Hvordan virus og bakterier kan nå drikkevandsboringer

Induceret bankfiltrering er en vigtig og veletableret tilgang til at levere drikkevandsforsyning til befolkede områder langs floder eller søer og med begrænset adgang til grundvandsressourcer. Det er ansat i flere lande verden over, med bemærkelsesværdige eksempler i Europa, De Forenede Stater, og dele af Afrika. Forurening af overfladevand udgør en alvorlig trussel mod at nå drikkevandsstandarder. I denne sammenhæng, menneskelige patogene mikroorganismer, såsom nogle vira og bakterier, stammer fra udledning af spildevandsrensningsanlæg udgør en stor forureningsgruppe. En detaljeret undersøgelse på et induceret bankfiltreringssted langs Rhinen i Tyskland har nu knyttet transport af bakterier til sæsonbetinget dynamik. Nøgleresultaterne af undersøgelsen viser, at oversvømmelser bør betragtes som særlige trusler, fordi de kan reducere rensningskapaciteten ved bankfiltrering, hvilket fører til en stigning i koncentrationen af ​​bakterier i grundvandet. Ændringer i egenskaberne af flodbundssedimenterne i løbet af et år kan markant påvirke rensningskapaciteten for bankfiltrering, og disse dynamikker skal muligvis overvejes i risikovurderingspraksis.

Værktøjskasse til vandværksoperatører

Et projekt ledet af prof. Dr. Irina Engelhardt, der underviser i hydrogeologi ved TU Berlin, har til formål at øge vores forståelse af bankfiltreringsprocesser og at forbedre forudsigelsesmuligheder for modeller, der beskriver transport af mikroorganismer i bankfiltrering. Modelbaserede værktøjer er udviklet, så vandværksoperatører kan vurdere mere præcist rensningspotentialet for deres bankfiltreringsanlæg med hensyn til mikroorganismer. Partnere, der samarbejder om forskningen, omfatter professor Dr. Alberto Guadagnini og professor Dr. Monica Riva fra Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale i Politecnico di Milano.

De første resultater af samarbejdet blev for nylig offentliggjort i en artikel med titlen "Usikkerhedsanalyse og identifikation af nøgleparametre, der kontrollerer bakterietransport inden for et flodbreddsfiltreringsscenarie" i det internationale tidsskrift Forskning i vandressourcer .

Anvendes i Tyskland og i Italien

Mere end 100 bankfiltreringsanlæg er spredt over hele Europa, for det meste placeret i nord- og centraleuropæiske lande (især i Tyskland, Holland, Frankrig, og Finland). I Tyskland, drikkevandsproduktion ved induceret bankfiltrering er regionalt signifikant. For eksempel, omkring halvdelen af ​​drikkevandet i Berlin opnås ved denne metode. I modsætning, induceret bankfiltrering er ikke udbredt i Middelhavslande. I Italien, et eksempel kan findes i Lucca (Toscana) langs floden Serchio. Men presset på vandressourcerne i Middelhavet stiger på grund af klimaændringer. Induceret bankfiltrering, som en ressourceeffektiv drikkevandsproduktionsmetode, kunne blive et redskab til at bekæmpe stigende vandmangel i regionen.

Usikkerhed i numeriske modelforudsigelser

Til drikkevandsproduktion ved induceret bankfiltrering, grundvandsindvindingsboringer placeres nær floder eller søer. Disse brønde giver hovedsageligt såkaldt bankfiltrat, svarende til vand, der strømmer fra overfladevandskroppen til brønden, som naturligt renses ved den underjordiske vandring. Menneskelige patogener påvirkes af et komplekst system af processer under deres vandring gennem akviferen, og deres koncentrationer har en tendens til at falde med tiden, fordi disse delvist tilbageholdes på sedimentkornene og også naturligt kan miste deres infektivitet. Et kritisk operationelt spørgsmål for vandværksoperatører er:hvor stærk er rensningseffekten af ​​bankfiltrering, eller, med andre ord, hvor meget kan naturen reducere koncentrationen af ​​mikroorganismer?

Forskningen har fremhævet rollen som de vigtigste faktorer, der påvirker disse effekter. Disse omfatter, for eksempel, grundvands strømningshastighed, temperatur, og mineralogisk sammensætning af undergrunden. Desuden, det er vist, at transportadfærden afhænger af de overvejede mikroorganismer. Som resultat, forudsigelser om migration af mikroorganismer i grundvand er underlagt en høj grad af usikkerhed. Forskningen tilbyder et kraftfuldt og fleksibelt værktøj til at kvantificere og muligvis kontrollere sådan usikkerhed for at øge tilliden til rensningseffekten af ​​bankfiltrering.