Onlineovervågning og system for tidlig varsling af bakterieforurening i offentligt overfladevand i Breda, Nederlandene

I de seneste år har flere EU-lande oplevet varmere somre end normalt, samtidig med at kraftige regnskyl om sommeren har hærget flere områder (f.eks. har det ført til oversvømmelser i Tyskland og Belgien i juli 2021, i Slovenien i august 2023 og i Grækenland, Bulgarien og Tyrkiet i september 2023). Under hedebølger strømmer folk til søer, flodbredder og andet overfladevand for at køle af. Hyppigere og mere intense ekstreme nedbørshændelser og oversvømmelser som følge af klimaændringer kan overløbe kloakker og infrastrukturer såsom drikkevands- og spildevandsbehandlingssystemer. Overbelastning af vandindvindings- og spildevandsinfrastruktur tvinger urenset vand og spildevand ind i offentlige vandsystemer, der påvirker drikkevand eller rekreative områder. Dette kan udsætte offentligheden for skadelige mikroorganismer, som udgør en sundhedsrisiko for gastrointestinale sygdomme, kløe eller andre sygdomme. Det er vigtigt hurtigt at opdage fækal forurening (ved tilstedeværelsen af enterokokker og toksinproducerende E. coli-bakterier), hvilket er en stærk indikation af den mulige tilstedeværelse af flere patogener (herunder vira, bakterier, parasitter), og informere offentligheden om, hvorvidt det er sikkert at svømme i bestemte områder.

I Breda søger folk køling på varme sommerdage i nærheden af kommunens overfladevand (såsom De Singel-kanalerne, Waterakkers eller Belcrum Beach), som ikke må blive officielt badevand på grund af nærheden af kloakoverløb og landbrugsproduktionsjord. Myndigheden i Breda er imidlertid ansvarlig for folkesundheden og har til formål at informere offentligheden om vandkvaliteten i overfladevand på en pålidelig og effektiv måde.

Mikrobiologiske metoder til vurdering af vandkvaliteten har længe været baseret på indsamling af prøver og kvantificering af mikroorganismerne fra en prøve af kultur. I betragtning af den lave prøveudtagningshyppighed (1x/uge) og den lange prøvebehandlingstid kan folk allerede have været udsat for forurenet vand og være blevet smittet på det tidspunkt, hvor resultaterne foreligger. Alternativt kan en forebyggende begrænsning af adgangen til potentielt forurenet rekreativt vand, mens man venter på prøvetagningsresultater, unødigt hindre offentligheden i at køle.

Det overordnede mål med online enzymovervågning og tidlig varsling i Breda er at overvåge den mikrobiologiske vandkvalitet i det åbne vand og afbøde negative sundhedsvirkninger som følge af forringet vandkvalitet. Mere specifikt omfatter dette:

• Forbedring, fremskyndelse og mulighed for hyppigere påvisning af hændelser, der forringer den mikrobiologiske vandkvalitet
• Reduktion af tiden mellem kontaminering og reaktion.
• Informere/varsle offentlige myndigheder og offentligheden om vandkvalitet og restriktive foranstaltninger.
  
  
  
  

Byen Breda deler ajourførte oplysninger om vandkvaliteten af dens overfladevand, der ofte bruges af offentligheden til rekreation. Kort viser trafiklysoplysninger baseret på badevandskvalitetsstandarderne i badevandsdirektivet, dvs. grønt for vandkvalitet, der opfylder standarderne i officielt badevand[1]. orange for vandkvalitet, der opfylder normerne for ikke-officielt badevand rød for overfladevandskvalitet under standarderne, hvilket udgør en sundhedsrisiko. For at muliggøre en hurtig og effektiv vurdering af vandkvaliteten anvender byen Breda et online enzymovervågningssystem, BACTcontrol[2]. Det giver mulighed for tidlig påvisning af forringelse af vandets mikrobiologiske kvalitet, hvilket muliggør forebyggende foranstaltninger og tidlige advarsler for at opretholde vandets mikrobiologiske kvalitet og beskytte folkesundheden.

BACTcontrol-sensoren tager løbende prøver i vandet og analyserer dem på stedet for tilstedeværelsen og aktiviteten af specifikke enzymer af E. coli , coliforme bakterier, enterokokker og bakterier generelt som en indikator for tilstedeværelsen af bakteriel forurening. Systemet overfører de målte data online til en dataplatform, hvor de lokale myndigheder kan konsultere, gennemgå og oversætte oplysningerne. Hvis tærskelkoncentrationerne overskrides, udveksles advarselsmeddelelser og ændrede trafiklysoplysninger med offentligheden via et offentligt websted. Hvis de mikrobielle koncentrationer igen reduceres og opfylder badevandskvalitetskravene, giver systemet mulighed for en hurtig fjernelse af advarselsmeddelelsen til offentligheden. Fysisk vandprøvetagning og laboratorie- eller mobilanalyse supplerer det online enzymovervågningssystem, efter at sidstnævnte har givet en advarsel med henblik på yderligere undersøgelse og evaluering af forureningen.

[1] Da der ikke er overfladevand, der får lov til at blive officielt badevand i byen, er det grønne lys ikke tildelt i Breda.

[2] Fremstillet af microLAN, Holland

Gennemførelsen af systemet til overvågning af vandkvaliteten og tidlig varsling involverer flere interessenter, herunder offentlige myndigheder inden for vandforvaltning, folkesundhed og fritidsaktiviteter, lokale (dvs. på byniveau) og nationale tilsynsmyndigheder samt interessenter inden for forskning og den private sektor. Den regionale vandmyndighed (Waterschap Brabantse Delta) er i samarbejde med Aquon ansvarlig for dataindsamling, mens byen Breda fokuserer på databehandling og videregivelse af data. Mens BACTcontrol-teknologien blev udviklet af den private virksomhed microLAN og måleplanen af den private virksomhed Partners4Urbanwater, bidrog inddragelsen af vandforvaltnings- og folkesundhedsmyndigheder i byen Breda[1] til en vellykket udvikling og gennemførelse af det integrerede operationelle system.

[1] Systemet blev også implementeret og testet i andre byer, herunder Amsterdam (Nederlandene)

BACTcontrol-systemet giver mulighed for hurtig analyse (1-2 timer) og kræver begrænset manuelt arbejde, som kan udføres på prøveudtagningsstedet i modsætning til konventionelle mikrobiologiske metoder, der kræver laboratoriedyrkede kulturer (24-48 timer). Dette resulterer i advarsler i næsten realtid i tilfælde af kontaminering, hvilket bidrager til forebyggelse af sundhedsrisici.

Systemet koster ca. 85 000 EUR om året. Dette omfatter de årlige omkostninger til drift af BactControl-sensoren mellem maj og september (badesæsonen) på ca. 30 000 EUR. Den krævede laboratorieprøveudtagning og -analyse for mikrobiologisk kontaminering, der supplerer de in situ-enzymatiske målinger, koster ca. 20 000 EUR om året. De årlige omkostninger til forvaltning af det offentlige websted med advarselsmeddelelser og oplysninger om vandkvalitet beløber sig til 10 000 EUR, mens der skal afsættes yderligere 25 000 EUR til dataanalyse, politikopfølgning og arbejdsinstrukser.

På makroniveau forhindrer hastigheden og tilgængeligheden af onlineovervågning og tidlig varsling om bakteriel forurening i offentlige farvande betydelige sociale og miljømæssige omkostninger ved at beskytte folkesundheden mod vandbårne sygdomme. Onlineovervågningssystemet giver de offentlige myndigheder løbende indsigt i overfladevandets vandkvalitet, hvilket giver dem mulighed for at udsende rettidige meddelelser om opvarmning. Klimaændringerne forventes at øge hyppigheden af hændelser, der går ud over overfladevandets kvalitet, så offentlige sundhedsmyndigheder, vandforsyningsselskaber, kommuner og rekreative forvaltere kan forhindre betydelige sociale og miljømæssige omkostninger ved at være forberedt på hurtigt at opdage mikrobiologiske risici og reagere på vandkvalitetsproblemer.

Eksisterende lovgivning som f.eks. det europæiske badevandsdirektiv regulerer vandkvaliteten i rekreative vandområder. Da online enzymovervågning er en teknologi under udvikling, er den i øjeblikket ikke reguleret eller påkrævet i henhold til de eksisterende lovgivningsmæssige rammer for badevand.

Afslutning af test og validering af enzymovervågnings- og varslingssystemet tager flere måneder.

I fremtiden vil onlineovervågnings- og varslingssystemet fortsat være yderst relevant for interessenter, der er involveret i vandforvaltning og folkesundhed. I betragtning af opvarmningen og den forventede stigning i oversvømmelserne vil de myndigheder, der er ansvarlige for forvaltningen af overfladevandets kvalitet, i stigende grad være afhængige af overvågningsværktøjer til håndtering af mikrobiologisk kontaminering og systemer til tidlig varsling for at beskytte menneskers sundhed. Helt specifikt er BACTcontrol-sensoren udviklet til at kræve begrænset vedligeholdelse og fungere uden opsyn i flere måneder. Den tilhørende portal, der udsender et tidligt varslingssystem til offentligheden, kræver regelmæssige opdateringer.

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