Övervakning av vattenkvalitet: OS i Paris 2024

Kan du berätta om hur Fluidion mäter vattenkvalitet?

I ett nötskal tas vatten från floder för dricksvatten. Så kvaliteten på vattnet vid ingångspunkten är mycket viktig, eftersom det måste ha en acceptabel vattenstandard. Ju mer vatten du har i en flod, desto mer vatten ska behandlas och därför är chansen större att den slutliga vattenkvaliteten kanske inte håller måttet.

Då går vattnet in i distributionsnätet och man vill kunna övervaka för att veta att vattnet kommer säkert fram till kranen utan att bakterieproblem utvecklas. Det är därför det är mycket viktigt att god övervakning är möjlig.

På dricksvattensidan har vi kemiska sensorer som kan installeras var som helst i nätet. De är batteridrivna och skickar data på distans, så allt du behöver göra är att ansluta den till en provkran så kommer sensorn att ta prov på vattnet och skicka data. Sedan får vi all data till en enda plattform som kan övervaka, kartlägga och hjälpa oss att förstå problem och olika fenomen.

Ett exempel är från vårt arbete i Los Angeles, där staden behandlar vattnet med kloramin, snarare med klor, vilket minskar en desinfektionsbiprodukt som kan vara giftig eller cancerframkallande. Kloramin är dock inte särskilt stabilt och vid varmt väder kan det lossna till klor och ammoniak, vilket kan resultera i en bakterieblomning i en vattentank. Vi har utvecklat specifika teknologier som kan förutsäga när det kommer att hända och ge en tidig varning till dricksvattennätet.

Ytterligare ett krav för dricksvattenkvalitet är mikrobiologisk kvalitet. Du måste se till att det inte finns några skadliga bakterier. En av dessa är E. coli, och dricksvattenreglerna i den utvecklade världen säger att man ska ha noll E. coli i dricksvatten. För det mesta är det närvaro/frånvaro tester som säger om vattnet är följsamt eller inte. Om du upptäcker förekomsten av E. coli måste den behandlas, vanligtvis kokas, etc. Och detta är en stor störning. Så, Fluidion gör mikrobiologiska analysatorer som kan göra detta automatiskt.

Hur testas dricksvattnet? Var är sensorerna placerade från intaget till vattenverket och hur fungerar de?

För det första, om du vet att en flod är mycket förorenad kan du använda en vattenreserv under en viss tid och vänta på att föroreningen ska gå över. Men vi kan också mäta föroreningen av källvattnet. Våra mikrobiologiska sensorer skulle i detta fall kunna installeras semipermanent i en flod precis vid intaget av dricksvattenanläggningen. Dessa sensorer har patroner och varje patron kan göra en mikrobiologisk mätning som sedan kan utlösas, till exempel vid en stormhändelse. Om du vill se om den stormhändelsen har skapat föroreningar som kommer att påverka dina intag kan du övervaka precis före, under och efter stormhändelsen, och på så sätt får du vad vi kallar en pollutograph. Detta är en graf över föroreningar kontra tid som berättar exakt vad vattenkvaliteten var vid varje ögonblick.

Hur hjälper sensorerna till? Är det ett slags "tidigt varningssystem"?

Det är ett system för tidig varning. Om du tar ut vatten från en flod, kanske du vill ha ett par övervakningsstationer placerade uppströms på floden för att ge dig lite bufferttid. Sedan, när du ser något hända tre eller fyra kilometer uppströms, vill du kunna reagera. Därför rekommenderar vi vanligtvis att ha sensorer uppströms och sedan ha sensorer vid intaget till en dricksvattenanläggning. Uppenbarligen, om det finns kända föroreningskällor i närheten, till exempel dagvattenutflöden eller möjligen avloppsanläggningar som går i floden, rekommenderar vi att man också övervakar dessa, eftersom de är potentiella föroreningskällor.

När det gäller hanteringen av data, skulle vanligtvis en vattennätsförvaltare hämta dessa data från en uppströmsstation, som till exempel visar att det finns hög grumlighet, våtmätning och hög E. coli-halt. Det är ett ganska bra tecken på att det finns avloppsföroreningar där. Då kan chefen besluta att sluta ta ut vatten under ett antal timmar medan de övervakar med hög frekvens uppströmsplatsen. När föroreningarna är borta kan de öppna intaget igen och börja behandla vatten från floden igen. Och under tiden kan de byta till sin reserv.

Vanligtvis finns det en volym vatten som är en buffert som hålls vid dricksvattenanläggningen som reserv ifall något liknande skulle hända. Detta skulle tillåta den processen att vara mycket mer automatisk och skulle verkligen skydda anläggningen från att få mycket höga föroreningar som kan täppa till filtren och kan kräva mycket mer intensiv behandling, som kemisk desinfektion. Dessutom skulle du ha dina processsensorer som skulle finnas i anläggningen, vilket skulle tillåta dig att få omedelbar information om vad som händer på anläggningen.

Hur representeras dessa data i vattenmätningsstationerna?

Det finns olika sätt att visualisera detta. Vi har ett GPS-aktiverat gränssnitt som visar alla sensorer vid deras geografiska position och data från dessa sensorer. Varje slutanvändare har olika behov av att visa information på ett specifikt sätt. I så fall tillhandahåller vi ett Application Programming Interface (API) som gör att varje specifik verktyg kan ladda ner all data till sin instrumentpanel och sedan kan de visa den som de vill på sin interna instrumentpanel. Det kan visualiseras på ett sätt där du ser nätverket, eller vid de olika punkterna, och sedan kanske du ser ett rött ljus som tänds på en av dessa avkänningsplatser och som skulle tillåta dig att reagera.

Hur har denna typ av teknologi blivit mottagen hos vattenverken?

Vad vi har sett är att olika länder och till och med olika verktyg inom samma land har väldigt olika strategier och väldigt olika nivåer av acceptans för ny teknik. Vi hade turen att kunna börja arbeta med de allra första ansökningarna med staden Los Angeles. Faktum är att vi utvecklade vår första station för tidig varning eftersom de efterfrågade ett sätt att övervaka E. coli uppströms om deras första filtreringsanläggning.

Vår allra första plats var i Mulholland Aqueduct, precis uppströms den allra första filtreringsanläggningen i Los Angeles. Det var ett verktyg som var mycket öppet för innovation. De hade tydligt identifierat detta behov och vi svarade med ett system som fungerade bra. Samma sak hände i Paris där behovet var lite annorlunda. Staden hade vunnit anbudet om OS och tittade på sätt att förbättra vattenkvaliteten i floden.

Uppenbarligen är det den mikrobiologiska vattenkvaliteten som var avgörande där. De var inte lika oroliga för dricksvattenintagen som de var rekreation i ytvattnet. De antog samma lösning och de började övervaka med hjälp av våra mikrobiologiska sensorer.

När det gäller OS i Paris, vilken roll spelade Fluidion för att övervaka Seineflodens vattenkvalitet under OS i Paris?

Vi hade en stor övervakningskampanj som gav den enda källan till helt oberoende data som streamades live före, under och efter de olympiska evenemangen. Vi började i början av april och vi övervakade varje dag, ibland flera gånger om dagen, vattenkvaliteten på den olympiska platsen.

Hur testades Seineflodens vattenkvalitet under evenemanget, och vilka specifika fynd gav Fluidion?

Vi har arbetat med staden Paris i sju år i rad och övervakat varje år, så vi vet mycket om den här floden och om hur den reagerar på väderhändelser, speciellt. För OS intensifierade vi vår övervakning, och mätte inte bara standardmätningar av E. coli utan med vår egen metod som ger något som kallas en omfattande räkning av E. Coli, det vill säga E. coli som är fritt flytande eller planktoniska. Sedan är det frågan om fekala partiklar i vattnet. I en urban flod som påverkas av orenat avloppsvatten är det naturligt att hitta fekala partiklar av olika storlekar, det är en naturlig biprodukt av sönderfallet av fekalt material.

Problemet vi har är att de standardmetoder som används för att uppfylla gällande regelverk inte klarar av att räkna bakterier fästa vid dessa partiklar. De räknar varje partikel som en enda enhet, vilket är en bakterie, även om de bär på hundratals bakterier. Dessutom skyddar dessa partiklar sitt innehåll. De kommer direkt från avföringen, så de är laddade med alla patogener, alla virus, och de har en stor smittsam potential.

Så det finns en riktigt stor underskattning av risken i dessa förhållanden med de standardmetoder som används idag. Detta kan illustreras med ett exempel. Vi kan föreställa oss att floden är en trafikerad väg som kommer in i en stad. Om vi ​​vill veta exakt hur många som kommer till staden på den vägen måste vi räkna dem. Om en polis flyger ovanför trafiken i en helikopter för att få bättre sikt ser han inte hur många personer som finns i varje bil och buss. I hans ögon är en bil en person, och en buss är en person, oavsett hur många som faktiskt är på bussen. En andra polis som sitter i korsningen och stoppar varje bil och buss och räknar varenda person i dem, får en mycket mer exakt räkning av hur många människor som kommer in till staden. Det är så bakterier och fekalier kan bära många patogener och E. coli kan inte upptäckas med standardtestmetoder.

Den nya metodiken som vi har utvecklat kan mäta bakterier på partiklarna. Vi kan tillhandahålla både plankton, eller fritt flytande räkning, och även den omfattande räkningen, som inkluderar alla bakterier. Och vi mäter även med standardmetoderna. Därför hade vi i Paris tre typer av mätningar som vi utförde på varje enskilt prov. Och det visade sig vara en oerhört värdefull erfarenhet, eftersom risken förknippad med dessa partiklar är riktigt stor och kan vara fem, sex gånger större än de fritt flytande bakterierna, som mäts med standardlaboratorietekniker. Detta innebär att risken underskattas med standardmetoden, ibland av en stor faktor.

Finns det många variationer i föroreningsnivåerna i Seine?

Den största faktorn som står för denna variation är nederbörd. Staden Paris har en tank på 50 000 kubikmeter, vilket är som en buffert. Så nu, istället för att vatten svämmar över i floden under perioder med kraftiga regn, svämmar alla dessa avloppsnät över in i, och fyller upp, denna tank.

Om regnhändelsen är tillräckligt liten bör denna tank inte svämma över. Men under OS var det flera regnhändelser som fick denna tank att svämma över. Utöver det har vi också en hel del föroreningar som kommer från städer uppströms där vi inte har den här uppsamlingstanken.

Därför övervakar vi för att förstå vad flodernas input är när de förenas vid ingången till Paris. Och vi har haft några riktigt intressanta resultat. Vi har sett att avloppsinfrastrukturen i Paris har svängt över några gånger under OS, men vi har också sett att ibland kommer föroreningarna uppströms.

Vilka är de nuvarande begränsningarna med vattentester?

Behöver de acceptabla föroreningsgränserna skärpas? Tja, det verkliga problemet är inte var du sätter gränsen. Det verkliga problemet är att du inte mäter rätt sak med dagens standardmetoder. Hur du än sätter gränsen kommer du inte att ha rätt om utgångspunkten är fel. När du har dessa fekala partiklar utgör de en stor risk som helt missas. Med en standardmetod kan man mäta värden som är under 900 eller 1000, men när man faktiskt tar hänsyn till dessa fekala partiklar har man faktiskt värden som kan ligga på 5 000. Vad gör du i så fall? Standardmetoderna ser inte dessa.

Metoderna i sig är metoder som utvecklades för 30, till och med 50 år sedan. Några av dem har utvecklats av Pasteur som berättar hur gamla de är. På den tiden var det den bästa tekniken som fanns och alla regler byggdes på det. Men de var baserade på egentligen ett fåtal epidemiologiska studier, kanske involverade bara ett par tusen människor gjorda på 80-talet. Och Världshälsoorganisationen var då tvungen att anta en standard. Följaktligen antog de en standard baserad på fel metoder och tillämpades på ett mycket litet antal personer som sedan i sig antogs av Europeiska unionen.

USA tog en helt annan väg. De gjorde sina egna epidemiologiska studier, mest runt de stora sjöarna. Sedan utvecklade de sina egna standarder, och de kom fram till väldigt olika siffror. Det betyder att USA ligger en liten bit före EU i det faktum att de började använda DNA-baserade metoder, som är en heltäckande metod. En DNA-baserad metod kommer att mäta DNA från alla bakterier som finns, inklusive de på en partikel. Det är en heltäckande metod, som den metod Fluidion har utvecklat, som tittar på odling av bakterier.

Ligger Europa efter länder som USA när det gäller att anta avancerad vattenövervakningsteknik?

Det finns nya metoder som vissa länder har anammat, och nu bygger vi regler utifrån dessa nya metoder. I Europa har vi liksom fastnat för några gamla metoder, och det är därför det nuvarande badvattendirektivet håller på att revideras. Problemet fram till helt nyligen var att det inte fanns några metoder som kunde mäta alla dessa bakterier. Och hela mikrobiologin använde standardmetoderna bara för att de inte hade något bättre.

Och är vattenverk öppna för att ändra sina övervakningsmetoder?

Det finns ett stort politiskt tryck just nu att ändra standarder. Vi arbetar till exempel med Storbritanniens miljöbyrå, UKEA, och de håller på att bli medvetna om dessa frågor. I slutändan kommer vetenskapen att segra. Det är meningslöst att gå emot vetenskapen och vad vi försöker göra är att tillhandahålla bästa möjliga vetenskapliga bevis på situationen. Vi försöker få andra människor inblandade som gör samma typ av studier, så att tillgängliga data ökar.

Har Fluidion någon information offentligt tillgänglig?

Ja. Data från OS i Paris finns på vår hemsida tillsammans med förklaringar och kommentarer om vattenkvaliteten.