Système de surveillance en ligne et d'alerte précoce pour la contamination bactérienne dans les eaux publiques de surface à Breda, aux Pays-Bas

Au cours des dernières années, plusieurs pays de l’UE ont connu des étés plus chauds que d’habitude, tandis que, dans le même temps, de fortes précipitations estivales ont ravagé plusieurs régions (par exemple, entraînant des inondations en Allemagne et en Belgique en juillet 2021, en Slovénie en août 2023, en Grèce, en Bulgarie et en Turquie en septembre 2023). Pendant les vagues de chaleur, les gens affluent vers les lacs, les rives des rivières et d’autres eaux de surface pour se rafraîchir. Des précipitations extrêmes et des inondations plus fréquentes et plus intenses, induites par le changement climatique, peuvent déborder des égouts et des infrastructures telles que des systèmes d’abreuvement et de traitement des eaux usées. La congestion des infrastructures de captage d'eau et d'égouts force l'eau non traitée et les eaux usées dans les systèmes d'eau publics affectant l'eau potable ou les zones récréatives. Cela peut exposer le public à des micro-organismes nocifs, qui représentent un risque pour la santé de maladies gastro-intestinales, de démangeaisons ou d'autres maladies. Il est essentiel de détecter rapidement la pollution fécale (par la présence d'entérocoques et de bactéries E. coli. productrices de toxines), qui est une forte indication de la présence possible de plusieurs agents pathogènes (y compris les virus, les bactéries, les parasites), et d'informer le public s'il est sécuritaire de nager dans des zones spécifiques.

À Breda, les habitants cherchent à se rafraîchir pendant les chaudes journées d’été près des eaux de surface de la municipalité (comme les canaux De Singel, Waterakkers ou la plage de Belcrum), qui ne sont pas autorisées à devenir des eaux de baignade officielles en raison de la proximité des débordements d’égouts et des terres de production agricole. L'autorité de Breda est cependant responsable de la santé publique et vise à informer le public sur la qualité de l'eau dans les eaux de surface de manière fiable et efficace.

Les méthodes microbiologiques d'évaluation de la qualité de l'eau reposent depuis longtemps sur la collecte d'échantillons et la quantification des micro-organismes à partir d'un échantillon de culture. Compte tenu de la faible fréquence d'échantillonnage (1x/semaine) et du long temps de traitement de l'échantillon, il se peut que les gens aient déjà été exposés à de l'eau contaminée et infectés au moment où les résultats sont disponibles. Alternativement, restreindre préventivement l'accès à l'eau récréative potentiellement contaminée en attendant les résultats de l'échantillonnage peut empêcher inutilement le public de se refroidir.

L'objectif général de la surveillance en ligne des enzymes et de l'alerte précoce à Breda est de surveiller la qualité microbiologique de l'eau de ses eaux libres et d'atténuer les effets négatifs sur la santé dus à la détérioration de la qualité de l'eau. Plus précisément, cela comprend:

• Améliorer, accélérer et permettre une détection plus fréquente des incidents nuisant à la qualité microbiologique de l'eau;
• Réduire le délai entre la contamination et la réaction;
• Informer/alerter les autorités publiques et le public sur la qualité de l'eau et les mesures restrictives.
  
  
  
  

La ville de Breda partage des informations à jour sur la qualité de l'eau de ses eaux de surface qui sont fréquemment utilisées par le public à des fins récréatives. Les cartes permettent de visualiser les informations relatives aux feux de circulation sur la base des normes de qualité des eaux de baignade de la directive sur la qualité des eaux de baignade, c’est-à-dire le vert pour la qualité des eaux répondant aux normes des eaux de baignade officielles[1]; orange pour la qualité de l'eau répondant aux normes dans les eaux de baignade non officielles; rouge pour la qualité des eaux de surface inférieure aux normes, ce qui présente un risque pour la santé. Pour permettre une évaluation rapide et efficace de la qualité de l'eau, la ville de Breda utilise un système de surveillance enzymatique en ligne, BACTcontrol[2]. Il permet la détection précoce de la détérioration de la qualité microbiologique de l'eau, permettant des actions préventives et des alertes précoces pour maintenir la qualité microbiologique de l'eau et protéger la santé publique.

Le capteur BACTcontrol prélève continuellement des échantillons dans l'eau et les analyse sur place pour détecter la présence et l'activité d'enzymes spécifiques d'E. coli, de coliformes, d'entérocoques et de bactéries en général, comme indicateur de la présence d'une contamination bactérienne. Le système transmet les données mesurées en ligne à une plate-forme de données, où les autorités municipales locales peuvent consulter, examiner et traduire les informations. Si les concentrations seuils sont dépassées, des notifications d’avertissement et des informations sur les feux de circulation modifiés sont échangées avec le public via un site web public. Si les concentrations microbiennes diminuent et respectent à nouveau les normes de qualité des eaux de baignade, le système permet de retirer rapidement le message d'avertissement au public. L'échantillonnage physique de l'eau et l'analyse en laboratoire ou mobile complètent le système de surveillance enzymatique en ligne après que ce dernier a envoyé un message d'avertissement pour une enquête et une évaluation plus approfondies de la contamination.

[1] Comme il n'y a pas d'eaux de surface autorisées à devenir des eaux de baignade officielles dans la ville, le feu vert n'est pas attribué à Breda.

[2] Fabriqué par microLAN, Pays-Bas

La mise en œuvre du système de surveillance de la qualité de l'eau et d'alerte rapide implique plusieurs parties prenantes, y compris les autorités publiques en matière de gestion de l'eau, de santé publique et de loisirs, les régulateurs locaux (c'est-à-dire au niveau des villes) et nationaux, ainsi que les acteurs de la recherche et du secteur privé. L’autorité régionale de l’eau (WaterschapBrabantse Delta),en collaboration avec Aquon, est responsable de la collecte des données, tandis que la ville de Breda se concentre sur le traitement et la divulgation des données. Alors que la technologie BACTcontrol a été développée par la société privée microLAN et le plan de mesure par la société privée Partners4Urbanwater, l'engagement des autorités de gestion de l'eau et de santé publique de la ville de Breda[1] a contribué à la réussite du développement et de la mise en œuvre du système opérationnel intégral.

[1] Le système a également été mis en œuvre et testé dans d'autres villes, dont Amsterdam (Pays-Bas).

Le système BACTcontrol permet une analyse rapide (1-2 heures) et nécessite un travail manuel limité, qui peut être effectué sur le lieu d'échantillonnage contrairement aux méthodes microbiologiques conventionnelles nécessitant des cultures en laboratoire (24-48 heures). Cela se traduit par des messages d'avertissement presque en temps réel en cas de contamination, ce qui contribue à la prévention des risques pour la santé.

Le système coûte environ 85 000 EUR par an. Cela inclut le coût annuel d’exploitation du capteur BactControl entre mai et septembre (saison de baignade) d’environ 30 000 EUR. L’échantillonnage et l’analyse en laboratoire requis pour la contamination microbiologique, qui complètent les mesures enzymatiques in situ, coûtent environ 20 000 EUR par an. Les coûts annuels pour la gestion du site web public contenant des messages d’avertissement et des informations sur la qualité de l’eau s’élèvent à 10 000 EUR, tandis qu’un montant supplémentaire de 25 000 EUR doit être alloué à l’analyse des données, au suivi des politiques et aux instructions de travail.

Au niveau macroéconomique, la rapidité et l'accessibilité de la surveillance en ligne et de l'alerte précoce en cas de contamination bactérienne dans les eaux publiques permettent d'éviter des coûts sociaux et environnementaux importants en protégeant la santé publique contre les maladies d'origine hydrique. Le système de surveillance en ligne fournit aux autorités publiques des informations continues sur la qualité de l'eau des eaux de surface, ce qui leur permet d'émettre des messages de réchauffement en temps opportun. On s'attend à ce que le changement climatique augmente la fréquence des incidents compromettant la qualité des eaux de surface, de sorte que les autorités de santé publique, les services publics de l'eau, les municipalités et les gestionnaires des loisirs peuvent prévenir des coûts sociaux et environnementaux importants en étant prêts à détecter rapidement les risques microbiologiques et à réagir aux problèmes de qualité de l'eau.

La législation existante, telle que la directive européenne sur les eaux de baignade, réglemente la qualité de l'eau dans les eaux de plaisance. La surveillance en ligne des enzymes étant une technologie en développement, elle n'est actuellement ni réglementée ni requise par les cadres réglementaires existants pour les eaux de baignade.

L'achèvement des tests et de la validation du système de surveillance des enzymes et d'alerte précoce prend plusieurs mois.

À l'avenir, le système de surveillance et d'alerte précoce en ligne restera très pertinent pour les parties prenantes impliquées dans la gestion de l'eau et la santé publique. Compte tenu du réchauffement et de l'augmentation prévue des inondations, les autorités responsables de la gestion de la qualité des eaux de surface s'appuieront de plus en plus sur des outils de surveillance pour gérer la contamination microbiologique et des systèmes d'alerte précoce pour protéger la santé humaine. Très spécifiquement, le capteur BACTcontrol est développé pour nécessiter une maintenance limitée et fonctionner sans surveillance pendant plusieurs mois. Le portail associé qui émet un système d'alerte précoce pour le public nécessite des mises à jour régulières.

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