Mike ska mäta in i det okända i jakt på cocktaileffekter och ämnen som normalt inte registreras i kemiska analyser. Allt i ett stort branschsamarbete.
Mikrobiologiska och kemiska risker i dricksvatten ska undersökas i ett stort samarbetsprojekt med 16 vattenverk och fem företag det närmaste året. Syftet är att bestämma metoder att mäta när enskilda kemiska ämnesanalyser inte räcker till.
– Mike kommer att resultera i en av de mest omfattande studierna i världen som har gjorts med effektbaserade analyser, säger Elin Lavonen, projektledare hos Biocell Analytica för det SVU-stödda projektet.
Projektets grund när det gäller kemiska risker i dricksvatten är vetskapen om att kemiska analyser efter ett fåtal utvalda och reglerade ämnen eller molekyler ofta inte kan ge information om hälsoeffekter i den blandning med andra ämnen de förekommer i, den så kallade cocktaileffekten. Det går dessutom inte att mäta enskilda ämnen ner till hur låga nivåer som helst, trots att de i kombination även i små halter med andra ämnen, kan ha en giftighetseffekt. Vad gäller de mikrobiologiska riskerna handlar det om att utforma krav och kvalitetskriterier för ett biostabilt vatten utan tillväxt av bakterier eller patogena mikroorganismer. Mer om denna del längre fram i artikeln.
Det har framgått i studier internationellt att det till 99 procent är okända ämnen som orsakar de uppmätta toxiska effekterna i vattenprover från miljön.
– Vi har hittat genotoxiska effekter på organismer i vatten som annars är helt godkänt när bara enskilda ämnen analyseras kemiskt, berättar Elin Lavonen.
Det har också visats i Formasprojektet Safedrink (2013 – 2019) där det i sammanfattningen står: »Halterna av oönskade kemiska ämnen var i dricksvatten var i allmänhet låga. Koncentrerade vattenprover uppvisade toxisk aktivitet, som inte berodde på de analyserade kemiska ämnena i dricksvatten, utan var orsakade av okända ämnen.«
Det projektet gav upphov till spinoff-företaget Biocell Analytica och var en slags upptakt till Mike.
Syftet med arbetspaketet om kemiska risker är att kartlägga effekter från hälsofarliga kemiska ämnen som inte kan hittas på andra sätt i dricksvatten och att jämföra dessa inom projektet, med tidigare studier och mot föreslagna kvalitetskriterier. Målet är att identifiera om och var det finns effekter från okända ämnen eller blandningar som kräver ytterligare åtgärder.
Idag är dricksvattenproducenterna osäkra på hur de ska leva upp till kravet att leverera ett dricksvatten som är »hälsosamt och rent« och inte utgör en risk för människor och djurs hälsa. Ytterligare en förhoppning är också att, med den nya kunskap om vattenkvalitet som projektet väntas ta fram, ska kunna bidra till information som kan vara värdefull när nya vattenverk ska konstrueras och dimensioneras eller för att optimera nuvarande reningsprocesser.
En del av uppstarten till att undersöka vatten på nya sätt är ganska kul. Hos professor Kenneth M. Persson på Avdelningen för teknisk vattenresurslära vid Lunds tekniska högskola, LTH, finns ett vitrinskåp med glasflaskor från många av de svenska vattenverken. De ser ut ungefär som köpevatten med fina individuella etiketter där respektive ortsnamn finns med och någon stilig illustration. Dessa är producerade 1987 – 1999.
– Idén dök upp att kolla några av dessa med effektbaserade metoder och jämföra med prover från samma vattenverk idag, berättar Kenneth M. Persson, om det som senare resulterade i en studie.
Bryggeriindustrin började i slutet av 1980-talet att marknadsföra flaskvatten som om det var av bättre kvalitet än kranvatten. Svenska vattenverk svarade några år senare med att buteljera eget vatten för att visa att det är minst lika gott som bryggeriernas flaskvatten.
– Sanningen är att det är lägre krav på bryggerivatten i flaska än på kranvatten från kommunen, säger Kenneth M. Persson.
I samlingen på LTH finns flaskor från 41 vattenverk. Fem av de nästan 30 år gamla flaskorna valdes ut för analys, för att jämföra med dricksvatten från samma vattenverk 2020. Det var forskare från Safedrink och LTH som slog sig samman för att göra detta.
När biologiska effekter ska undersökas används celler från däggdjur som har anpassats för att det ska gå att upptäcka oönskade effekter. Om ett vattenprov som ska analyseras innehåller ämnen som kan orsaka de oönskade effekterna producerar celler ett signalprotein som kan mätas och svara på om vattnet är förorenat av hälsofarliga kemikalier.
Samtliga prover visade på låg eller ingen biologisk effekt när aktivering av fyra olika receptorer mättes. Även om de historiska proven var bra, så var det i samtliga fall bättre i de nyare proven.
Eftersom dessa mätmetoder inte användes på den tiden de historiska proverna togs väcks frågan om inte svenska vattenverk borde spara ett bibliotek med historiska prover, att analysera i framtiden när ännu mer förfinade mätmetoder har arbetats fram. Elin och Kenneth gillar den idén och det är inte omöjligt att det kan bli så.
– Om vi sparar i en vattenbank kan vi i framtiden lära oss mycket mer, säger Kenneth M. Persson.
Effektbaserade analyser kan sägas vara ett sätt att se bortom den nuvarande kompetensnivån för att detektera ämnen redan vid extremt låga halter, att ge indikation på om det finns ämnen man inte förstått borde analyseras, eller hur ämnen i kombination kan ge en cocktaileffekt.
Bland alla tiotusentals ämnen som kan förorena vatten är det bara ett fåtal, cirka 30, som är nämnda i föreskrifterna för dricksvattenproduktion. I projektet konstateras att kunskapen om skadeeffekten av organiska föreningar är mycket liten och kunskapen om cocktaileffekter är nästan obefintlig.
Dessutom börjar det mer och mer talas om metaboliter och nedbrytningsprodukter från exempelvis ozonering eller klorering som gör det ännu mera komplext med blandningen av ämnen. Effektbaserad analys kommer åt effekten av alla ämnen som orsakar de uppmätta biologiska effekter, inklusive biprodukterna från barriärstegen.
Det är fem olika sorters påverkan som man försöker spåra.
• Oxidativ stress
• Dioxinliknande påverkan
• Östrogena effekter
• Androgena effekter
• Genotoxiska effekter
Oxidativ stress kan orsakas av pesticider, organiska miljögifter, metaller men också av en del naturliga ämnen. Det bildas reaktiva syreradikaler i sådant överskott att cellerna får svårt att ta hand om dem och det kan ge upphov till fosterskador, inflammationer och cancer.
En särskild receptor kan indikera påverkan av dioxinliknande ämnen och när denna reagerar kallas det metabolisk aktivering. Receptorn är inblandad i utvecklingen av olika organsystem och vid inflammatoriska reaktioner.
Det kvinnliga könshormonet östrogen eller de manliga androgenerna är viktiga för reproduktionen. Om något ämne efterliknar eller blockerar dessa könshormoner kallas det för ett hormonstörande ämne.
Genotoxiska effekter innebär att vårt DNA påverkas och skadas. Det är allvarligt och sådana analyser krävs för godkännande av bekämpningsmedel, livsmedelstillsatser och aromämnen, till exempel. DNA-skada kan leda till flera olika sjukdomar, inklusive cancer.
Med detta effektbaserade mätsätt kan man se hur reningseffektiva, för olika hälsofarliga effekter, de olika stegen i ett vattenverk är, samt i pilotstudier undersöka nya reningsmetoder. Det är forskning på SLU av Biocell Analyticas grundare som lett till utvecklingen av deras metoder för effektbaserad analys. Forskarna föreslår att i framtiden bör kontroller göras med en kombination av kemisk och effektbaserad analys.
Effektbaserade analyser har grundligt studerats och tillämpats i ett innovationsprojekt Sweco gjort. Analysdata från sex VA-organisationer har använts. Resultatet kom i en rapport nyligen: »Effektbaserade analyser för att utvärdera reningseffektivitet och miljörisker i avloppsvatten«. De skriver: »Resultaten från denna rapport har tydligt visat att effektbaserade analyser är ett värdefullt och känsligt verktyg för att undersöka förekomsten av miljöfarliga ämnen i vatten, reningseffektivitet i befintliga konventionella reningsprocesser och reningseffektivitet av nya tekniker i pilotanläggningar.«
Sweco la märke till styrkan i den känsligare effektbaserade analysen genom att i 85 procent av alla recepientprover visa att det fanns östrogena ämnen i halter som överstiger riktvärden och bedömningsgrunder för östradiol, medan kemisk analys missade detta i samtliga prover, som låg under detektionsgränsen. Projektet Mike ska titta både på råvatten och det renade dricksvattnet varvid även säsongsvariationer i biologisk påverkan kommer att kunna visas.
I och med att även mikrobiologisk påverkan ingår hoppas man kunna avgöra hur exempelvis biofilm i ledningsnätet påverkar toxiska effekter i dricksvattnet.
I arbetspaketet med den mikrobiologiska delen finns ett visst fokus på nedbrytningsprodukter av NOM, naturligt organiskt material, som är partiklar av en storlek som annars inte är så effektiva för bakterier och andra mikroorganismer att växa på. Främst med ozonering, men också med UV-ljus, delas dessa partiklar upp i betydligt mindre organiska molekyler och det kallas då AOC, assimilerbart organiskt kol. Här är det fritt fram för tillväxt av bakterier och encelliga djur i biofilmen på ledningsnätet.
Projektet ska undersöka vilka halter av AOC som vattenverken släpper ut på ledningsnäten och detta ska jämföras med vilka behandlingsmetoder som används. Målet är att hitta ett samband mellan AOC-halt, biostabilitet och biofilmstillväxt. Då studeras även om det förekommer viruslika partiklar och bakterier. Utifrån resultatet ska man föreslå kvalitetskriterier ur denna aspekt för dricksvatten.
Ett dricksvatten består normalt sett av många olika ofarliga bakterier. Men för att betraktas som biostabilt ska tillväxttakten och tillväxtmängden vara låg. Den uppenbara risken är att patogena organismer tar sig in och tillväxer i systemet, ett exempel är legionella som kan tillväxa i biofilmer.
Om det är stora mängder AOC i ett dricksvatten kan det gynna tillväxt i biofilm, samt skydda mikroorganismer i biofilm mot desinfektion. Det blir särskilt intressant att se hur nya vattenverk med sina ozon- och UV-steg har det med halterna av utgående AOC. Mängden och aktiviteten av mikroorganismer kan fastställas genom analys av ATP, adenosintrifosfat. som är alla levande cellers energimolekyl. Virus är dock inte levande, men mängden kan fastställas genom filtrering, infärgning och mikroskopering.
Analyser i den mikrobiologiska delen utförs av företaget Micans, Microbial analytics Sweden AB som är grundat av två forskare från Göteborgs universitet. Forskning i Dricks sker bland annat med egenutvecklade biofilmsreaktorer där olika typer av material från ledningsnät kan stoppas in och utsättas för flöden av dricksvatten.
– Vi är ju bara i början av projektet men vi har redan gjort en del intressanta observationer och fått goda resultat. Vi ser fram emot att få följa upp dessa i kommande provtagningar, säger Karsten Pedersen, VD och uppdragsledare hos Micans.
Mike-projektet formades så sent som i våras inom forskningsprogrammet Dricks nya företagsgrupp FG och startade redan i september 2022 för en planerad projekttid på cirka 18 månader. Resultatsammanställningen börjar nästa höst när provtagningar och analyser är klara. En sammanfattande rapport följs av en avslutande workshop där man försöker avgöra vilka frågor som blivit besvarade och vad mera som skulle behöva göras inom området. Vid ett slutseminarium kommer det att finnas möjlighet för hela VA-branschen att ta del av resultaten.
–––
Projektet Mike – »Mikrobiologiska och Kemiska risker i dricksvatten« – finansieras av SVU Svenskt vatten utveckling, Dricks och de ingående VA-organisationerna. Stödet från SVU är på 900 000 kronor och den totala kostnaden drygt 3,8 miljoner kronor. Projektet avslutas 2024.
Deltagare är Göteborg Kretslopp och vatten, Norrvatten, Vivab, Nyköping-Oxelösunds vattenverksförbund, Vätternvatten, Trollhättan energi, Uppsala Vatten och avfall AB, Piteå renhållning & vatten, Åmåls kommun, Gävle vatten, Lerums kommun, Ramböll, Norconsult, Sweco, Micans och Biocell Analytica.
Projektorganisationen är en större arbetsgrupp, en mindre styrgrupp och en ännu mindre referensgrupp.
