| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Risikovurdering af Giardia og Cryptosporidium i vand

6 Overlevelse og reduktion af Giardia og Cryptosporidium i det ydre miljø

• 6.1 Reducerende miljøfaktorer
• 6.2 Reduktionsfaktorer ved behandling
  • 6.2.1 Behandling af drikkevand
  • 6.2.2 Behandling af spildevand
  • 6.2.3 Behandling af bassinvand i svømmebade
  • 6.2.4 UV-behandling
• 6.3 Delkonklusion

Overlevelse og reduktion af antallet af Giardia og Cryptosporidium (oo)cyster i det ydre miljø er afgørende for, hvor stor smitterisikoen er ved indtag af vand.

6.1 Reducerende miljøfaktorer

Der er kun udført få undersøgelser af cysters og oocysters overlevelse i vandmiljøer og de er beskrevet meget forskelligt og kan derfor være svære at sammenligne. Efter forsøget måles, i nogle undersøgelser, overlevelsen som procent levedygtige (oo)cyster, mens der i andre måles infektiviteten af (oo)cysterne på forsøgsdyr eller væv.

Giardia cyster har sværere ved at overleve i vand end Cryptosporidium. I et temperaturforsøg overlevede cysterne ikke mere end 2 uger ved -4°C og ved 25°C og ved 4°C var 20% af cysterne stadig viable efter 10 uger (Olson et al., 1999). Overlevelsen af cyster varierer også med vandtypen, hvor cyster overlever længst tid (56 dage) i søer på dybt vand (ca. 10 meter) i modsætning til drikkevand (14 dage) (DeRegnier et al., 1989).

Cryptosporidium oocyster kan overleve i vand nogle uger til måneder ved temperaturer fra ca. 0°C og op til 18°C (også andre miljøfaktorer har indflydelse) (Olson et al., 1999; Fayer et al., 1998). Ved højere temperaturer dør oocysterne i løbet af nogle uger. Der er uenighed om effekten af frysning, hvilket kan skyldes forskellige forsøgsbetingelser, men hurtig nedfrysning førte til at alle oocysterne døde, hvorimod langsom nedfrysning til -22°C kun førte til 67% døde efter 21 timer, mens 1,8% stadig var viable efter 32 dage. (Robertson et al., 1992).

Øget salinitet har i nogle undersøgelser hæmmet overlevelsen af oocyster (Freire-Santos et al., 1999), mens andre undersøgelser har fundet at oocyster kunne overleve i op til 1 år i kunstigt havvand med en salinitet på 35 ‰ og temperatur på 6-8°C. (Tamburrini & Pozio, 1999)

Ved Waikiki Beach, Hawaii, var der kun få fund af Giardia cyster og Cryptosporidium oocyster, selvom prøverne blev udtaget nær kysten ved en spildevandsudledning, hvor spildevandet indeholdt protozoerne (Johnson et al., 1995). En senere undersøgelse af årsagen til de få fund af protozoerne viste, at sollys effektivt reducerede antallet af (oo)cyster indenfor 24 timer. Øget salinitet gav kortere overlevelse af Giardia cyster; uden lys overlevede cysterne 77 timer, men kun 3 timer ved sollys. Sollys reducerede også antallet af Cryptosporidium oocyster, men der sås ingen forskel ved forskellige saliniteter (Johnson et al., 1997). Dog er det vigtigt at være opmærksom på, at sollys kun trænger nogle centimeter ned i vandet.

I andre miljøer overlever Cryptosporidium også længere end Giardia. F.eks. overlever Cryptosporidium oocyster op til 10 uger i kvægfækalier, men Giardia cyster kun en uge (Olson et al., 1999).

6.2 Reduktionsfaktorer ved behandling

Generelt er Cryptosporidium oocyster sværere at fjerne ved vandbehandling end Giardia cyster (Rose et al., 1996), da

1. Cryptosporidium oocyster er mindre end Giardia cyster
2. Cryptosporidium oocyster har lavere sedimentationsrate end Giardia cyster pga. mindre densitet
3. Cryptosporidium oocyster udviser generelt større resistens overfor miljøpåvirkninger end Giardia cyster

Nedenfor gennemgås forskellige rensemetoders reducerende effekt på antal Giardia cyster og Cryptosporidium oocyster i drikkevand, spildevand og bassinvand. Gennemgangen er opdelt på vandtyper, fordi behandlingseffektivitet i litteraturen typisk beskriver den samlede reducerende effekt af vandbehandling og ikke den reducerende effekt af de enkelte behandlingstrin.

6.2.1 Behandling af drikkevand

6.2.1.1 Grundvand

I Danmark produceres drikkevand typisk ved iltning og filtrering af grundvand (uden tilsætning af koagulant). Filtreringen foregår i hurtigfiltre, typisk med flere forskellige kornstørrelser af sand eller antracit, hvor det øvre lag har en finere kornstørrelse end det underliggende. Den samlede behandling er rettet mod at fjerne jern, mangan og flygtige stoffer (H₂S, CH₄ o.a.). Da der typisk er en del jern og mangan i vandet, bliver sandet i filtrene med tiden belagt med jern- og manganudfældninger.

Det er kun få undersøgelser i litteraturen, der beskriver, hvordan Cryptosporidium oocyster og Giardia cyster fjernes i hurtigfiltre uden koagulant. I udlandet anvendes stort set altid koagulant sammen med filtrering i langsom-filtre. Men der er dog enkelte undersøgelser, hvor værdierne for rensning uden koagulant kan overføres til danske forhold.

I et vandværk, hvor vandet blev forbehandlet ved forkloring, flokkulering og sedimentation, fjernede hurtigfiltre 82,6-84,2% af partikler af samme størrelse som Cryptosporidium oocyster (4-6µm) og 91,5-92,6% af partikler af samme størrelse som Giardia cyster (5-10µm) (Ribas et al., 2000).

Jernbelægninger på sand i filtre kan øge effektiviteten af at fjerne negativt ladede partikler, da jern ændrer sandets overfladeladning fra negativ til positiv (Stenkamp & Benjamin, 1994). Ved at tilføre filtersand aluminium-jern-oxid kan opnås samme effekt (Shaw et al., 2000). Ved at belægge sandet i filtret, øgedes på denne måde fjernelsen af Cryptosporidium oocyster fra 72% til 95%, hvilket forklares ved, at oocysterne er negativt ladet.

Sandfiltre, som renser vand med et stort indhold af jern, kan således være effektive til at fjerne Cryptosporidium oocyster. Jernindholdet i meget dansk grundvand er højt, så dette vil gælde for mange danske vandværker.

Membranfiltrering og omvendt osmose vil kunne rense vandet med en høj effektivitet, men er i øjeblikket en meget energikrævende behandling og anvendes derfor ikke så ofte.

6.2.1.2 Overfladevand

I Danmark er det kun Regnemark vandværk (Københavns Energi), som behandler overfladevand til drikkevand og vandværket behandler kun overfladevand nogle måneder hver sommer. På dette anlæg består vandbehandlingen i mikrosining, flokkulering, sedimentation, kloring, afkloring, tilsætning af kalk, tilsætning af monokloramin og sandfiltrering (Københavns Energi, 2003)

Rensningseffektiviteten af en sådan behandling er for Cryptosporidium oocyster <68,4% – 99,9994% (LeChevallier et al., 1991; Nieminski & Ongerth, 1995; Patania et al., 1995) og op til 99,8% for Giardia cyster (Nieminski & Ongerth, 1995). Ved forskellige filtreringsmetoder kan mellem 96,8% og 99,9992% af Giardia cyster fjernes (bl.a. Patania et al., 1995; Nieminski & Ongerth, 1995; LeChevallier et al., 1991; States et al., 1997; Payment & Franco, 1993). Se bilag C for detaljer om undersøgelserne.

6.2.2 Behandling af spildevand

Den typiske behandling af spildevand i Danmark er aktiv slambehandling uden separat flokkulering og koagulering (Mogens Henze, personlig kommunikation). Hvis der benyttes kemisk fældning, er det typisk i aktivslam-tanken. Denne behandling er primært rettet mod at fjerne organisk stof, fosfor og kvælstof, men fjerner 75 – 99 % af Cryptosporidium oocysterne og 86 – 99,9 % af Giardia cysterne (Mayer & Palmer, 1996; Medema & Schijven, 2001; Robertson et al., 1995; Rose et al., 1996; ). Mange steder i udlandet desinficeres det rensede spildevand inden udledning med UV-behandling eller ozon. Fordele og ulemper ved UV-behandling er beskrevet sidst i dette kapitel.

På et dansk renseanlæg med sandfilter blev der fundet fjernelsesgrader på 91% for Giardia og 63% for Cryptosporidium (Mølgaard et al., 2002).

Tabel 6-1 Oversigt over renseeffektivitet for Cryptosporidium oocyster og Giardia cyster (se tekst for referencer)

6.2.3 Behandling af bassinvand i svømmebade

Behandling af bassinvand er inddelt i desinfektion (kemisk) og filtrering, som er fysisk, samt UV-behandling.

6.2.3.1 Filtrering

Ved filtrering af vand har koagulering stor indflydelse på effektiviteten. I tabel 6-2 ses, at god koagulering øger fjernelsen betragteligt af C. parvum, hvilket betyder, at det er vigtigt at være opmærksom på, hvordan anlægget fungerer.

Tabel 6-2 fjernelsesgrader for C. parvum for svømmebadsfiltre (Gregory, 2002)

6.2.3.2 Kemisk desinfektion

Ved desinfektion inaktiveres (oo)cysterne, så de ikke længere er sygdomsfremkaldende. Dette er til forskel fra filtrering, hvor (oo)cysterne bliver fjernet fysisk. Ved kemisk desinfektion anvendes ozon og klor i forskellige former.

Effekten af desinfektion angives ofte ved en Ct-værdi, som er produktet af koncentrationen af desinfektionsmidlet, C (i mg/ L) og kontakttiden, t (i minutter), som skal til for at desinficere vandet. Dvs. at en lav Ct-værdi betyder høj renseeffektivitet. Ct-værdier angives altid sammen med en fjernelsesgrad, dvs. hvor mange procent der fjernes ved en bestemt koncentration i en bestemt periode.

Generelt er kloring af Giardia cyster mere effektiv ved høje temperaturer og lave pH-værdier end ved lave temperaturer og høje pH-værdier (Craun, 1998). Tabel 6-3 viser, at ozon er mere effektiv end frit klor, som desinfektionsmiddel overfor Giardia cyster, det vil sige at ozon har den laveste Ct-værdi.

Tabel 6-3 Ct-værdier ved inaktivering af Giardia cyster (efter Craun, 1998).

Cryptosporidium oocyster er små (4-6 m) og resistente overfor mange kemiske desinfektionsmidler. Cryptosporidium oocyster er meget resistente overfor klor (se tabel 6-4), mens ozon og klordioxid er de mest effektive desinfektionsmidler overfor Cryptosporidium oocyster.

Tabel 6-4 Desinfektion af Cryptosporidium oocyster.

* Hvilket svaret til en Ct-værdi på 9600 mg·min/L for 99,9% fjernelse

6.2.4 UV-behandling

Ultraviolet (UV) stråling har en bølgelængde mellem 15 og 400 nm, hvor den største desinfektion foregår omkring 260 nm (Twort et al., 1985). UV-strålingen produceres af lavtryks- eller mellemtrykskviksølvlamper, hvor trykket henviser til trykket inde i lampen og hvor effekten af lampen afhænger af trykket. Mikroorganismerne inaktiveres ved bestrålingen og effektiviteten afhænger af bølgelængde, intensitet af stråling (angivet som energi pr. areal), eksponeringstid, alder af lamper og udfældninger på glasset (Twort et al., 1985). Normalt anvendes doser på 15-40 mJ/cm² til drikkevand.

Der er flere fordele ved UV-behandling af Cryptosporidium og Giardia:

• Det er en fysisk proces, som ikke afhænger af tilsætning af kemikalier
• Den har vist sig at være yderst effektiv til inaktivering af Cryptosporidium og Giardia
• Den kræver forholdsvis kort kontakttid
• Der er ikke identificeret skadelige biprodukter, som ved f.eks. kloring

Studier før 1998 har beskrevet UV-behandling som et utilstrækkeligt desinfektionsmiddel mod protozoer. Senere studier har dog vist, at disse tidligere resultater skyldtes valg af dårlige analysemetoder. (Rose et al., 2002).

Selvom Cryptosporidium oocyster er i stand til at reparere DNA efter skader pga. UV stråling, gendanner Cryptosporidium oocysterne ikke deres evne til smitte (Rose et al., 2002).

Både lav- og mediumtryk UV bestråling har vist sig at være yderst effektive mht. inaktivering af Cryptosporidium oocyster i drikkevand (se tabel 6-5). Relativt lave doser (90 J/m²) har vist sig at inaktivere > 99,9% af Cryptosporidium oocyster. (Rose et al., 2002)

Der er ikke fundet tegn på, at G. lamblia cyster kan gendanne DNA og derved smitte igen. Dette betyder, at UV-behandling er én af de mest effektive former for desinfektion af Giardia cyster. (Linden et al., 2002)

UV-behandling anvendes i få svømmebade i Danmark, primært til at fjerne trihalometaner og er således ikke en erstatning for klordesinfektion. Når der anvendes UV-behandling, er det vigtigt at være opmærksom på, at der ikke er nogen residualeffekt. Dette kan især være et problem i svømmebassiner, hvor der vil være 'døde' zoner i bassinet, dvs. vand som ikke cirkulerer forbi renseanlægget og derved ikke bliver filtreret og UV-behandlet.

Tabel 6-5 Reduktion af Giardia og Cryptosporidium med UV-behandling

6.3 Delkonklusion

Ved enhver rensemetode er det vigtigt at være opmærksom på, at der kun opnås de ovenfor beskrevne reduktioner ved korrekt anvendelse af udstyr. Specielt er dette vigtigt ved metoder, hvor der ikke er residualeffekter, som der f.eks. er ved kloring. Hvis f.eks. kontakttiden ikke overholdes, bliver metoden ikke effektiv.

Cryptosporidium overlever bedre i vand end Giardia og er mere resistent overfor desinfektion. I det hele taget er traditionel desinfektion med kloring ikke særligt effektiv, hvorimod filtrering og UV-bestråling har en væsentlig effekt.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Februar 2006, © Miljøstyrelsen.