DOSSIER  
Aquarama 80 – juni 2018

“Meer riolen bij minder zuivering leiden tot slechtere waterkwaliteit”

Diarree komt veel voor, wereldwijd. Vaak wordt het veroorzaakt door ziekteverwekkende micro-organismen uit menselijke ontlasting en dierlijke mest, verspreid via rivieren. Een voorbeeld van zo’n organisme is Cryptosporidium. Dr. Lucie Vermeulen ontwikkelde daarvoor een Global Waterborne Pathogen-model (GloWPa). Dat helpt een beleid te ontwikkelen op het gebied van water en sanitaire voorzieningen.

Diarree veroorzaakt wereldwijd nog heel wat slachtoffers. De Wereldgezondheidsorganisatie WHO stelt dat daaraan in 2015 zo’n 1,39 miljoen mensen stierven. Daarbij hoorde een half miljoen kinderen jonger dan vijf: daarmee is het de op één na belangrijkste oorzaak van sterfte bij die groep. En bij zij die er niet aan sterven, veroorzaakt het ondervoeding.

De oorzaak ligt bij ziekteverwekkende micro-organismen die worden overgedragen via voeding, mekaar besmetten of... besmet drinkwater. In 2014 meldde de WHO dat 1,8 miljard mensen een beroep doen op drinkwater dat is besmet met uitwerpselen. Dat bijna 85 procent van ’s werelds afvalwater wordt geloosd zonder voldoende zuivering, helpt alleszins niet.

Een van de belangrijkste veroorzakers van diarree wereldwijd is een geslacht van ééncellige organismen met de naam Cryptosporidium. Die komt wereldwijd voor maar gedijt vooral waar de waterkwaliteit en de sanitaire voorzieningen pover zijn. Het organisme maakt vooral slachtoffers bij kinderen, ondervoedde mensen en personen met verzwakte immuniteit, zoals AIDS-patiënten.

Wereldwijd model

Lucie Vermeulen, van Wageningen University & Research (Nederland), heeft de voorbije jaren haar doctoraatsonderzoek afgerond. Met dat onderzoek wilde ze zorgen voor meer kennis over de ziektelast van diarree en de geografische verspreiding van vervuiling met ziekteverwekkers. Dat deed ze door een model op te stellen. Meer nog: het zou het eerste model worden op wereldschaal van emissies naar en concentraties van ziekteverwekkers in het oppervlaktewater.

Voor dat onderzoek koos ze Cryptosporidium: “We kozen daarvoor omdat die, volgens de literatuur, een van de zes belangrijkste veroorzakers van diarree ter wereld is. Ook de dynamiek ervan is interessant: hij groeit in mens en vee. In het milieu vermeerdert of reproduceert hij zich niet, maar hij is er wel persistent, wat betekent dat hij er lang meegaat. Die eigenschappen maken het modelleren makkelijker.”

Intussen kan ze uitpakken met haar model. Dat is het Global Waterborne Pathogen model for Cryptosporidium gedoopt (GloWPa-Crypto). Daarmee zijn voorspellingen te maken over hoeveelheden Cryptosporidium in gebieden waar daarover nog weinig is gemeten. Die kennis kan dan op haar beurt zorgen voor een beter beleid op het gebied van water en sanitatie. Vermeulen: “De basis van het model omvat drie delen. Ten eerste houdt het rekening met de uitscheiding door mensen van Cryptosporidium. Ten tweede met de uitscheiding door dieren ervan: vooral runderen zijn daarvoor verantwoordelijk, gevolgd door kippen en varkens. Ten derde koppelen we die gegevens met een hydrologisch model: bijvoorbeeld beschrijft het model de verspreiding via rivieren.”

Het model berekent op basis van factoren als bevolkingsdichtheid, aansluitingen op het riool, aantal ziektegevallen, hoeveelheid Cryptosporidium in uitwerpselen en efficiëntie van de rioolwaterzuivering hoeveel ziekteverwekkers uiteindelijk in rivieren terechtkomen.

Toekomst

Vermeulen besluit uit haar model dat vooral verstedelijkte gebieden een hotspot zijn voor vervuiling. Ook blijkt uit scenarioanalyses voor 2050 dat bevolkingsgroei en verder voortschrijdende verstedelijking de waterkwaliteit nog meer zullen laten achteruitgaan. De kans daarop is het grootst in het Midden-Oosten, Afrika, India en Pakistan. Een deel van de verklaring daarvoor is net dat steeds meer mensen op het riool worden aangesloten: “Dat heeft onder meer te maken met de SDG’s, de Sustainable Development Goals van de Verenigde Naties. Een van die doelen is dat in 2030 niemand meer aan ‘open defecation’ – zich ontlasten in open lucht – hoeft te doen, en dat de helft van al het afvalwater gezuiverd wordt. Maar als de financiële middelen tekortschieten, loopt investeren in zuivering vaak achter op het aanleggen van riolen. En dat heeft een slechtere waterkwaliteit tot gevolg. Wanneer meer sanitaire voorzieningen nodig zijn maar het geld voor extra zuiveringscapaciteit ontbreekt, kan misschien gedacht worden aan alternatieve vormen van sanitatie, zoals droge toiletten waar urine en faeces gescheiden en apart behandeld worden. Of dat een goede oplossing is, hangt ook af van andere factoren, bijvoorbeeld of in de regio onvoldoende water beschikbaar is.”

Intussen wordt het model voort op punt gesteld. Bijvoorbeeld door het hydrologisch model te verfijnen, zodat het ook rekening houdt met dammen, meren en dergelijke. Voorts zou Vermeulen ook de mogelijkheden tot risicoanalyse van het model willen vergroten.

Europa

Is het model ook interessant in Europa, waar toch al veel meer sanitaire voorzieningen en zuiveringsinstallaties zijn? Vermeulen: “In de EU zijn er beleidsmaatregelen op waterkwaliteitsgebied. Het model is dan een interessante tool om te kijken welke maatregelen welke uitkomst kunnen hebben. Bijvoorbeeld kan je denken aan de verspreiding van mest, wanneer en waar en hoeveel je mest op het land gooit. Je zou kunnen proberen met dit model voor te rekenen welk effect dat kan hebben op de waterkwaliteit. Ook zou je ermee kunnen nagaan welk effect de aanleg van een betere zuivering zou hebben.”

Dr. Edwin Claerebout is professor aan de vakgroep virologie, parasitologie en immunologie van Universiteit Gent. “Ook in ons land stellen we de aanwezigheid van Cryptosporidium vast in oppervlaktewaters; sommige blijken meer besmet in de winter dan in de zomer”, meldt hij. “Maar na zuivering van oppervaktewater met als doel leidingwater te produceren, is daar geen spoor meer van te bekennen, zodat ons drinkwater veilig is. Tenzij een defect zou optreden in de zuiveringsinstallatie, natuurlijk: dat verklaarde in diverse jaren, onder meer in 2016 en 2017, de plotse aanwezigheid van Giardia in drinkwater in Saint-Hubert, en zou in principe ook voor Cryptosporidum kunnen gebeuren.”

Wereldwijd project

De onderzoeksgroep van Vermeulen heeft intussen het idee opgevat vergelijkbare methodes toe te passen op andere micro-organismen: “Daarbij denken we in de eerste plaats aan het rotavirus, eveneens een van de belangrijkste veroorzakers van diarree. We werken daarvoor samen met het team van prof. Joan Rose van Michigan State University, USA. Ze hebben al eerste stappen gezet inzake de modellering van de rotavirus in water.”

Michigan State University is ook een van de initiatiefnemers van het Global Water Pathogen Project (www.waterpathogens.org), samen met Unesco en IHP (International Hydrogen Programme). Dat heeft als doel een kennishub te creëren om de sterfte door ziekteverwekkers in water, door een gebrek aan veilig drinkwater en elemantaire sanitaire voorzieningen, te verminderen. “We zijn intussen begonnen daaraan mee te werken. Zo zijn we bezig een hoofdstuk in het kader daarvan te schrijven”, geeft Vermeulen nog mee.

Door Koen Vandepopuliere

Cryptosporidium is een van de zes belangrijkste veroorzakers van diarree ter wereld.

“Als financiële middelen tekortschieten, loopt investeren in zuivering vaak achter op het aanleggen van riolen.”