Log in

Klik hier om in te loggen


Wachtwoord vergeten?

Nog geen inlog? Registreer nu
Om misbruik van dit formulier door spamrobots te voorkomen, vragen wij u hier het controlewoord stowa in te vullen!

Hydrochip

Terug

STOWA, TNO, Vitens, Waternet en het Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier ontwikkelen samen de Hydrochip. Dit is een moleculaire technologie waarmee snel, betrouwbaar en kostenefficiënt de biodiversiteit en ecologische kwaliteit van oppervlaktewateren kunnen worden vastgesteld. Het vormt daarmee een aantrekkelijk alternatief voor de huidige biologische monitoringtechnieken. De Hydrochip kan de waterschappen en het Rijk enorm helpen bij het beheer en de beleidsvorming rondom oppervlaktewaterkwaliteit in het kader van Europese richtlijnen, zoals de Kaderrichtlijn Water en de Zwemwaterrichtlijn.

>Bekijk een korte film over de Hydrochip

Monitoring: basis voor ecologisch gezond water

Een goede oppervlaktewaterwaterkwaliteit is van essentieel belang voor gezonde aquatische ecosystemen, maar ook voor allerlei socio-economische functies van het water, zoals visserij, recreatie en drinkwaterproductie. De kwaliteit van het oppervlaktewater in Nederland staat op veel plaatsen echter onder druk. Onder meer door eutrofiëring, strakke waterpeilen en harde oeverbeschoeiingen. In het kader van de Europese Kaderrichtlijn Water (KRW) en de Zwemwaterrichtlijn moeten waterbeheerders de ecologische kwaliteit van de Nederlandse oppervlaktewateren monitoren. Deze monitoring vormt een belangrijke basis voor effectief en doelmatig beheer en onderhoud, en voor het nemen van de juiste herstelmaatregelen.

De klassieke waterkwaliteitsbeoordeling

De ecologische kwaliteit van het oppervlaktewater wordt gemonitord door het in kaart brengen van zogenoemde biologische kwaliteitselementen. Dit zijn vissen, macrofauna, water- en oeverplanten, fytoplankton en fytobenthos. Deze laatst genoemde groep zijn wieren en algen die vastgehecht zijn aan de bodem of andere structuren in een waterlichaam. In deze groep bevinden zich kiezelalgen, ook diatomeeën genoemd. Deze microscopisch kleine, eencellige algen reageren zeer gevoelig en relatief snel op veranderingen van de waterkwaliteit, zoals veranderde nutriëntenbelastingen.

Tot op heden vindt de analyse van kiezelalgen plaats door lichtmicroscopische analyse, waarna de aangetroffen soorten worden vertaald naar een ecologische kwaliteitswaarde. Deze klassieke aanpak kent echter een aantal nadelen. Het identificeren en interpreteren van de aangetroffen soorten is zeer specialistisch werk  en is bovendien zeer tijdrovend en daardoor kostbaar.

Met de Hydrochip kunnen waterkwaliteitsbeheerders snel, betrouwbaar en relatief goedkoop de kiezelalgenflora in oppervlaktewater bepalen om de ecologische kwaliteit te kunnen vaststellen. De chip levert informatie op over de aanwezige soorten en hij geeft een indicatie van de abundantie van deze soorten. De zo gecreëerde soortenlijst kan in een volgende stap vertaald worden naar een ecologische kwaliteitswaardering, bijvoorbeeld de belasting van het onderzochte water met nutriënten.

Hoe werkt de Hydrochip?

Via de Hydrochip krijgen waterbeheerders snel een betrouwbaar beeld van de kiezelalgensamenstelling in het water en daarmee van de nutriëntenbelasting. Op de chip wordt simpel gezegd het DNA (om precies te zijn het 18s-gen) van een aantal soorten ‘geplakt’. Bij aanwezigheid in het water vindt er een match plaats met het sample op de chip.

De chip kan in de toekomst mogelijk worden uitgebreid met het DNA van diverse andere algengroepen, zoals blauwalgen of groenalgen. Deze organismen zijn ook belangrijke indicatoren voor de toestand van de ecologische waterkwaliteit van bijvoorbeeld meren, rivieren en sloten. Mogelijk kan  de Hydrochip ook ingezet worden als nieuwe methode om snel inzicht te krijgen in de aanwezigheid en abundantie van toxine producerende blauwalgen, en de hiermee verbonden risico’s in bijvoorbeeld zwemwateren.

Het project

Van 2010 tot en met 2012 is het Hydrochipproject mede gefinancierd vanuit het innovatieprogramma Kaderrichtlijn Water, uitgevoerd door NL Innovatie in opdracht van het Ministerie van Infrastructuur en Milieu. STOWA, TNO, Vitens, Waternet en Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier ontwikkelden een prototype chip  specifiek ontwikkeld voor het monitoren van kiezelalgen. De chip is gevalideerd aan de hand van toetsing op 200 waterlocaties. Deze locaties representeren een groot deel van de KRW-watertypen. Alle watermonsters die op deze locaties zijn genomen, werden zowel op de klassieke microscopische manier als met de Hydrochip geanalyseerd. De uitkomsten en de daarop gebaseerde ecologische kwaliteitswaarderingen zijn met elkaar vergeleken om de kwaliteit van de chip te toetsen. Het rapport over deze ontwikkeling kunt u  vinden op de STOWA website.

In september 2012 is gestart met de verdere ontwikkeling en demonstratie van de Hydrochip, met hetzelfde consortium. Het huidige project vindt plaats binnen het EU Life+programma, het financieringsinstrument van de EU ter bevordering van het milieu. Binnen het EU Life Hydrochip project (LIFE 11 ENV/NL/788) wordt de Hydrochip over een periode van vier jaar verder ontwikkeld en praktijkgereed gemaakt. De Hydrochip kan aan het einde van dit project in routinematige watercontrolewerkzaamheden gebruikt worden en biedt dan een alternatief voor de huidige, arbeidsintensieve manier van controleren. Op deze manier is monitoring mogelijk die de basis vormt voor kostenefficiënt en effectief waterbeheer in het kader van de Europese Kaderrichtlijn Water (KRW) en de Zwemwaterrichtlijn.

Meer Informatie

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Nynke van Berkum van TNO, of met Tessa van der Wijngaart van STOWA.

Meer nieuws over De Hydrochip

1. Boekje over waterinnovaties in Nederland
Het Ministerie van I&M, Rijkswaterstaat en de Unie van Waterschappen hebben in 2014 een mooi boekje uitgebracht met een bloemlezing van waterinnovaties in Nederland, waaronder De Hydrochip. >Download een pdf van het boekje

2. Derde prijs voor Hydrochip bij Vernufteling 2014
De Hydrochip heeft op 19 maart j.l. de derde prijs in de wacht gesleept bij de uitreiking van De Vernufteling 2014, een jaarlijkse prijs voor het meest vindingrijke project van een ingenieursbureau. >Lees meer

3. Nominatie Hydrochip voor Waterinnovatieprijs 2013
Het project hydrochip werd in 2013 genomineerd voor de waterinnovatieprijs van de Unie van Waterschappen. >Lees meer

4. Hydrochip te zien in Micropia
In Micropia wordt de onzichtbare wereld van micro-organismen zichtbaar gemaakt voor een breed publiek. Het museum, onderdeel van Natura Artis Magistra in Amsterdam, is sinds 1 oktober 2014 te bezoeken. In de tentoonstelling is ook de Hydrochip te zien. >Lees meer

Projectupdate Hydrochip, 8 juni 2015

Van prototype naar versie 1.0

De methode waarbij specifieke diatomeeën werden geïsoleerd uit watermonsters en na behandeling op de chip geplaatst werden, wordt op dit moment niet meer toegepast. Naarmate je meer op zoek bent naar specifieke indicatieve soorten, vergt deze benadering een te grote inspanning. De benadering van mass sequencing van DNA is nu door TNO toegepast om de chip representatief te maken voor niet alleen eutrofe wateren, maar ook oligotrofe en mesotrofe wateren. Watermonsters uit oligotrofe en mesotrofe wateren zijn verzameld en DNA is geïsoleerd. Het gaat hierbij vooral om eencellige organismen in het water. De laboratoriumchip kan nu worden uitgebreid met DNA-sequenties van indicatieve organismen. Dit zijn niet enkel diatomeeën, zoals bij de eerdere benadering. De Hydrochip geeft informatie over de trofiegraad van het water, op basis van de gehele levensgemeenschap van eencellige organismen in het water.

Vitens start met het aanpassen van het prototype Hydrochip met de nieuw geselecteerde DNA sequenties. Deze versie van de Hydrochip zal de uiteindelijke versie worden. Vitens bekijkt of de chip goed toe te passen is voor het waterkwaliteitsbeheer en vergelijkt de resultaten die worden verkregen met de Hydrochip  met de resultaten uit microscopische tellingen van dezelfde watermonsters.

De Hydrochip die straks wordt ontwikkeld zal een snelle, relatief goedkope en betrouwbare indicatie kunnen geven van de trofiegraad op basis van de levensgemeenschap van micro-organismen in het water. Deze snelle analyse kan aanleiding geven voor een meer diepgaande analyse, bijvoorbeeld via microscopische tellingen.

Projectupdate, 28-11-2013

Van ‘mass sequencing’ tot praktijkchip (28-11-2013)

De werkzaamheden voor het verder ontwikkelen van de Hydrochip lopen goed door. TNO is bezig om het aantal soorten kiezelalgen op de chip uit te breiden, zodat een representatief beeld van de waterkwaliteit kan worden verkregen. TNO gebruikt hiervoor twee benaderingen. De eerste benadering gaat uit van het identificeren van specifieke soorten kiezelalgen door het gericht nemen van watermonsters. Van deze soorten wordt het DNA-profiel bepaald en deze wordt gebruikt voor op de chip. De andere benadering gebruikt zogenaamde ‘mass sequencing’, waarbij al het DNA van alle organismen in een watermonster in kaart wordt gebracht. Vervolgens kan gekeken worden of bepaalde organismen en dus DNA-volgordes indicatief zijn voor een trofiegraad (mate van voedselrijkdom) van het water.

Ondertussen is Vitens bezig om de prototype chip die TNO heeft ontwikkeld, om te zetten tot een chip die door waterschapslaboratoria in de praktijk kan worden ingezet. De werkstappen in het laboratorium worden uitgeprobeerd en geoptimaliseerd en vervolgens vastgelegd in protocollen. Een eerste conceptprotocol is ontwikkeld.