadeliggjøre eller drepe smittestoffer. Dersom nedbørfelt/vannkilde ikke representerer en hygienisk barriere, må begge finnes i vannbehandlingen. Veiledningen foreskriver at den siste av de to barrierene da skal være desinfeksjon. Dersom også den andre barrieren skal ligge i vannbehandlingen, vil dette i Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 18
praksis være en metode som baserer seg på fjerning av patogene som partikler eller knyttet til partikler. I Veiledningen til Drikkevannsforskriften er det angitt verdier for indikatorparametre for hygieniske barrierer i et vannbehandlingsanlegg, både for desinfeksjonsmetoder og for metoder som fjerner patogene mikroorganismer i form av partikler. Rent bortsett fra at enkelte av verdiene som er ført opp kan diskuteres, opplever vi anvisingene som svært statiske ettersom de ikke angir noe om grad av barrierevirkning. Ulike metoder vil jo nettopp (som vist ovenfor når det gjelder desinfeksjonsmetodene) være mer eller mindre effektiv overfor ulike typer av mikroorganismer. Vi tror det vil være hensiktsmessig, spesielt hva angår de ulike desinfeksjonsmetodene, å komme fram til bedre beskrivelser av hvilken inaktiveringseffekt som kan forventes. Et vannbehandlingsanlegg består som oftest av flere delprosesser som alle kan ha en viss barrierevirkning. Ulike prosessen kan imidlertid ha ulik barrierevirkning overfor ulike patogene mikroorganismer hhv skadelige stoffer. Man må kunne legge sammen barrierevirkningene for de enkelte delprosessene for å finne den totale barrierevirkning. Utfordringen blir imidlertid å anslå hvor god barrierevirkningen er for de enkelte delprosessene. Dette er ikke trivielt selv om det har pågått forskning over mange år. Etter at man ble klar over den utfordring som parasitter innebærer, har det imidlertid i enkelte land (for eksempel i USA) blitt satt i gang et omfattende arbeid for å komme fram til et regelverk som inneholder omforent dokumentasjon om hva de enkelte metoder kan klare mht desinfeksjonseffektivitet. Av denne grunn har vi lagt spesiell vekt på å beskrive den amerikanske opplegg for fastlegging av barrierevirkning. 1.2.4 Hvilke indikatorer skal vi bruke for å overvåke barriereeffekt ved desinfeksjon? Vi vil gjerne kunne overvåke drikkevannets kvalitet vha enkle, raske, spesifikke og rimelige metoder som kan påvise utvalgte patogene mikroorganismer, men slike metoder finnes foreløpig ikke. Som et alternativ til direkte påvisning av patogene, har det derfor i mange tiår vært vanlig å benytte indikatorbakterier for overvåkingsformål. Det kan imidlertid være grunn til å stille spørsmålstegn ved om de indikatorbakterier vi benytter for overvåkning av vannkvalitet i henhold til Drikkevannsforskriften er egnet som indikatorer for vurdering av barrierevirkning ved desinfeksjon. Veiledningen til Drikkevannsforskriften angir at den enkelte vannbehandlingsmetode bør inaktivere bakterier og virus med minimum 99,9 % (3 log) og eventuelle parasitter med 99 % (2 log) for å bli betraktet som hygienisk barriere. Men hvilke bakterier, virus og parasitter skal man her ta utgangspunkt i? Kravene til dimensjonering av et desinfeksjonsanlegg vil jo være helt avhengig av hvilken patogen mikroorganisme man sikter på å ha barriere mot. Vi vil se av denne rapporten at noen av desinfeksjonsmetodene er mer effektive overfor en patogentype mens en annen metode en mer effektiv overfor en annen patogentype. Av de patogener som vi dag kan tenkes å ha barriere mot er Cryptosporidium mest resistent overfor klor, mens Adenovirus er mest resistent overfor UV-bestråling. Er det da disse to mikroorganismene som skal legges til grunn for vår praksis og politikk med hensyn til utøvelsen av kravet til to hygieniske barrierer? En undersøkelse av 147 norske vassdrag mht Cryptosporidium og Giardia (Robertson og Gjerde, 2001) påviste 1-3 cyster/oocyster per 10 l i 32 % av vassdragene, så det er helt åpenbart at parasitter finnes i norske vannkilder. Det er imidlertid stor forskjell i resistens Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 19
mellom Cryptosporidium og Giardia for alle de kjente desinfeksjonsmetodene. Vi kjenner ikke til i hvilken grad Adenovirus forekommer i norske vannkilder. Men dersom vi skal planlegge alle vannverk med tanke på barrierevirkning mot Cryptosporidium og Adenovirus slik amerikanerene legger opp til - vil dette kreve en betydelig omlegging av norsk desinfeksjonspraksis. For å komme et stykke i vurderingene av disse spørsmålene, er det nødvendig å komme i gang med å ta hensyn til en risiko og sårbarhetsbetraktning ved planlegging av vannverk. Igjen tror vi at det er mulig å tilnærme seg denne problemstillingen gjennom anvisning av en prosedyre eller fremgangsmåte som skal lede brukeren fram mot en fastlegging av hvilken barrierevirkning desinfeksjonssteget i et vannverk må gi. 1.3 Innholdet i denne rapporten Målet med denne rapporten er å fremskaffe kunnskap om desinfisering av drikkevann som kan bidra til at beslutninger om planlegging av desinfeksjonsanlegg, valg av desinfeksjonsmetode samt dimensjonering og drift av desinfeksjonsanlegg blir tatt på et bedre grunnlag enn det de blir i dag. Dette forsøker vi å gjøre gjennom å: gi en oversikt over hvilke patogene mikroorganismer det er rimelig å ha barrierer mot gi en oversikt over aktuelle desinfeksjonsmetoder herunder hvilken inaktiveringseffekt man kan forvente med disse metodene gi en oversikt over norsk desinfeksjonspraksis i dag gi en oversikt over desinfeksjonspraksis i land det er naturlig å sammenligne oss med og sammenligne norsk desinfeksjonspraksis med den i andre land gi en oversikt over amerikanske regler for dimensjonering og drift av desinfeksjonsanlegg ettersom det er dette landet som har gått lengst i formaliseringen av et regelverk på dette området foreslå en verktøykasse som inneholder beregnings- og testmetoder for ulike desinfeksjonsmetoder diskutere sårbarhet og sikkerhet i lys av en optimal desinfeksjonspraksis foreslå en prosedyre som tar sikte på å hjelpe brukeren med finne fram til optimal desinfeksjonspraksis Det viste seg at dette arbeidet førte til en svært omfattende rapport og vi har blitt enige med NORVAR om at det ville være mest hensiktsmessig å dele arbeidet opp i en hovedrapport og en tilleggsrapport. Tilleggsrapporten vil inneholde alle detaljer, mens hovedrapporten kun vil inneholde sammendrag av pkt 1, 2, 3 og 6 (som er omfangsrike og relativt detaljerte) mens pkt pkt 4, 5, 7, 8 og 9 (som er spesielt etterspurt i prosjektspesifikasjonen) er tatt med i hovedrapporten i sin helhet. Tilleggsrapporten vil ikke bli trykket, men finnes tilgjengelig for nedlasting fra NORVAR s hjemmesider. Vi tror at de tekniske detaljene i tilleggsrapporten vil være av stor nytte spesielt for de som planlegger og prosjekterer desinfeksjonsanlegg. I utgangspunktet kan det være at NORVAR har hatt en ambisjon om å få besvart en rekke detaljspørsmål vedrørende de ulike desinfeksjonsmetodene. De forhold vi har valgt å legge vekt på i denne rapporten har framkommet i en dialog med styringsgruppen for prosjektet samt andre interessenter i bransjen gjennom to work-shops. Erfaringene fra disse samlingene har i høy grad bidratt til innholdet i denne rapporten. Tilleggsrapport til NORVAR-rapport 147/2006 20