GIS-baserad spridningsmodellering av
Nationella Dricksvattenkonferensen, Uppsala 14-15 april 2015 GIS-baserad spridningsmodellering av Cryptosporidium och E. coli från människor och lantbrukets djur i ytvattentäkter Johan Åström, Tyréns Viktor Johansson, Chalmers Nationella Dricksvattenkonferensen, Uppsala 14-15 april 2015 Bakgrund Risk Analysverktyg • Patogener i råvattnet • På önskelistan för mikrobiell riskanalys (MRA) – Platsspecifik information om halter och dess variation • Cryptosporidium från människor – Både punktkällor och diffusa källor – Kan infektera nya människor – Exkludera arter som ej är zoonotiska – C. parvum och C. hominis • Hydraulisk/hydrodynamisk modellering – Huvudsakligen punktkällor • Kommunala och enskilda avloppsutsläpp • Hydrologisk modellering • Cryptosporidium från djur – Litteraturgenomgång i tidigare SVU-projekt (Fas 1) – Vissa kan infektera människor (zoonotiska arter) – Soil and Water Assessment Tool (SWAT) – Även C. bovis m.fl. kommer med i vattenprovanalysen • GIS-baserat analysverktyg – Huvudsakligen diffusa källor • Tilläggsprogram till ArcMap och Spatial Analyst • Lantbrukets djur (stallgödselspridning, djurhållning) • Väletablerat och välpublicerat • Husdjur, vilt, fåglar etc. • Gratis och fritt nedladdningsbart 2015-04-30 www.tyrens.se 2 Nationella Dricksvattenkonferensen, Uppsala 14-15 april 2015 Syfte • Sätta upp och utvärdera användbarheten av SWAT • E. coli samt olika arter av parasiten Cryptosporidium i ytvattentäkter • Inhämta och belysa det lokala behovet av indata och antaganden • Dra erfarenheter av det praktiska modellarbetet och diskutera modellresultaten – internt i projektgruppen (Tyréns, Chalmers, Trollhättan Energi och Miljö) – med referensgrupp (SVA, Folkhälsomyndigheten, Jordbruksverket, Kretslopp och vatten Göteborgs Stad) Nationella Dricksvattenkonferensen, Uppsala 14-15 april 2015 Genomförande, metod Modelluppbyggnad Föroreningskällor • Allmänna kartskikt • Kommunala avloppsutsläpp • Inställningar och anpassningar i SWAT – Avgränsa avrinningsområde – Markanvändning, jordarter, höjdmodell – Meteorologi – Antaganden; jordbruksrutiner, mikrobiologi • Kalibrering och validering – Vattenföring – Stickprov av E. coli – Avloppsreningsverk, bräddpunkter • Enskilda avloppsutsläpp – Markbädd, infiltration • Lantbrukets djur – Hästar, mjölkkor, övriga kor, kvigor och stutar, suggor och kultingar, får och getter, värphöns (statistik på modellområdesnivå SJV) – Prevalensstudier från Sverige och Norden • Exempel på möjlig infektionsnivå • Cryptosporidium spp., Cryptosporidium parvum Nationella Dricksvattenkonferensen, Uppsala 14-15 april 2015 Modellering av basscenarier Scenario S0A Beskrivning Låg infektionsnivå Modellorganismer E. coli, Crypto spp. låg infektionsnivå Gödsling Gödsling 15/4, 1/7, 1/9, 15/10 Djurhållning Säsongsbete Enskilda avlopp Avskiljning nuläge Kommunala avlopp Bräddning, ARV S0B Enbart humaninfektiösa Cryptosporidium Hög infektionsnivå hos djur E. coli, Crypto parvum låg infektionsnivå Som S0A Som S0A Som S0A Som S0A Som S0A, fast hög infektionsnivå Som S0C Som S0A Som S0A S0C S0D S0E Hög infektionsnivå hos djur och människor Hög infektionsnivå och hög gödslingsdos E. coli, Crypto spp. 50% Som S0A, fast hos djur hög infektionsnivå E. coli, Crypto spp. 50% Som S0C djur 50% människa E. coli, Crypto spp. 50% Som S0D, fast 25 Som S0C djur 50% människa ton /ha 15/4, 1/7, 1/9, 15/10 Som S0A, fast Som S0A, fast hög hög infektionsnivå infektionsnivå Som S0D Som S0D Nationella Dricksvattenkonferensen, Uppsala 14-15 april 2015 Modellering av åtgärdsscenarier Modellorganismer Gödsling E. coli, Crypto spp. hög Som S0C men infektionsnivå allt gödsel ut 15/4 Gödsling enbart tidig E. coli, Crypto spp. hög Som S0C men höst infektionsnivå allt gödsel ut 1/9 Vegetationsremsa för E. coli, Crypto spp. hög Som S0C, fast 50 gödsling infektionsnivå m Filterstrip Djurhållning Som S0C Enskilda avlopp Som S0D Kommunala avlopp Som S0D Som S0C Som S0D Som S0D Som S0C Som S0D Som S0D S4 Vegetationsremsa för E. coli, Crypto spp. hög Som S0D djurhållning infektionsnivå Som S0C, fast 50 m Filterstrip Som S0D Som S0D S5 Åtgärder för enskilda avlopp E. coli, Crypto spp. hög Som S0D infektionsnivå Som S0C Som S0A, fast Som S0D 99 % redukt. S6 Åtgärder för bräddavlopp E. coli, Crypto spp. hög Som S0D infektionsnivå Som S0C Som S0D Som S0D, fast 1 logreduktion ytterligare S7 Åtgärder för avloppsreningsverk E. coli, Crypto spp. hög Som S0D infektionsnivå Som S0C Som S0D Som S0D, fast 1 logreduktion ytterligare Scenario S1 S2 S3 Beskrivning Gödsling enbart under våren Nationella Dricksvattenkonferensen, Uppsala 14-15 april 2015 Modellområden - Tre områden i två ytvattentäkter Trollhättan, uppströms vattenverket Slumpån Nationella Dricksvattenkonferensen, Uppsala 14-15 april 2015 Modellområden Mälaren, uppströms Stäket Nationella Dricksvattenkonferensen, Uppsala 14-15 april 2015 Resultat, basscenarier Mälaren S0A S0B S0C S0D S0E S0B SUB 35 10000 Cryptosporidium (oocystor/100 ml/dygn) Cryptosporidium (oocystor/100 ml/dygn) 100000 S0A SUB 35 10000 1000 100 10 1 0,1 0,01 Flödesstation Härnevi Flödesstation Skälnora Utloppet vid Stäket Delavrinningsområde Mälaren 1000 100 10 1 0,1 0,01 Utloppet vid Stäket S0D SUB 35 Nationella Dricksvattenkonferensen, Uppsala 14-15 april 2015 Resultat, åtgärdsscenarier Mälaren • Dygnsmedelhalt S2 S3 S4 S5 1,5 1 0,5 0 -0,5 -1 Flödesstation Härnevi Flödesstation Skälnora S1 S7 Utloppet vid Stäket Delavrinningsområde Mälaren Log-reduktion i dygnsmaxhalt Cryptosporidium Log-reduktion i dygnsmedelhalt Cryptosporidium S1 • Dygnsmaxhalt S2 S3 S4 S5 S7 1,5 1 0,5 0 -0,5 -1 Flödesstation Härnevi Flödesstation Skälnora Utloppet vid Stäket Delavrinningsområde Mälaren Nationella Dricksvattenkonferensen, Uppsala 14-15 april 2015 Resultat, basscenarier Slumpån S0B S0C S0D S0E 10000 1000 100 10 1 0,1 0,01 0,001 Flödesstation Vrångebäcken Nedströms Sjuntorp Utlopp i Göta älv Delavrinningsområde Slumpån S0A SUB 13 Cryptosporidium (oocystor/100 ml/dygn) Cryptosporidium (oocystor/100 ml/dygn) S0A S0B SUB 13 S0D SUB 13 350 300 250 200 150 100 50 0 jan-07 jan-08 jan-09 jan-10 jan-11 jan-12 Nationella Dricksvattenkonferensen, Uppsala 14-15 april 2015 Resultat, åtgärdsscenarier Slumpån S2 S3 S4 S5 S6 1,5 1 0,5 0 -0,5 -1 -1,5 Flödesstation Vrångebäcken Nedströms Sjuntorp Utlopp i Göta älv Delavrinningsområde Slumpån S1 Log-reduktion i dygnsmaxhalt Crypto Log-reduktion i dygnsmedelhalt Crypto S1 S2 S3 S4 S5 S6 1,5 1 0,5 0 -0,5 -1 -1,5 Flödesstation Vrångebäcken Nedströms Sjuntorp Utlopp i Göta älv Delavrinningsområde Slumpån Nationella Dricksvattenkonferensen, Uppsala 14-15 april 2015 Slutsatser • Praktiskt om modellering i SWAT – – – – Första gången SWAT använts för modellering av Cryptosporidium i Sverige Omfattande dataunderlag, justeringsbehov i SWAT för svenska förhållanden Tvärvetenskaplig kompetens i projektet har bidragit till rimliga antaganden Det torde gå betydligt snabbare nästa gång! • Nyttan av modelleringen – Mikrobiologiska halter över tid ger underlag för MRA-analys – Scenariomodellering ger • Illustration av hur prevalensnivåer hos människor och djur påverkar halt över tid • Underlag för hälsobaserade vattenskyddsåtgärder – Komplement till traditionell analys av E. coli och parasiter i råvattnet • Utmaningar – Bra passning mot E. coli där punktkällor dominerar (Trollhättan), sämre där diffusa källor finns med – Stokastiska processer (prevalens, utsöndringshalt m.fl.) svåra att beskriva i deterministisk modell Nationella Dricksvattenkonferensen, Uppsala 14-15 april 2015 Tack för oss! Johan Åström, Tyréns Viktor Johansson, Chalmers Finansiärer: Sven Tyréns Stiftelse Svenskt Vatten Utveckling
© Copyright 2024