On-line monitorovací systém a systém včasného varování pro bakteriální kontaminaci veřejných povrchových vod v nizozemské Bredě

V posledních letech zažilo několik zemí EU teplejší léta než obvykle, zatímco silné letní srážky zpustošily několik oblastí (např. vedly k povodním v Německu a Belgii v červenci 2021, ve Slovinsku v srpnu 2023, v Řecku, Bulharsku a Turecku v září 2023). Během vln veder se lidé hrnou k jezerům, břehům řek a dalším povrchovým vodám, aby se ochladili. Častější a intenzivnější extrémní srážky a povodně vyvolané změnou klimatu mohou přetékat kanalizace a infrastruktury, jako jsou systémy pitné vody a čištění odpadních vod. Přetížení povodí a kanalizační infrastruktury nutí nevyčištěnou vodu a odpadní vody do veřejných vodovodních systémů, které ovlivňují pitnou vodu nebo rekreační oblasti. To může vystavit veřejnost škodlivým mikroorganismům, které představují zdravotní riziko gastrointestinálních onemocnění, svědění nebo jiných onemocnění. Je nezbytné rychle odhalit fekální znečištění (přítomností enterokoků a bakterií E. coli produkujících toxiny), což je silným ukazatelem možné přítomnosti několika patogenů (včetně virů, bakterií, parazitů) a informovat veřejnost o tom, zda je bezpečné plavat v určitých oblastech.

Ve městě Breda se lidé snaží ochladit během horkých letních dnů v blízkosti povrchových vod obce (jako jsou kanály De Singel, Waterakkers nebo pláž Belcrum), které se nesmějí stát oficiálními vodami ke koupání z důvodu blízkosti kanalizace a zemědělské produkce. Úřad Breda je však odpovědný za veřejné zdraví a jeho cílem je informovat veřejnost o kvalitě vody v povrchových vodách spolehlivým a účinným způsobem.

Mikrobiologické metody pro hodnocení kvality vody se již dlouho spoléhají na sběr vzorků a kvantifikaci mikroorganismů ze vzorku kultury. Vzhledem k nízké četnosti odběru vzorků (1x týdně) a dlouhé době zpracování vzorku mohou být lidé již vystaveni kontaminované vodě a infikováni v době, kdy jsou k dispozici výsledky. Alternativně může preventivní omezení přístupu k potenciálně kontaminované rekreační vodě při čekání na výsledky odběru vzorků zbytečně bránit veřejnosti v ochlazování.

Celkovým cílem on-line monitorování enzymů a včasného varování v Bredě je monitorovat mikrobiologickou kvalitu vody v otevřených vodách a zmírnit negativní dopady na zdraví v důsledku zhoršené kvality vody. Konkrétně to zahrnuje:

• zlepšení, urychlení a umožnění častějšího odhalování incidentů zhoršujících mikrobiologickou kvalitu vody;
• zkrácení doby mezi kontaminací a reakcí;
• Informování/upozorňování veřejných orgánů a veřejnosti o kvalitě vody a omezujících opatřeních.
  
  
  
  

Město Breda sdílí aktuální informace o kvalitě svých povrchových vod, které jsou často využívány veřejností k rekreaci. Mapy zobrazují informace semaforu založené na normách jakosti vod ke koupání podle směrnice o jakosti vod ke koupání, tj. zelené pro kvalitu vod splňující normy v úředních vodách ke koupání[1]; oranžová pro jakost vody splňující normy v neoficiálních vodách ke koupání; červená, pokud jde o kvalitu povrchových vod, která je nižší než normy, a představuje tudíž zdravotní riziko. Aby bylo možné rychle a účinně posoudit kvalitu vody, používá město Breda online systém monitorování enzymů BACTcontrol[2]. Umožňuje včasné zjištění zhoršení mikrobiologické kvality vody, umožňuje preventivní opatření a včasné varování s cílem zachovat mikrobiologickou kvalitu vody a chránit veřejné zdraví.

Senzor BACTcontrol nepřetržitě odebírá vzorky ve vodě a analyzuje je na místě na přítomnost a aktivitu specifických enzymů E. coli, koliformních bakterií, enterokoků a bakterií obecně jako indikátor přítomnosti bakteriální kontaminace. Systém přenáší naměřené údaje on-line na datovou platformu, kde mohou místní městské orgány informace konzultovat, přezkoumávat a překládat. Jsou-li prahové koncentrace překročeny, vyměňují se výstražná oznámení a informace o změně semaforu s veřejností prostřednictvím veřejných internetových stránek. Pokud se mikrobiální koncentrace sníží a znovu splní normy kvality vody ke koupání, systém umožňuje rychlé odstranění varovných zpráv pro veřejnost. Fyzický odběr vzorků vody a laboratorní nebo mobilní analýza doplňují on-line systém monitorování enzymů poté, co tento systém vydal varovnou zprávu pro další šetření a hodnocení kontaminace.

[1] Vzhledem k tomu, že ve městě nejsou žádné povrchové vody, které by se mohly stát oficiálními vodami ke koupání, není v Bredě přiděleno zelené světlo.

[2] Vyrobeno společností microLAN, Nizozemsko

Do provádění systému monitorování kvality vody a včasného varování je zapojeno několik zúčastněných stran, včetně veřejných orgánů v oblasti vodního hospodářství, veřejného zdraví a rekreace, místních (tj. na úrovni měst) a vnitrostátních regulačních orgánů, jakož i zúčastněné strany z oblasti výzkumu a soukromého sektoru. Za sběr údajů odpovídá regionální vodohospodářskýorgán (delta Waterschap Brabantse)ve spolupráci se společností Aquon, zatímco město Breda se zaměřuje na zpracování a zveřejňování údajů. Zatímco technologie BACTcontrol byla vyvinuta soukromou společností microLAN a plán měření soukromou společností Partners4Urbanwater, zapojení vodohospodářských a zdravotnických orgánů ve městě Breda[1] přispělo k úspěšnému vývoji a implementaci integrovaného operačního systému.

[1] Systém byl také implementován a testován v dalších městech, včetně Amsterdamu (Nizozemsko).

Systém BACTcontrol umožňuje rychlou analýzu (1-2 hodiny) a vyžaduje omezenou manuální práci, kterou lze provádět v místě odběru vzorků na rozdíl od konvenčních mikrobiologických metod vyžadujících laboratorní kultury (24-48 hodin). Výsledkem jsou téměř v reálném čase varovné zprávy v případě kontaminace, což přispívá k prevenci zdravotních rizik.

Náklady na systém se pohybují kolem 85 000 EUR ročně. To zahrnuje roční náklady na provoz senzoru BactControl od května do září (koupací sezóna) ve výši přibližně 30 000 EUR. Požadovaný laboratorní odběr vzorků a analýza mikrobiologické kontaminace doplňující enzymatická měření in situ stojí přibližně 20 000 EUR ročně. Roční náklady na správu veřejných internetových stránek s varovným sdělením a informacemi o kvalitě vody činí až 10 000 EUR, přičemž dalších 25 000 EUR musí být přiděleno na analýzu údajů, následná opatření v oblasti politiky a pracovní pokyny.

Na makroúrovni rychlost a dostupnost on-line monitorování a včasného varování před bakteriální kontaminací ve veřejných vodách brání významným sociálním a environmentálním nákladům tím, že chrání veřejné zdraví před nemocemi přenášenými vodou. On-line monitorovací systém poskytuje orgánům veřejné moci neustálý přehled o kvalitě povrchových vod, což jim umožňuje vydávat včasné zprávy o oteplování. Očekává se, že změna klimatu zvýší četnost incidentů ohrožujících kvalitu povrchových vod, takže orgány veřejného zdraví, vodohospodářské podniky, obce a správci rekreačních zařízení mohou zabránit významným sociálním a environmentálním nákladům tím, že budou připraveni rychle odhalit mikrobiologická rizika a reagovat na problémy s kvalitou vody.

Stávající právní předpisy, jako je evropská směrnice o vodách ke koupání, upravují kvalitu vody v rekreačních vodách. Vzhledem k tomu, že on-line monitorování enzymů je vyvíjející se technologií, není v současné době regulováno ani vyžadováno stávajícími regulačními rámci pro vody ke koupání.

Dokončení testování a validace systému monitorování enzymů a včasného varování trvá několik měsíců.

V budoucnu bude systém on-line monitorování a včasného varování i nadále velmi důležitý pro zúčastněné strany zapojené do vodohospodářství a veřejného zdraví. S ohledem na oteplování a předpokládaný nárůst povodní budou orgány odpovědné za řízení kvality povrchových vod stále více spoléhat na monitorovací nástroje pro řízení mikrobiologické kontaminace a systémy včasného varování za účelem ochrany lidského zdraví. Velmi specificky je senzor BACTcontrol vyvinut tak, aby vyžadoval omezenou údržbu a fungoval několik měsíců bez dozoru. Přidružený portál, který vydává systém včasného varování pro veřejnost, vyžaduje pravidelné aktualizace.

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