Hygieniske forhold i kilde og resipient

Presentasjon om: "Hygieniske forhold i kilde og resipient"— Utskrift av presentasjonen:

1 Hygieniske forhold i kilde og resipient
Hva er problemet Overlevelse av mikroorganismer Modellering av overlevelse i vann Discharge of Untreated Wastewater into the River Quality of River Water TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

2 1. Hva er problemet Tabellen nedenfor er laget for marine resipienter. Tilsvarende negative effekter gjelder for ferskvanns-resipienter relevant for hygiene relevant for hygiene TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

3 continued Forhold i resipienten relevant for hygiene
TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

4 Forurensing av resipienter som brukes til følgende formål kan føre til sykdomsutbrudd:
Direktiv/ forskrift Elv/innsjø drikkevann Drikkevannsforskrift: Ikrafttredelse: fjord bading, rekreasjon Vannkvalitetsnormer for friluftsbad av 1994 EU-directive:76/160/EEC kyst dyrking av skalldyr EU-direktiv. TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

5 Forurensing av drikkevann: Klæbu 1994
Forurensing, eksempel 1 Forurensing av drikkevann: Klæbu 1994 Svikt i kloringsanlegg: luftboble i klortilførsels- slangen 2 utslipp av kloakk til Nidelva oppstrøms vanninntak 1640 personer syke : kvalme, diaré, magesmerter Årsak: Norwalk-virus Debut-tiden (ca timer) på ulike steder viste at transporttiden i ledningsnett var lang, dvs forbyggende tiltak kunne vært satt i verk om rapportering hadde skjedd tidlig TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

6 Forurensing, eksempel 2 Oslofjorden 27. Juli 1988 , driftsuhell i Vestfjorden Avløpsselskaps anlegg m3 råkloakk til Lysakerfjorden i løpet av 4 døgn Forurenset vann vest for Bygdøy Advarsel mot bading v/Paradisbukta og Huk 8 dager senere var vannet, dvs innholdet av fekale koliforme bakterier, akseptabelt TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

7 Oslofjorden Primo juni 1991: lekkasje på avløps-ledning ved Ulvøy-brua
Forurensing, eksempel 3 Oslofjorden Primo juni 1991: lekkasje på avløps-ledning ved Ulvøy-brua Høye bakterietall ved Nordstrand bad Advarsel mot bading 14 dager senere var innholdet av fekale koliforme bakterier, akseptabelt TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

8 Forurenset østers (Christensen et. al. 1997)
Forurensing, eksempel 4 Forurenset østers (Christensen et. al. 1997) 1996/97 > 350 personer syke i Danmark pga konsum av importert østers primær-symptomer: brekninger, diare, magesmerter og feber sekundære symptomer: leddsmerter, nummenhet, synsforstyrrelser Small round structured virus (SRSV) og Enterovirus identifisert fra både østers og feces primær-symptomer skyldtes SRSV sekundærsympomer antas å skyldes enterovirus TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

9 Forurensing, eksempel 4 forts.
Ingen korrelasjon mellom virus og: E. coli Enterococcus Staphylococcus aureus Salmonella Vibrio spp. Listeria monocytogenes Campylobacter Toxin fra Clostridium botulinicum TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

10 Enterokokk-innholdet ga best samsvar med forkomst av gastroenteritis.
Også andre indikator-organismer enn E. coli benyttes for å spore forurensing i marint vann: I USA har enterokokker vært brukt som indikatororganisme for påvisning av fekal forurensing av marint vann som benyttes til bading etter at Cabelli (1983) undersøkte sammenheng mellom gastroenteritis hos de badende og innhold av ulike typer tarmbakterier. Han så på innholdet av E. coli, koliforme bakterier, fekale koliforme bakterier, enterokokker Enterokokk-innholdet ga best samsvar med forkomst av gastroenteritis. TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

11 Hvor kommer mikroorganismene fra?
TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

12 Hvor kommer mikroorganismene fra, forts.
TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

13 Effekten av utslipp er knyttet til :
2. Overlevelse/fortynning Effekten av utslipp er knyttet til : 2.1 Om aktuelle stoffer sedimenterer eller forblir i vannet 2.2 Fortynningsgraden av kjemiske stoffer og mikroorganismer 2.3 Overlevelsesgraden av mikroorganismer Langsomt avtakende effekt Raskt avtakende effekt Molvær, J. 1996 TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

14 2.1 Tungt nedbrytbare kjemiske forbindelser (f.eks DDT og PCB) vil kunne bli akkumulert i marine sedimenter TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

15 Akkumulering av tungmetall og PAH i marine sedimenter
2.1 Akkumulering av tungmetall og PAH i marine sedimenter TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

16 2.2 Fortynningsgraden kan beregnes vha bla kunnskap om sjøvannets tetthetsprofil og avløpsvannets tetthet fra Molvær, J. 1996 TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

17 Strømforhold i Trondheimsfjorden
2.2 Strømforholdene påvirker hvor og hvor raskt forurensingene transporteres. 4-8km/døgn (= /24*3600= km/døgn) spredning rundt et utslipp: antar vi 5-10 cm/s som gjennomsnittelig spredning i døgnet, betyr det at vi innenfor en avstand på 5-10 km fra utslippet kan ha hygieniske problem med vanninntak i bedrift flere døgns overlevelse av bakterier fiskeforedlingsindustrien har hatt problemer med den hygieniske kvaliteten av sjøvannet som brukes til bearbeiding av fisken Strømforhold i Trondheimsfjorden TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

18 2.3 overlevelse Faktorer som påvirker overlevelse av human-patogene og indikator-mikroorganismer i vann Fortynning (av utslipp) Temperatur Type mikroorganisme Saltholdighet Lys Partikkelinnhold Næringsstoffer i resipienten TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

19 Poliovaksine-virus i sjøvann fra Korsvika
Temperaturens virkning på overlevelse av mikroorganismer i vann Rom-temp. E. coli ferskvann Poliovaksine-virus i sjøvann fra Korsvika TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

20 TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene
Forhold i resipienten

21 Survival of enteric pathogens and indicator bacteria in water (source: Feachem et al. 1983)
Marine water Fresh water Microorganism Temp. 0C T-901 coliforms 10-20 Mean 0.083 Mean 2.5 E. coli 30 1.6 0.58 15 3.7 Salmonella 4 37 0.96 0.7 Yersinia 4-37 0.6 5-8.5 7 Giardia 2-5 14-143 12-20 Enteric viruses 20 18-20 4-15 6.02 14.02 4-30 1 Time in days for 90% reduction in microbial level 2 In sediments TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

22 TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene
Forhold i resipienten

23 TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene
Forhold i resipienten

24 Forsvinnings-hastighet i overflatevann
TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

25 Faktorer som påvirker forsvinningshastighet i jord og dermed mulighet for forurensing av grunnvann
TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

26 Faktorer som påvirker transporten av tarm-bakterier i jord
TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

27 Forsvinningshastighet i grunnvann
TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

28 Removal of mikroorganisms by bank-filtration in gravel-sand soil
TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

29 Overlevelse. Eksempel I overflatelaget i Trondheimsfjorden er gjennomsnittelig vann-transporthastighet 5-10 cm/s = 5-9 km/døgn Bakterier kan overleve i flere døgn, avhengig av b.la. vannkvalitet og sollysintensitet I en avstand på ca 5-10 km fra et eventuelt utslipp kan en derfor få hygieniske problemer ved bruk av vann (til for eksempel aqua- kultur virksomhet) som det kreves tilnærmet drikkevannskvalitet for. TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

30 Eksempel: Innhold av tarmbakterier i Bjugn-fjorden, fra prøvetakingsstasjonene 1-7
Ca 8 km TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

31 Innhold av tarmbakterier i Bjugn-fjorden
TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

32 Beskyttet tilsigsområde
2.3 Overlevelse Eksempel: Beskyttelse av grunnvannskilde, basert på at patogene bakterier ikke skal overleve etter 60 døgn i vann Grunnvann Beskyttet tilsigsområde Brønn 60 døgn 60 døgn TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

33 Utdøing av bakterier i vann kan beskrives vha formelen:
dN/dt = -kN dvs ln (N/No) = -kt N er antall bakterier/volumenhet ved tiden t No er antall bakterier/volumenhet ved tiden t=0 k = utdøingskoeffisient Størrelsen av k er avhengig av f.eks bakterietype, og vannforholdene: temperatur, lysintensitet, partikkelinnhold mm. For koliforme bakterier varierer k i området døgn-1 ved temperaturen 20oC (k20). k ved andre temperaturer (kT) kan beregnes vha følgende formel: kT = k20 θ(T-20) θ = 1.047 T = temp i oC k20 kan f.eks velges lik : døgn-1 i fravær av lys, døgn-1 i nærvær av lys. TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

34 Modell for beregning av bakteriell overlevelse, T90, i saltvann
2.3 Modell for beregning av bakteriell overlevelse, T90, i saltvann Pommepuy et. al. 1992: Guillard et al 1997 Variable: lysforhold og turbiditet Basert på forsøk utført i den engelske kanal og i Middelhavet T90 = tid for 90% reduksjon av dyrkbare bakterier TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

35 Forsøk som viser overlevelse av E. coli versus lysintensitet
Forsøk som viser overlevelse av E. coli versus lysintensitet Pommepuy et al. 1992 TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

36 T90 = aIob[(1-e-kh)/kh]b = hours
Modell for overlevelse av fecale coliforme (FC) i sjøvann versus lysintensitet og turbiditet (SS): T90 = aIob[(1-e-kh)/kh]b = hours Guillard et al 1997 T90= time for 1 log reduction of FC concentration Io= µEm-2h-1, h= depth (m) k= c*SSd, SS= mg/l, a=53603, b=-0.666, c=0.189, d=0.799. TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

37 (Behandles i TMV4155 Hydroinformatikk)
Det er også utviklet modeller for beregning av planteplanktonvekst som funksjon av: Næringsstoff (C, N, P) Temperatur Lysintensitet (Behandles i TMV4155 Hydroinformatikk) TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten

38 Krav til råvannskilden
TVM4710 Modul: Drikkevanns-behandling og vannhygiene Forhold i resipienten