Talousveden kvantitatiivinen mikrobiologinen riskinarviointi (QMRA)

Opasnet Suomista
Siirry navigaatioon Siirry hakuun




Malline:Nugget

Tällä sivulla on käsikirjoitus artikkelista "Juomaveden terveysriskit - kvantitatiivinen mikrobiologinen riskinarviointi (QMRA) Suomessa", joka on saatavilla Vesitalous-lehdessä (ref). Artikkelin alkuperäinen versio on saatavilla sivun alalaidan tiedostonhallintalinkissä.

Juomaveden terveysriskit - kvantitatiivinen mikrobiologinen riskinarviointi (QMRA) Suomessa

Tiivistelmä

Juomaveden saastumistapauksien todennäköisyyksiä voidaan arvioida ennalta mikrobiologisen kvantitatatiivisen riskinarvioinnin avulla. Erilaiset työkalut, kuten Vesiopas, mahdollistavat tämän talousveden teoreettisen turvallisuuden osoittamisen. Talousveden laadun ja kansanterveyden turvaamiseksi on tarvittaessa tehtävä toimenpiteitä, mikäli mikrobiologisten infektioriskien arviointi osoittaa, ettei vesiturvallisuus ole riittävällä tasolla.

Johdanto

Juomaveden laadulle on asetettu terveysperusteisia laatuvaatimuksia ja -suosituksia. Laatua koskevasta lainsäädännästä vastaa Sosiaali- ja terveysministeriö ja laadun valvonnasta kuntien terveydensuojeluviranomaiset. Juomaveden saastuminen on tyypillisesti seurausta yhdyskuntien tai haja-asutusalueilla myös yksittäisten kotitalouksien jätevesien päätymisestä veden joukkoon. Puutteelliset vedenpuhdistusprosessit eivät kykene poistamaan suuria määriä taudinaiheuttajamikrobeja saastuneesta raakavedestä, etenkin jos raakaveden laadusta ei olla tietoisia (Pitkänen ym. 2010). Koska juomaveden saastuminen voi johtaa vakaviin terveysvaikutuksiin ja tautitaakan kasvamiseen, on saastumistilanteita hyvä ennakoida ja kartoittaa riskinarvioinnin avulla.


Mikrobiologisen riskinarvioinnin tausta

Kvantitatiivinen mikrobiologinen riskinarviointi pyrkii ennustamaan juomaveden haitallisia terveysvaikutuksia mikrobiologisen saastumisen seurauksena. Indikaattorimikrobien monitorointi juomavedessä on ollut turvallisen juomaveden takaamisen perustana 1900-luvulta alkaen (Smeets ym. 2008). Kvantitatiivista mikrobiologista riskinarviointia (Quantitative Microbial Risk Assessment, QMRA) on käytetty määrittämään juomaveden mikrobiologisia riskejä jo 1980-luvulta lähtien (Haas 1983). Tautia-aiheuttavien mikrobien pitoisuudet juomavedessä ovat usein määritysrajojen alapuolella. QMRA-menetelmän avulla voidaan kuitenkin arvioida juomavedessä olevien taudinaiheuttajamikrobien pitoisuuksia raakavedestä mitattujen pitoisuuksien ja mallinnettujen mikrobien poisto- ja inaktivaatiotehokkuuksien avulla (Smeets ym. 2008).


Vesivälitteisten infektioriskien arvioimiseen käytettävä QMRA-menetelmä on Maailman terveysjärjestö WHO:n suosittelema tapa mikrobiologisten riskien tunnistamiseksi (WHO 2004). Riskien tunnistaminen on edellytys niiden poistamiseksi ja haitallisten terveysvaikutusten ennaltaehkäisemiseksi. Riskinarvioinnin tarkoituksena on tuottaa tietoa riskin todellisesta suuruudesta päätöksentekoa varten. QMRA-menetelmän katsotaan tavallisesti koostuvan neljästä vaiheesta: Vaaran tunnistaminen , annosvasteen arviointi, altistumisen arviointi ja riskin luonnehdinta (Kuva 1).


Yleisesti käytetty terveysvaikutusten aiheuttamaa tautitaakkaa mittaava suure on toimintakykyiset elinvuodet eli DALYt (Disability Adjusted Life Year) (Havelaar & Melse 2003). Tämä mittaluku saadaan, kun väestön keskimääräisestä elinajasta tai elinajan odotteesta vähennetään heikon terveyden tai invaliditeetin vuodet. DALY siis arvioi, kuinka monta elinvuotta menetetään sairauksien, vammaisuuden ja kuoleman takia. Tällä voidaan seurata väestön terveydentilan kehitystä paremmin kuin seuraamalla pelkkää elinaikaa tai elinajan odotetta (Havelaar & Melse 2003).


Mikrobiologinen riskinarviointi Suomessa

Vedenkäsitteun vaatimukset asetetaan raakaveden laadun perusteella. Suomessa juomaveden valmistamiselle tarkoitetun pintaveden laatuvaatimukset ja tarkkailu perustuu Valtioneuvoston päätökseen 366/1994 (perustuu EU direktiiviin 79/869/ETY), jossa raakavesilähteet on jaettu kolmeen eri laatuluokkaan. Lisäksi Talousveden laadun turvaaminen erityistilanteissa-oppaassa kerrotaan erityistilanteiden ennalta ehkäisystä ja tilanteisiin ennalta varautumisesta (Valvira 2009).


Juomaveden laatua tarkkaillaan tehokkaasti indikaattoribakteerien avulla, samalla tiedostaen, että juomaveden indikaattoripitoisuudet eivät kerro koko totuutta juomaveden laadusta ja vesiturvallisuudesta. Edistääkseen mikrobiologisten riskien entistä parempaa tunnistamista eri tahot, mukaan lukien Terveyden ja hyvinvoinnin laitos, ovat tutkimusprojekteissaan keskittyneet myös raakaveden laadun tarkkailuun ja nimenomaan varsinaisten taudinaiheuttajamikrobien pitoisuuksien mittaamiseen sekä raaka- että juomavedestä.


TEKES:n rahoittamassa Polaris (Vedenlaadun kokonaisjärjestelmän kehittäminen) –hankkeessa (2009-2012) on tuotettu uutta tutkimustietoa vesilaitosten raakavesien mikrobiologisesta laadusta, vedenpuhdistusprosessien poistotehokkuuksista ja QMRA:n soveltamisesta suomalaisilla vesilaitoksilla. Hankkeessa on kehitetty mm. riskinarviointimallia, jota voidaan soveltaa erilaisilla suomalaisilla vesilaitoksilla juomaveden terveysriskien arviointiin. Juomaveden terveysriskejä on arvioitu myös EU-rahoitteisessa HiWATE (Health impacts of long-term exposure to disinfection by-products in drinking water) –projektissa sekä mikrobisaastumisen että kemiallisen saastumisen näkökulmasta. Lisäksi EU:n aluekehitysrahaston rahoittamassa ERACEDU (Ympäristöriskinarvioinnin koulutuksen ja osaamisen kehittäminen) –hankkeessa kehitetty avoin verkkopohjainen juomaveden riskinarviointityökalu Vesiopas tarjoaa mahdollisuuden juomaveden mikrobiologiseen riskinarviointiin (Meriläinen 2011).


Vesiopas - Verkkopohjainen työkalu juomaveden riskinarviointiin

Vesiopas on THL:n tutkimushankkeissa kehitetty juomaveden riskinarviointiin käytettävä verkkotyökalu, joka löytyy osoitteesta http://fi.opasnet.org/fi/Arviointi_juomaveden_laadun_terveysvaikutuksista (Meriläinen 2011). Vesiopas on matemaattinen riskimalli, jolla kuka tahansa vedenlaadusta ja vesivälitteisistä riskeistä kiinnostunut voi arvioida erilaisten vesilähteiden ja käsittelyprosessien vaikutuksia juomaveden laatuun ja vesivälitteisiin terveysriskeihin. Mikrobiologisten riskien taustana on raakaveden kontaminoituminen mikrobeilla, joista aiheutuu mahdollista terveyshaittaa vesijohtovettä käyttäville ihmisille, sekä juomaveden käsittelyprosessien tehokkuus, jonka tulisi olla riittävä poistamaan haitalliset mikrobit juomavedestä kaikissa tilanteissa. Arvioinnilla määritetään, minkä suuruinen mahdollinen terveysriski olisi tietyillä raakaveden mikrobipitoisuuksilla ja vedenkäsittelyprosessien yhdistelmillä.


Vesiopas-mallilla voidaan tehdä riskinarviointeja joko oletusarvoihin perustuen tai malliin voi syöttää haluamansa vesilaitoksen tiedot lähtötiedoiksi. Oletusarvot perustuvat kirjallisuudesta saataviin tietoihin ja ovat nähtävissä taulukossa 1. Jatkossa Vesiopas-mallia tullaan päivittämään uusien tutkimushankkeiden tulosten pohjalta ja kehittämään myös käyttäjien toiveet huomioiden. Sivustolla on mahdollisuus verkkotyökalun kommentointiin ja kirjoittajat toivovat, että Vesitalous-lehden lukijat kävisivät sivustolla jättämässä kommentteja ja palautetta Vesiopas-malliin liittyen.


Esimerkki QMRA:sta suomalaisilla vesilaitoksilla

Arvioimme esimerkinomaisesti erilaisten juomavesilaitoksen mikrobiologisia riskejä erilaisissa tilanteissa Vesioppaan avulla (Meriläinen 2011). Tässä riskinarviointiesimerkissä edettiin QMRA-menetelmän periaatteita seuraten ja keskityttiin laskemaan, miten eri vedenpuhdistusprosessien tehokkuus vaikuttaa raakavedestä peräisin olevien taudinaiheuttajamikrobien määrään juomavedessä erilaisissa kontaminaatiotilanteissa (Taulukko 2). Lopputuloksena arvioitiin mahdollisia terveysvaikutuksia juomavedestä peräisin olevan mikrobisaastumisen aiheuttamien infektioiden todennäköisinä lukumäärinä sekä toimintakykyisinä elinvuosina (DALYt). Lähtötietoina vedenpuhdistuksen yksikköprosessien tehokkuuksista taudinaiheuttajien poistossa käytettiin tässä esimerkkitapauksessa kirjallisuudesta saatavia tietoja (Taulukko 1). Tässä QMRA-esimerkissä verrattiin riskejä neljällä eri yksikköprosessien yhdistelmällä:

1) nopea hiekkasuodatus

2) nopea hiekkasuodatus - UV-desinfiointi,

3) koagulaatio/flotaatio - nopea hiekkasuodatus - klooraus (annos 0.5 mg/l)

4) koagulaatio/flotaatio - nopea hiekkasuodatus - klooraus (annos 0.5 mg/l) - UV-desinfiointi.


QMRA-menetelmässä vertailtiin eri raakavesilähteiden sekä puhdistusprosessien vaikutusta mikrobiologisiin terveysriskeihin (Taulukko 2). Puhdistusprosessien mikrobiologiset poistotehokkuudet on ilmoitettu mikrobien logaritmisena poistumana. Koska poistotehokkuudet perustuvat kirjallisuudesta saataviin ns. optimiarvoihin, voivat mallit liioitella mikrobien poistumaa (Kuva 2). QMRA-menetelmässä voitaisiin käyttää myös laitoskohtaisia prosessien poistotehokkuuksia, mutta näitä arvoja on vain harvoin saatavilla. Arvojen hankkimiseksi vaaditavaa erikoisanalytiikkaa on kuitenkin Suomessa jo saatavilla, mikä mahdollistaa tulevaisuudessa mikrobiologisten riskinarviointien validoinnin laitoskohtaisilla aineistoilla. Juomaveden mikrobiologiset terveysvaikutukset on ilmoitettu laskemalla infektioriskin perusteella infektoituneiden henkilöiden lukumäärä vuodessa sekä toimintakykyiset elinvuodet eli DALYt (Kuva 3). Infektioriskit ovat korkeimmat silloin, kun raakavesi on saastunutta eikä käytössä ole juomaveden desinfiointia. Riskinarvioinnin tulosta eli tässä tapauksessa eri saastumistilanteiden infektioriskiä voidaan käyttää päätöksenteon apuvälineenä, esimerkiksi perusteltaessa laitosinvestointeja tai muita resursointeja juomaveden laadun hallintaan. Vastaavanlaisia riskinarvioita voidaan ja kannattaakin tehdä, jos on epäilys esimerkiksi raakaveden kausittaisesta laadunvaihtelusta. Yksinkertaisellakin raakaveden monitoroinnilla riskikausina, yhdistettynä puhdistusprosessin optimointiin, voidaan saada arvokasta tietoa ja tehdä perustellusti toimenpiteitä juomavesivälitteisiä infektioiden ehkäisemiseksi.


QMRA:n tulevaisuus Suomessa

Juomaveden mikrobiologisen saastumisen aiheuttamaa tautitaakkaa on hyvä ennakoida, ja sitä voidaankin kartoittaa riskinarvioinnin avulla. QMRA-menetelmä antaa mahdollisuuden ennustaa juomaveden haitallisia terveysvaikutuksia teoreettisesti ja vertailla eri hallintakeinoja haitallisten terveysvaikutusten ehkäisemiseksi. Mikrobiologinen riskinarviointimalli Vesiopas on kehitetty juomaveden riskinarviointiin ja sillä voidaan ennakoivasti arvioida erilaisten raakavesilähteiden ja käsittelyprosessien vaikutuksia vesivälitteisiin riskeihin ja juomaveden laadun terveysvaikutuksia eri tilanteissa. Jatkossa Vesiopas-mallia tullaan kehittämään yhä enemmän suomalaisten vesilaitosten tarpeita huomioiden ja se tarjoaakin vesilaitoksille nopean mahdollisuuden kartoittaa mikrobiologisia terveysriskejä erilaisissa saastumis- tai erikoistilanteissa. Lisäksi riskinarviointimalliin on tarkoitus lisätä tulevaisuudessa toiminnallisuuksia, jotka ottavat huomioon myös kemiallisia juomaveden riskejä. Vesiopas-mallia on siis tarkoitus kehittää yhä enemmän talousveden kokonaisvaltaisen riskientarkastelun suuntaan. Kvantitatiivisen riskinarvioinnin tulokset ovat suoraan hyödynnettävissä päätöksenteossa ja niitä tulisikin hyödyntää enemmän laadullisen arvioinnin ohessa esimerkiksi erikoistilanteiden ennakoinnissa ja infektioriskiä vähentävien toimenpiteiden optimoinnissa.


Kuvatekstit

Kuva 1. Kvantitatiivisen riskinarvioinnin vaiheet (muokattu WHO 2004).


Kuva 2. Mallinnettu taudinaiheuttajamikrobien (yleisimmät vesivälitteisten infektioiden aiheuttajabakteerit, -virukset ja -alkueläimet) logaritminen poistuma erilaisissa juomaveden puhdistusprosesseissa. Mikrobien logaritminen poistuma on laskettu taulukossa 1 ilmoitettujen lukujen perusteella.


Kuva 3. Mallinnettu juomaveden mikrobiologisen saastuminen aiheuttama terveysvaikutus eli a) vuosittainen taudinaiheuttajamikrobien aiheuttama infektioriski per 100000 asukasta sekä b) toimintakyvyn vajavuudella painotetut elinvuodet, DALYt, per 100000 asukasta erilaisissa juomaveden puhdistusprosesseissa ja erilaisissa raakaveden kontaminaatiotilanteissa. Taulukossa 2 on nähtävissä raakaveden erikontaminaatiotilanteiden mikrobiologiset laatutiedot.


Taulukko 1. Vesiopas-mallin muuttujat ja niiden arvot. Tarkemmat kirjallisuusviitteet arvoihin löytyvät Vesiopas-sivustolta http://fi.opasnet.org/fi/Arviointi_juomaveden_laadun_terveysvaikutuksista.


Taulukko 2. Vesiopas-mallissa käytetyt raakavesiluokitukset ja niiden mikrobiologiset laatutiedot. Tarkemmat kirjallisuusviitteet arvoihin löytyvät Vesiopas-sivustolta http://fi.opasnet.org/fi/Arviointi_juomaveden_laadun_terveysvaikutuksista.


Kirjallisuus

Haas, C. N. 1983. Estimation of risk due to low doses of microorganisms: a comparison of alternative methodologies. Am. J. Epidemiol. 118, 573–582.

Havelaar, A., Melse, J. M. 2003. Quantifying public health risk in the WHO Guidelines for Drinking‐ Water Quality: a burden of disease approach. RIVM raport 734301022. Bilthoven, RIVM.

Meriläinen, Päivi. 2010. Arviointi pohjavesilaitoksen mikrobiologisista riskeistä. Opasnet 2010. http://fi.opasnet.org/fi/Arviointi_pohjavesilaitoksen_mikrobiologisista_riskeist%C3%A4 . Viitattu 07.03.2012

Meriläinen, Päivi. 2011. f Arviointi juomaveden laadun terveysvaikutuksista fi.opasnet.org/fi/Arviointi_juomaveden_laadun_terveysvaikutuksista . Viitattu 07.03.2012

Pitkänen, Tarja. 2010. Studies on the detection methods of Campylobacter and faecal indicator bacteria in drinking water. Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen julkaisuja. Research 39. http://www.thl.fi/thl-client/pdfs/e5b43e6a-021e-40a3-9381-3aa24f98e722 . Pitkänen, Tarja; Meriläinen, Päivi; Miettinen, Ilkka. 2011. Talousvesivälitteisten mikrobiologisten riskien kvantitatiivinen arviointi. Vesitalous 3.

Smeets, P.W., Dullemont, Y.J., Van Gelder, PH., Van Dijk, JC., Medema, G.J. 2008. Improved methods for modelling drinking water treatment in quantitative microbial risk assessment; a case study of Campylobacter reduction by filtration and ozonation. J Water Health, 6: 301-314.

Valvira 2009. Talousveden laadun turvaaminen erityistilanteissa. http://www.valvira.fi/files/ohjeet/erityistilannesuunnitelma2009_310309.pdf . Viitattu 14.03.2012.

World Health Organization (WHO). 2004. Guidelines for Drinking Water Quality. World Health Organization, Geneva. http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq.

Noudettu kohteesta ”https://fi.opasnet.org/index.php?title=Talousveden_kvantitatiivinen_mikrobiologinen_riskinarviointi_(QMRA)&oldid=16191”