(Niet) weten wat je meet

Het opsporen van toxische stoffen in ons water

Het bewaken van de waterkwaliteit is van groot belang voor de samenleving. Drinkwaterbedrijven, waterschappen en Rijkswaterstaat houden dan ook voortdurend in de gaten of ons water potentieel toxische stoffen bevat. Non-target screening (NTS) helpt om dat beeld zo compleet mogelijk te krijgen. Er worden stappen gezet voor de ontwikkeling van een Europese norm, zodat partijen in binnen- en buitenland de zaken goed op elkaar kunnen afstemmen. We gaan in gesprek met Bernard Bajema, projectleider bij Vitens en Martijn Pijnappels, Senior Analist bij Rijkswaterstaat over deze nieuwe methode.

Voor alles wat we belangrijk vinden en waar we een zekere grip op willen hebben, bestaat wet- en regelgeving. Dat geldt uiteraard ook voor de waterkwaliteit. Twee belangrijke verschijningsvormen daarvan zijn het Drinkwaterbesluit en de Kaderrichtlijn Water. Het Drinkwaterbesluit regelt het bewaken van de kwaliteit van ons drinkwater. En de Kaderrichtlijn Water waarborgt de kwaliteit van het oppervlakte- en grondwater in Europa.

Actief op zoek naar nieuwe stoffen

'Van oudsher bevatte het Drinkwaterbesluit een lijst met stoffen waarop we drinkwater moesten onderzoeken', zegt Bernard Bajema. Hij is projectleider bij het laboratorium van Vitens, het grootste drinkwaterbedrijf van Nederland. 'Maar door toedoen van de mens komen er zoveel potentieel toxische stoffen bij, dat je bij het screenen van alleen een doelstoffenlijst mogelijk bepaalde stoffen mist. Ik schat in dat er meer dan een miljard antropogene stoffen in omloop zijn. Stoffen die rechtstreeks door de mens gemaakt zijn, maar ook tussenproducten die reageren met andere stoffen. Om dat goed bij te houden, zijn we overgeschakeld op risicogestuurd meten. Dat betekent onder meer dat je actief op zoek gaat naar nieuwe stoffen die mogelijk van invloed zijn op de drinkwaterkwaliteit.'

'Met risicogestuurd meten ga je actief op zoek naar nieuwe stoffen die mogelijk van invloed zijn op de drinkwaterkwaliteit.’

Risicogestuurd meten

Non-target screening (NTS) is een belangrijke ondersteunende methode om risicogestuurd meten mogelijk te maken. Daarbij wordt een watermonster onderzocht op een zo breed mogelijke variëteit aan chromatografisch scheidbare en ioniseerbare stoffen. Analysetechnieken die daarbij worden gebruikt, zijn onder meer massaspectrometrie en chromatografie (zie ook het begrippenkader). Bajema: 'Je kunt daarmee een veel groter deel van de bekende en nog niet bekende stoffen analyseren. De polariteit van een stof is daarbij een belangrijke parameter. Polaire stoffen mengen zich makkelijk met water en zijn daardoor ook mobieler. Ze komen dan ook makkelijk in ons grondwater terecht, dat we gebruiken voor de productie van drinkwater. Bij apolaire stoffen is het juist andersom.

Voor het borgen van de NTS-methode voegen we ongeveer 400 bekende stoffen, met een gekende polariteit, aan een monster toe. We kijken dan hoeveel daarvan worden gedetecteerd. Daarmee ontstaat een referentie om de NTS-methode te kalibreren. We kunnen daarmee de "polariteitsrange" vaststellen van wat er wordt gemeten en bij welke concentraties zo’n stof nog meetbaar is. Daarmee geven we een eerste afbakening en duiding voor andere stoffen, bekend of onbekend. En daarmee kunnen we uitspraken doen over de scope van de methode, de accuraatheid van het resultaat en de meetapparatuur die voor NTS wordt gebruikt .'

Ook voor Rijkswaterstaat is non-target screening een onmisbare en waardevolle methode, stelt Martijn Pijnappels. Hij is Senior Analist Organische Microverontreinigingen bij deze organisatie. 'We bewaken als Rijkwaterstaat vanuit de rol die ons laboratorium en onze meetstations hebben de kwaliteit van het hoofdwatersysteem in Nederland. We kunnen non-target screening daarbij langs meerdere sporen inzetten. Ten eerste kunnen we er beter dan voorheen mee verkennen of er nieuwe, opkomende, bekende en nog onbekende stoffen in het water zitten. De verkregen gegevens zijn retrospectief inzetbaar. Dat wil zeggen dat we er als het ware mee kunnen terugkijken in de tijd. Ten tweede komt de techniek van pas bij onze meetstations, die 24/7 de waterkwaliteit in de gaten houden.'

Signaal afgeven aan waterschappen en drinkwaterbedrijven

'Als we via non-target screening een verdachte stof aantreffen, kunnen we, ook al is deze nog onbekend, direct een signaal afgeven aan waterschappen en drinkwaterbedrijven. Het draagt dus bij aan een verbeterde eerste schakel in de alarmeringsketen. Bovendien kunnen we op basis van de gedetailleerde informatie die volgt uit non-target screening samen met stations stroomopwaarts, tot bijvoorbeeld in het buitenland, herleiden waar iets vandaan komt. En ten derde zetten we als Rijkswaterstaat deze techniek in voor beeldvorming en ondersteuning bij grootschalige incidenten zoals een grote industriële brand of lozing. We kunnen dan onderzoeken welke stoffen in het watersysteem terecht zijn gekomen.'

Organisatie anders inrichten

De inzet van non-target screening heeft wel gevolgen voor de inrichting van de organisatie, zowel intern als extern, merkt Pijnappels op. 'Niet alleen de analysetechniek is heel anders dan bij doelstoffenanalyse, maar ook zijn de resultaten die non-target screening oplevert anders van opzet en samenstelling. Waar we vroeger een redelijk strak omlijnd maar statisch lijstje met bekende stoffen en hun concentraties rapporteerden aan betrokken organisaties, hebben we nu een complex maar meer dynamisch databestand. Dat bestand bevat diverse gradaties aan informatie over bekende en onbekende stoffen die we hebben gemeten in het onderzochte monster. Deze informatie is uitermate geschikt voor toepassing binnen de drie eerder geschetste sporen (verkenning, dagelijkse waterkwaliteitsbewaking en ondersteuning bij calamiteiten).

De richtlijn NTA 8033 die we gezamenlijk in Nederland hebben opgesteld, komt daarbij goed van pas. Je kunt hiermee de informatie die uit een non-target analyse komt beter afbakenen en duiden: wat is de status en betrouwbaarheid van identificatie, wat is de kwaliteit en het beschikbare detailniveau van de informatie? Of kort gezegd: waar kijken we precies naar en zien we hetzelfde als we er vanuit verschillende invalshoeken en partijen naar kijken?'

Begrippen rond non-target screening

Chromatografie is een scheidingstechniek die wordt gebruikt om mengsels van verschillende stoffen van elkaar te kunnen scheiden. Dat gebeurt door een monster door een chromatograaf te laten stromen. De scheiding berust op het verschil in affiniteit van deze stoffen ten opzichte van twee fasen: een bewegende (gas of vloeistof) en een vaste fase (bijvoorbeeld een kolom of papier). De componenten hebben, afhankelijk van hun fysische en chemische eigenschappen, een verschillende stroomsnelheid (retentietijd) waardoor ze van elkaar worden gescheiden en op die manier (beter) zijn te onderscheiden.

Ionisatie is het proces waarbij een atoom of molecuul uit ongeladen toestand lading kwijtraakt of er lading bijkrijgt, waardoor het verandert in een geladen deeltje, ook wel ion genoemd.

Massaspectrometrie is een techniek waarbij de individuele moleculen van stoffen in een monster worden geïoniseerd tot ionen in de gasfase. Daarmee wordt het mogelijk deze te (onder)scheiden op basis van hun massa/ladingsverhouding, en daarmee wordt detectie of identificatie mogelijk.

Non-target screening (NTS) is een techniek waarbij bijvoorbeeld een watermonster door middel van chromatografie en massaspectrometrie wordt onderzocht op een grote diversiteit aan chromatografeerbare en te ioniseren stoffen.

Van Nederlandse afspraken naar Europese norm

Het is de ambitie om NTA 8033 in te zetten voor de realisatie van een internationaal geborgde norm. Bajema: 'Een NTA, Nederlands Technische Afspraak, is vooral handig als er een beperkte groep organisaties mee werkt. Maar met het breder inzetten van non-target screening gaan er steeds meer organisaties mee werken, in binnen- en buitenland. Dat wordt ook steeds meer routinematig onderzoek, het is dan extra belangrijk dat er eenduidige voorschriften zijn over bijvoorbeeld de instellingen van de meetapparatuur.'

Bajema en Pijnappels zijn beiden betrokken bij deze Europese normontwikkeling. 'We denken dat onze NTA een goede onderlegger hiervoor kan zijn omdat hij al heel precies is in de omschrijvingen. Er is bijvoorbeeld veel aandacht voor validatie en kwaliteitsborging. Een speciaal punt van aandacht is om het zo op te schrijven dat de norm niet telkens moet worden aangepast als er nieuwe stoffen en nieuwe technieken hun intrede doen - de ontwikkelingen gaan snel op dit terrein.' Bajema vervolgt: 'We zijn nu bezig met een Engelse vertaling van de NTA, dat luistert nauw omdat je zeker moet weten dat je over dezelfde zaken praat. Ook zullen we nog goed met onze buitenlandse collega's moeten overleggen om de haalbaarheid van een internationale norm te vergroten: wat zijn hun specifieke wensen en belangen?'

Europese norm bevordert samenwerking

Ook voor Rijkswaterstaat zou een Europees geborgde norm van pas komen. 'We werken veel samen met partijen uit andere landen, bijvoorbeeld in het stroomgebied van de Rijn. Vooral bij de toepassing van de NTS-techniek en de uitwisseling en de koppeling van gegevens is meer afstemming en kaderstelling nodig. De beschikbaarheid van een internationale richtlijn kan daarin meer samenhang brengen. We kunnen dan de informatie uit de meetgegevens systematisch op een betrouwbare wijze delen.'

Bajema is het daar volledig mee eens en voegt er nog wat aan toe. 'Niet alleen voor de praktische uitwisseling van de meetgegevens is een Europese norm van belang, maar het bevordert ook de uitwisseling van kennis, bijvoorbeeld als we een nieuwe stof hebben ontdekt. Met de norm in de hand kun je daar beter het gesprek over aangaan met collega's in binnen- en buitenland.'

Meer informatie of meepraten over Non-target screening (NTS)

Meedenken over de uitdagingen, afspraken en normen waar we samen met ons netwerk aan gaan werken? Lees meer over de normcommissie Milieukwaliteit of neem contact op met Jacobien Boehmer, consultant bij NEN via telefoonnummer 015 2 690 303 of stuur een e-mail naar mm@nen.nl.


Deel dit artikel