Onlineövervakning och system för tidig varning för bakteriell kontaminering i offentliga ytvatten i Breda, Nederländerna

Under de senaste åren har flera EU-länder upplevt varmare somrar än vanligt, samtidigt som kraftiga sommarregn har drabbat flera områden (t.ex. lett till översvämningar i Tyskland och Belgien i juli 2021, i Slovenien i augusti 2023, i Grekland, Bulgarien och Turkiet i september 2023). Under värmeböljor flockas människor till sjöar, flodstränder och annat ytvatten för att svalka sig. Mer frekventa och intensiva extrema nederbördshändelser och översvämningar, som orsakas av klimatförändringarna, kan översvämma avlopp och infrastruktur såsom dricksvatten- och avloppsreningssystem. Trängsel i avrinnings- och avloppsinfrastruktur tvingar in orenat vatten och avloppsvatten i offentliga vattensystem som påverkar dricksvatten eller rekreationsområden. Detta kan utsätta allmänheten för skadliga mikroorganismer, som utgör en hälsorisk för mag-tarmsjukdomar, klåda eller andra sjukdomar. Det är viktigt att snabbt upptäcka fekal förorening (genom närvaron av enterokocker och toxinproducerande E. coli. bakterier), vilket är en stark indikation på möjlig närvaro av flera patogener (inklusive virus, bakterier, parasiter), och informera allmänheten om det är säkert att simma i specifika områden.

I Breda söker människor kylning under varma sommardagar nära kommunens ytvatten (såsom De Singels kanaler, Waterakkers eller Belcrum Beach), som inte får bli officiella badvatten på grund av närheten till avloppsbrunnar och jordbruksmark. Breda myndighet ansvarar dock för folkhälsan och har som mål att informera allmänheten om vattenkvaliteten i ytvatten på ett tillförlitligt och effektivt sätt.

Mikrobiologiska metoder för att bedöma vattenkvaliteten har länge förlitat sig på att samla in prover och kvantifiera mikroorganismerna från ett prov av kultur. Med tanke på den låga provtagningsfrekvensen (1x/vecka) och den långa provbearbetningstiden kan människor redan ha exponerats för förorenat vatten och smittats när resultaten finns tillgängliga. Alternativt kan förebyggande begränsning av tillgången till potentiellt förorenat rekreationsvatten i väntan på provtagningsresultat i onödan hindra allmänheten från kylning.

Det övergripande målet med onlineövervakning av enzymer och tidig varning i Breda är att övervaka mikrobiologisk vattenkvalitet i öppet vatten och att mildra negativa hälsoeffekter på grund av försämrad vattenkvalitet. Närmare bestämt omfattar detta följande:

• Förbättra, påskynda och möjliggöra mer frekvent upptäckt av incidenter som försämrar den mikrobiologiska vattenkvaliteten.
• Minska tiden mellan kontaminering och reaktion.
• Informera/varna offentliga myndigheter och allmänheten om vattenkvalitet och restriktiva åtgärder.
  
  
  
  

Staden Breda delar med sig av aktuell information om vattenkvaliteten i de ytvatten som ofta används av allmänheten för rekreation. Kartor visualiserar trafikljusinformation på grundval av badvattenkvalitetsnormerna i badvattendirektivet, dvs. grön för vattenkvalitet som uppfyller normerna i officiella badvatten[1]. Orange för vattenkvalitet som uppfyller normerna i icke-officiella badvatten. röd för ytvattenkvalitet som ligger under standarderna, vilket innebär en hälsorisk. För att möjliggöra en snabb och effektiv bedömning av vattenkvaliteten använder staden Breda ett onlinesystem för enzymövervakning, BACTcontrol[2]. Det gör det möjligt att tidigt upptäcka försämring av vattnets mikrobiologiska kvalitet, vilket möjliggör förebyggande åtgärder och tidiga varningar för att upprätthålla vattnets mikrobiologiska kvalitet och skydda folkhälsan.

BACTcontrol-sensorn tar kontinuerligt prover i vattnet och analyserar dem på plats för närvaro och aktivitet av specifika enzymer av E. coli, kolibakterier, enterokocker och bakterier i allmänhet, som en indikator på närvaron av bakteriell kontaminering. Systemet överför de uppmätta uppgifterna online till en dataplattform, där de lokala myndigheterna kan konsultera, granska och översätta informationen. Om tröskelvärdena överskrids utbyts varningsmeddelanden och ändrad trafikljusinformation med allmänheten via en offentlig webbplats. Om de mikrobiella koncentrationerna minskar och uppfyller badvattenkvalitetsnormerna igen gör systemet det möjligt att snabbt ta bort varningstexten till allmänheten. Fysisk vattenprovtagning och laboratorie- eller mobilanalys kompletterar online-enzymövervakningssystemet efter att det senare har gett ett varningsmeddelande för vidare utredning och utvärdering av föroreningen.

[1] Eftersom det inte finns något ytvatten som får bli officiellt badvatten i staden ges inte grönt ljus i Breda.

[2] Tillverkad av microLAN, Nederländerna

Genomförandet av systemet för övervakning av vattenkvaliteten och tidig varning involverar flera berörda parter, däribland offentliga myndigheter inom vattenförvaltning, folkhälsa och rekreation, lokala (dvs. stadsnivå) och nationella tillsynsmyndigheter samt berörda parter inom forskning och den privata sektorn. Den regionala vattenmyndigheten (WaterschapBrabantse Delta) ansvarar i samarbete med Aquon för insamlingen av uppgifter, medan staden Breda fokuserar på behandling och utlämnande av uppgifter. Medan BACTcontrol-tekniken utvecklades av det privata företaget microLAN och mätplanen av det privata företaget Partners4Urbanwater bidrog vattenförvaltnings- och folkhälsomyndigheternas engagemang i staden Breda[1] till en framgångsrik utveckling och ett framgångsrikt genomförande av det integrerade operativa systemet.

[1] Systemet implementerades och testades också i andra städer, inklusive Amsterdam (Nederländerna).

BACTcontrol-systemet möjliggör snabb analys (1-2 timmar) och kräver begränsat manuellt arbete, vilket kan utföras på provtagningsplatsen i motsats till konventionella mikrobiologiska metoder som kräver laboratorieodlade odlingar (24-48 timmar). Detta resulterar i varningsmeddelanden i nästan realtid vid kontaminering, vilket bidrar till att förebygga hälsorisker.

Systemet kostar cirka 85 000 euro per år. Detta inkluderar den årliga kostnaden för att använda BactControl-sensorn mellan maj och september (badsäsongen) på cirka 30 000 euro. Den erforderliga laboratorieprovtagningen och laboratorieanalysen för mikrobiologisk kontaminering som kompletterar de enzymatiska mätningarna på plats kostar cirka 20 000 euro per år. Årliga kostnader för förvaltningen av den offentliga webbplatsen med varningsmeddelande och information om vattenkvalitet uppgår till 10 000 euro, medan ytterligare 25 000 euro måste anslås till dataanalys, politisk uppföljning och arbetsinstruktioner.

På makronivå förhindrar snabbheten och tillgängligheten av onlineövervakning och tidig varning för bakteriell kontaminering i offentliga vatten betydande sociala och miljömässiga kostnader genom att skydda folkhälsan mot vattenburna sjukdomar. Det elektroniska övervakningssystemet ger offentliga myndigheter kontinuerlig inblick i ytvattnets vattenkvalitet, vilket gör det möjligt för dem att utfärda meddelanden om uppvärmning i rätt tid. Klimatförändringarna förväntas öka frekvensen av incidenter som äventyrar ytvattenkvaliteten, så folkhälsomyndigheter, vattenverk, kommuner och rekreationsförvaltare kan förhindra betydande sociala och miljömässiga kostnader genom att vara beredda att snabbt upptäcka mikrobiologiska risker och reagera på vattenkvalitetsproblem.

Befintlig lagstiftning som det europeiska badvattendirektivet reglerar vattenkvaliteten i rekreationsvatten. Eftersom onlineövervakning av enzymer är en teknik under utveckling regleras den för närvarande inte och krävs inte heller enligt befintliga regelverk för badvatten.

Det tar flera månader att slutföra testningen och valideringen av systemet för övervakning och tidig varning av enzymer.

I framtiden kommer onlinesystemet för övervakning och tidig varning att förbli mycket relevant för berörda parter inom vattenförvaltning och folkhälsa. Med tanke på uppvärmningen och den förväntade ökningen av översvämningar kommer de myndigheter som ansvarar för förvaltningen av ytvattenkvaliteten i allt högre grad att förlita sig på övervakningsverktyg för att hantera mikrobiologisk kontaminering och system för tidig varning för att skydda människors hälsa. Mycket specifikt är BACTcontrol-sensorn utvecklad för att kräva begränsat underhåll och fungera utan uppsikt i flera månader. Den tillhörande portalen som utfärdar system för tidig varning till allmänheten kräver regelbundna uppdateringar.

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