DNA-detectie van blauwalg voor snellere en gemakkelijkere zwemwater metingen

Tijdens warme zomerdagen kunnen we een frisse duik wel waarderen. Maar is de lokale zwemvijver wel zo fris? Om dat te controleren voert Intertek regelmatig metingen uit op veel zwemplekken in Nederland. Onderzoekers van het bedrijf hebben in samenwerking met het KWR Watercycle Research Insititute een nieuwe manier ontwikkeld om water sneller te testen op de aanwezigheid van mogelijk giftige blauwalgsoorten, zodat snel bekend is of we er veilig in kunnen duiken.

1 augustus 2014

Nederland kent ongeveer 700 officiële zwemplekken, aangewezen door de provincies. Over het algemeen is de kwaliteit van het water op deze plekken goed, maar soms gelden er waarschuwingen of zwemverboden. Dergelijke maatregelen kunnen het gevolg zijn van gevaarlijke situaties als stromingen of slechte zwemwaterkwaliteit. Laatstgenoemde is in Europa gebaseerd op de aanwezigheid van fecale verontreiniging en in zoete oppervlaktewateren (zoals meren, plassen en rivieren) ook op aanwezigheid van blauwalgen. Bij hoge temperaturen kunnen bacteriën in het water beter overleven of zich snel vermeerderen, waardoor je ziektes kunt oplopen als je dat water binnen krijgt. Blauwalg en andere bacteriën, maar ook afval zoals plastic en glas kunnen de pret bederven.

Blauwgroene stinklaag

Daarom zijn er tijdens het zwemseizoen, van 1 mei tot en met 1 oktober, controles van het zwemwater. Het bedrijf Intertek voert deze controles minimaal elke veertien dagen uit voor een groot deel van de zwemgelegenheden. Cyanobacteriën, in de volksmond blauwalg genoemd, horen van nature thuis in oppervlaktewater. Ze komen daar in de zomer soms in grote getale voor, want watertemperaturen boven de 25 Celsius en een rijke voedingsstofvoorziening zorgen voor een razend groeitempo van dergelijke bacteriën. Zeker op windstille dagen of in windstille hoeken van vijvers en plassen kunnen de blauwalgen massaal naar het wateroppervlak drijven. Er ontstaat dan een blauwgroene laag op het water die, wanneer de cellen gaan afsterven, behoorlijk kan stinken.

blauwalg, zwemwater, vijver, verontreiniging, bacteriën, zwemmen — In de zomer komen blauwalgen soms tot bloei wanneer het lange tijd warm is. Dit uit zich als een groenblauwe laag aan het oppervlak van het water, en na een tijd komt er ook stank vrij.
KWR

Snellere detectie

Voor het controleren van zwemwater op blauwalg werkte Intertek samen met het KWR Watercycle Research Institute aan een nieuwe methode, waarbij de DNA techniek qPCR werd toegepast: kwantitatieve polymerase chain reaction. Met de techniek kun je aan de hand van de hoeveelheid blauwalgen DNA in het water bepalen hoeveel er van de bacterie aanwezig is. Bij verdachte omstandigheden wordt water over het algemeen geanalyseerd met de microscoop.

Dit is zeer specialistisch en arbeidsintensief werk, want blauwalgsoorten verschillen soms weinig van elkaar en zijn daarom moeilijk te herkennen, benadrukt ook Fons van der Linden, business consultant van Intertek: “Niet alle soorten zijn ook giftig, wat het extra lastig maakt het juiste besluit te nemen via microscopie.” Van der Linden werkte nauw samen voor de nieuwe detectiemethode met onder andere Edwin Kardinaal van het KWR.

Kwantitatieve PCR (qPCR)

Hoe kun je via het DNA van een bacterie, de hoeveelheid bacteriën in een monster achterhalen? Door een specifiek stuk DNA van de bacterie te vermenigvuldigen totdat het meetbaar is, en dit moment vervolgens terug te rekenen naar de beginhoeveelheid.

Het proces begint met het openmaken van de bacteriën, zodat hun DNA vrijkomt. Enzymen (polymerase) vermeerderen door gecontroleerde temperatuurwisselingen (cycli) een stukje van het DNA van de bacterie vervolgens heel vaak. Hiervoor hebben de enzymen een ‘opstapje’ nodig, die aan een stukje DNA van de bacterie kan hechten: een primer. De primer moet echter alleen aan het DNA van het organisme (zoals een blauwalgensoort) hechten die je wilt meten, en daarom is het nodig om informatie te hebben over het DNA van de bacterie. Je kunt dan primers maken die alleen aan dat DNA hechten, zodat alleen daarvan nieuwe stukjes worden geproduceerd.

De productie van de nieuwe stukjes kun je continu (real time) bijhouden. Hiervoor zijn verschillende technieken mogelijk, maar over het algemeen gebeurt dit door chemicaliën toe te voegen die een lichtsignaal afgeven. In het blauwalgonderzoek wordt gebruik gemaakt van zogenaamde probes. Dat zijn stukjes DNA waar labels aan zitten, die eveneens hechten op het te vermenigvuldigen DNA. Enzymen scheiden tijdens de cycli de labels van de stukjes DNA waarna ze waarneembaar zijn. Dit is in het begin nog te weinig om te meten, maar na een tijdje (een x aantal temperatuurcycli) ontstaat een omslagpunt waarop het signaal meetbaar is. Bij welke cyclus dat gebeurt, is afhankelijk van de beginhoeveelheid DNA en dus van de beginhoeveelheid bacteriën. Door de cyclus van omslag te vergelijken met de omslagcyclus van bekende DNA hoeveelheden kun je zo achterhalen hoeveel bacteriën er in je monster zitten!

Zomer, zwemmeer, zwemmen, zomerdrukte, strand, water — Jonge kinderen zijn extra vatbaar voor de effecten van blauwalg, omdat zij vaak meer water binnen krijgen tijdens het zwemmen dan volwassenen.
Flickr, visueelamusement

Afgelopen zwemseizoen zijn er meer dan 300 watermonsters gemeten met zowel qPCR als met de microscoop. qPCR bleek daarbij gebruiksvriendelijker en sneller dan microscooptellingen; de resultaten van de twee methoden waren vergelijkbaar, vertelt van der Linden: ‘’De snelheid is met name van belang bij een verdachte uitslag van een eerste routinemeting. Er moet dan snel bevestigd kunnen worden of er daadwerkelijk een mogelijk gevaarlijke situatie op een zwemwaterlocatie bestaat. Aansluitend informeert Intertek instanties met de bevoegdheid om de zwemplekken te sluiten, in Nederland zijn dat de provincies.’’

Verlamming

Sinds het huidige zwemseizoen worden alle watermonsters waarin mogelijk giftige blauwalgen voorkomen bij Intertek alleen nog met qPCR gemeten, en is er tevens een nieuwe blauwalgsoort toegevoegd aan het testarsenaal. Nu kan de complete set aan mogelijk giftige soorten, zoals die die zijn opgenomen in het Blauwalgenprotocol 2012, gemeten worden. Van der Linden: ‘’Dit protocol beschrijft naast de gevaarlijke soorten tot in detail hoe watermonsters genomen dienen te worden, hoe het transport van de monsters plaats moet vinden, hoe blauwalgenbiomassa dan wel de giftige stoffen gemeten moeten worden en bij wie je terecht kan voor het uitvoeren van dergelijke analyses.’’

cyanobacterie, blauwalg, microscoop, — De laatste van de vijf blauwalgsoorten uit het Blauwalgenprotocol, Woronichinia, kan nu ook gemeten worden met qPCR. Deze soort komt vooral voor in stadswateren en is gevaarlijk voor o.a. honden. Onderzoek naar deze soort was moeilijker omdat hij alleen in vrij specifieke omstandigheden kan leven, en daardoor weinig voorkomt in de natuur en ook moeilijk te kweken is in het laboratorium.
KWR

‘’Blauwalgen verschillen onder andere van elkaar door de toxines die ze uitscheiden,’’ gaat van der Linden verder. ‘’Dit zijn de gifstoffen die in de cel aangemaakt worden en in het water terechtkomen als de bacteriën afsterven. Na het inslikken van de cyanobacteriecellen en dus de toxines kun je ziek worden. Wat de precieze gevolgen zijn ligt aan de hoeveelheid en het soort toxine dat je binnenkrijgt. Het varieert van hele algemene symptomen als maag- en darmklachten, huidirritaties en koorts, tot de dood als gevolg van de verlammende effecten van de toxines.’’

Hou de borden in de gaten!

Naast de qPCR metingen van blauwalg wordt er door derden eveneens gekeken naar het biovolume, vertelt van der Linden: ‘’Dat is het aantal blauwalgencellen per liter, vermenigvuldigd met de gemiddelde grootte van die cellen. Dit is een betrouwbare indicatie voor de hoeveelheid blauwalgenbiomassa in het water en daarmee een indicatie van de hoeveelheid mogelijke gifstoffen. Deze informatie, al dan niet met een waarschuwing, geven we vervolgens aan de betreffende partij die het beleid uitvoert.‘’

Bord, waarschuwing, zwemmen, water, — Als je van plan bent om een duik te nemen in de vrije natuur, kijk dan goed of je borden kunt vinden met informatie over de veiligheid. Deze zijn altijd aanwezig bij officiële zwemplekken.
Flickr, Overdaforest

Bijna 90% van alle zwemplekken in Nederland voldoet inmiddels aan de wettelijke eisen, een behoorlijke verbetering ten opzichte van tien jaar geleden. Toen was nog minder dan de helft veilig genoeg. Maar volgens van der Linden kan het altijd nog voorkomen dat de zwemwaterkwaliteit tijdelijk verslechtert: ‘’Zeker bij warme en windstille periodes is er altijd een kans op verhoogde concentraties aan blauwalgen en de kans op drijflaagvorming.”

Wanneer de temperaturen dalen of er nieuw water bijkomt door bijvoorbeeld regen of zij-instroming van rivieren, kan de kwaliteit op een zwemwaterlocatie weer herstellen. Overigens benadrukt van der Linden dat bij elke officiële zwemwaterlocatie op informatieborden aangegeven staat waar je als zwemmer alert op moet zijn, en wat de zwemwaterkwaliteit van de locatie is. Wanneer dergelijke informatieborden afwezig zijn, betekent dit dat er geen reguliere metingen worden verricht en kun je er dus beter niet gaan zwemmen. Als tip geeft van der Linden daarom mee: ‘’Ga bij zomerse dagen altijd zwemmen bij officiële zwemwaterlocaties!’’

Voor actuele informatie over de zwemplekken in Nederland kun je ook terecht op de website zwemwater.nl. Daar is zelfs een app te vinden zodat je overal kunt nakijken of je veilig een bommetje kan maken.

Reageer