Verkkoseuranta- ja ennakkovaroitusjärjestelmä bakteerien aiheuttaman saastumisen havaitsemiseksi julkisissa pintavesissä Bredassa Alankomaissa

Viime vuosina useissa EU-maissa kesät ovat olleet tavanomaista lämpimämpiä, ja samaan aikaan rankkasateet ovat tuhonneet useita alueita (esim. tulvat Saksassa ja Belgiassa heinäkuussa 2021, Sloveniassa elokuussa 2023, Kreikassa, Bulgariassa ja Turkissa syyskuussa 2023). Helleaaltojen aikana ihmiset kerääntyvät järviin, jokien rannoille ja muihin pintavesiin jäähtymään. Ilmastonmuutoksen aiheuttamat yhä useammin toistuvat ja voimakkaammat äärimmäiset sademäärät ja tulvat voivat ylikuormittaa viemäreitä ja infrastruktuureja, kuten juoma- ja jätevedenkäsittelyjärjestelmiä. Vedenotto- ja viemäri-infrastruktuurin ruuhkautuminen pakottaa käsittelemättömän veden ja jäteveden julkisiin vesijärjestelmiin, jotka vaikuttavat juomaveteen tai virkistysalueisiin. Tämä voi altistaa väestön haitallisille mikro-organismeille, jotka aiheuttavat ruoansulatuskanavan sairauksien, kutinan tai muiden sairauksien terveysriskin. On olennaisen tärkeää havaita nopeasti ulosteen pilaantuminen (sisältäen enterokokkeja ja toksiinia tuottavia E. coli -bakteereja), joka on vahva osoitus useiden patogeenien (kuten virusten, bakteerien ja loisten) mahdollisesta esiintymisestä, ja tiedottaa yleisölle, onko tietyillä alueilla turvallista uida.

Bredassa ihmiset etsivät jäähdytystä kuumina kesäpäivinä lähellä kunnan pintavesiä (kuten De Singelin kanavat, Waterakkers tai Belcrum Beach), joista ei saa tulla virallisia uimavesiä viemärien ylivuotojen ja maataloustuotantomaan läheisyyden vuoksi. Bredan viranomainen on kuitenkin vastuussa kansanterveydestä, ja sen tavoitteena on tiedottaa yleisölle pintavesien veden laadusta luotettavalla ja tehokkaalla tavalla.

Mikrobiologiset menetelmät veden laadun arvioimiseksi ovat jo pitkään perustuneet näytteiden keräämiseen ja mikro-organismien kvantifiointiin viljelynäytteestä. Koska näytteenottotiheys on pieni (1x/viikko) ja näytteen käsittelyaika on pitkä, ihmiset ovat saattaneet jo altistua saastuneelle vedelle ja saada tartunnan siihen mennessä, kun tulokset ovat saatavilla. Vaihtoehtoisesti mahdollisesti saastuneen virkistysveden saannin ehkäiseminen näytteenottotuloksia odotettaessa voi tarpeettomasti estää yleisöä jäähtymästä.

Entsyymien online-seurannan ja varhaisvaroitusten yleisenä tavoitteena Bredassa on seurata avovesiensä mikrobiologista vedenlaatua ja lieventää huonontuneesta vedenlaadusta johtuvia kielteisiä terveysvaikutuksia. Täsmällisemmin sanottuna tähän sisältyvät seuraavat:

• Parannetaan, nopeutetaan ja mahdollistetaan mikrobiologista veden laatua heikentävien tapahtumien havaitseminen useammin.
• Vähentää kontaminaation ja vasteen välistä aikaa;
• Viranomaisille ja yleisölle tiedottaminen/hälyttäminen veden laadusta ja rajoittavista toimenpiteistä.
  
  
  
  

Bredan kaupunki jakaa ajantasaista tietoa sen pintavesien vedenlaadusta, jota yleisö käyttää usein virkistyskäyttöön. Kartat havainnollistavat liikennevalotietoja, jotka perustuvat uimaveden laatua koskevaan direktiiviin sisältyviin uimaveden laatunormeihin eli virallisissa uimavesissä [1] normit täyttävän veden laadun kannalta vihreisiintietoihin. oranssi, kun kyseessä on epävirallisten uimavesien laatuvaatimukset täyttävä vesi; punainen, jos pintaveden laatu alittaa vaatimukset, mikä aiheuttaa terveysriskin. Veden laadun nopean ja tehokkaan arvioinnin mahdollistamiseksi Bredan kaupunki käyttää verkossa toimivaa entsyymien seurantajärjestelmää, BACTcontrolia[2]. Se mahdollistaa veden mikrobiologisen laadun heikkenemisen varhaisen havaitsemisen ja mahdollistaa ennaltaehkäisevät toimet ja varhaisvaroitukset veden mikrobiologisen laadun ylläpitämiseksi ja kansanterveyden suojelemiseksi.

BACTcontrol-anturi ottaa jatkuvasti näytteitä vedestä ja analysoi niitä paikan päällä tiettyjen E. coli -entsyymien, koliformisten entsyymien, enterokokkien ja yleensä bakteerien läsnäolon ja aktiivisuuden osoittamiseksi bakteerikontaminaation esiintymisestä. Järjestelmä siirtää mitatut tiedot verkossa tietoalustalle, jossa paikalliset kaupunkiviranomaiset voivat tutustua tietoihin, tarkastella niitä ja kääntää ne. Jos raja-arvot ylittyvät, varoitusilmoitukset ja muuttuneet liikennevalotiedot vaihdetaan yleisön kanssa julkisen verkkosivuston kautta. Jos mikrobipitoisuudet laskevat ja täyttävät jälleen uimaveden laatuvaatimukset, järjestelmä mahdollistaa yleisölle suunnatun varoitusviestin nopean poistamisen. Fyysinen vesinäytteenotto ja laboratorio- tai mobiilianalyysi täydentävät verkossa toimivaa entsyymien seurantajärjestelmää sen jälkeen, kun se on antanut varoitusviestin kontaminaation lisätutkimuksia ja arviointia varten.

[1] Koska kaupungissa ei ole pintavesiä, joista saisi tulla virallisia uimavesiä, Bredassa ei anneta vihreää valoa.

[2] Valmistaja microLAN, Alankomaat

Veden laadun seuranta- ja varhaisvaroitusjärjestelmän täytäntöönpanoon osallistuu useita sidosryhmiä, kuten vesihuoltoon, kansanterveyteen ja virkistykseen liittyviä viranomaisia, paikallisia (eli kaupunkitason) ja kansallisia sääntelyviranomaisia sekä tutkimuksen ja yksityisen sektorin sidosryhmiä. Tietojen keruusta vastaa alueellinen vesiviranomainen (Waterschap Brabantse Delta) yhteistyössä Aquonin kanssa, kun taas Bredan kaupunki keskittyy tietojen käsittelyyn ja luovuttamiseen. BACTcontrol-teknologian kehitti yksityinen yritys microLAN ja mittaussuunnitelman yksityinen yritys Partners4Urbanwater, mutta Bredan kaupungin vesihuolto- ja kansanterveysviranomaisten osallistuminen[1] edisti integroidun toimintajärjestelmän onnistunutta kehittämistä ja toteuttamista.

[1] Järjestelmä otettiin käyttöön ja sitä testattiin myös muissa kaupungeissa, kuten Amsterdamissa (Alankomaat).

BACTcontrol-järjestelmä mahdollistaa nopean analyysin (1-2 tuntia) ja vaatii rajoitettua manuaalista työtä, joka voidaan suorittaa näytteenottopaikassa toisin kuin perinteiset mikrobiologiset menetelmät, jotka edellyttävät laboratoriossa kasvatettuja viljelmiä (24-48 tuntia). Tämä johtaa lähes reaaliaikaisiin varoitusviesteihin saastumistapauksissa, mikä auttaa ehkäisemään terveysriskejä.

Järjestelmä maksaa noin 85 000 euroa vuodessa. Tähän sisältyvät BactControl-anturin käytöstä touko-syyskuussa (uintikausi) aiheutuvat noin 30 000 euron vuotuiset kustannukset. In situ -entsymaattisia mittauksia täydentävän laboratorionäytteenoton ja mikrobiologisen kontaminaation analysoinnin kustannukset ovat noin 20 000 euroa vuodessa. Julkisen verkkosivuston, jossa on varoitusviesti ja veden laatua koskevia tietoja, hallinnoinnista aiheutuvat vuotuiset kustannukset ovat enintään 10 000 euroa, ja lisäksi 25 000 euroa on kohdennettava tietojen analysointiin, politiikan seurantaan ja työohjeisiin.

Makrotasolla julkisten vesien bakteerikontaminaation online-seurannan ja varhaisvaroitusten nopeus ja saatavuus ehkäisevät merkittäviä sosiaalisia ja ympäristöön liittyviä kustannuksia suojelemalla kansanterveyttä vesivälitteisiltä taudeilta. Verkossa toimiva seurantajärjestelmä antaa viranomaisille jatkuvasti tietoa pintavesien vedenlaadusta, minkä ansiosta ne voivat antaa oikea-aikaisia lämpenemisviestejä. Ilmastonmuutoksen odotetaan lisäävän pintaveden laatua heikentävien tapahtumien esiintymistiheyttä, joten kansanterveysviranomaiset, vesilaitokset, kunnat ja virkistystoiminnan johtajat voivat ehkäistä merkittäviä sosiaalisia ja ympäristöön liittyviä kustannuksia valmistautumalla havaitsemaan nopeasti mikrobiologiset riskit ja vastaamaan veden laatuun liittyviin ongelmiin.

Voimassa olevalla lainsäädännöllä, kuten EU:n uimavesidirektiivillä, säännellään virkistysvesien veden laatua. Koska verkossa tapahtuva entsyymien seuranta on kehittyvä teknologia, sitä ei tällä hetkellä säännellä eikä vaadita uimavesiä koskevissa nykyisissä sääntelykehyksissä.

Entsyymien seuranta- ja varhaisvaroitusjärjestelmän testauksen ja validoinnin loppuun saattaminen kestää useita kuukausia.

Tulevaisuudessa sähköinen seuranta- ja varhaisvaroitusjärjestelmä on erittäin tärkeä vesienhoidon ja kansanterveyden alalla toimiville sidosryhmille. Kun otetaan huomioon lämpeneminen ja tulvien ennustettu lisääntyminen, pintaveden laadun hallinnasta vastaavat viranomaiset tukeutuvat yhä enemmän seurantavälineisiin mikrobiologisen saastumisen hallitsemiseksi ja varhaisvaroitusjärjestelmiin ihmisten terveyden suojelemiseksi. Erityisesti BACTcontrol-anturi on kehitetty vaatimaan rajoitettua huoltoa ja toimimaan ilman valvontaa useita kuukausia. Yleisölle ennakkovaroitusjärjestelmän tarjoavaa portaalia on päivitettävä säännöllisesti.

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