Online systém monitorovania a včasného varovania pred bakteriálnou kontamináciou vo verejných povrchových vodách v Brede (Holandsko)

V posledných rokoch viaceré krajiny EÚ zažili teplejšie letá ako zvyčajne, zatiaľ čo silné letné zrážky zároveň spustošili niekoľko oblastí (napr. v júli 2021 viedli k povodniam v Nemecku a Belgicku, v auguste 2023 v Slovinsku, v septembri 2023 v Grécku, Bulharsku a Turecku). Počas vĺn horúčav sa ľudia hrnú do jazier, na brehy riek a do iných povrchových vôd, aby sa ochladili. Častejšie a intenzívnejšie extrémne zrážky a záplavy spôsobené zmenou klímy môžu pretekať kanalizáciou a infraštruktúrou, ako sú systémy pitnej a odpadovej vody. Preťaženie povodia a kanalizačnej infraštruktúry vedie k tomu, že nevyčistená voda a odpadová voda sa dostávajú do verejných vodovodných systémov, ktoré majú vplyv na pitnú vodu alebo rekreačné oblasti. To môže vystaviť verejnosť škodlivým mikroorganizmom, ktoré predstavujú zdravotné riziko gastrointestinálnych ochorení, svrbenia alebo iných ochorení. Je nevyhnutné rýchlo zistiť fekálne znečistenie (prítomnosťou enterokokov a baktérií E. coli produkujúcich toxíny), čo je silným ukazovateľom možnej prítomnosti niekoľkých patogénov (vrátane vírusov, baktérií, parazitov) a informovať verejnosť, či je bezpečné plávať v konkrétnych oblastiach.

V Brede sa ľudia snažia ochladzovať počas horúcich letných dní v blízkosti povrchových vôd obce (ako sú kanály De Singel, Waterakkers alebo pláž Belcrum), ktoré sa nemôžu stať oficiálnymi vodami na kúpanie z dôvodu blízkosti odtokov kanalizácie a poľnohospodárskej pôdy. Orgán Breda je však zodpovedný za verejné zdravie a jeho cieľom je informovať verejnosť o kvalite povrchových vôd spoľahlivým a účinným spôsobom.

Mikrobiologické metódy hodnotenia kvality vody sa už dlho spoliehajú na odber vzoriek a kvantifikáciu mikroorganizmov zo vzorky kultúry. Vzhľadom na nízku frekvenciu odberu vzoriek (1x/týždeň) a dlhý čas spracovania vzoriek môžu byť ľudia v čase, keď sú k dispozícii výsledky, už vystavení kontaminovanej vode a infikovaní. Alternatívne môže preventívne obmedzenie prístupu k potenciálne kontaminovanej rekreačnej vode počas čakania na výsledky odberu vzoriek zbytočne brániť verejnosti v ochladzovaní.

Celkovým cieľom online monitorovania enzýmov a včasného varovania v Brede je monitorovať mikrobiologickú kvalitu vody v otvorených vodách a zmierniť negatívne vplyvy na zdravie v dôsledku zhoršenej kvality vody. Konkrétnejšie to zahŕňa:

• zlepšenie, urýchlenie a umožnenie častejšieho odhaľovania incidentov, ktoré narúšajú mikrobiologickú kvalitu vody;
• skrátenie času medzi kontamináciou a reakciou;
• Informovanie/zlepšovanie verejných orgánov a verejnosti o kvalite vody a reštriktívnych opatreniach.
  
  
  
  

Mesto Breda poskytuje aktuálne informácie o kvalite svojich povrchových vôd, ktoré verejnosť často využíva na rekreáciu. Mapy zobrazujú semaforové informácie na základe noriem kvality vody určenej na kúpanie zo smernice o kvalite vody určenej na kúpanie, t. j. zelená pre kvalitu vody spĺňajúcu normy v oficiálnych vodách určených na kúpanie[1]; oranžová pre kvalitu vody, ktorá spĺňa normy v neoficiálnych vodách určených na kúpanie; červená v prípade kvality povrchovej vody, ktorá nedosahuje stanovené normy, a preto predstavuje zdravotné riziko. S cieľom umožniť rýchle a účinné posúdenie kvality vody používa mesto Breda online systém monitorovania enzýmov BACTcontrol[2]. Umožňuje včasné zistenie zhoršenia mikrobiologickej kvality vody, čo umožňuje preventívne opatrenia a včasné varovania s cieľom zachovať mikrobiologickú kvalitu vody a chrániť verejné zdravie.

Senzor BACTcontrol nepretržite odoberá vzorky vo vode a analyzuje ich na mieste na prítomnosť a aktivitu špecifických enzýmov E. coli, koliformných baktérií, enterokokov a baktérií vo všeobecnosti ako indikátor prítomnosti bakteriálnej kontaminácie. Systém prenáša namerané údaje online na dátovú platformu, kde môžu miestne mestské orgány nahliadnuť do informácií, preskúmať ich a preložiť. Ak dôjde k prekročeniu prahových koncentrácií, prostredníctvom verejného webového sídla sa s verejnosťou vymieňajú výstražné oznámenia a zmenené semaforové informácie. Ak sa mikrobiálne koncentrácie znížia a opäť splnia normy kvality vody určenej na kúpanie, systém umožní rýchle odstránenie varovného signálu pre verejnosť. Fyzický odber vzoriek vody a laboratórna alebo mobilná analýza dopĺňajú online systém monitorovania enzýmov po tom, ako tento systém vydal varovnú správu na ďalšie preskúmanie a vyhodnotenie kontaminácie.

[1] Keďže v meste nie sú žiadne povrchové vody, ktoré by sa mohli stať oficiálnymi vodami na kúpanie, v Brede nie je pridelené zelené svetlo.

[2] Vyrobené spoločnosťou microLAN, Holandsko

Do vykonávania systému monitorovania kvality vody a včasného varovania je zapojených niekoľko zainteresovaných strán vrátane verejných orgánov v oblasti vodného hospodárstva, verejného zdravia a rekreácie, miestnych (t. j. na úrovni miest) a vnútroštátnych regulačných orgánov, ako aj zainteresovaných strán z oblasti výskumu a súkromného sektora. Regionálny vodohospodársky úrad (Waterschap Brabantse Delta) v spolupráci s Aquon je zodpovedný za zber údajov, zatiaľ čo mesto Breda sa zameriava na spracovanie a zverejňovanie údajov. Zatiaľ čo technológia BACTcontrol bola vyvinutá súkromnou spoločnosťou microLAN a plán merania súkromnou spoločnosťou Partners4Urbanwater, zapojenie vodohospodárskych orgánov a orgánov verejného zdravotníctva v meste Breda[1] prispelo k úspešnému rozvoju a implementácii integrovaného operačného systému.

[1] Systém bol zavedený a testovaný aj v iných mestách vrátane Amsterdamu (Holandsko).

Systém BACTcontrol umožňuje rýchlu analýzu (1-2 hodiny) a vyžaduje obmedzenú manuálnu prácu, ktorú možno vykonať na mieste odberu vzoriek na rozdiel od bežných mikrobiologických metód vyžadujúcich laboratórne kultúry (24-48 hodín). Výsledkom sú takmer v reálnom čase varovné správy v prípade kontaminácie, čo prispieva k prevencii zdravotných rizík.

Náklady na systém predstavujú približne 85 000 EUR ročne. To zahŕňa ročné náklady na prevádzku snímača BactControl v období od mája do septembra (kúpacia sezóna) vo výške približne 30 000 EUR. Požadovaný laboratórny odber vzoriek a analýza mikrobiologickej kontaminácie, ktoré dopĺňajú enzymatické merania in situ, stoja približne 20 000 EUR ročne. Ročné náklady na správu verejného webového sídla s varovnými správami a informáciami o kvalite vody dosahujú sumu do 10 000 EUR, zatiaľ čo ďalších 25 000 EUR sa musí vyčleniť na analýzu údajov, následné politické opatrenia a pracovné pokyny.

Na makroúrovni rýchlosť a dostupnosť online monitorovania a včasného varovania pred bakteriálnou kontamináciou vo verejných vodách zabraňuje značným sociálnym a environmentálnym nákladom tým, že chráni verejné zdravie pred chorobami prenášanými vodou. Online monitorovací systém poskytuje verejným orgánom nepretržitý prehľad o kvalite povrchových vôd, čo im umožňuje vydávať včasné správy o otepľovaní. Očakáva sa, že zmena klímy zvýši frekvenciu incidentov ohrozujúcich kvalitu povrchových vôd, takže orgány verejného zdravotníctva, vodohospodárske podniky, obce a manažéri rekreačných zariadení môžu zabrániť značným sociálnym a environmentálnym nákladom tým, že budú pripravení rýchlo odhaliť mikrobiologické riziká a reagovať na problémy s kvalitou vody.

Existujúce právne predpisy, ako napríklad európska smernica o vode určenej na kúpanie, upravujú kvalitu vody v rekreačných vodách. Keďže online monitorovanie enzýmov je vyvíjajúcou sa technológiou, v súčasnosti nie je regulované ani vyžadované podľa existujúcich regulačných rámcov pre vody určené na kúpanie.

Dokončenie testovania a validácie systému monitorovania enzýmov a včasného varovania trvá niekoľko mesiacov.

V budúcnosti bude online systém monitorovania a včasného varovania naďalej veľmi dôležitý pre zainteresované strany zapojené do vodného hospodárstva a verejného zdravia. Vzhľadom na otepľovanie a predpokladaný nárast povodní sa orgány zodpovedné za riadenie kvality povrchových vôd budú čoraz viac spoliehať na monitorovacie nástroje na riadenie mikrobiologickej kontaminácie a systémy včasného varovania na ochranu ľudského zdravia. Snímač BACTcontrol je vyvinutý tak, aby vyžadoval obmedzenú údržbu a fungoval niekoľko mesiacov bez dozoru. Priradený portál, ktorý vydáva systém včasného varovania pre verejnosť, si vyžaduje pravidelné aktualizácie.

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