Online monitoring en vroegtijdig waarschuwingssysteem voor bacteriële besmetting in openbare oppervlaktewateren in Breda

In de afgelopen jaren hebben verschillende EU-landen heter dan gewone zomers meegemaakt, terwijl tegelijkertijd zware zomerregens verschillende gebieden hebben geteisterd (bv. met overstromingen in Duitsland en België in juli 2021, in Slovenië in augustus 2023, in Griekenland, Bulgarije en Turkije in september 2023). Tijdens hittegolven trekken mensen massaal naar meren, rivieroevers en ander oppervlaktewater om af te koelen. Frequentere en intensere extreme neerslaggebeurtenissen en overstromingen, veroorzaakt door klimaatverandering, kunnen riolen en infrastructuur zoals drinkwater- en afvalwaterzuiveringssystemen overstromen. Congestie van waterwinnings- en rioleringsinfrastructuur dwingen onbehandeld water en afvalwater in openbare watersystemen die van invloed zijn op drinkwater of recreatiegebieden. Dit kan het publiek blootstellen aan schadelijke micro-organismen, die een gezondheidsrisico vormen van gastro-intestinale ziekten, jeuk of andere ziekten. Het is van essentieel belang om fecale verontreiniging snel op te sporen (door de aanwezigheid van enterokokken en toxineproducerende E.coli-bacteriën), wat een sterke indicatie is van de mogelijke aanwezigheid van verschillende pathogenen (waaronder virussen, bacteriën, parasieten), en het publiek te informeren of het veilig is om in specifieke gebieden te zwemmen.

In Breda zoeken mensen verkoeling tijdens warme zomerdagen in de buurt van de oppervlaktewateren van de gemeente (zoals De Singel, Waterakkers of Belcrum Beach), die geen officieel zwemwater mogen worden vanwege de nabijheid van riooloverstorten en landbouwgrond. De autoriteit Breda is echter verantwoordelijk voor de volksgezondheid en wil het publiek op een betrouwbare en effectieve manier informeren over de waterkwaliteit in oppervlaktewateren.

Microbiologische methoden voor het beoordelen van de waterkwaliteit zijn al lang gebaseerd op het verzamelen van monsters en het kwantificeren van de micro-organismen uit een kweekmonster. Gezien de lage bemonsteringsfrequentie (1x/week) en de lange verwerkingstijd van het monster, zijn mensen mogelijk al blootgesteld aan verontreinigd water en zijn ze besmet tegen de tijd dat de resultaten beschikbaar zijn. Als alternatief kan het preventief beperken van de toegang tot potentieel verontreinigd recreatief water in afwachting van bemonsteringsresultaten het publiek onnodig belemmeren om af te koelen.

De algemene doelstelling van online enzymmonitoring en vroegtijdige waarschuwing in Breda is het monitoren van de microbiologische waterkwaliteit van haar open wateren en het beperken van negatieve gezondheidseffecten als gevolg van een verslechterde waterkwaliteit. Meer in het bijzonder omvat dit:

• verbetering, versnelling en frequentere opsporing van incidenten die de microbiologische waterkwaliteit aantasten;
• Verkorting van de tijd tussen besmetting en respons;
• Overheidsinstanties en het publiek informeren/alarmeren over waterkwaliteit en beperkende maatregelen.
  
  
  
  

De gemeente Breda deelt actuele informatie over de waterkwaliteit van haar oppervlaktewateren die veelvuldig door het publiek worden gebruikt voor recreatie. Kaarten visualiseren verkeerslichtinformatie op basis van zwemwaterkwaliteitsnormen uit de zwemwaterkwaliteitsrichtlijn, d.w.z. groen voor waterkwaliteit die voldoet aan de normen in officieel zwemwater[1]; oranje voor waterkwaliteit die voldoet aan de normen in niet-officiële zwemwateren; rood voor oppervlaktewaterkwaliteit onder de normen, waardoor een gezondheidsrisico ontstaat. Om een snelle en effectieve beoordeling van de waterkwaliteit mogelijk te maken, maakt de stad Breda gebruik van een online enzymmonitoringsysteem, BACTcontrol[2]. Het maakt vroegtijdige detectie van verslechtering van de microbiologische kwaliteit van water mogelijk, waardoor preventieve acties en vroegtijdige waarschuwingen mogelijk zijn om de microbiologische kwaliteit van water te handhaven en de volksgezondheid te beschermen.

De BACTcontrol-sensor neemt continu monsters in het water en analyseert deze ter plaatse op de aanwezigheid en activiteit van specifieke enzymen van E. coli, coliformen, enterokokken en bacteriën in het algemeen, als indicator voor de aanwezigheid van bacteriële besmetting. Het systeem stuurt de gemeten gegevens online door naar een dataplatform, waar lokale stadsbesturen de informatie kunnen raadplegen, beoordelen en vertalen. Bij overschrijding van de drempelconcentraties worden waarschuwingsmeldingen en gewijzigde verkeerslichtinformatie via een openbare website met het publiek uitgewisseld. Als de microbiële concentraties verminderen en opnieuw voldoen aan de zwemwaterkwaliteitsnormen, zorgt het systeem voor een snelle verwijdering van de waarschuwingsboodschap aan het publiek. Fysieke waterbemonstering en laboratorium- of mobiele analyse vormen een aanvulling op het online enzymmonitoringsysteem nadat dit een waarschuwing heeft gegeven voor verder onderzoek en evaluatie van de verontreiniging.

[1] Omdat er in de stad geen oppervlaktewater is dat officieel zwemwater mag worden, wordt in Breda geen groen licht gegeven.

[2] Gefabriceerd door microLAN, Nederland

Bij de uitvoering van het systeem voor monitoring van de waterkwaliteit en vroegtijdige waarschuwing zijn verschillende belanghebbenden betrokken, waaronder overheidsinstanties op het gebied van waterbeheer, volksgezondheid en recreatie, lokale (d.w.z. stadsniveau) en nationale regelgevende instanties, alsook belanghebbenden uit de onderzoeks- en particuliere sector. Het gewestelijk waterschap (WaterschapBrabantse Delta)is in samenwerking met Aquon verantwoordelijk voor gegevensverzameling, terwijl de stad Breda zich richt op gegevensverwerking en openbaarmaking. Terwijl de BACTcontrol-technologie werd ontwikkeld door het particuliere bedrijf microLAN en het meetplan van het particuliere bedrijf Partners4Urbanwater, droegen de betrokkenheid van waterbeheer- en volksgezondheidsautoriteiten in de stad Breda[1] bij aan de succesvolle ontwikkeling en implementatie van het integrale operationele systeem.

[1] Het systeem is ook geïmplementeerd en getest in andere steden, waaronder Amsterdam (Nederland).

Het BACTcontrol-systeem maakt snelle analyse (1-2 uur) mogelijk en vereist beperkt handmatig werk, dat op de bemonsteringslocatie kan worden uitgevoerd in tegenstelling tot conventionele microbiologische methoden waarvoor in het laboratorium gekweekte culturen (24-48 uur) vereist zijn. Dit resulteert in bijna real-time waarschuwingsberichten in geval van besmetting, wat bijdraagt aan het voorkomen van gezondheidsrisico's.

Het systeem kost ongeveer 85 000 EUR op jaarbasis. Dit omvat de jaarlijkse kosten voor de werking van de BactControl-sensor tussen mei en september (badseizoen) van ongeveer 30 000 EUR. De vereiste laboratoriumbemonstering en -analyse voor microbiologische besmetting ter aanvulling van de enzymatische metingen ter plaatse kosten ongeveer 20 000 EUR per jaar. De jaarlijkse kosten voor het beheer van de openbare website met waarschuwingsboodschap en informatie over de waterkwaliteit bedragen 10 000 EUR, terwijl nog eens 25 000 EUR moet worden toegewezen aan gegevensanalyse, beleidsopvolging en werkinstructies.

Op macroniveau voorkomt de snelheid en toegankelijkheid van onlinemonitoring en vroegtijdige waarschuwing voor bacteriële besmetting in openbare wateren aanzienlijke sociale en milieukosten door de volksgezondheid te beschermen tegen door water overgedragen ziekten. Het online monitoringsysteem biedt overheden continu inzicht in de waterkwaliteit van oppervlaktewateren, waardoor ze tijdig opwarmingsboodschappen kunnen afgeven. Klimaatverandering zal naar verwachting de frequentie van incidenten die de kwaliteit van het oppervlaktewater in gevaar brengen verhogen, zodat volksgezondheidsautoriteiten, waterbedrijven, gemeenten en recreatiebeheerders aanzienlijke sociale en milieukosten kunnen voorkomen door voorbereid te zijn om snel microbiologische risico's op te sporen en te reageren op problemen met de waterkwaliteit.

Bestaande wetgeving zoals de Europese zwemwaterrichtlijn regelt de waterkwaliteit in recreatiewateren. Aangezien online enzymmonitoring een zich ontwikkelende technologie is, is deze momenteel niet gereguleerd of vereist op grond van de bestaande regelgevingskaders voor zwemwater.

De voltooiing van het testen en valideren van het systeem voor enzymmonitoring en vroegtijdige waarschuwing duurt enkele maanden.

In de toekomst zal het systeem voor onlinemonitoring en vroegtijdige waarschuwing zeer relevant blijven voor belanghebbenden die betrokken zijn bij waterbeheer en volksgezondheid. Gezien de opwarming en de verwachte toename van overstromingen zullen de autoriteiten die verantwoordelijk zijn voor het beheer van de oppervlaktewaterkwaliteit in toenemende mate vertrouwen op monitoringinstrumenten voor het beheer van microbiologische besmetting en systemen voor vroegtijdige waarschuwing om de menselijke gezondheid te beschermen. Zeer specifiek is de BACTcontrol-sensor ontwikkeld om beperkt onderhoud te vereisen en enkele maanden onbeheerd te functioneren. Het bijbehorende portaal dat een systeem voor vroegtijdige waarschuwing voor het publiek uitgeeft, moet regelmatig worden bijgewerkt.

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