Deculverting of urban watercourses – Occurance, sources and removal of intestinal bacteria in Teglverksdammen (in Hovinbekken, Oslo)

Denne oppgaven er initiert av NIBIO og Oslo kommunes vann- og avløpsetat for å undersøke den hygieniske kvaliteten i Teglverksdammen, et nyåpnet naturbasert rensedamanlegg, som er en restaurert del av Hovinbekken i Oslo. Denne oppgaven skal belyse hvordan tilførsel av fekal forurensning, renseeffekten gjennom rensedamanlegget, samt kildene til fekal forurensning ble påvirket av årstidene, klimatiske forhold eller tilstedeværelse av fugler eller andre dyr (både i og ved anlegget) gjennom feltarbeidet. Som en del av denne masteroppgaven ble det utført feltarbeid gjennom fire ulike sesonger, fra sommeren 2016 til våren 2017 (juni 2016 – april 2017). Det ble tatt vannprøver ved seks ulike punkter i Teglverksdammen rensedamanlegg som ble analysert for konsentrasjon av E. coli bakterier og totale koliforme bakterier. I denne oppgaven ble det i tillegg brukt en molekylærbiologisk metode for mikrobiell kildesporing for å bestemme kildene til de fekale forurensningene (mennesker eller andre dyr) i innløpet og utløpet til anlegget. Blå-grønn infrastruktur som legger til rette for å gjøre urbane vassdrag og overvann til positive elementer og mer synlig i bybildet er i sterk vekst. Vannkvaliteten er imidlertid ikke alltid tilfredsstillende i forhold til hvordan folk bruker vannressursene. Folk som bor i urbane områder ønsker flere lokale badeplasser og barn tiltrekkes av vann om det er badevannskvalitet eller ikke. Fra klassifiseringen i Folkehelseinstituttets normer for friluftsbad (Folkehelseinstituttet 2014) vises generelt ”mindre god” eller ”god” badevannskvalitet gjennom hele anlegget i de varmere periodene av feltarbeidet (sommer og tidlig høst 2016 og fra april våren 2017), mens de kaldere periodene (sen høst 2016, vinter 2016/2017 og tidlig vår 2017) for det meste har hatt det som klassifiseres som ”ikke akseptabel” badevannskvalitet. Log(E. coli konsentrasjon) i innløpet var mest påvirket av solhøyden, styrken på UV-strålingen og temperatur og hadde en korrelasjon på R=-0,81, R=-0,73 med gjennomsnittlig solhøyde og maksimal UV-indeks siste tre døgn. Gjennomsnittstemperaturer (siste tre døgn) under fryse-punktet hadde en positiv korrelasjon med log(E. coli konsentrasjon) i innløpet på R=0,999, p<0,05. To av de tre høyeste konsentrasjonene i innløpet til anlegget var når gjennomsnittstemperaturen hadde vært nært fryse/smelte-punktet for vann/is (± 2 C) de siste tre døgnene og det fortsatt var is på deler av anlegget. Disse datoene (30.11.16 og 11.01.17) var innløpskonsentrasjonene på 6970 og 10910 MPN/100 ml. Nedbør hadde varierende effekt på E. coli konsentrasjoner i anlegget, hvor nedbørsmengder på mellom 10-12 mm siste tre døgn førte til reduserte konsentrasjoner, mens én nedbørsepisode på 13,8 mm i dagene før den 11.01.17 førte til en økning i E. coli konsentrasjon på 96% i innløpet fra gjennomsnittet for årstiden (vinteren 2016/2017). Den delen av anlegget som fikk tydelig redusert renseeffekt etter nedbørsepisoder var Teglverksdammen sedimentasjonsdam, samt Våtmarksfilter 2, der det også var observert mest fugleavføring langs kanten av anlegget. Også en snøsmeltingsepisode der 8 cm snø smeltet i løpet av fem døgn, førte til økte konsentrasjoner i innløpet på >115% sammenliknet med gjennomsnittet for årstiden (våren 2017). Renseeffekten gjennom anlegget varierte mye gjennom årstidene og var høyest sommeren 2016 (83%). Den gjennomsnittlige renseeffekten fra innløpet til utløpet lå gjennomsnittlig på 48% for alle prøvetakingsdatoene. Renseeffekten gjennom våtmarksområdet etter forbehandlingen i Tennis-dammen (Rensebekken og Våtmarksfilter 1) hadde en korrelasjon på R=0,75 med gjennomsnitts-temperatur siste 28 døgn og hadde høyest renseeffekt sommeren og høsten 2016 (69% og 33%). Sedimentasjonsdammene Teglverksdammen og Grensedammen var i perioder en kilde til E. coli bakterier ved at det forekom en gjennomsnittlig økning i E. coli konsentrasjon gjennom hele feltarbeidet i Teglverksdammen (34%), og en økning spesielt på høsten 2016 og våren 2017 gjennom Grensedammen. Det menneskelige bidraget til fekal forurensning i innløpet til anlegget lå på mellom 16% og 45% gjennom prøvetakingsperioden og det ble ikke oppdaget noen klar effekt fra klimatiske forhold eller årstid på bidraget til fekal forurensning. Det var likevel sommer og tidlig høst 2016 hvor den menneskelige fekale forurensningen ble redusert mest. Bidraget var på 2% og 0% i utløpet av anlegget gjennom disse årstidene. Ved sen høst 2016 og vinter 2016/2017 var det menneskelige bidraget på 39%, 14% og 9% i utløpet. Tidligere undersøkelser av blant annet Paruch et al. (2017) har vist at små vassdrag typisk har hatt størst bidrag fra mennesker i de kaldere årstidene og størst bidrag fra andre dyr i de varmere årstidene.NIBIO and Oslo Municipality initiated this master thesis to investigate the hygienic quality of Teglverksdammen pond/wetland system that is a deculverted part of the stream Hovinbekken in Oslo. In addition, there was a goal to examine how different seasons and climatic conditions affected the concentrations of fecal contamination. the removal efficiency and the source of fecal contamination in Teglverksdammen. The fieldwork started in the summer of 2016 and lasted to the spring of 2017 (June 2016 – April 2017). Water samples were taken at six different sampling spots through the wetland/pond system Teglverksdammen and were analyzed for both E. coli concentrations and total coliforms. A molecular biological method for microbial source tracking made it possible to analyze water samples from the inlet and outlet of the treatment system for the source of the fecal contamination. There is a growing interest in the field of blue-green infrastructure to make urban waterways and storm water more visible and positive elements in the city. The water quality is however not always satisfactory compared to people’s usage of the urban watercourses. People in urban areas are looking for good spots for bathing and recreation closer to where they live and children are attracted to water even though the water is not intended for bathing. The Institute of Public Health in Norway has made water quality standards for outdoor swimming spots (Folkehelseinstituttet 2014). From this classification system, there was generally “less good” or “good” quality for bathing through the entire treatment system in the warmer periods of the field work (summer, early autumn 2016 and from April in the spring of 2017). The water analyzes generally showed “not acceptable” quality for bathing during the colder periods (late autumn 2016, winter 2016/2017 and early spring 2017). The Log(E. coli concentrations) in the inlet had the highest correlation with the height of the sun and the strength of the UV radiation and had a correlation of R=-0,81, R=-0,73 with the average of these climatic factors (the last three days). The average temperature the last three days (under the freezing/melting point of water/ice) had a correlation of R=0,999 (p<0,05) with the log(E. coli concentration) in the inlet. Two out of the three highest concentration in the inlet of Teglverksdammen treatment system was observed when the average temperature was close to the freezing/melting point of water/ice (± 2 C) the last three days before water sampling and when the ponds still were covered in ice. The concentrations were 6970 and 10910 MPN/100 ml on these sampling dates (30.11.16 and 11.01.17). Rainfall had a varying effect on E. coli concentrations through the system. Rainfall events of 10-12 mm during the last three days led to reduced concentrations during the summer and autumn. A rainfall event of 13,8 mm the last two days before the sampling date 11.01.17 may have led to an increase of 96% in the inlet from the average of the season (winter of 2016/2017). Teglverksdammen sedimentation pond and Våtmarksfilter 2 had the most evident reduction in removal efficiency after rainfall events. This may be caused by contamination from bird feces, since this area was where the most birds and bird feces were observed during the fieldwork. A snow melting period where 8 cm of snow melted in five days (at Blindern weather station), may have led to an increased inlet concentration of >115% from the average of the season (spring of 2017). The removal efficiency of the treatment system was very varying during the different seasons and the removal efficiency from the inlet to the outlet was highest during the summer of 2016 (83%). The average total removal efficiency (from the inlet to the outlet) for all the sampling dates was 48%. The removal efficiency through the wetland area after the pretreatment in Tennisdammen (Rensebekken og Våtmarksfilter 1) had a correlation of R=0,75 with the average temperature 28 days before the water sampling date and had the highest removal efficiency during the Summer of 2016, at 69%. The sedimentations ponds, Teglverksdammen and Grensedammen were during different periods a source for E. coli bacteria. This was most evident during the autumn of 2016 and spring of 2017 in Grensedammen. Teglverksdammen had an average total increase of 34 % during all the sampling dates. The human contribution to the fecal contamination was between 16% to 45% in the inlet during the fieldwork. It was not observed a clear climatic effect on the contribution distribution in the inlet, but during the summer and early autumn of 2016, the lowest human contribution was observed in the outlet (0% to 2%). Late autumn of 2016 and the winter of 2016/2017, the human contribution was at 39%, 14% and 9% in the outlet. Earlier research by Paruch et al. (2017) in smaller water courses has shown an increased human contribution to the fecal contamination during the colder seasons and an increased contribution from other animals during the warmer seasons.M-V