De geheimen van drinkwater

De kwaliteit van drinkwater staat steeds meer onder druk door toenemende belasting met verontreinigingen van de drinkwaterbronnen. De combinatie van belastende stoffen vergroot de kans op biologische toxiciteit bij organismen. Hoewel onderzoeksinstituten en drinkwaterbedrijven spreken over zorgelijke ontwikkelingen aangaande waterkwaliteit en effecten op de humane gezondheid, is nog geen sprake van spoedige verbetering van de internationale kwaliteit van drinkwaterwaterbronnen.

Water is het hoofdbestanddeel van het lichaam. Het lichaamspercentage van water schommelt per individu en is afhankelijk van geslacht en leeftijdsfase. Een foetus bestaat voor meer dan tachtig procent uit water en dat percentage is gedaald als de baby wordt geboren. Een zuigeling bestaat voor ongeveer vijfenzeventig procent uit water, terwijl het watergehalte van een kind halverwege het eerste decennium van zijn leven, als het meer spiermassa heeft gekregen, de zestig tot zeventig procent bereikt. Dat percentage blijft vervolgens redelijk constant en begint bij het ouder worden af te nemen. Volwassenen bestaan voor vijfenvijftig tot zeventig procent uit water en bij mannen ligt dit percentage normaliter gemiddeld hoger dan bij vrouwen vanwege het verschil in vetgehalte. Om dezelfde reden neemt het watergehalte af met de leeftijd. Het water in ons lichaam is niet gelijkmatig verdeeld: de weefsels van het zenuwstelsel bestaan voor zeventig tot vijfentachtig procent uit water, de huid voor zeventig tot tachtig procent, de lever voor ongeveer zeventig procent, spieren voor ongeveer driekwart en de longen zelfs voor negentig procent. Vloeistoffen zoals bloedplasma, speeksel en maagsap bestaan vrijwel geheel uit water. Botten en tanden bevatten nog slechts respectievelijk twintig en tien procent water.

Het grootste deel van het water zit in de cellen van ons lichaam. Eigenlijk is de cel een zakje water met hierin verschillende structuren en onderdelen. Ongeveer veertig procent van het totale watergehalte bevindt zich buiten de cellen. Een kwart hiervan bevindt zich in het bloed; de rest zit tussen de lichaamscellen. Slechts een klein deel van het lichaamsvocht bevindt zich in de vrije ruimte tussen de weefsels, zoals bijvoorbeeld tussen de vliezen van de buikholte en binnen de kapsels van de gewrichten, en dient als glijmiddel tussen de weefsels. De ruimte tussen de cellen wordt ook wel matrix genoemd. Deze matrix is het niet-cellulaire deel dat aanwezig is in alle weefsels en organen. Zij  biedt niet alleen fysieke ondersteuning voor de cellulaire bestanddelen, maar stimuleert ook cruciale chemische en mechanische activiteiten die nodig zijn voor weefselvorming, mobiliteit en biologisch evenwicht. Hoewel de matrix fundamenteel bestaat uit water, eiwitten en suikers heeft elke weefselmatrix een unieke samenstelling. Behalve als structureel onderdeel van de lichaamscellen en transportmiddel voor de vele moleculen, is water tevens essentieel bij stofwisselingsprocessen en bepaalt het samen met onze lichaamszouten de bloeddruk en het plasmavolume nodig voor de doorbloeding van onze organen. Kortom, het belang van water kan niet overschat worden.

Niet alleen bij doorbloeding en transport speelt water een fundamentele rol. Ook bij energieproductie is water noodzakelijk. In de aanwezigheid van zuurstof gebruiken cellen hun ‘celademhaling’ om energie te verkrijgen uit glucosemoleculen. Deze ademhaling vindt plaats in de mitochondria, die met behulp van zuurstof de lichaamsenergie produceren. De laatste stap bij de vorming van lichaamsenergie, de oxidatieve fosforylering, vereist vier waterstofatomen, twee zuurstofatomen en twee elektronen. Feitelijk betreft die laatste stap de beschikbaarheid van twee watermoleculen, aangezien een watermolecuul (H₂O) immers bestaat uit twee waterstofatomen, een zuurstofatoom en enkele elektronen, die om de atoomkernen circuleren. Bij de productie van lichaamsenergie scheiden de mitochondria tevens de ‘afvalstoffen’ kooldioxide en water (!) uit als zweet, waterdamp of urine. Tegelijkertijd kan het lichaam de waterstofatomen uit water gebruiken om deze te binden aan ongebonden zuurstofatomen, die schadelijk zijn voor de cel. Zodoende kan water eveneens dienen als buffer bij de bestrijding van schadelijke elementen, zoals ongebonden zuurstofatomen. De beweging van water in en uit de mitochondria ligt bovendien ten grondslag aan hun kenmerkende, buitengewone aanpassingsvermogen. Dit vermogen om zich aan te passen aan de behoefte van de cel is van cruciaal belang voor de energiehuishouding en signalering van cellen, en cruciaal voor de beslissing van een cel om te blijven leven of dood te gaan.

Oxidatieve fosforylering in het mitochondrium
khanacademy.org, 2021

Onder normale omstandigheden is het drinken van minimaal een anderhalf liter water per dag de standaard. De rest van het vocht kan eventueel worden gehaald uit groenten en fruit. Bij fysieke inspanning neemt de behoefte aan water toe. Ofschoon tijdens inspanning de urineproductie afneemt, wordt het verlies aan water vergroot door de toegenomen ademhaling en transpiratie. Via de ademhaling kan het waterverlies oplopen tot 700 milliliter per dagactiviteit en het zweetverlies tot minstens vijf liter per dag. Met name de inspanningsintensiteit, relatieve luchtvochtigheid en buitentemperatuur beïnvloeden het totale zweetverlies. Naarmate de inspanningsintensiteit en lichaamstemperatuur toenemen, neemt ook het zweetverlies toe. Tijdens duursporten neemt het risico op watertekort toe, naarmate de inspanning langer duurt. Tegelijkertijd kan het lichaam tijdens de sportieve inspanning slechts kleine hoeveelheden water verwerken. Het zweetverlies tijdens zeer zware inspanning in extreme hitte kan wel oplopen tot drie liter per uur en noodzaakt, ondanks de moeizame verwerking, de inname van extra water. Met de wetenschap dat de nieren maximaal een liter water per uur kunnen verwerken, zal vochtinname geleidelijk verhoogt dienen te worden. Samen met het water verliest ons lichaam ook waardevolle mineralen, zoals magnesium, natrium, kalium en jodium. Dit heeft impact op de cel- en spierstofwisseling en kan mogelijke verstoring veroorzaken in de intra- en extracellulaire communicatie. Tijdige waterconsumptie voorkomt erger.

De kwantiteit van waterconsumptie blijkt dus afhankelijk van de individuele leefstijl en gezondheidsstatus. De kwaliteit van consumptie is sterk afhankelijk van exogene factoren. In 1998 stelde de Raad van de Europese Unie een rechtskader vast voor de bescherming van de gezondheid van de mens tegen de schadelijke gevolgen van verontreinigd water bestemd voor menselijke consumptie door zorg te dragen voor schoon en gezond water. Dit gebeurde mede omdat groeiende zorg bestond over de mogelijke gevolgen voor mens en natuur van schadelijke chemicaliën aanwezig in grond- en oppervlaktewateren uiteindelijk bestemd voor menselijke consumptie.

Ongeveer veertig procent van de hoeveelheid Nederlands kraanwater wordt jaarlijks gewonnen uit oppervlaktewater. De innamepunten voor oppervlaktewater liggen voornamelijk in het westen van Nederland, waarvan bijna de helft direct wordt gezuiverd tot drinkwaterkwaliteit. De rest wordt na voorzuivering getransporteerd naar de westelijke kustduinen. Daar wordt het water geïnfiltreerd en na verblijf in de ondergrond teruggewonnen. Het grootste deel van het oppervlaktewater wordt gewonnen uit de Rijn, het IJsselmeer en de Maas. Deze rivieren worden gevoed door zowel neerslag en grondwater uit Nederlands grondgebied als door de aanvoer van oppervlaktewater uit Duitsland en België, dat voor een deel weer afkomstig is uit omliggende landen. De kwaliteit van oppervlaktewater staat onder directe invloed van lozingen via rioolwaterzuiveringsinstallaties en industriële afvalwaterzuiveringsinstallaties, atmosferische depositie, verstuiving en afspoeling. In Nederland wordt ongeveer 55 procent van het drinkwater gewonnen uit grondwater, dat men voornamelijk wint in het oostelijk en zuidelijk deel van Nederland. Het grondwater dat daar wordt opgepompt is enkele decennia, eeuwen tot zelfs millennia oud. Hierdoor werken effecten van activiteiten en emissies in de omgeving sterk vertraagd door op de kwaliteit van het onttrokken grondwater. Tevens worden de effecten van verontreinigingen enigszins afgeremd door menging van grondwater met uiteenlopende ouderdom of herkomst en door afbraak of omzetting in de ondergrond. De mate waarin afbraak of omzetting van verontreinigingen plaatsvindt, is afhankelijk van de eigenschappen van de verontreiniging, de eigenschappen van de ondergrond en de kenmerken van de onttrekking en varieert daarmee van locatie tot locatie.

Het Nederlandse wateronderzoeksinstituut KWR heeft in 2015 en 2016 een landelijke inventarisatie uitgevoerd van de samenstelling van het diepe en ondiepe grondwater op basis van provinciale meetgegevens. Op basis van hun bevindingen werd in driekwart van het grondwater de aanwezigheid vastgesteld van bestrijdingsmiddelen, geneesmiddelen en andere verontreinigende stoffen. In vrijwel al het ondiepe grondwater en bij veertig procent van diepe grondwatermonsters werden lichaamsvreemde chemicaliën aangetroffen. Het onderzoek stelde toen vast dat tenminste zeventien procent van het Nederlandse grondwater niet voldeed aan de Europese norm (< 0,1 µg/L), waarbij de hoogste concentraties voorkwamen in Noord-Holland en Noord-Brabant. De meest aangetroffen chemicaliën waren bestrijdingsmiddelen, die ook in grondwaterbeschermingsgebieden de norm overschreden. Bij een kwart van de monsters werden medicijnresten aangetroffen die de norm overschreden, waaronder medicijnen bestemd voor pijnstilling en epilepsie. Bij de helft van alle grondwatermonsters werden chemicaliën aangetroffen in norm-overschrijdende concentraties met een mogelijke gezondheidsrisico. Stoffen die regelmatig werden aangetroffen waren EDTA, bisfenol A en PFOA, afkomstig van teflon. Op basis van hun vaststelling concluderen de onderzoekers dat het in de toekomst steeds moeilijker zal worden om schoon drinkwater te kunnen garanderen, vanwege de brede verspreiding van chemicaliën. Dat in de wetenschap dat minstens de helft van het drinkwater in Nederland grondwater als bron heeft.

PFOA wordt gerekend tot de poly- en perfluoralkylstoffen (PFAS). Van PFAS is bekend dat ze niet of nauwelijks afbreken in het milieu, zich gemakkelijk en snel verspreiden, toxisch zijn en accumuleren in mens en natuur. Dientengevolge behoren ze tot de door de mens gemaakte forever chemicals, die honderden tot duizenden jaren nodig hebben om natuurlijkerwijze te worden afgebroken áls ze al worden afgebroken. Van de duizenden van PFAS afgeleide metabolieten worden honderden gebruikt in veel gebruikte producten, zoals brandblusschuim, verf, kookgerei, cosmetica, tapijt en tand-floss. Mensen kunnen kleine hoeveelheden PFAS binnen krijgen door inademing van vervuilde lucht, bereiding en inname van voedsel en door drinkwaterconsumptie. In Nederland en de EU gelden sinds kort maatregelen om te zorgen dat minder PFAS in het milieu terecht komen. Een aantal PFAS waar zorgen over bestaat, mag nog slechts beperkt gebruikt worden. De Europese Voedselveiligheidsautoriteit (EFSA) heeft recent een nieuwe gezondheidskundige grenswaarde afgeleid voor PFAS in voedsel. De EFSA heeft hierbij gebruik gemaakt van de nieuwste inzichten, die laten zien dat PFAS mogelijk bij lagere concentraties nadelige effecten geven op het immuunsysteem van mensen. Hierdoor kan de kans op ziekten vergroot worden. Die grenswaarde van EFSA is lager dan de waarde die het RIVM heeft gebruikt.

Pennsylvania Department of Environmental Protection 2019

Bekend is dat het Nederlandse drinkwater ook PFAS kan bevatten. Dit geldt met name voor drinkwater dat gemaakt is van rivierwater, ofschoon soms de concentraties van PFOA in drinkwater al verlaagd worden door zuivering met actief kool. De EFSA concludeert dat een deel van de Europese bevolking via voedsel en drinkwater meer PFAS binnenkrijgt dan de door haar afgeleide grenswaarde. Dientengevolge heeft zij een Drinkwaterrichtlijn opgesteld speciaal voor de vier vormen van PFAS, die de komende jaren in werking treedt (EFSA-4).

Bijdrage vanuit voedsel en drinkwater aan de wekelijkse inname van de EFSA-4 per persoon in Nederland
Van der Aa M, Hartmann J, Te Biesebeek JD. RIVM, 2021

Naast PFAS worden organismen continue blootgesteld aan andere toxische chemicaliën, die kunnen fungeren als endocrine disrupting chemicals of vrije radicalenstimulatoren. Tot deze groep behoren zware metalen, microplastics, bestrijdingsmiddelen en medicijnresten. Uit een Belgische studie van 2019 onder 175 Vlaamse deelnemers bleek, naast de PFAS-vormen PFOA, PFNA en PFOS, bij vrijwel alle deelnemers detectie in bloed en urine waarneembaar van met name arsenicum, cadmium, koper, kwik, nikkel, PCB, hexachloorbenzeen, hexachloorcyclohexaan, DDE, DDT en PBDE. Tevens werd een positieve correlatie vastgesteld tussen de milieubelasting en schade aan mitochondriaal DNA.

Volgens een rapport van het RIVM uit 2016 bleek dat bij 215 grondwaterwinningen in Nederland 73 winningen één of meerdere bestrijdingsmiddelen of metabolieten hiervan in norm-overschrijdende concentraties bevatten of zich bevonden tegen de normgrens. In totaal werden 45 verschillende bestrijdingsmiddelen aangetroffen en vier metabolieten, waarvan ruim een derde niet meer toegelaten was. In het grondwater zijn ook restanten van deze bestrijdingsmiddelen aangetroffen door gebruik in het verleden. Tot de bestrijdingsmiddelen worden onder  meer gerekend de organische insecticiden, organische herbiciden, organische fungiciden, nematociden, acariciden, algiciden, rodenticiden en slimiciden. De meest aangetroffen stoffen in de grondwaterwinningen bleken allemaal herbiciden te zijn of hun afbraakproducten, zoals glyfosaat en AMPA. Zes van de elf meest aangetroffen metabolieten of bijbehorende moederstoffen waren reeds verboden.

Stoffen waarbij sprake is van overschrijding van de norm (rood) en normbenadering vanaf 75 procent (geel)
 Swartjes FA, van der Linden AMA, van der Aa NGFM. RIVM Rapport 2016-0083, 2016

De kwaliteit van oppervlaktewater en grondwater als bron van drinkwaterproductie staat grotendeels onder invloed van bestrijdingsmiddelen, medicijnresten en industriële stoffen. Dit heeft geleid tot overschrijding van signaleringswaarden of kwaliteitsnormen, waardoor niet altijd wordt voldaan aan de kwaliteitsvereisten voor een gezonde status van drinkwaterbronnen. Daarnaast vindt men aanwijzingen dat sporen van industriële stoffen, (dier)geneesmiddelen en opkomende stoffen, zoals PFAS, synthetische drugs en microplastics, op steeds grotere schaal in het grondwater voorkomen. Door de aanhoudende en breder wordende milieubelasting raakt het grondwater op steeds grotere diepte met steeds meer stoffen verontreinigd. In de nabije toekomst wordt verwacht dat verontreinigingen in steeds meer grondwaterwinningen zullen worden aangetroffen, wat gaat leiden tot een gestage, langdurige en mogelijk onomkeerbare verslechtering van de grondwaterkwaliteit. Dit brengt drinkwaterbedrijven tot het uitgangspunt dat, naast het verplaatsen van waterwinningsbronnen,  het verhogen van de zuiveringsinspanning een reële optie is om in de nabije toekomst met onvoldoende (drink)waterkwaliteit om te kunnen gaan. Het eigenhandig toepassen van extra zuiveringsinspanning van de eigen drinkwatervoorziening is daarom een tijdige en directe wijze van handelen die nu alvast kan zorgen voor een betere drinkwaterkwaliteit in het eigen huishouden.