Indhold. Drikkevand og tandsundhed Professor emer. Erik Arvin, DTU Miljø

Transkript

1 Indhold Drikkevand og tandsundhed Professor emer. Erik Arvin, DTU Miljø Jod i drikkevand og anbefalet daglig indtag Lektor Søren M. Kristiansen, Institut for Geoscience, Aarhus Universitet Denitza Voutchkova, Institut for Geoscience, Aarhus Universitet Vibeke Ernstsen, Birgitte Hansen, GEUS Lithium in drinking water and suicide: A Danish nationwide register-based cohort study using spatial analysis Nikoline Nygård Knudsen, Statens Institut for Folkesundhed, Syddansk Universitet Sundhedseffekter ved nitrat i drikkevandet Seniorforsker Birgitte Hansen, GEUS Ph.d.-studererende Jörg Schullehner, GEUS og AU Professor Torben Sigsgaard, AU Transport of microorganisms to groundwater and drinking water Assistant Professor Anita Forslund, DVM, PhD, Department of Veterinary Disease Biology, Faculty of Health and Medical Sciences, University of Copenhagen Hvilke metoder bruges til vandbehandling i Danmark, og hvordan påvirkes drikkevandskvaliteten? Chefingeniør Christian Stamer, Krüger A/S Blødgøring af drikkevand i Hovedstadsområdet Vandkvalitetsspecialist Laure Lopato, HOFOR Værdisætning af sundhedseffekter ved rent drikkevand i Danmark Professor Mikael Skou Andersen, Aarhus Universitet, Institut for Miljøvidenskab & Institut for Agroøkologi Effekter og økonomisk konsekvenser ved afsaltet havvand til drikkevandsformål Lektor Martin Rygaard, DTU Miljø Til notater

2

3 DRIKKEVAND OG TANDSUNDHED Professor emer. Erik Arvin, DTU Miljø Baggrund og formål Tandsundheden hos mennesker spiller en stor rolle gennem livet. Især hos den ældre generation ses, at dårlig tandsundhed er økonomisk stærkt belastende, virker negativt på idenditetsfølelse/selvværd, og kan skade personer indirekte gennem spisning af bløde og mindre sunde madvarer, der kan tygges. Mange af disse problemer grundlægges i barndommen og teenage årene og har baggrund i bl.a. socioøkonomi og drikkevandskvalitet. Genetiske forhold spiller givetvis også en rolle. Det har været kendt i mere end 70 år, at drikkevandets indhold af fluorid, F -, beskytter mod udvikling af caries. Fluorid erstatter tandemaljens apatit med fluorapatit, der er tungere opløseligt end apatit. På den baggrund er det udbredt, især i Nordamerika og Australien, at tilsætte fluorid til drikkevandet (fluoridering). US Dept. of Health and Human Services (HHS) angiver 0,7 mg fluorid/l som en optimal koncentration. WHO s grænseværdi er 1,5 mg/l. I Danmark varierer drikkevandets fluoridkoncentration mellem 0,05 og 1,5 mg/l med en gennemsnitskoncentration på 0,33 mg/l. Dette indlæg har til formål at beskrive sammenhængen mellem caries og drikkevandskvaliteten i Danmark. Desuden er det formålet at diskutere resultaterne i forhold til det ønske, der er mange steder, om at blødgøre hårdt drikkevand. Metode Resultaterne er fremkommet gennem et samarbejde mellem Dental School of Copenhagen, KU, og DTU Compute og DTU Miljø, ref Den statistiske undersøgelse er udført på cariesdata fra 2004 omfattende ca årige skolebørn fra 249 af de tidligere kommuner. Caries er målt som DMF-S, hvilket betyder «Decayed, Missing and Filled Surfaces», dvs. nedbrudte, mistede og fyldte (plomberede) overflader. De vandkemiske data omfatter alle cationer og anioner fra de berørte 3364 vandværker og er gennemsnit for perioden Resultater Den statistiske analyse viste, at calcium har en selvstændig beskyttende effekt mod caries. En overraskende simpel model kunne udledes for sammenhængen mellem caries målt som DMF-S og calcium, C Ca, og fluorid, C F, (mg/l): ln DMF-S = 1,65 0,72 C F 0,0043 C Ca Koefficienterne er stærkt signifikante (p<0,0001). Ligningen forklarer 45% af variationen (R2). DMF-S er vist i figuren til højre i forhold til calcium, C Ca, og fluorid, C F, begge i mg/l. Relationen betyder, at substitutionsforholdet mellem calcium og fluorid er: ΔC F = -0,006 ΔC Ca. Dvs. at en reduktion på 100 mg Ca/l kan opvejes af +0,6 mg F/l.

4 Variationsområdet for caries (DMF-S) i Danmark er overraskende stort, lige fra 1-2 i Østdanmark til 5 i Vestdanmark. Ved den gennemsnitlige koncentration af calcium (83,5 mg/l) og fluorid (0,33 mg/l) er DMF-S på 2,9. Det skal understreges, at resultaterne omfatter caries hos 15-årige børn. Det må forventes, at cariesforekomsten stiger yderligere gennem livet. Konklusion og perspektivering 1. Det er en ny erkendelse, at drikkevandets indhold af calcium ligesom fluorid beskytter mod caries. Et calciumindhold på 100 mg/l har samme virkning som et fluoridindhold 0,6 mg/l. 2. I lyset af, at indholdet af calcium og fluorid i dansk drikkevand varierer betydeligt fra sted til sted, betyder det, at den naturlige beskyttelse mod caries også varier betydeligt mellem landsdelene. I områder med lav calcium- og fluoridkoncentration i drikkevandet (f.eks. Ca < 40 mg/l; F - <0,2 mg/l) er forekomsten af caries relativt høj, > 3,5 DMF-S hos teenagere. 3. I betragtning af, at den gennemsnitlige fluoridkoncentration i Danmark er 0,33 mg/l og US HHS angiver en optimal fluoridkoncentration på 0,7 mg/l, er den naturlige beskyttelse fra fluorid mod caries i Danmark suboptimal. Derfor er den naturlige beskyttelse fra calcium mod caries væsentlig for danske forhold. 4. I områder af Danmark med ringe naturlig beskyttelse fra både calcium og fluorid imod caries, f.eks. i Vestjylland, burde det overvejes af helbredsmæssige og etiske grunde at oplyse befolkningen om den høje risiko for caries. Desuden burde man angive muligheder for at imødegå caries: skærpet tandeftersyn og tandbørstning, mundskyllevæsker med fluorid, fluorideret salt, fluoridholdigt tyggegummi, fluoridholdige tabletter, mv.. 5. I forhold til diskussionen om blødgøring af drikkevand får ovennævnte sammenhænge den betydning, at set i forhold til cariesbeskyttelse bør man ikke blødgøre vand de steder, hvor der i forvejen er en ringe naturlig beskyttelse fra fluorid. Der findes steder i Danmark, hvor der er relativt høje calciumkoncentrationer (hårdheder), og som kandiderer til blødgøring, men hvor fluoridindholdet i drikkevandet er lavt, f.eks. 0,2-0,4 mg/l. Her bør man afholde sig fra at indføre blødgøring. Hvor grænsen går mellem dårlig og rimelig naturlig beskyttelse mod caries er et politisk anliggende. Forfatteren af dette indlæg foreslår følgende cariesrelaterede vandkvalitetskriterium: (C F + 0,006 C Ca ) > 0,9 mg/l. (C F og C Ca i mg/l). Ikke mindst i forhold til en økonomisk vurdering af pro et contra blødgøring skal man huske, at den foretagne undersøgelse kun omfatter caries hos teenagere. Det må antages, at tandskader pga. dårlig naturlig beskyttelse mod caries summer op hele livet, og hos midaldrende og især hos ældre mennesker giver anledning til kostbare tandkroner og implantater. Derfor bør en økonomisk vurdering også medtage skader senere i livet, og ikke blot hos teenagere. 6. Den rapporterede beskyttelse mod caries fra calcium og fluorid har kun omfattet effekten af drikkevandskvaliteten. Tidligere undersøgelser har vist, at bl.a. socioøkonomiske forhold har en væsentlig effekt. Derfor er der behov for en samlet undersøgelse af de forskellige faktorer, der påvirker caries. 7. Virkningen af aggregater, der via lydbølger, magneter, mv. påstås at forhindre problemerne med kalkudfældninger, og som ikke ændrer vandets sammensætning, burde underkastes seriøse undersøgelser af virkning og fordele og ulemper. Litteraturhenvisninger 1. Bruvo,M., Ekstrand,K., Arvin,E., Spliid,H., Moe,D., Kirkeby,S. & Bardow,A. (2008): Optimal drinking water composition for caries control in populations. Journal of Dental Research, 87, Arvin, E., Bardow, A., Bruvo, M., Rygaard, M., Spliid, H. (2011). Caries og drikkevandets kvalitet. Vand & Jord. 18. aargang, nr

5 JOD I DRIKKEVAND OG ANBEFALET DAGLIG INDTAG Lektor Søren M. Kristiansen 1, smk@geo.au.dk Denitza Voutchkova 1, Vibeke Ernstsen 2, Birgitte Hansen 2 1 Insistut for Geoscience, Aarhus Universitet 2 GEUS, Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelser Det er velkendt, at visse bakterier og stoffer i store mængder kan være skadeligt for vores sundhed. FN har endda udnævnt adgang til rent vand som en menneskeret. Danmark har derfor også et velfungerende system, hvor hanevandet næsten altid lever op til strenge kvalitetskrav. Yderligere er hanevandet udelukkende grundvand, som oftest kun er meget lidt behandlet. Dette er helt unikt på verdensplan, og giver mulighed for, at man kan forske i negative og evt. positive effekter af naturligt forekommende stoffer, som ellers vanskeligt kan kvantificeres på så store populationer. Som eksempel er jod essentielt i menneskers stofskifte, og samtidig er drikkevand en vigtig kilde til jod i befolkningens kost. Både for lavt og for højt indtag af jod kan skabe sundhedsproblemer i et livslangt perspektiv. Danskerne får generelt for lidt jod gennem i kosten, og jodberigelse af bordsalt og brød blev derfor indført i I dag får vi gennemsnit ca. 14 % af jodindtaget fra drikkevarer, primært via drikkevandet. Dette tal var før 2001 ca. 25 %. Et netop overstået projekt om medicinsk geologi fra Aarhus Universitet og GEUS viser imidlertid, at jodindholdene i danskernes drikkevand er meget forskellige, og er stærkt relateret til variationer i grundvandsmagasinernes geologi og geokemi. Indtag af stoffer via drikkevandet der kan anvendes i folkesundhedsstudier på nationalt niveau, kan komme fra 1) den offentligt tilgængelige database Jupiter, dvs. typisk stoffer som der indgår i de regelmæssige kontroller af drikkevand og indvindingsboringer, eller 2) vandprøver som indsamles fra udvalgte vandværker over hele landet for at give et øjebliksbillede over én parameter som ikke regelmæssigt er analyseret. Jod er ikke en del af de obligatoriske vandanalyser på almene vandforsyninger, og mulighed nr. 2 er derfor anvendt. I ovennævnte AU og GEUS projekt blev drikkevandsprøver fra i alt 144 udvalgte større vandværker, som samlet indvinder c. 45 % af drikkevandet i Danmark, således analyseret for at belyse danskernes eksponering for jod i drikkevandet. I dette foredrag vises hvordan viden om drikkevandet, her jodindholdet, kan bruges til først at belyse et stofs geografiske fordeling i grund- og i drikkevand, samt hvordan sådan viden dernæst kan omsættes til hvor meget en given indbygger indtager. Der bliver også vist eksempler på de valg der skal tages før indtag via drikkevandet kan kvantificeres ifht. folkesundheden. Valg af geografiske enheder er fx central, og der vises et forslag til en rummelig opdeling af landet i delområder hvor befolkningen i gennemsnit indtager ca. lige meget jod via drikkevandet. Dette kan så igen opdeles i mindre enheder som enten er bestemt af administrative grænser eller af, og relateres til eksponeringen for jod set i lyset alder, køn, etc. Vandbehandling er ikke målrettet et stof som jod, og litteraturkilder om emnet er meget begrænset. Her vises derfor foreløbige resultater der illustrerer hvordan grundvandets jodindhold påvirkes af vandbehandling fra simple iltning til avanceret vandbehandling.

6 Sammenfattende viste jodundersøgelserne i grund- og drikkevand, at total jodindholdet i drikkevandet varierer fra <0,2 til 126 µg/l (gennemsnit: 14,4 µg/l, median 11,9 µ/l). Lavest total jodindhold findes i Region Midtjylland (7,6 µg/l), mens Region Hovedstaden har det højeste gennemsnit (26,8 µg/l). Danmarks befolknings indtag af jod via drikkevandet varierer således fra 0 % til over 100 % (voksne) eller 50 % (yngre mennesker) af det af WHO anbefalede daglige indtag. Litteraturhenvisninger: Voutchkova, D, Schullehner J, Knudsen NN, Jørgensen LF, Ersbøll AK, Kristiansen, SM, Hansen, B (2015). Exposure to selected geogenic trace elements (I, Li, and Sr) from drinking water in Denmark. Geosciences 5: Voutchkova, D, Hansen, B, Ernstsen, V, Sørensen, B, Zhang, C, Kristiansen, SM (2014). Assessment of spatial variation in drinking water iodine and its implications for dietary intake: a new conceptual model for Denmark. The Science of the Total Environment 493, Voutchkova, D, Kristiansen, SM, Hansen, B, Ernstsen, V, Sørensen, B, Esbensen, K (2014). Iodine concentrations in Danish groundwater: historical data assessment , Environmental Geochemistry and Health 36:

7 LITHIUM IN DRINKING WATER AND SUICIDE: A DANISH NATIONWIDE REGISTER- BASED COHORT STUDY USING SPATIAL ANALYSIS Nikoline Nygård Knudsen, Statens Institut for Folkesundhed, Syddansk Universitet nink@si-folkesundhed.dk Background Lithium occurs naturally in drinking water and may have a positive effect on mental health and suicide. In clinical practice, lithium in high therapeutic doses is used as a mood-stabilizer in the treatment of affective disorders. Previous studies performed at an ecological level have found an association between lithium in drinking water and risk of suicide. The present study examined the geographical distribution of lithium in Denmark and investigated whether longterm exposure to naturally occurring low levels of lithium in drinking water was associated with a reduced risk of suicide at an individual level. Methods The study population consisted of all 3,671,546 Danish adults ( 20 years) of which 12,613 committed suicide between 1990 and Information on suicides was obtained from the nationwide Danish Register of Cause of Death. Data on lithium concentrations were obtained through a nationwide drinking water campaign from 2013 including 151 measurements from waterworks supplying approximately 42% of all residents in Denmark. The measurements were interpolated using point kriging and an accumulated lithium exposure was computed for each individual based on municipality of residence every year. Spatial statistics were applied to investigate geographical patterns in lithium levels. Poisson regression analyses were used to investigate the association between accumulated lithium exposure and suicide rate. Results Significant regional clustering in drinking water lithium levels were found with high levels in Eastern Denmark (mean up to 24 µg/l) and low levels in Western Denmark (mean around 5 µg/l). Suicide rates on municipality level were also found to cluster. The regression analyses showed a significant dose-response trend of decreasing suicide rates with increasing accumulated lithium exposure. The trend remained the same after adjustment for gender, age group, socioeconomic status, civil status, and calendar year. Conclusion The findings support the growing evidence of long-term exposure to naturally occurring lithium levels being protective against suicide. If these findings can be further supported they may have implications for individuals at high risk of committing suicide.

8

9 SUNDHEDSEFFEKTER VED NITRAT I DRIKKEVANDET Seniorforsker Birgitte Hansen, GEUS bgh@geus.dk Ph.d.-studererende Jörg Schullehner, GEUS og AU Professor Torben Sigsgaard, AU Baggrund og formål I Danmark har vi en restriktiv grundvandsbeskyttelse, som bl.a. har betydet at kvælstofanvendelse i landbruget er blevet reguleret de sidste ca. 25 år. Grundvandet beskyttes imod forurening især af hensyn til vores sundhed. I Danmark og EU er grænseværdien for nitrat i grundvand og drikkevand 50 mg/l, hvilket er i overensstemmelse med anbefalingerne fra Verdenssundhedsorganisationen WHO. Når koncentrationen af nitrat i drikkevandet er omkring grænseværdien, vurderes det at indtagelsen med drikkevandet er betydelig i forhold til indtagelsen gennem fødevarer. I mundhulen omsættes den mængde nitrat der er indtaget delvis til nitrit ved hjælp af bakterier. Grænseværdien for nitrat i drikkevandet er fastsat af hensyn til vores sundhed og risikoen for akut forgiftning med nitrit, da et for højt indhold af nitrit i blodet kan resultere i blå børn-syndromet. Risikoen for blå børn-syndromet øges, hvis der både er et højt indhold af nitrat og mikrobiologisk forurening af drikkevandet, da maveinfektioner kan øge nitritdannelse i kroppen. Denne sygdom forekommer kun hos spædbørn og er yderst sjælden i Danmark. Indtagelse af nitrat med drikkevandet mistænkes også for at være årsagen til forskellige kroniske sygdomme som fx tarmkræft. Forklaringen skal søges i at nitrit i mavesækken kan omdannes til kræftfremkaldende nitrosaminer. Omvendt peger nogle undersøgelser på, at nitrat i drikkevandet i mindre koncentrationer kan have en positiv antioxiderende effekt på vores sundhed. Sammenhængen mellem befolkningens indtag af nitrat i drikkevandet og forekomsten af kræft undersøges i et PhD projekt under den danske forskningsalliance kaldet DNMARK ( Metode Sammenhængen mellem befolkningens indtag af nitrat i drikkevandet og forekomsten af kræft er et forskningsområde, hvor der stadig er mange ubesvarede spørgsmål. I det epidemiologiske studie analyseres sammenhængen vha. drikkevandsdata fra JUPITER og sundhedsregisteroplysninger om hele den danske befolkning. Dette kan lade sig gøre, fordi data om nitrat i drikkevandet og sygdoms- og helbredsoplysninger i Danmark er registreret gennem mange årtier. Samtidig har vi alle et CPR-nummer, som er geokodet. Det vil sige, at vi ved, hvor hver enkelt person har boet gennem hele livet. Internationalt set er det helt unikt at have sådanne detaljerede og pålidelige data for et helt lands befolkning. Projektet forventes at kunne kaste lys over, hvor vigtig nitratkoncentrationen i drikkevandet er for udviklingen af kræft i forhold til andre kendte kræftfremkaldende faktorer. Nitrat i drikkevandet Nitratkoncentrationen i det grundvand, som indvindes til drikkevand, er helt afhængig af, hvor indvindingen foregår i landet, og hvor dybt i undergrunden der indvindes fra. Den danske drikkevandsforsyning er meget decentral med mange vandværker. I alt har vi ca almene vandværker ( 10 husholdninger), som forsyner ca. 5 mio. danskere, og omkring enkeltindvindinger (< 9 husholdninger), der forsyner ca danskere med drik-

10 kevand. På de almene vandværker bliver drikkevandet kontrolleret regelmæssigt, mens drikkevandet fra enkeltindvindingerne kontrolleres mere uregelmæssigt og afhænger af kravene i den lokale kommune. Derfor er der også et langt bedre kendskab til vandkvaliteten på de almene værker end hos enkeltindvindingerne. Analyse af udviklingen i nitratindholdet i drikkevandet i Danmark både hos enkeltindvindinger og på almene vandværker viser at ca. 5,1 % af den danske befolkning i 2012 indtog drikkevand med mere end 25 mg nitrat pr. liter, og at koncentrationen for ca. 1,3 % af befolkningen var mere end 50 mg nitrat pr liter. Det er langt overvejende mennesker, som får deres drikkevand fra enkeltindvindinger, der indtager nitrat i højere doser end 50 mg/l. Forbrugere, der er tilsluttet de almene vandværker har siden 1970 indtaget en faldende mængde nitrat med drikkevandet, mens der er en tendens til en stigning hos de forbrugere, der er koblet til enkeltindvindingerne (se figur 1). Årsagen til det faldende nitratindhold på de almene vandværker er hovedsagelig strukturelle ændringer, og i mindre grad effekten af den generelle N-regulering af landbruget. Vandværkerne er nødt til her og nu at finde nye drikkevandsressourcer, hvis koncentrationen af nitrat er højere end 50 mg/l. Den kortsigtede løsning på problemet er at lukke indvindingsboringer med for høje koncentrationer af nitrat, og udføre nye dybere boringer der ikke er påvirket af nitratforurening, eller at blande vand fra forskellige boringer. Figur 1. Udviklingen i nitratkoncentrationer i drikkevandet hos enkeltindvindinger og på almene vandværker Videre analyser I løbet af forventes projektet at kunne fremlægge resultater om sammenhængen mellem nitrat i drikkevandet og forekomsten af kræft baseret på data fra hele den danske befolkning gennem de sidste 35 år. Litteraturhenvisning Schullehner J., & Hansen B. (2014) Nitrate exposure from drinking water in Denmark over the last 35 years. Environmental Research Letters (ERL), 9, doi: / /9/9/ Hansen, B., Schullehner, J., & Sigsgaard, T. (2014) Nitrat i drikkevandet og vores sundhed. Geoviden, Nr. 4.

11 TRANSPORT OF MICROORGANISMS TO GROUNDWATER AND DRINKING WATER Anita Forslund Assistant Professor, DVM, PhD Department of Veterinary Disease Biology, Faculty of Health and Medical sciences, University of Copenhagen Background and aim The amount of animal manure applied in modern agriculture for fertilization is increasing due to the expanding animal production and intensified agriculture worldwide. Pig slurry is known to contain zoonotic pathogens such as the bacteria E. coli, Salmonella spp., Campylobacter spp. and viruses such as hepatitis E virus and group A rotavirus. Zoonotic pathogens may potentially be transmitted to the aquatic environment and contaminate drinking water sources by leaching through the soil to ground water source or to field drains discharging, thereby representing a risk to human and animal health. Faecal coliform bacteria, present in manure, have previously been shown to leach into field drains when manure is used as fertilizer on agricultural fields. Less is known about viruses of porcine origin. The objective of the study was to assess the risk of viruses and bacteria leaching into the aquatic environment when manure is applied to fields in accordance with current regulations in Denmark, to compare their leaching capabilities and to evaluate somatic coliphages as appropriate model organisms for leaching of viruses originating from pigs. In addition, a study was conducted with 18 households with drilled tube wells in Nhat Tan commune, Kim Bang district, Hanam province in northern Vietnam (six households with a biogas unit and pigs; six households with pigs but without biogas and six households without either pigs or biogas) to determine whether viruses and other microorganisms found in drinking water extracted from drilled tube wells were associated with farmers keeping pigs and operating biogas units. In northern Vietnam, 77% of pigs are raised on small-scale household-based farms. Methods In Denmark, pig slurry was applied to a tile drained field and the leaching of six different microorganisms, i.e. E. coli, Enterococcus spp., somatic coliphages, hepatitis E virus (HEV), porcine circovirus type 2 (PCV2) and group A rotavirus (RV-A), naturally occurring in the slurry, was investigated in drainage- and well water. In Vietnam, pig slurry, biogas effluent and well water were analysed for the presence and concentration of E. coli and somatic coliphages as well as the presence of HEV, PCV2 and RV-A. Water samples were enumerated for E. coli, Enterococcus spp. and somatic coliphages while HEV, PCV2 and RV-A was detected by molecular methods. Results The Danish field study showed that all six microorganisms leached through the soil entering the tile drains situated in 1 meters depth already one day after slurry application. The leaching pattern of RV-A differed substantially from somatic coliphages, otherwise used as

12 indicator for microbial contamination of viruses. Furthermore, RV-A was detected in shallow groundwater up to two months after application of pig slurry. The results from the well water study in Vietnam showed that the concentration of E. coli in well water samples varied from 2 to 2200 CFU/100 ml, exceeding Vietnamese limits for drinking water. The mean nitrate concentration in well water was 0.02 mg/l which is below the Vietnamese statutory limit, and did not differ significantly among the three groups of farming households. RV-A, HEV and PCV2 were found in 13%, 13% and 22% of the well water samples, respectively. The age of the well had a significant effect on the presence of PCV2 in water on households, with the odds of a well testing positive increasing by a factor of 1.21 (P < 0.05) per year. In addition, the presence of PCV2, HEV and RV-A decreased with depth of well. The detection of viruses in well water samples were significantly linked to the presence of pigs at the household. Within households raising pigs, having a biogas unit did not increase the presence of porcine viruses in well water compared to households without a biogas unit. In contrast to PCV2, somatic coliphages was not a significant predictor for occurrence of HEV and RV-A in well water, and therefore we suggest that PCV2 could be used as a future indicator of porcine viruses present in water. Conclusion and perspectives The detection of bacteria and viruses in drainage water and groundwater poses a potential human health risk as drinking water reservoirs located in areas fertilized with slurry may be contaminated with zoonotic pathogens. Quantitative microbial assessments are needed of such risks. Figure. Schematic presentation of study setup in Vietnam Contributors to the studies Anita Forslund, Anders Dalsgaard, Henry Madsen from Department of Veterinary Disease Biology, UC; Jesper Schak Krog, Lars Erik Larsen from Department of Virology, DTU-VET; Anna Charlotte Schultz), Division of Microbiology and Risk Assessment, DTU-FOOD; Jeanne Kjær, Department of Water and Natural Resources, Rambøll; Preben Olesen, Department of Agroecology, Aarhus University; Luu Quynh Huong, National Institute of Veterinary Research, Vietnam.

13 HVILKE METODER BRUGES TIL VANDBEHANDLING I DANMARK, OG HVORDAN PÅVIRKES DRIKKEVANDSKVALITETEN? Chefingeniør Christian Stamer, Krüger A/S cs@kruger.dk I Danmark anvendes næsten udelukkende grundvand, som traditionelt behandles ved - beluftning/afblæsning - filtrering - (desinfektion) - specialprocesser Grundvandets sammensætning og dermed behandlingsbehov afhænger både af de geologiske forhold og de samfundsmæssige aktiviteter i området. Det er derfor en mangfoldighed af procesvarianter, som tages i anvendelse. Der dimensioneres for: - Indhold af jern og mangan - Skadelige luftarter (metan, svovlbrinte, aggressiv kulsyre) - Ammonium - Naturligt organisk stof (farve, NVOC) - Naturlige salte (klorid, sulfat, natrium, nitrat, calcium og magnesium) - Naturlige sporstoffer (arsen, nikkel) - Forureninger (pesticider og opløsningsmidler) Råvandskvaliteten har stor betydning for procesvalget, men forsyningsselskabets målsætning for drikkevandskvalitet, driftssikkerhed, energiforbrug og miljøpåvirkning spiller en tilsvarende rolle. I det følgende gennemgås de processer, som i dag finder anvendelse i dansk vandforsyning. Beluftning Vandet beluftes for at fjerne skadelige luftarter samt ilte jern og mangan. Anvendte beluftningstyper er blandt andre: - iltning ved gentagne fald på en iltningstrappe (åbent anlæg) - risling i en pakket kolonne (Coplator, lukket anlæg) - bundbeluftning i dybe bassiner (iltningsspor) - gennemblæsning på en hulplade (Inka-anlæg) En særlig variant er anvendelse af ren ilt. Filtrering Vandet fordeles efter beluftningen på et antal parallelle filtre. Her tilbageholdes stof biologisk eller mekanisk ved sining, vedhæftning, indeslutning o. lign. Efter en vis gangtid skal filtercellen returskylles, først med luft og derefter med vand. Et filter skal returskylles senest, når ét af to kriterier er opfyldt: Tryktabet er maksimalt eller afløbskvaliteten er forringet på grund af

14 gennembrud. Skyllevandsforbruget er 3 til 4 m 3 per m 2. Skyllevandsforbruget andrager som regel knap 2%. Desinfektion Det er ikke sædvanligt i Danmark at desinficere drikkevand. Grundvand er ikke sterilt, men indeholder ikke sundhedsskadelige bakterier. Vandet kan imidlertid blive forurenet under indvindingen, behandlingen eller distributionen. Valg af desinfektant er ikke kun et teknisk og hygiejnisk spørgsmål, men i væsentlig omfang et økonomisk spørgsmål. Kloring var tidligere den eneste økonomisk overkommelige desinfektant i almindelig vandforsyning, men ugle set på grund af smagen og dannelsen af desinfektionsbiprodukter. Det er derfor betydningsfuldt, at desinfektion i dag relativt billigt kan opnås ad fysisk vej ved UV-bestråling ved en bølgelængde på 254 nm. Metoden betragtes som meget miljøvenlig, da der ikke dannes biprodukter i vandet. Specialprocesser Aktiv kul Aktiv kul anvendes til forbedring af smag, lugt og farve, eller som renseproces ved forurening med organisk stof. Granuleret aktiv kul anvendes som filtermedie (GAC). Kul har en meget stor overflade. Hydrofobe stoffer har tendens til at adsorbere på kuloverfladen. Så længe kullene er friske, vil vandet blive meget rent ved denne behandling. Når kuloverfladen er mættet, vil forureningen gradvist begynde at passere kulfiltret, og det er da tid til udskiftning af filtermaterialet. Blødgøring Der findes tre vandbehandlingsprocesser, som er praktisk relevante, når der ønskes en reduktion af hårdheden i drikkevand: - Udfældning af CaCO 3 - Ionbytning - Nanofiltrering Inden for hver af de nævnte vandbehandlingsprocesser findes procesvarianter, f.eks. med hensyn til egenskaberne ved ionbytterne og membranerne eller valget af kemikalier ved fældning eller regenerering. Tungmetal Arsen og nikkel er de to eneste tungmetaller, som er et problem i dansk vandforsyning. Arsen binder sig til jernhydroxid (okker) og fjernes i den traditionelle behandlingsproces, så længe der er jern nok i grundvandet. Ved svigtende indhold af jern kan renseprocessen forbedres ved tilsætning af jernsulfat eller det opløste arsen kan adsorberes i et specialfilter med granuleret ferrihydrit. Nikkel adsorberer dårligt til okker, men bedre til brunsten. Under de rette procesbetingelser er det muligt at fjerne nikkel som en bestanddel af et granulat, som dannes ved reaktion mellem mangansulfat og kaliumpermanganat.

15 BLØDGØRING AF DRIKKEVAND I HOVEDSTADSOMRÅDET Vandkvalitetsspecialist Laure Lopato, HOFOR lalo@hofor.dk Baggrund Inden for de senere år har der blandt politikerne på Christiansborg været fokus på fordelene ved at reducere indholdet af kalk i drikkevandet, specielt i den østlige del af Danmark. I Handlingsplan til sikring af drikkevandskvaliteten som Miljøstyrelsen udsendte i december 2010, er der et afsnit om blødgøring. Som følge af denne plan blev der udarbejdet en redegørelse om Central blødgøring af drikkevand af COWI i april 2011 for: Naturstyrelsen, DANVA, Århus Vand, Vandcenter Syd, Nordvand og Københavns Energi. Heri tilvejebringes viden om effekten af at blødgøre drikkevandet, for både små og store vandforsyninger herunder de samfundsøkonomiske og eventuelle sundhedsrelaterede konsekvenser af blødgøring. På baggrund af ovenstående besluttede HOFOR derfor at undersøge holdningerne til blødt vand blandt borgerne i København (2011) og Brøndby (2013) og samtidig analysere de miljømæssige og samfundsøkonomiske effekter af blødgøring specifikt for København. Repræsentative og statistisk signifikante forbrugerundersøgelser blandt københavnere (2011) og Brøndbys borgere (2013) viser begge, at 75 % af de private forbrugere foretrækker blødgjort vand frem for det hårde vand. Metoden HOFOR har valgt den såkaldte pelletmetode, hvor kalk udfældes på sandkorn ved tilsætning af en base. Kalkfældningen finder sted i en såkaldt pelletreaktor, hvor råvand tilføres under en dysebund i bunden af reaktoren, se figur 1. I reaktoren, der er ca. 7 m høj, svæver fint sand ved hjælp af en opadgående vandstrøm på ca. 100 m/t. Sandet er vasket og renset kvartssand med en kornstørrelse på ca. 0,3-0,4 mm. Kalkfældningen startes ved at tilsætte natriumhydroxid til vandet lige over dysebunden. Natriumhydroxiden er en fødevarekvalitet med en koncentration på ca %. Ved denne øgning af ph-værdien, fra ca. 7 til ca. 9, startes kalkfældningen, som finder sted på de svævende sandkorn. Det er krystallinsk calciumcarbonat, der udfældes på sandkornene, som dermed danner de såkaldte pellets, der bliver stadigt større og til sidst falder mod bunden af reaktoren, hvor de dagligt udtømmes. Der tilføres løbende fint renset sand til erstatning for de pellets, der tappes fra reaktoren. Sammen med udfældning af calciumcarbonat udfældes fra råvandet også langt det meste af råvandets jern og mangan-indhold. Samlet giver det nogle meget hårde pellets med en størrelse på ca. 1-2 mm. Vandet, der løber ud fra toppen af reaktoren, indeholder en del fine kalkpartikler, samt et lille overskud af den tilsatte natriumhydroxid, som skal fjernes inden næste procestrin. Vandets indhold af overskydende natriumhydroxyd neutraliseres med kulsyre (CO2) inden vandet ledes til beluftning. Det blødgjorte vand med en hårdhedsgrad på 6-9 dh, tilsættes derefter ubehandlet råvand, inden luftning og filtrering, for at hæve hårdhedsgraden til 10 dh i det færdige drikkevand. Resultater Under projektet Fremtidens drikkevandsforsynings, delfinansieret af VTU Fonden og Naturstyrelsen, har HOFOR opbygget et pilotanlæg. Pilotanlægget er indbygget i tre containere, der står oven på hinanden, for lettere at kunne flyttes fra sted til sted. Sammen med DTU og VandCenter Syd blev der udført forsøg med kalkfældning på Brøndbyvester

16 Vandværk og Værket ved Søndersø. Pilotanlægget er opbygget som en model af et minivandværk med en max. kapacitet på ca. 1 m 3 /t. Forsøgene på Brøndbyvester Vandværk og Værket ved Søndersø har vist, at kalkfældningsprocessen fungerer som planlagt. Den er meget robust og let at kontrollere. Forsøgene har vist, at jern- og manganfjernelsen er op til % samt at nikkelindholdet vil blive reduceret med op til ca. 40 %. De dannede pellets består af sand med den udfældede mængde kalk, jern, mangan og nikkel. NaturErhvervsstyrelsen under Ministeriet for Fødevarer, Landbrug og Fiskeri har givet HOFOR tilladelse til, at de dannede kalkpellets kan markedsføres som jordforbedringsmiddel. Det er forventningen, at kalkpellets frit kan anvendes som jordforbedringsmiddel, som erstatning for kalk fra kalkbrud (minedrift). Konklusion og perspektivering HOFOR har søgt og fået tilladelse til at blødgøre vandet i Brøndby Kommune. Brøndbyvester Vandværk forventes at producere blødtvand i maj HOFORs bestyrelse har godkendt en udrulningsplan for renovering af og blødgøring på HOFORs vandværker. Udrulningsplanen løber i perioden frem til forventeligt 2022 Figur 1: Pelletbeholder til kalkudfældning.

17 VÆRDISÆTNING AF SUNDHEDSEFFEKTER VED RENT DRIKKEVAND I DANMARK Professor Mikael Skou Andersen Aarhus Universitet, Institut for Miljøvidenskab & Institut for Agroøkologi msa@envs.au.dk Baggrund og formål Formålet med dette indlæg er at gennemgå hvordan mortalitet og morbiditet kan værdisættes samfundsøkonomisk samt at illustrere hvordan denne metode giver grundlag for at tillægge drikkevandets kvalitetsparametre økonomiske værdier i det omfang at disse har implikationer for folkesundheden. Metode, teknik Værdien af et statistisk liv er ikke værdien af et menneskeliv, men repræsenterer betalingsvilligheden for at nedsætte risikoen for tidlig død, hvorved der kunne tabes nogle statistisk set forventede leveår. Forureninger af drikkevandet der kan forårsage akutte giftvirkninger bør naturligvis forbydes, men eksponering for visse sporstoffer er under mistanke for på lang sigt at kunne være kræftfremkaldende. Med viden om eksponerings-respons funktionerne for mortalitet og morbiditet kan den mulige samfundsøkonomiske omkostning vurderes. Resultater Metoden er blevet anvendt i det EU-finansierede forskningsprojekt EXIOPOL til at estimere omkostningerne ved nitrat i drikkevand. Formålet har været at vurdere hvor meget nitratbelastningen skal vægte i samfundsøkonomiske analyser. Epidemiologisk er der fundet evidens for sundhedseffekter fra den tidligere gældende vejledende grænseværdi på 25 mg NO3/l, hvilket i EXIOPOL er lagt til grund ud fra EU s traktatprincipper om forsigtighed og forebyggelse. Konklusion og perspektivering I henhold til Vandrammedirektivets artikel 4 bør udgifterne til beskyttelse af vandmiljøet ikke være disproportionale i forhold til gevinsterne ved at reducere forureningen. Beregningerne som gennemgås her vil være anvendelige i analyser af spørgsmålet om proportionalitet. Beregningerne peger på at beskyttelsen af drikkevandet kan veje relativt tungt i en samlet vurdering af værdien af reduceret kvælstofudvaskning og bør inddrages mere konsekvent i Miljøministeriets prioriteringer angående beskyttelsen af vandmiljøet.

18 Litteraturhenvisning Mikael Skou Andersen and David Owain Clubb, Understanding and accounting for costs of inaction, Chapter 23 in Late lessons from early warnings: science, precaution, innovation, EEA Report No. 1/2013, Copenhagen: European Environment Agency. Mikael Skou Andersen, Morten Søes Hansen, Jacob Carstensen, Brian Kronvang, Hans Estrup Andersen and Hans Thodsen, Monetary valuation with impact pathway analysis: Benefits of reducing nitrate leaching in European catchments.international Review of Environmental and Resource Economics: 5:3, Mikael Skou Andersen og Jørgen Brandt, Miljøøkonomiske beregningspriser for emissioner.

19 EFFEKTER OG ØKONOMISK KONSEKVENSER VED AFSALTET HAVVAND TIL DRIK- KEVANDSFORMÅL Lektor Martin Rygaard, DTU Miljø Baggrund og formål Alternative vandforsyningsteknologier som afsaltning og genanvendelse af spildevand er i hastig vækst over hele verdenen. De nye teknikker giver adgang til nye vandressourcer og medfører også mulighed for store ændringer i det leverede vands kemi. Dette skaber et potentiale for en optimering af sammensætningen af drikkevandet. Dette indlæg gennemgår udvalgte påvirkninger af sundhed, levetid af materialer, vaskemiddelforbrug og påvirkninger af flaskevandssalg. Påvirkningerne kvantificeres for både deres fysiske effekt samt forventede økonomiske konsekvenser, der sammenlignes med produktionsomkostninger. Metode Effekter af en ændret vandkvalitet er fundet ved en gennemgang af litteraturen. Hvor der har været påvist plausible sammenhænge mellem drikkevandets mineralindhold og ovenstående effekter, er der beregnet en fysisk effekt for forskellige scenarier hvor en storbys vandforsyning antages erstattet helt eller delvist med afsaltet havvand. Den økonomiske konsekvens af en ændret vandkvalitet, er beregnet som den direkte omkostning ved at kompensere for effekten, fx omkostningen forbundet med lægebesøg, udskiftning af rørmaterialer eller til vaskemiddelforbrug. Indirekte omkostninger (eksternaliteter) er ikke inkluderet, fx den økonomiske konsekvens af tabt arbejdsduelighed, livskvalitet mv. Resultater Resultaterne viser, at et reduceret sæbeforbrug, forbedrede levetider af rør og hvidevarer og besparelser på investeringer og drift af grundvandsbaseret vandforsyning kan udgøre væsentlige økonomiske gevinster ved at afsalte havvand til vandforsyningen i København. Besparelsen forudsætter, at det afsaltede vand remineraliseres med fluorid og magnesium, så risikoen for negative konsekvenser for sundhed reduceres. Besparelserne forventes at opnås allerede ved at erstatte >30% af Københavns nuværende vandforsyning med afsaltet havvand (se figur). Ved fuldstændigt at overgå til afsaltet havvand er den samlede besparelse anslået til 0,3 per m 3 leveret drikkevand. Konklusion og perspektivering Studiet viser, at indførelse af afsaltet vand remineraliseret med magnesium og fluorid kan medføre økonomiske fordele for samfundet, der er større end de ekstra produktionsudgifter. Omvendt viser resultaterne også, at afsaltet vand med reduceret indhold af magnesium og fluorid kan have en negativ påvirkning af samfundsøkonomien. Baseret på studiet er der foreslået nye retningslinier for en optimal vandkvalitet i forbindelse med afsaltning af havvand.

20 Reintroduced magnesium and fluoride Figur 1. Den forventede direkte økonomiske konsekvens af at erstatte den nuværende grundvandsbaserede vandforsyning i København med 10 til 100% afsaltet havvand. Resulaterne vises for en typisk afsaltningsproces (øverst) og en afsaltningsprocsess med remineralisering med fluorid og magnesium (nederst). Den økonomiske effekt er beregnet for de oplistede emner i 2009 priser. Litteraturhenvisning M. Rygaard, E. Arvin, A. Bath, P.J. Binning, Designing water supplies: Optimizing drinking water composition for maximum economic benefit, Water Research, Volume 45, Issue 12, June 2011, Pages , ISSN ,

21 Notater

22 Notater

23 Notater

24 Notater