Sistem online de monitorizare și alertă timpurie pentru contaminarea bacteriană a apelor publice de suprafață din Breda, Țările de Jos

În ultimii ani, mai multe țări din UE s-au confruntat cu veri mai călduroase decât de obicei, în timp ce, în același timp, ploile abundente din timpul verii au devastat mai multe zone (de exemplu, au dus la inundații în Germania și Belgia în iulie 2021, în Slovenia în august 2023, în Grecia, Bulgaria și Turcia în septembrie 2023). În timpul valurilor de căldură, oamenii se înghesuie în lacuri, pe malurile râurilor și în alte ape de suprafață pentru a se răcori. Evenimentele de precipitații extreme și inundațiile mai frecvente și mai intense, induse de schimbările climatice, pot duce la revărsarea canalelor și a infrastructurilor, cum ar fi sistemele de tratare a apei potabile și a apelor uzate. Captarea apei și congestionarea infrastructurii de canalizare forțează apa netratată și apele uzate să intre în sistemele publice de apă care afectează apa potabilă sau zonele de agrement. Acest lucru poate expune publicul la microorganisme dăunătoare, care reprezintă un risc pentru sănătate de boli gastro-intestinale, mâncărime sau alte boli. Este esențial să se detecteze rapid poluarea fecală (prin prezența enterococilor și a bacteriilor producătoare de toxine E.coli), care este un indiciu puternic al posibilei prezențe a mai multor agenți patogeni (inclusiv viruși, bacterii, paraziți) și să se informeze publicul dacă este sigur să înoate în anumite zone.

În Breda, oamenii caută să se răcească în timpul zilelor fierbinți de vară în apropierea apelor de suprafață ale municipalității (cum ar fi canalele De Singel, Waterakkers sau plaja Belcrum), care nu au voie să devină ape oficiale pentru scăldat din cauza proximității deversărilor de canalizare și a terenurilor de producție agricolă. Cu toate acestea, autoritatea din Breda este responsabilă de sănătatea publică și urmărește să informeze publicul cu privire la calitatea apei din apele de suprafață într-un mod fiabil și eficace.

Metodele microbiologice de evaluare a calității apei s-au bazat mult timp pe colectarea probelor și cuantificarea microorganismelor dintr-un eșantion de cultură. Având în vedere frecvența scăzută a prelevării de probe (1x/săptămână) și timpul îndelungat de prelucrare a probelor, este posibil ca oamenii să fi fost deja expuși la apă contaminată și să fi fost infectați până la momentul în care rezultatele sunt disponibile. Alternativ, restricționarea preventivă a accesului la apa de agrement potențial contaminată în așteptarea rezultatelor prelevării de probe poate împiedica în mod inutil publicul să se răcească.

Obiectivul general al monitorizării online a enzimelor și al alertei timpurii în Breda este de a monitoriza calitatea microbiologică a apei din apele sale deschise și de a atenua impactul negativ asupra sănătății din cauza deteriorării calității apei. Mai precis, aceasta include:

• îmbunătățirea, accelerarea și permiterea detectării mai frecvente a incidentelor care afectează calitatea microbiologică a apei;
• reducerea timpului dintre contaminare și reacție;
• Informarea/alertarea autorităților publice și a publicului cu privire la calitatea apei și la măsurile restrictive.
  
  
  
  

Orașul Breda împărtășește informații actualizate cu privire la calitatea apei din apele sale de suprafață, care sunt frecvent utilizate de public pentru recreere. Hărțile vizualizează informațiile de tip semafor bazate pe standardele de calitate a apei pentru scăldat din Directiva privind calitatea apei pentru scăldat, și anume „verde” pentru calitatea apei care respectă standardele din apele oficiale pentru scăldat[1]; portocaliu pentru calitatea apei care respectă standardele în apele pentru scăldat neoficiale; roșu pentru calitatea apelor de suprafață sub standarde, prezentând astfel un risc pentru sănătate. Pentru a permite o evaluare rapidă și eficientă a calității apei, orașul Breda utilizează un sistem online de monitorizare a enzimelor, BACTcontrol[2]. Aceasta permite detectarea timpurie a deteriorării calității microbiologice a apei, permițând acțiuni preventive și avertizări timpurii pentru a menține calitatea microbiologică a apei și pentru a proteja sănătatea publică.

Senzorul BACTcontrol prelevă în mod continuu probe în apă și le analizează la fața locului pentru prezența și activitatea enzimelor specifice de E. coli, coliforme, enterococi și bacterii în general, ca indicator al prezenței contaminării bacteriene. Sistemul transmite online datele măsurate către o platformă de date, unde autoritățile locale pot consulta, revizui și traduce informațiile. În cazul în care concentrațiile-prag sunt depășite, notificările de avertizare și informațiile modificate privind semaforul sunt schimbate cu publicul prin intermediul unui site web public. În cazul în care concentrațiile microbiene reduc și îndeplinesc din nou standardele de calitate a apei pentru scăldat, sistemul permite eliminarea rapidă a mesajului de avertizare adresat publicului. Eșantionarea fizică a apei și analizele de laborator sau mobile completează sistemul online de monitorizare a enzimelor după ce acesta din urmă a transmis un mesaj de avertizare pentru investigarea și evaluarea ulterioară a contaminării.

[1] Deoarece nu există ape de suprafață cărora să li se permită să devină ape oficiale pentru scăldat în oraș, lumina verde nu este atribuită în Breda.

[2] Fabricat de microLAN, Țările de Jos

Punerea în aplicare a sistemului de monitorizare a calității apei și de alertă timpurie implică mai multe părți interesate, inclusiv autorități publice din domeniul gestionării apei, al sănătății publice și al recreerii, autorități locale (și anume, la nivel de oraș) și autorități naționale de reglementare, precum și părți interesate din domeniul cercetării și din sectorul privat. Autoritatea regională pentru apă (Waterschap Brabantse Delta) în colaborare cu Aquon este responsabilă de colectarea datelor, în timp ce orașul Breda se concentrează pe prelucrarea și divulgarea datelor. În timp ce tehnologia BACTcontrol a fost dezvoltată de societatea privată microLAN, iar planul de măsurare de societatea privată Partners4Urbanwater, implicarea autorităților de gestionare a apei și de sănătate publică din orașul Breda[1] a contribuit la dezvoltarea și punerea în aplicare cu succes a sistemului operațional integral.

[1] Sistemul a fost implementat și testat și în alte orașe, inclusiv în Amsterdam (Țările de Jos).

Sistemul BACTcontrol permite o analiză rapidă (1-2 ore) și necesită o muncă manuală limitată, care poate fi efectuată la locul de prelevare a probelor, spre deosebire de metodele microbiologice convenționale care necesită culturi cultivate în laborator (24-48 de ore). Acest lucru duce la mesaje de avertizare aproape în timp real în caz de contaminare, ceea ce contribuie la prevenirea riscurilor pentru sănătate.

Sistemul costă aproximativ 85 000 EUR pe an. Aceasta include costul anual de operare a senzorului BactControl în perioada mai-septembrie (sezonul de scăldat) de aproximativ 30 000 EUR. Eșantionarea și analiza de laborator necesare pentru contaminarea microbiologică care completează măsurătorile enzimatice in situ costă aproximativ 20 000 EUR anual. Costurile anuale pentru gestionarea site-ului web public cu mesaje de avertizare și informații privind calitatea apei se ridică la 10 000 EUR, în timp ce alte 25 000 EUR trebuie alocate analizei datelor, monitorizării politicilor și instrucțiunilor de lucru.

La nivel macro, viteza și accesibilitatea monitorizării online și a alertei timpurii pentru contaminarea bacteriană în apele publice previn costuri sociale și de mediu semnificative prin protejarea sănătății publice împotriva bolilor transmise prin apă. Sistemul de monitorizare online oferă autorităților publice informații continue cu privire la calitatea apei din apele de suprafață, ceea ce le permite să emită în timp util mesaje privind încălzirea. Se preconizează că schimbările climatice vor crește frecvența incidentelor care compromit calitatea apelor de suprafață, astfel încât autoritățile din domeniul sănătății publice, utilitățile de apă, municipalitățile și administratorii de activități recreative să poată preveni costurile sociale și de mediu semnificative, fiind pregătite să detecteze rapid riscurile microbiologice și să răspundă la problemele legate de calitatea apei.

Legislația existentă, cum ar fi Directiva europeană privind apa pentru scăldat, reglementează calitatea apei în apele de agrement. Întrucât monitorizarea online a enzimelor este o tehnologie în curs de dezvoltare, aceasta nu este în prezent reglementată și nici necesară în temeiul cadrelor de reglementare existente pentru apele pentru scăldat.

Finalizarea testării și validării sistemului de monitorizare a enzimelor și de avertizare timpurie durează câteva luni.

În viitor, sistemul de monitorizare online și de alertă timpurie va rămâne extrem de relevant pentru părțile interesate implicate în gestionarea apei și în sănătatea publică. Având în vedere încălzirea și creșterea preconizată a inundațiilor, autoritățile responsabile cu gestionarea calității apelor de suprafață se vor baza din ce în ce mai mult pe instrumente de monitorizare pentru a gestiona contaminarea microbiologică și pe sisteme de alertă timpurie pentru a proteja sănătatea umană. Foarte specific, senzorul BACTcontrol este dezvoltat pentru a necesita o întreținere limitată și pentru a funcționa nesupravegheat timp de câteva luni. Portalul asociat care emite un sistem de alertă timpurie pentru public necesită actualizări periodice.

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