Онлайн система за мониторинг и ранно предупреждение за бактериално замърсяване в обществените повърхностни води в Бреда, Нидерландия

През последните години няколко държави от ЕС преживяха по-горещо от обичайното лято, като в същото време тежки летни валежи опустошиха няколко области (например, което доведе до наводнения в Германия и Белгия през юли 2021 г., в Словения през август 2023 г., в Гърция, България и Тюркие през септември 2023 г.). По време на горещите вълни хората се стичат към езера, речни брегове и други повърхностни води, за да се охладят. По-честите и интензивни екстремни валежи и наводнения, предизвикани от изменението на климата, могат да преливат канализационни системи и инфраструктури, като например системи за пречистване на питейни и отпадъчни води. Водосборните и канализационните инфраструктури принуждават непречистените води и отпадъчни води в обществените водни системи, засягащи питейната вода или зоните за отдих. Това може да изложи населението на вредни микроорганизми, които представляват риск за здравето от стомашно-чревни заболявания, сърбеж или други заболявания. От съществено значение е бързо да се открие фекално замърсяване (чрез наличието на ентерококи и бактерии, произвеждащи токсин), което е силна индикация за възможното наличие на няколко патогена (включително вируси, бактерии, паразити) и да се информира обществеността дали е безопасно да се плува в определени райони.

В Бреда хората търсят охлаждане през горещите летни дни в близост до повърхностните води на общината (като канали De Singel, Waterakkers или Belcrum Beach), които не могат да се превърнат в официални води за къпане поради близостта на канализационни преливания и земеделска земя за производство. Органът на Бреда обаче отговаря за общественото здраве и има за цел да информира обществеността за качеството на водите в повърхностните води по надежден и ефективен начин.

Микробиологичните методи за оценка на качеството на водата отдавна разчитат на събирането на проби и количественото определяне на микроорганизмите от проба от култура. Като се има предвид ниската честота на вземане на проби (1x/седмично) и дългото време за обработка на пробите, хората може вече да са били изложени на замърсена вода и да са били заразени до момента, в който резултатите са налице. Като алтернатива, превантивното ограничаване на достъпа до потенциално замърсена вода за отдих, докато се изчакват резултатите от вземането на проби, може ненужно да попречи на гражданите да се охлаждат.

Общата цел на онлайн мониторинга на ензимите и ранното предупреждение в Бреда е да се наблюдава микробиологичното качество на водата в откритите води и да се смекчат отрицателните последици за здравето, дължащи се на влошеното качество на водата. По-конкретно, това включва:

• Подобряване, ускоряване и осигуряване на възможност за по-често откриване на инциденти, които нарушават микробиологичното качество на водата;
• Намаляване на времето между замърсяването и реакцията;
• Информиране/обявяване на публични органи и обществеността относно качеството на водите и ограничителните мерки.
  
  
  
  

Град Бреда споделя актуална информация за качеството на водата в повърхностните си води, които често се използват от обществеността за отдих. Карти визуализират информацията за светофара въз основа на стандартите за качество на водите за къпане от Директивата за качеството на водите за къпане, т.е. зелена за качеството на водите, отговарящи на стандартите в официалните води за къпане[1]; оранжево за качество на водите, което отговаря на стандартите в неофициални води за къпане; червено за качеството на повърхностните води под стандартите, което представлява риск за здравето. За да даде възможност за бърза и ефективна оценка на качеството на водата, град Бреда използва онлайн система за мониторинг на ензимите BACTcontrol[2]. Тя позволява ранно откриване на влошаване на микробиологичното качество на водата, което дава възможност за превантивни действия и ранни предупреждения за поддържане на микробиологичното качество на водата и за опазване на общественото здраве.

Сензорът BACTcontrol непрекъснато взема проби във водата и ги анализира на място за наличието и активността на специфични ензими на E.coli, колиформи, ентерококи и бактерии като цяло, като индикатор за наличието на бактериално замърсяване. Системата предава измерените данни онлайн на платформа за данни, където местните градски власти могат да правят справки, да преглеждат и превеждат информацията. Ако праговите концентрации са надвишени, предупрежденията и информацията за променената светофарна светлина се обменят с обществеността чрез публичен уебсайт. Ако микробните концентрации намаляват и отново отговарят на стандартите за качество на водите за къпане, системата позволява бързо премахване на предупредителното съобщение до обществеността. Физическото вземане на проби от вода и лабораторният или мобилният анализ допълват онлайн системата за мониторинг на ензимите, след като последната е изпратила предупредително съобщение за по-нататъшно проучване и оценка на замърсяването.

[1] Тъй като няма повърхностни води, на които е позволено да станат официални води за къпане в града, зелената светлина не се определя в Бреда.

[2] Произведено от Microlan, Холандия

Прилагането на системата за мониторинг на качеството на водите и ранно предупреждение включва няколко заинтересовани страни, включително публични органи в областта на управлението на водите, общественото здраве и отдиха, местните (т.е. на градско равнище) и националните регулаторни органи, както и заинтересованите страни в областта на научните изследвания и частния сектор. Регионалният орган по водите (waterschap Brabantse Delta) в сътрудничество с Aquon отговаря за събирането на данни, докато град Бреда се съсредоточава върху обработката и разкриването на данни. Докато технологията BACTcontrol е разработена от частната компания Microlan и планът за измерване от частната компания Partners4Urbanwater, ангажирането на органите за управление на водите и общественото здравеопазване в град Бреда[1] допринесе за успешното развитие и внедряване на интегралната оперативна система.

[1] Системата е внедрена и тествана и в други градове, включително Амстердам (Холандия).

Системата BACTcontrol позволява бърз анализ (1—2 часа) и изисква ограничена ръчна работа, която може да се извършва на мястото за вземане на проби, за разлика от конвенционалните микробиологични методи, изискващи лабораторно отглеждани култури (24—48 часа). Това води до почти в реално време предупредителни съобщения в случай на замърсяване, което допринася за предотвратяване на рисковете за здравето.

Системата струва около 85 000 EUR годишно. Това включва годишните разходи за експлоатация на датчика BACTcontrol между май и септември (сезон за къпане) в размер на около 30 000 EUR. Необходимите лабораторни проби и анализи за микробиологично замърсяване, допълващи ензимните измервания in-situ, струват около 20 000 EUR годишно. Годишните разходи за управление на публичния уебсайт с предупредително съобщение и информация за качеството на водата възлизат на 10 000 EUR, а други 25 000 EUR трябва да бъдат разпределени за анализ на данни, последващи действия във връзка с политиките и инструкции за работа.

На макроравнище бързината и достъпността на онлайн мониторинга и ранното предупреждение за бактериално замърсяване в обществените води предотвратяват значителни социални и екологични разходи чрез защита на общественото здраве от болести, пренасяни по вода. Онлайн системата за мониторинг предоставя на публичните органи непрекъсната информация за качеството на водите на повърхностните води, което им позволява да отправят навременни съобщения за затопляне. Очаква се изменението на климата да увеличи честотата на инцидентите, които застрашават качеството на повърхностните води, така че органите за обществено здравеопазване, водоснабдителните предприятия, общините и управителите на съоръжения за отдих могат да предотвратят значителни социални и екологични разходи, като са готови бързо да откриват микробиологични рискове и да реагират на проблеми, свързани с качеството на водата.

Съществуващото законодателство, като например Европейската директива за водите за къпане, регулира качеството на водата във водите за отдих. Тъй като онлайн мониторингът на ензимите е развиваща се технология, понастоящем той не се регулира, нито се изисква съгласно съществуващите регулаторни рамки за водите за къпане.

Завършването на изпитването и валидирането на системата за наблюдение на ензимите и ранно предупреждение отнема няколко месеца.

В бъдеще системата за онлайн мониторинг и ранно предупреждение ще продължи да бъде от голямо значение за заинтересованите страни, участващи в управлението на водите и общественото здраве. Като се има предвид затоплянето и прогнозираното увеличение на наводненията, органите, отговарящи за управлението на качеството на повърхностните води, все повече ще разчитат на инструменти за мониторинг за управление на микробиологичното замърсяване и системите за ранно предупреждение с цел опазване на човешкото здраве. Много по-конкретно, сензорът BACTcontrol е разработен така, че да изисква ограничена поддръжка и да функционира без надзор в продължение на няколко месеца. Свързаният портал, който издава система за ранно предупреждение за обществеността, изисква редовни актуализации.

Bas Hoefeijzers, adviseur stedelijk water- en klimaatadaptatiebeleid, baj.hoefeijzers@breda.nl

Jeroen Langeveld, Consultant at Partners4UrbanWater, Jeroen.langeveld@urbanwater.nl

Joep Appels and Jesse Smit, microLAN, joep.appels@microlan.nl, jesse.smit@microlan.nl