GIS-stöd för prioritering av parasitkällor i ytvattentäkter Johanna Samuelsson, Trollhättan Energi AB Projektledare: Johan Åström, Tyréns AB
Bakgrund Cryptosporidium och Giardia resulterar i dricksvattenburen smitta Avloppsvatten, ett stort antal djurslag och fåglar Efter Cryptosporidium-utbrotten i Sverige lyder uppmaningen: Känn ditt råvatten Bestämmelser för Vattenskyddsområden beaktar sällan parasitrisken Mikrobiell riskanalys (MRA, GDP) fordrar information om patogenhalt och variation Etablerade spridningsmodeller för näringsämnen och indikatorbakterier Nyligen publicerade GIS-baserade spridningsmodeller för patogener Användbarhet och nytta för riskvärdering i Sverige?
Syfte Granska och jämföra vetenskapligt publicerade GIS-modeller avseende indata, egenskaper och resultat Användbarheten av påträffade GIS-modeller för svenska kommuner Klargöra hur svenska kommuner kan använda GIS-data för att prioritera parasitkällor i avrinningsområdet Tyréns AB, Trollhättan och Östersund, med finansiering från Svenskt Vatten Utveckling och Tyréns stiftelse Oslo!(! Östersund Karlstad!(!( Stockholm Helsinki!( Trollhättan Copenhagen!( Aktuella avrinningsområden
Konceptuell modell för patogenspridning
Prevalensstudier i Norden, 1993-2008 Cryptosporidium spp. Giardia spp. Djurslag Ålder Antal studier % positiva Antal studier % positiva Nötkreatur Kalvar 7 13 3 34 Ungdjur 3 25 1 44 Vuna 4 5 1 20 Hästar Årsgammal 1 0 1 10 Grisar Avvanda smågrisar 1 74 1 39 Grisar Smågrisar 1 4 1 3 Grisar Suggor 1 2 1 4 Får Lamm 1 3 1 19 Får Tackor 1 0 1 28 Getter Killingar 1 0 1 6 Getter Vuna 1 0 1 18 Kronhjort Kalvar, ettåringar och vuna 1 0 1 2 Ren Kalvar, ettåringar och vuna 1 0 1 7 Rådjur Kalvar, ettåringar och vuna 1 6 1 16 Rödräv Unga och vuna 1 2 1 5 Älg Kalvar, ettåringar och vuna 1 3 1 12 Hundar (Unga hundar) 2 25 2 13
Geografiska informationssystem (GIS) och GIS-modeller Geografisk information användes av John Snow för utredning av kolera i London 1854 GIS möjliggör inmatning, lagring, bearbetning och presentation av geografiska data I GIS-modeller nyttjas geografisk information i matematiska modeller att bedöma patogenspridning Möjlighet att beskriva tillskottet från både punktkällor och diffusa källor Modellresultat blir aldrig bättre än en kombination av indata och antaganden!
Jämförelse av GIS-modeller för patogenspridning (1) Modell A Modell B Modell C Modell D Modell E Modell F Coffey et al. (2010) Ferguson et al. (2007) Dorner et al. (2004, 2006) Medema et al. (2001) Samadder et al. (2010) Walker & Stedinger (1999) Modellegenskaper Mikroorganismer E. coli/indikatorbakterie Cryptosporidium spp. Giardia spp. Campylobacter spp. E. coli O157:H7 Justerbart i modellen Patogen-egenskaper Prevalens Utsöndringshalt Möjlighet att ta hänsyn till zoonotisk potential
Jämförelse av GIS-modeller för patogenspridning (2) Modellegenskaper Modell A Modell B Modell C Modell D Modell E Modell F Coffey et al. (2010) Ferguson et al. (2007) Dorner et al. (2004, 2006) Medema et al. (2001) Samadder et al. (2010) Walker & Stedinger (1999) Spridningskällor Avloppsreningsverk Bräddavlopp Nödavlopp Enskilda avlopp () Nötkreatur Får och annan boskap Vilda djur Fåglar/höns Stallgödselspridning Justerbart i modellen?
Jämförelse av GIS-modeller för patogenspridning (3) Modell A Modell B Modell C Modell D Modell E Modell F Dorner et al. (2004, 2006) Walker & Stedinger (1999) Coffey et al. Ferguson et Medema et Samadder Modellegenskaper (2010) al. (2007) al. (2001) et al. (2010) Områdesbeskrivning Delavrinningsområden Regioner/distrikt Topografi, höjdmodell Jordarter Markanvändning Jordbruksområden Djurslag per område Hydrologisk modellering Använder befintlig modell () Flödeskalibrering
Jämförelse av GIS-modeller för riskfaktorer (4) Modell A Modell B Modell C Modell D Modell E Modell F Coffey et al. (2010) Ferguson et al. (2007) Dorner et al. (2004, 2006) Modellegenskaper Riskfaktorer Antal spridningskällor Andel enskilda avlopp (EA) Medema et al. (2001) Samadder et al. (2010) Walker & Stedinger (1999) EA undermålig avskiljning EA utsläpp direkt vattendrag Inbindning till fekalier/jord () Andel som lösgörs från gödsel Gödselålderns betydelse Direktsläpp i vatten Marklutning Avstånd till vattendrag () () Transport ovan mark Transport under mark Transport i vatten Sedimentering i vatten () Inaktivering i fekalier/jord Inaktivering i gödselupplag Inaktivering under mark Inaktivering i sediment Inaktivering i vatten Inaktiveringens temp.beroende
Jämförelse av GIS-modeller för patogenspridning (5) Modell A Modell B Modell C Modell D Modell E Modell F Dorner et al. (2004, 2006) Walker & Stedinger (1999) Coffey et al. Ferguson et Medema et Samadder Modellegenskaper (2010) al. (2007) al. (2001) et al. (2010) Typ av modellresultat Belastning per område Torrväder/våtväder/etremväder Patogenhalt i råvattnet Variation över tid Belastning per år Känslighetsanalys redovisad Programvara ArcGIS-applikation Webb GIS-applikation Fortran-baserad Processbaserad matematisk Probabilistisk () ()
Arbetsmöte i Trollhättans kommun, jan. 2013 Aktuella frågeställningar vid Trollhättans vattenverk QMRA på gång Utökat antal barriärer på vattenverket Driftsoptimering utifrån varierande patogenhalter Tillgång till GIS-data för 11 områden Digital höjdmodell Markanvändning Jordarter Djurbesättningar, jordbruk Avloppsutsläpp Geodata-samverkan Eamensarbete med tillämpning av Modell A (SWAT; Coffey et al. 2010) Trollhättan! Vänersborg Mjörn Vänern - Dalbosjön Huvudavrinningsområden Delavrinningsområden Trollhättan
Arbetsmöte i Östersund, feb. 2013 Aktuella frågeställningar för tillsynsmyndigheten Miljö och Hälsa Erfarenheter från det vattenburna utbrottet, UV-steg Önskan att bedriva riskmässigt adekvat tillsyn på jordbruk etc. Stort avrinningsområde och snabb reglering av Storsjön Åre som epansiv kommun med säsongsboende Tillgång till GIS-data Digital höjdmodell (?) Markanvändning Jordarter (ej detaljerat) Djurhållare inom kommunen Avloppsutsläpp Geodata-samverkan
Sammanfattning av projektet hittills En rad komplea mekanismer styr uppkomst och spridning av parasiter i ett avrinningsområde GIS-modellering är ett lovande angreppssätt (åtgärdsunderlag) Stor skillnad mellan GIS-modeller: indata, processer, programvara osv. Prevalensdata för Cryptosporidium och Giardia finns tillgängligt främst för boskapsdjur i Norden, för ett fåtal vilda djur och saknas för fåglar I Trollhättan finns god tillgång på GIS-data för Modell A, data krävs från kommun stra uppströms Geodata-samverkan, resultat av ett EU-direktiv (Inspire) som gynnar tillgång på GIS-data för svenska kommuner Användbarhet och validerbarhet?
Johanna.Samuelsson@trollhattanenergi.se Projektledare: Johan Åström, Johan.Astrom@tyrens.se